水解酸化-曝氣生物濾池處理小城鎮(zhèn)污水

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簡(jiǎn)介： 本文結(jié)合有代表性的南方某中小城鎮(zhèn)污水處理工程，介紹和總結(jié)了水解－上向流曝氣生物濾池工藝及運(yùn)行情況，說(shuō)明該技術(shù)具有投資省、占地面積小、處理效果好、運(yùn)行管理方便、出水可回用等特點(diǎn)。
關(guān)鍵字：水解 上向流曝氣生物濾池 硝化 反硝化

Hydrolysis Acidification and Upflow Biological Aerated Filter Technology of Waste Water Treatment

HU Tian-yuan, XU Wei

(Anhui Guozhen Environmental Protection Sci.& Tech.Co.,Ltd, Hefei 230001,China)

Abstract: The paper mainly introduces how to use the hydrolysis acidification and upflow biological aerated Filter technology of wastewater treatment.

Key words: Hydrolysis acidification、Upflow Biological aerated filter 、nitrogen removal、nitration

    中小城鎮(zhèn)污水主要為生活污水和以有機(jī)廢水為主的工業(yè)廢水的混合污水，其水量較小，一般不超過(guò)5萬(wàn)m³/d，但是水質(zhì)和水量波動(dòng)較大。由于資金和技術(shù)、管理水平等多方面的原因，決定了在城鎮(zhèn)污水處理廠必須經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)能和操作簡(jiǎn)便。目前國(guó)內(nèi)很多中小城鎮(zhèn)仍采用明渠排水，尤其是南方地區(qū)，大量雨水流入和地下水滲入，加之城鎮(zhèn)生活水平不高等原因決定了污水中有機(jī)物濃度較低。因此，必須結(jié)合當(dāng)?shù)匚鬯乃俊⑺|(zhì)以及溫度、氣候、氣象、地理、經(jīng)濟(jì)等實(shí)際情況選擇適宜的處理工藝。

本文重點(diǎn)論述了水解酸化—上向流曝氣生物濾池工藝處理某城鎮(zhèn)污水工程的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、運(yùn)行情況初步分析等。

1  設(shè)計(jì)參數(shù)與污水處理工藝流程確定

    南方某縣級(jí)市污水處理廠設(shè)計(jì)水量Q=5000m³/d，設(shè)計(jì)最低溫度12℃，最高水溫25℃，出水執(zhí)行《GB18918-2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。具體進(jìn)出水水質(zhì)參數(shù)如下表：

表1                                                  單位：mg/L

名 稱(chēng)

CODcr

BOD₅

SS

NH₃-N

TN

Tp

進(jìn) 水

250

150

150

30

40

4

出 水

≤60

≤20

≤20

≤8

≤20

≤1.5

工藝流程如圖1所示：

圖1 工藝流程圖

2  工藝介紹

（1）格柵井

    格柵井內(nèi)采用1臺(tái)機(jī)械細(xì)格柵，寬600mm，間隙5mm。主要用于攔截污水中較大的固體漂浮物和懸浮物，以防止其在調(diào)節(jié)池中積聚沉淀和堵塞水泵及管道，保證后續(xù)處理工藝正常運(yùn)行。柵渣每天人工清理外運(yùn)。

（2）調(diào)節(jié)池

    由于中小城鎮(zhèn)來(lái)自各時(shí)段的污水水量不均勻且波動(dòng)性較大，故設(shè)一調(diào)節(jié)池來(lái)緩沖水量，均勻水質(zhì)，以避免沖擊負(fù)荷對(duì)生化處理的影響。

    調(diào)節(jié)池采用全地下式，設(shè)計(jì)停留時(shí)間為6h，有效容積為1250m³，工藝尺寸為：21 m×12 m×5.5m（超高0.5m）。池內(nèi)設(shè)潛水防堵污水泵3臺(tái)（2用1備），Q=110m³/h，H=13m，將調(diào)節(jié)池內(nèi)污水提升至水解酸化池；同時(shí)設(shè)置GQT040×480（功率4.0kw）高速推流器一臺(tái)，起攪拌混合作用，防止污水中懸浮物沉積在池底。

