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1、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。经济即占地面积少以节省征 地费，必要的处理设施少以减少总投资；高效即出水在去除有机污染物的同时还能部分地 脱氮除磷；节能即尽量采用经济节能型设备和减少处理设施和设备的数量，或采用适当的 处理工艺减少剩余污泥排放，从而减少运行费用；操作简便即对运行人员的水平的素质和 数量要求不高，也可减少运行费用。很多城镇采用明渠排水，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
2、定了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。一、水解上向流曝气生物滤池工艺一、水解上向流曝气生物滤池工艺1、工程背景和工艺简介2001 年 10 月，通过国际招标，我公司取得了广东新会市东郊污水处理厂(4 万 m3/d)B OT 建设的合同。该污水厂设计指标如表 1。表表 1 1 新会东郊新会东郊污水污水处理厂进出水指标处理厂进出水指标指标(mg/L)CODcr BOD5 SS NH3-N TKN TP pH 进水200 120 150 30 38 4 69 出水60 20 20 15 / 0.5 69经过慎重比较
3、，选择了水解上向流曝气生物滤池工艺作为主处理工艺。曝气生物滤 池(Biological Aerated Filter，简称 BAF)技术因有机负荷高(可达 6 kgBOD5/m3.d 甚至更 高)、无需二沉池、占地面积小、投资少、出水水质好、能耗及运行成本低、运行灵活等优 点至今已在世界各地有数百座 BAF 污水处理设施在运行。我国大连马栏河污水处理厂(12 万吨/日)是我国第一个采用 BAF 技术的城市污水处理厂，目前已正常运行两年多，出水水 质优于设计水平，并已达到回用水标准。上向流曝气生物滤池(Up flow BAF，简称 UBAF)的工艺原理是在滤池内部装有新型陶 粒(或轻质塑料)填料
4、，在其表面生长有生物膜，污水由下至上流过滤料层，池底曝气，使 废水中的有机物在好氧菌的作用下降解，同时硝化细菌进行硝化作用。由于陶粒比表面积 可达 12m2/cm3，积累的微生物量可达 1015g/L，因此曝气生物滤池的容积负荷增大，故 池容和占地面积可大大降低。曝气生物滤池还可以将生物转化过程中产生的剩余污泥和进 水带入的悬浮物截留在滤床内，所以在曝气生物滤池后不需设二沉池。为避免积累的生物 污泥和悬浮固体堵塞生物滤池，需定期利用处理后出水和空气进行反冲洗。上向流曝气生 物滤池采用气水同向流，使气、水进行极好的均分，防止了气泡在滤层中的凝结，可以更 好地避免沟流或短流，氧气利用率高，能耗低；
5、同时，在水、气上升过程中可把底部截留 的 SS 带入滤池深部，这就大大增加了滤池的纳污能力，延长了工作周期。由于曝气生物滤池工艺占地小，投资省，无污泥膨胀问题，日常运行管理简单，处理 效果稳定，且可以模块化结构设计，易于后期扩建，很适合城镇污水厂使用。其主要缺点 是对预处理要求高。为延长滤池反冲洗周期，一般要求滤池进水 SS 在 60mg/L 以下。为了 解决此问题，同时为了污泥减量化和稳定化及进一步减少池容，降低投资，预处理采用了 水解工艺，其工艺原理为：待处理污水及滤池反冲洗时脱落的微生物膜由底部进入水解池 内，并通过布水系统同污泥床快速、均匀地混合。污泥床类似于过滤层，将进水中的颗粒 物
