水解+SDF+SAF+深沉濾床處理城市污水實(shí)驗(yàn)

王偉鋒
（嘉善縣大地污水處理工程有限公司，浙江，314100）

　　摘要：BAF曝氣生物濾池在國(guó)內(nèi)已有比較詳細(xì)研究，而根據(jù)BAF變形而來(lái)的SDF和SAF在國(guó)內(nèi)研究和應(yīng)用非常少。而本次嘉善姚莊污水處理廠擬采用水解+SDF+SAF+深沉濾床，故在具體確定工藝之前需要對(duì)這個(gè)工藝的處理能力進(jìn)行試驗(yàn)。
　　關(guān)鍵詞：水解；SDF；SAF

　　從1982年在法國(guó)巴黎北建成第一座BAF污水處理廠起至2003年的21年內(nèi)，BAF在全世界得到廣泛的應(yīng)用，建設(shè)了500多座BAF污水處理廠，處理水量相當(dāng)5000萬(wàn)人口當(dāng)量的水量。在歐洲應(yīng)用最為廣泛，有11個(gè)國(guó)家建有BAF處理廠，其中近100座建在法國(guó)，70座在英國(guó)，50座在德國(guó)。我國(guó)也在大連建成了一座50000m³/d的BAF，采用的是法國(guó)得利滿的工藝。STS公司以SAF技術(shù)在大連建成一座污水回用公司（1.0萬(wàn)m³/d）。這兩個(gè)廠運(yùn)行效果都很好。
　　當(dāng)前BAF系統(tǒng)主流是升流式，因?yàn)樗纳仙魉倏梢蕴岣?，處理能力大。濾池介質(zhì)有用顆粒材料，如石英砂、陶粒，也有用波紋塑料板。池型構(gòu)造如采用石英砂、陶粒等細(xì)顆粒介質(zhì)，介質(zhì)粒徑在4mm左右，其構(gòu)造基本類似于氣水反沖洗的快濾池，法國(guó)得利滿、DTV都采用此種池型，也是應(yīng)用比較廣泛的一種BAF，其優(yōu)點(diǎn)是介質(zhì)比表面積大，負(fù)荷高，空氣的氧利用率高，便于管理。但需反沖洗，不僅耗能耗水，還增加設(shè)備和造價(jià)。用波紋塑料板作介質(zhì)，池型構(gòu)造較簡(jiǎn)單，進(jìn)水經(jīng)布水器與空氣混合后均勻分布上升流過(guò)波紋板溢出池外。由于通過(guò)波紋板水頭損失小，因而池深可以做的較高，高可以達(dá)到7m。由于波紋板比表面積較石英砂要小很多，因而池深一般要比顆粒介質(zhì)高。它的特點(diǎn)是無(wú)需反沖洗，所以無(wú)反沖洗設(shè)備和反沖洗的能耗。
　　SAF是綜合上述兩種池型的一種新池型，濾池構(gòu)造采用波紋塑料板介質(zhì)的構(gòu)造，進(jìn)水經(jīng)布水器與空氣混合后均勻分布，升流穿過(guò)介質(zhì)至池頂溢出，沒(méi)有反沖洗。為了不反沖介質(zhì)材料只能采用大粒徑介質(zhì)，增高池深，提高進(jìn)水強(qiáng)度，不讓生物體在介質(zhì)間孔隙中殘留形成堵塞。介質(zhì)采用20～40mm天然卵石。這種介質(zhì)經(jīng)久耐用，沒(méi)有波紋塑料板老化定期更換的問(wèn)題，而且價(jià)格也低廉的多。SAF因兼采上述兩種池型之長(zhǎng)，形成SAF的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。SDF池構(gòu)造與SAF池基本相同，不同之處是SDF池沒(méi)有空氣系統(tǒng)，SDF是脫氮重要單元。
　　美國(guó)STS公司A/O工藝的SDF（淹沒(méi)生物濾池）和SAF（淹沒(méi)曝氣濾池）的生物膜法，是生物膜法中高效新技術(shù)，具有以下特點(diǎn)：
　?。?）高效。生物處理構(gòu)筑物起作用的是微生物量，量大效率就高，SAF池中生物體濃度在10～15g/l之間，而活性污泥法曝氣池濃度一般為3～4g/l，因它濃度一高混合和供氧就會(huì)增大很多，3～4g/l是一個(gè)綜合經(jīng)濟(jì)濃度，SAF生物量大而又不增加能耗主要原因是生物膜固著填料的卵石上，沒(méi)有混合的需要。
　?。?）由于生物膜是附著在固定介質(zhì)表面，可以在池內(nèi)停留很長(zhǎng)時(shí)間，因而泥齡長(zhǎng)，保證了硝化菌增長(zhǎng)。但是SAF停留時(shí)比較短，不像曝氣池泥齡長(zhǎng)，停留時(shí)間必須長(zhǎng)導(dǎo)致池容大。SAF池的停留時(shí)間短泥齡長(zhǎng)是其特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。
　　（3）SDF和SAF池池深大，填料高達(dá)4～6m，因而占地少，同時(shí)由于采用卵石作介質(zhì)，壽命長(zhǎng)而且?guī)缀鯖](méi)有維護(hù)。
　?。?）運(yùn)行能耗省。由于空氣在卵石層中上升過(guò)程受到多次切割，氧利用率高，省空氣量。
　?。?）SAF出水懸浮物，可以不用二沉池，而用具有脫氮功能深床濾池。生物膜法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)污泥量少很多，節(jié)省了污泥處理費(fèi)用。
　?。?）具有生物膜法抗沖擊的優(yōu)點(diǎn)，比較適合本工程的特點(diǎn)。