（3）水解酸化池

    水解酸化工藝屬于升流式厭氧污泥床反應(yīng)器技術(shù)范疇。水解池內(nèi)分污泥床區(qū)和清水層區(qū)，待處理污水以及濾池反沖洗時(shí)脫落的剩余微生物膜由反應(yīng)器底部進(jìn)入池內(nèi)，并通過(guò)帶反射板的布水器與污泥床快速而均勻地混合。污泥床較厚，類(lèi)似于過(guò)濾層，從而將進(jìn)水中的顆粒物質(zhì)與膠體物質(zhì)迅速截留和吸附。由于污泥床內(nèi)含有高濃度的兼性微生物，在池內(nèi)缺氧條件下，被截留下來(lái)的有機(jī)物質(zhì)在大量水解—產(chǎn)酸菌作用下，將不溶性有機(jī)物水解為溶解性物質(zhì)，將大分子、難于生物降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于生物降解的物質(zhì)；同時(shí)，生物濾池反沖洗時(shí)排出的剩余污泥（剩余微生物膜）菌體外多糖粘質(zhì)層發(fā)生水解，使細(xì)胞壁打開(kāi)，污泥液態(tài)化，重新回到污水處理系統(tǒng)中被好氧菌代謝，達(dá)到剩余污泥減容化的目的。由于水解酸化的污泥齡較長(zhǎng)（一般15～20天），所以在本設(shè)計(jì)中，采用水解酸化池代替常規(guī)的初沉池，除達(dá)到截留污水中懸浮物的目的外，還具有部分生化處理和污泥減容穩(wěn)定的功能。

    水解酸化池設(shè)計(jì)停留時(shí)間為3.6h，有效容積為750m³，共分2格，每格工藝尺寸為：13 m×5.5 m×5.6m（超高0.35m）。中間管廊工藝尺寸為：13 m×2.0 m×5.6m。水解酸化池泥層高2.5m。排泥位置主要位于泥層上部，池底設(shè)有排砂設(shè)施，泥齡一般18天左右，設(shè)計(jì)污泥混合區(qū)濃度20g/L，泥區(qū)總體積約為320m³，每天產(chǎn)干泥量約0.25噸。

（4）DC曝氣生物濾池

    第一段DC曝氣生物濾池以去除污水中碳化有機(jī)物為主，在該段濾池中，優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)異養(yǎng)菌，沿濾池高度方向從底部進(jìn)水端到出水端有機(jī)物濃度梯度處于遞減，其降解速率也呈遞減趨勢(shì)。在進(jìn)口端由于有機(jī)物濃度較高，異養(yǎng)微生物處于對(duì)數(shù)增殖期，微生物濃度很高，BOD負(fù)荷率也較高，有機(jī)物降解速率很快，而此時(shí)自養(yǎng)菌處于抑制狀態(tài)；隨著降解的進(jìn)行，在濾池中有機(jī)物濃度沿水流自下向上不斷降低，異養(yǎng)微生物處于減速增殖期，微生物膜增長(zhǎng)緩慢，而自養(yǎng)微生物處于增殖工程，DC曝氣生物濾池最終出水中的有機(jī)物已處于較低水平。

    本設(shè)計(jì)采用的UBAF濾池最大特點(diǎn)是氣、水為同向上向流態(tài)，使用一種新型的類(lèi)球形輕質(zhì)陶粒填料，在其表面及內(nèi)腔空間生長(zhǎng)有微生物膜，污水由下向上流經(jīng)濾料層時(shí)，微生物膜在濾料層下部提供曝氣供氧的條件下，使廢水中的有機(jī)物得到好氧降解，并將污水中的部分氨氮進(jìn)行硝化。它定期利用處理后的出水對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗，排除濾料表面增殖的老化微生物膜，以保證微生物的活性。