6、质与胶体物质迅速截留和吸附，然后被大量的水解菌分解，许多不溶性的有机物水解为 溶解性物质，大分子、难降解的物质转化为易生物降解的物质如有机酸类。同时，生物滤 池反冲洗排放的剩余污泥菌体外多糖粘质层水解，细胞壁打开，污泥液态化，重新回到污 水处理系统被细菌代谢分解，达到剩余污泥减容的目的。由于水解池的污泥泥龄较长，污 泥可以消化稳定。污泥处理采用我公司自产的带式浓缩脱水一体机脱水后外运。图 1 新会东郊污水处理厂流程框图2、工艺流程污水由潜污泵提升至旋流沉砂池进水渠，经 2 台 3mm 间距的细格栅，进入旋流沉砂池 。除砂处理后，经分配井进入 4 座并联运行的水解池。水解池的作用是最大限度地截留
7、污 水中的悬浮物并将其中的部分有机物进行降解，一方面减少后续曝气生物滤池截留 SS 的量 ，以延长滤池的反冲洗周期；同时污泥得以减容与相对稳定。为了保证出水的氨氮达标， 采用两级曝气生物滤池，分别是 C/N 和 N 滤池。水解池的出水经配水槽进入 C/N 上向流曝 气生物滤池进行有机物的降解和部分硝化作用。C/N 上向流曝气生物滤池出水再进入后一 级的 N 曝气生物滤池进行硝化处理。在该级滤池中，优势生长着硝化菌和亚硝化菌，这两 种细菌对有机物浓度较低的 C/N 池出水中的氨氮进行硝化。另外，在 C/N 滤池出水渠道上投加化学除磷药剂，由于速度梯度和扩散作用使脱稳的胶体互相接触生成絮凝体，在
8、N 滤 池中被截流，通过周期性的反冲洗，将磷排出系统外，达到污水除磷目的。经上述两级生 物滤池处理后的出水进行消毒后即可达标排放。水解池中的污泥定期排入污泥均质池，由螺杆泵提升至污泥浓缩脱水一体机进行脱水 处理，脱水后的泥饼外运处置。曝气生物滤池的反冲洗排水排至缓冲池，由泵提升至水解 池前的分配井，污泥浓缩脱水一体机的滤后液和脱水机房的地面冲洗废水经管道汇集至集 水池，再进入污水处理系统进行处理。3、主要生产构筑物和设备水解池 4 座，并联运行，每座尺寸 2700094505300mm，停留时间 HRT=2.3h，其中 混合区负荷 1.83.6m3/m2.h，分离区负荷 1.8m3/m2.h，
9、水解池本身产生的污泥总量 1.6t D S/d。C/N 曝气生物滤池 1 座，分为 8 格，其功能是将污水中的碳化有机物进行好氧生物降 解，并将污水中的部分氨氮硝化。设计参数：每格尺寸 680068007300mm。配水通过 28 8 块滤池专用滤板(10501050110mm)和 10368 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 8 套栅型稳流器、单堰出水。反冲洗方式排泥。用 14800 个 (膜孔直径1mm)无堵塞滤池专用单孔膜曝气器曝气。反冲洗形式为气洗、气水联合、水漂 洗，反冲洗周期据实际运行情况而定，一般 24h。填料为轻质球型陶粒，体积为
10、 1410m3(粒 径36mm)，堆积密度 0.91.0g/cm3。滤料厚 3.8m，空塔流速 4.96m/h，实际流速 9.92m/ h，填料层停留时间 23min，容积负荷 2.84kgBOD5/m3滤料.d，供氧量 369.4kgO2/h，反冲洗 水速 15m/h，反冲洗气速 50m/h。N 曝气生物滤池 1 座，分为 8 格，其功能是对污水中剩余氨氮进行硝化作用，并对未 完全利用完的碳源进行降解，对化学除磷沉析物的截留、过滤。设计参数：每格尺寸 6800 68005900mm。反冲洗周期一般 3648h。陶粒滤料 980m3(粒径36mm)，厚 2.6m，空 塔流速 4.96m/h，实
11、际流速 9.92m/h，填料层停留时间 16min，容积负荷 0.7kgNH3-N/m3滤 料.d，供氧量 236.5kgO2/h。鼓风机房主要设备有：3 台(2 用 1 备)C/N 滤池鼓风机，单机风量 4045m3/min，风压 P=7.5mmH2O。3 台(2 用 1 备)N 滤池鼓风机，单机风量 2530m3/min，风压 P=6.0mmH2O。1 台 滤池反冲洗鼓风机，风量 4045m3/min，风压 P=6.5mmH2O。污泥脱水机房平面尺寸为：25.2m13.5m。湿污泥量 Q=830m3/d(含水率 99.4%)。主 要设备有带式浓缩脱水一体机 2 台(同时使用)，带宽 1.0
