水解酸化-曝气生物滤池处理小城镇污水

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1、水解酸化-曝气生物滤池处理小城镇污水摘要： 本文结合有代表性的南方某中小城镇污水处理工程，介绍和总结了水解上向流曝气生物滤池工艺及运行情况，说明该技术具有投资省、占地面积小、处理效果好、运行管理方便、出水可回用等特点。关键词： 水解 上向流曝气生物滤池 硝化 反硝化 中小城镇污水主要为生活污水和以有机废水为主的工业废水的混合污水，其水量较小，一般不超过5 万 m3/d，但是水质和水量波动较大。由于资金和技术、管理水平等多方面的原因，决定了在城镇污水处理厂必须经济、高效、节能和操作简便。目前国内很多中小城镇仍采用明渠排水，尤其是南方地区，大量雨水流入和地下水渗入，加之城镇生活水平不高等原因决定了

2、污水中有机物浓度较低。因此，必须结合当地污水的水量、水质以及温度、气候、气象、地理、经济等实际情况选择适宜的处理工艺。本文重点论述了水解酸化上向流曝气生物滤池工艺处理某城镇污水工程的系统设计、设备选型、运行情况初步分析等。 1 设计参数与污水处理工艺流程确定 南方某县级市污水处理厂设计水量 Q=5000m3/d，设计最低温度 12，最高水温 25，出水执行GB18918-2002 城镇污水处理厂污染物排放标准 一级 B 标准。具体进出水水质参数如下表： 名 称 CODcr BOD5 SS NH3-N TN Tp进 水 250 150 150 30 40 4出 水 60 20 20 8 20 1

3、.5工艺流程如图 1 所示：2 工艺介绍 （1）格栅井 格栅井内采用 1 台机械细格栅，宽 600mm，间隙 5mm。主要用于拦截污水中较大的固体漂浮物和悬浮物，以防止其在调节池中积聚沉淀和堵塞水泵及管道，保证后续处理工艺正常运行。栅渣每天人工清理外运。 （2）调节池 由于中小城镇来自各时段的污水水量不均匀且波动性较大，故设一调节池来缓冲水量，均匀水质，以避免冲击负荷对生化处理的影响。调节池采用全地下式，设计停留时间为 6h，有效容积为 1250m3，工艺尺寸为：21 m12 m5.5m（超高 0.5m）。池内设潜水防堵污水泵 3 台（2 用 1 备），Q=110m3/h，H=13m，将调节池

4、内污水提升至水解酸化池；同时设置 GQT040480（功率 4.0kw）高速推流器一台，起搅拌混合作用，防止污水中悬浮物沉积在池底。 （3）水解酸化池 水解酸化工艺属于升流式厌氧污泥床反应器技术范畴。水解池内分污泥床区和清水层区，待处理污水以及滤池反冲洗时脱落的剩余微生物膜由反应器底部进入池内，并通过带反射板的布水器与污泥床快速而均匀地混合。污泥床较厚，类似于过滤层，从而将进水中的颗粒物质与胶体物质迅速截留和吸附。由于污泥床内含有高浓度的兼性微生物，在池内缺氧条件下，被截留下来的有机物质在大量水解产酸菌作用下，将不溶性有机物水解为溶解性物质，将大分子、难于生物降解的物质转化为易于生物降解的物质

5、；同时，生物滤池反冲洗时排出的剩余污泥（剩余微生物膜）菌体外多糖粘质层发生水解，使细胞壁打开，污泥液态化，重新回到污水处理系统中被好氧菌代谢，达到剩余污泥减容化的目的。由于水解酸化的污泥龄较长（一般 1520 天），所以在本设计中，采用水解酸化池代替常规的初沉池，除达到截留污水中悬浮物的目的外，还具有部分生化处理和污泥减容稳定的功能。 水解酸化池设计停留时间为 3.6h，有效容积为 750m3，共分 2 格，每格工艺尺寸为：13 m5.5 m5.6m（超高 0.35m）。中间管廊工艺尺寸为：13 m2.0 m5.6m。水解酸化池泥层高2.5m。排泥位置主要位于泥层上部，池底设有排砂设施，泥龄一