    DC曝氣生物濾池有效容積為252m³，共分2格，每格工藝尺寸為：4.7m×4.7m×6.2m（超高0.5m）。填料為輕質(zhì)球型陶粒，濾料總體積為132m³(粒徑φ3～6mm) 。濾料厚3.0m，填料層停留時(shí)間19min，容積負(fù)荷3.0kgBOD₅/m³濾料·d，空塔濾速v=4.7m/h。。單格供氧量31kgO₂/h，氣水比3.3：1。反沖洗形式為氣洗、氣水聯(lián)合、水漂洗，反沖洗周期取24h，設(shè)計(jì)反沖洗水速15m/h，反沖洗氣速50m/h。

    濾池配水共通過(guò)約48塊濾池專(zhuān)用濾板(980×980×100mm)和1591個(gè)濾池專(zhuān)用長(zhǎng)柄濾頭(濾頭契型縫隙2.5mm，濾頭長(zhǎng)度390mm)。出水采用2套柵型穩(wěn)流器、單堰出水。反沖洗方式排泥。采用穿孔管曝氣。

（5）N曝氣生物濾池

    第二段N曝氣生物濾池主要對(duì)污水中的氨氮進(jìn)行硝化，在該段濾池中，由于有機(jī)物濃度較低，異養(yǎng)微生物較少，優(yōu)勢(shì)菌種為自養(yǎng)型硝化菌，可將污水中的氨氮氧化成硝酸氮或亞硝酸氮。

    N曝氣生物濾池有效容積為295m³，共分2格，每格工藝尺寸為：5.0m×5.0m×6.2m（超高0.3m）。濾料總體積為174m³(粒徑φ3～6mm) 。濾料厚3.4m，填料層停留時(shí)間25min，容積負(fù)荷0.45kgNH₃-N/m³濾料·d，空塔濾速v=4.17m/h。。單格供氧量21kgO₂/h，氣水比2.2：1。反沖洗形式為氣洗、氣水聯(lián)合、水漂洗，反沖洗周期取36～48h。

    濾池配水共通過(guò)約52塊濾池專(zhuān)用濾板和1820個(gè)濾池專(zhuān)用長(zhǎng)柄濾頭。出水采用2套柵型穩(wěn)流器、單堰出水。反沖洗方式排泥，穿孔管曝氣。

（6）DN生物濾池

    第三段DN生物濾池主要用來(lái)進(jìn)行反硝化反應(yīng)，以滿足出水對(duì)TN的要求。同時(shí)可根據(jù)當(dāng)排放標(biāo)準(zhǔn)要求TP≤0.5mg/l時(shí)，在該級(jí)濾池的進(jìn)水口投加鐵鹽進(jìn)行化學(xué)除磷。采用后置反硝化濾池需外加碳源，如甲醇等。

    DN生物濾池有效容積為102m³，設(shè)計(jì)1座，工藝尺寸為：4.6m×4.6m×5.1m（超高0.3m）。濾料總體積為53m³(粒徑φ3～6mm) 。濾料厚2.5m，填料層停留時(shí)間8min，容積負(fù)荷2.0kgNO₃^--N/m³濾料·d，空塔濾速v=9.8m/h。反沖洗形式為氣洗、氣水聯(lián)合、水漂洗，反沖洗周期取36～48h。

    濾池配水共通過(guò)約22塊濾池專(zhuān)用濾板和763個(gè)濾池專(zhuān)用長(zhǎng)柄濾頭。出水采用1套柵型穩(wěn)流器、單堰出水。反沖洗方式排泥。

（7）清水池

    提供濾池反沖洗的水，作為反沖洗泵的吸水池。1座，半地上式，工藝尺寸：5.0m×5.0m×4.0m（超高0.3m）。

（8）反沖洗緩沖池

    對(duì)濾池反沖洗瞬時(shí)大水量進(jìn)行緩沖調(diào)節(jié)，保護(hù)水解池的正常運(yùn)行。

    1座，半地上式，工藝尺寸：5.0m×5.0m×4.0m（超高0.3m）。

（9）鼓風(fēng)機(jī)房、反沖洗水泵

    鼓風(fēng)機(jī)房1座，長(zhǎng)×寬=26m×7m。

    DN曝氣生物濾池選用Q=6m³/min，風(fēng)壓5.5米水柱的羅茨風(fēng)機(jī)3臺(tái)（2用1 備）；N曝氣生物濾池選用Q=4.0m³/min，風(fēng)壓5.5米水柱的羅茨風(fēng)機(jī)3臺(tái)（2用1 備）。三段濾池共選用反沖洗鼓風(fēng)機(jī)3臺(tái)，Q=20.0m³/min，風(fēng)壓9.0米水柱；反沖洗單級(jí)雙吸離心泵3臺(tái)，Q=380m³/h，H=9.0m。