12、m。螺杆泵 2 台，单机流量 Q=204 0m3/h。4、工程投资及主要经济指标本工程项目总投资为 4263 万元，污水厂占地面积 29 亩。本工程投产后正常年份处理 水量 1460 万 m3，年用电量 283.2 万 kW.h，絮凝剂年耗用量 5.5t，化学除磷药剂年耗用量 为 516.5t，直接运营成本 0.33 元/m3污水。5、两个值得注意的问题滤料是生物膜的载体，并且有截留悬浮物物质的作用，它直接影响到曝气生物滤池的 功效，同时滤料对于工程的一次性投资、运行成本等均有很大影响，一般要求滤料：(1)孔 隙率大，比表面积大；(2)密度小，强度大，耐磨损，耐水冲刷；(3)阻力小，过水率高，
13、 形状好(以球状为佳)；(4)表面粗糙，挂膜好；(5)属惰性物质。常用的滤料材料有：石英 砂、陶粒、塑料等，但目前在实际应用中多采用陶粒滤料，其形状多为圆形，考虑到成本 和取材方便等因素，现在多采用页岩陶粒。本工程经过招标选择了北京三和联创水务公司 生产的陶粒。反冲洗是保持 BAF 正常运行的关键环节，它的工作质量对出水水质、工作周期、运行 状况的影响都很大。通常 BAF 一天冲洗一次，不宜过多，否则可能会使生物膜严重脱落， 造成填料层内生物量减少，损坏滤料，影响处理效果，增加运行费用。当然，反冲洗过少 将达不到冲洗效果。现有的反冲洗工艺也存在着如下问题：(1)采用长柄滤头小阻力配气、 配水系
14、统不仅增加了工程造价，而且在滤池面积增大后使配水、配气很难均匀分布，影响 冲洗效果。(2)固定式的滤头安装方式一旦损坏，检修困难。二、表曝型二、表曝型氧化沟氧化沟工艺及关键设备工艺及关键设备1、工程背景和工艺简介2002 年，我公司参与了西北地区某县级市污水处理厂(3 万 m3/d)的建设，并提供了主 要设备。该污水厂海拔 1100 米，当地最高水温 20，最低温度 10，设计指标如表 2。表表 2 2 设计进出水指标设计进出水指标指标(mg/L)CODcr BOD5 SS NH3-N TP pH 进水300 140 160 30 4 7 出水60 20 20 151 7北方城镇污水处理厂要求
15、：抗冲击负荷能力强；可低温稳定运行；污泥易于处 置；运行管理简单方便；造价低廉等。该工程选择了具有脱氮除磷效果的表曝型氧化 沟工艺，分两组，单体平面图如图 2。该表曝型氧化沟可通过曝气机的推流实现无动力的 污泥内回流，完成脱氮除磷。采用我公司生产的大功率倒伞表面曝气机，具有供氧，推动 水流作不停的循环流动，使有机物、微生物及氧三者充分混合、接触，防止活性污泥沉淀 等功能，可保持沟内断面平均流速为 0.3m/s 以上，沟底流速不低于 0.15m/s。厌氧池分三格。二沉池回流污泥中的微量硝酸盐在第一格内能很快地被去除，消除了 后续工艺对磷去除的不利影响。经过预处理后，在没有溶解氧和硝态氮存在的厌氧
16、条件下 ，兼性细菌可在后面两格内将溶解性 BOD5转化成低分子发酵产物，生物聚磷菌将优先吸附 这些低分子发酵物，将其运送到细胞内、同化成细胞内碳源存储物，并导致磷酸盐的释放 。经厌氧状态释放磷酸盐的聚磷菌在好氧状态下可吸收、存储超出生长需求的磷量，合成 新的聚磷菌细胞、产生富磷污泥，最终通过剩余污泥的排放将磷从系统中出去。2、氧化沟系统尺寸本工程设计厌氧池停留时间为 1.5h，保证磷的释放达到约 80%。工艺尺寸为：LB H=32.07.04.2m3，超高 0.6m。取 MLSS=4000mg/L，T=10，对于中小型污水处理厂， 单独处置污泥成本高，本工程设计经氧化沟后污泥相对稳定，确定污泥龄为 18d。水力停 留时间 HRT12.8h。污泥负荷=0.08kgBOD5/kgVSS.d。缺氧区工艺尺寸为：LBH=32.0 10.54.2m3，超高 0.6m。氧化沟主体部分工艺尺寸为：LBH=54.232.04.2m3， 超高 0.6m。总需氧量 AOR=氧化有机物需氧细胞内源呼吸需氧