6、般 18 天左右，设计污泥混合区浓度20g/L，泥区总体积约为 320m3，每天产干泥量约 0.25 吨。 （4）DC 曝气生物滤池 第一段 DC 曝气生物滤池以去除污水中碳化有机物为主，在该段滤池中，优势生长异养菌，沿滤池高度方向从底部进水端到出水端有机物浓度梯度处于递减，其降解速率也呈递减趋势。在进口端由于有机物浓度较高，异养微生物处于对数增殖期，微生物浓度很高，BOD 负荷率也较高，有机物降解速率很快，而此时自养菌处于抑制状态；随着降解的进行，在滤池中有机物浓度沿水流自下向上不断降低，异养微生物处于减速增殖期，微生物膜增长缓慢，而自养微生物处于增殖工程，DC 曝气生物滤池最终出水中的有机

7、物已处于较低水平。 本设计采用的 UBAF 滤池最大特点是气、水为同向上向流态，使用一种新型的类球形轻质陶粒填料，在其表面及内腔空间生长有微生物膜，污水由下向上流经滤料层时，微生物膜在滤料层下部提供曝气供氧的条件下，使废水中的有机物得到好氧降解，并将污水中的部分氨氮进行硝化。它定期利用处理后的出水对滤池进行反冲洗，排除滤料表面增殖的老化微生物膜，以保证微生物的活性。 DC 曝气生物滤池有效容积为 252m3，共分 2 格，每格工艺尺寸为：4.7m4.7m6.2m（超高0.5m）。填料为轻质球型陶粒，滤料总体积为 132m3(粒径 36mm) 。滤料厚 3.0m，填料层停留时间19min，容积负

8、荷 3.0kgBOD5/m3 滤料d，空塔滤速 v=4.7m/h。单格供氧量 31kgO2/h，气水比3.3：1 。反冲洗形式为气洗、气水联合、水漂洗，反冲洗周期取 24h，设计反冲洗水速 15m/h，反冲洗气速 50m/h。滤池配水共通过约 48 块滤池专用滤板(980980100mm)和 1591 个滤池专用长柄滤头(滤头契型缝隙 2.5mm，滤头长度 390mm)。出水采用 2 套栅型稳流器、单堰出水。反冲洗方式排泥。采用穿孔管曝气。 （5）N 曝气生物滤池 第二段 N 曝气生物滤池主要对污水中的氨氮进行硝化，在该段滤池中，由于有机物浓度较低，异养微生物较少，优势菌种为自养型硝化菌，可将

9、污水中的氨氮氧化成硝酸氮或亚硝酸氮。N 曝气生物滤池有效容积为 295m3，共分 2 格，每格工艺尺寸为：5.0m5.0m6.2m（超高 0.3m）。滤料总体积为174m3(粒径 3 6mm) 。滤料厚 3.4m，填料层停留时间 25min，容积负荷 0.45kgNH3-N/m3 滤料d，空塔滤速 v=4.17m/h。单格供氧量 21kgO2/h，气水比 2.2：1。反冲洗形式为气洗、气水联合、水漂洗，反冲洗周期取 3648h。滤池配水共通过约 52 块滤池专用滤板和 1820 个滤池专用长柄滤头。出水采用2 套栅型稳流器、单堰出水。反冲洗方式排泥，穿孔管曝气。（6）DN 生物滤池 第三段 D

10、N 生物滤池主要用来进行反硝化反应，以满足出水对 TN 的要求。同时可根据当排放标准要求 TP0.5mg/l时，在该级滤池的进水口投加铁盐进行化学除磷。采用后置反硝化滤池需外加碳源，如甲醇等。DN 生物滤池有效容积为 102m3，设计 1 座，工艺尺寸为：4.6m4.6m5.1m（超高 0.3m）。滤料总体积为 53m3(粒径 36mm) 。滤料厚 2.5m，填料层停留时间 8min，容积负荷 2.0kgNO3-N/m3滤料d ，空塔滤速 v=9.8m/h。反冲洗形式为气洗、气水联合、水漂洗，反冲洗周期取 3648h 。滤池配水共通过约 22 块滤池专用滤板和 763 个滤池专用长柄滤头。出水