3 工藝特點(diǎn)

（1）采用氣水平行上向流，使氣、水進(jìn)行極好的均分,防止了氣泡在濾層中的凝結(jié)，氧利用率高，能耗低；

（2）較小的池容和占地面積，采用曝氣生物濾池工藝的城市污水處理廠工藝構(gòu)筑物占地面積只有常規(guī)工藝的1/3左右；

（3）處理效果穩(wěn)定，處理出水水質(zhì)好。上向流曝氣生物濾池工藝處理城市污水，其出水SS和BOD₅可保持在20mg/l以下，去除率高，滿足國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的要求；

（4）自動(dòng)化程度高，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單；

（5）受氣候、水量、水質(zhì)影響?。?/p>

（6）構(gòu)筑物模塊化，有利于今后的擴(kuò)建；

（7）主要設(shè)備和材料均可國(guó)內(nèi)配套生產(chǎn)，不需利用進(jìn)口。

4  工程投資及主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

    本工程項(xiàng)目總投資為420萬(wàn)元，污水廠占地面積3.6畝。

直接運(yùn)營(yíng)費(fèi)用如下：

（1）電費(fèi)：總裝機(jī)容量為62.5kw，實(shí)際噸水電耗0.21度，按0.5元/度計(jì)，則電費(fèi)為0.105元/ m³水；

（2）藥劑費(fèi)用：PAM按5萬(wàn)元/噸計(jì)，投加量為3.5噸/干污泥；PAC按2500元/噸計(jì)，根據(jù)除磷需要投加。其他藥劑費(fèi)用（如甲醇等）按1750元/噸計(jì)，則總藥劑費(fèi)為0.045元/ m³水；

（3）人工費(fèi)：污水廠設(shè)計(jì)工作人員計(jì)6人，每人工資平均按1萬(wàn)元/年，則人工費(fèi)為0.033元/ m³水；

（4）大修及維護(hù)費(fèi)率：按3.4%取，費(fèi)用為0.067元/ m³水；

（5）管理費(fèi)：按10%取，費(fèi)用為0.026元/ m³水；

    則該污水廠直接運(yùn)營(yíng)成本為0.28元/m³污水，總成本約為0.42元/ m³污水。

5  運(yùn)行情況

    該污水廠自2004年3月起處于調(diào)試階段，目前清水池出水各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。處理效果如下：

表2                                                  單位：mg/L

名 稱(chēng)

流量(m³/h)

水溫

CODcr

SS

NH₃-N

Tp

總進(jìn)水

183

＞13

212

156

30.6

2.4

水解池出水

137

46.4

25.3

2.23

DC濾池出水

49.5

22

12.7

1.86

N濾池出水

34

18.6

8.4

1.25

總出水

27.2

11.5

4.87

0.87

去除率（%）

87.2

92.6

84.1

63.8

注：表中數(shù)據(jù)為2003年4月份運(yùn)行數(shù)據(jù)平均值，BOD₅、TN未檢測(cè)。

6  結(jié)論

    水解酸化—曝氣生物濾池工藝在工程投資、占地和能耗上具有極大的優(yōu)勢(shì)，其可根據(jù)進(jìn)出水水質(zhì)要求的不同，分別采用的二段或三段處理工藝組合，且可根據(jù)水量的大小進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，是適合我國(guó)國(guó)情的中小城鎮(zhèn)污水處理新技術(shù)，具有很大的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

1.鄭俊，吳浩汀，程寒飛，《曝氣生物濾池污水處理新技術(shù)及工程實(shí)例》，化學(xué)工業(yè)出版社，2002。

作者：胡天媛  女  工程師  1977、11  水工藝部部長(zhǎng)

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