11、采用 1 套栅型稳流器、单堰出水。反冲洗方式排泥。 （7）清水池 提供滤池反冲洗的水，作为反冲洗泵的吸水池。1 座，半地上式，工艺尺寸：5.0m5.0m4.0m（超高 0.3m）。 （8）反冲洗缓冲池 对滤池反冲洗瞬时大水量进行缓冲调节，保护水解池的正常运行。1 座，半地上式，工艺尺寸：5.0m5.0m4.0m（超高 0.3m）。 （9）鼓风机房、反冲洗水泵 鼓风机房 1 座，长 宽=26m7m。DN 曝气生物滤池选用 Q=6m3/min，风压 5.5 米水柱的罗茨风机3 台（ 2 用 1 备）；N 曝气生物滤池选用 Q=4.0m3/min，风压 5.5 米水柱的罗茨风机 3 台（2 用 1

12、备）。三段滤池共选用反冲洗鼓风机 3 台，Q=20.0m3/min，风压 9.0 米水柱；反冲洗单级双吸离心泵 3 台，Q=380m3/h，H=9.0m。 3 工艺特点 （1）采用气水平行上向流，使气、水进行极好的均分,防止了气泡在滤层中的凝结，氧利用率高，能耗低； （2）较小的池容和占地面积，采用曝气生物滤池工艺的城市污水处理厂工艺构筑物占地面积只有常规工艺的 1/3 左右； （3）处理效果稳定，处理出水水质好。上向流曝气生物滤池工艺处理城市污水，其出水 SS 和BOD5 可保持在 20mg/l 以下，去除率高，满足国家排放标准的要求； （4）自动化程度高，运行管理简单； （5）受气候、水量

13、、水质影响小； （6）构筑物模块化，有利于今后的扩建； （7）主要设备和材料均可国内配套生产，不需利用进口。 4 工程投资及主要经济指标 本工程项目总投资为 420 万元，污水厂占地面积 3.6 亩。 直接运营费用如下： （1）电费：总装机容量为 62.5kw，实际吨水电耗 0.21 度，按 0.5 元/度计，则电费为 0.105 元/ m3水； （2）药剂费用： PAM 按 5 万元/吨计，投加量为 3.5 吨/干污泥；PAC 按 2500 元/吨计，根据除磷需要投加。其他药剂费用（如甲醇等）按 1750 元/吨计，则总药剂费为 0.045 元/ m3 水； （3）人工费：污水厂设计工作人员

14、计 6 人，每人工资平均按 1 万元/年，则人工费为 0.033 元/ m3水； （4）大修及维护费率：按 3.4%取，费用为 0.067 元/ m3 水； （5）管理费：按 10%取，费用为 0.026 元/ m3 水； 则该污水厂直接运营成本为 0.28 元/m3 污水，总成本约为 0.42 元/ m3 污水。 5 运行情况 该污水厂自 2004 年 3 月起处于调试阶段，目前清水池出水各项指标均优于国家一级排放标准。处理效果如下： 名 称 流量(m 3/h) 水温 CODcr SS NH3-N Tp总进水 212 156 30.6 2.4水解池出水 137 46.4 25.3 2.23DC 滤池出水 49.5 22 12.7 1.86N 滤池出水 34 18.6 8.4 1.25总出水183 1327.2 11.5 4.87 0.87去除率（%） 87.2 92.6 84.1 63.8注：表中数据为 2003 年 4 月份运行数据平均值，BOD 5、TN 未检测。6 结论 水解酸化曝气生物滤池工艺在工程投资、占地和能耗上具有极大的优势，其可根据进出水水质要求的不同，分别采用的二段或三段处理工艺组合，且可根据水量的大小进行模块化设计，是适合我国国情的中小城镇污水处理新技术，具有很大的推广价值。