一、試驗(yàn)?zāi)康?/b>

　　根據(jù)嘉善縣姚莊污水處理工程初步設(shè)計(jì)其進(jìn)水水質(zhì)要求和出水水質(zhì)如下表： 指標(biāo) PH CODcr BOD₅ SS NH₃-N TN TP 進(jìn)水 6～9 800 200 150 35 45 6 出水 6～9 ≤50 ≤10 ≤10 ≤5 ≤15 ≤1.0

　　上述除PH外其余單位為：mg/L；
　　此表說(shuō)明本工程有以下特點(diǎn)：
　　1.水質(zhì)濃度高，高于一般城市污水約一倍。
　　2.工業(yè)廢水所占比重大，水質(zhì)水量波動(dòng)大。
　　3.污水的可生物降解性較差。
　　 4.出水水質(zhì)要求很高，要達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。
　　 根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)復(fù)雜和出水水質(zhì)要求很高的特點(diǎn)，初步設(shè)計(jì)采用以下處理工藝：
　　 進(jìn)水→格柵→沉砂池→水解池→催化池→淹沒(méi)脫氮生物濾池（SDF）→淹沒(méi)嚗氣生物濾池（SAF）→深床濾池→消毒→出水
　　 處理工藝采用水解、催化工藝作預(yù)處理，目的是增高污水的可生物降解性，和除硫、脫色功能。水解和催化已在數(shù)十處工程上應(yīng)用，比較成熟，但本工程水質(zhì)很復(fù)雜，需通過(guò)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證和最后確保合理的設(shè)計(jì)參數(shù)。
　　 生物處理采用生物膜法，此工藝是先進(jìn)的也是適合本工程的。此項(xiàng)技術(shù)在國(guó)外已建有上百個(gè)工程，效果也很好，但國(guó)內(nèi)尚缺乏經(jīng)驗(yàn)，需要用試驗(yàn)證明其處理效果和建立可靠的合理設(shè)計(jì)參數(shù)。

二、試驗(yàn)流程與設(shè)備

　　1.試驗(yàn)采用設(shè)計(jì)的全流程。由于試驗(yàn)進(jìn)水來(lái)自嘉興市聯(lián)合污水廠的沉砂池，故試驗(yàn)流程省略了格柵、沉砂池。
　　2.試驗(yàn)規(guī)模為6.2m³/d。
　　3.試驗(yàn)設(shè)備全部按豎向與設(shè)計(jì)構(gòu)筑物完全相同模擬，基本完全代表實(shí)際池子內(nèi)一個(gè)柱的處理功能。設(shè)備容積：
　　水解池：D=0.65 m，H=4.0 m；
　　催化池：D=0.30 m，D=4.0 m；
　　SDF：V=0.3 0m³，介質(zhì)高4.56m；
　　SAF：V=0.453m³，介質(zhì)高6.1m。

三、試驗(yàn)過(guò)程

　　全流程所有單元設(shè)備包括水解池、催化池、SDF、SAF、深床濾池在2005年7月1日安裝連接，2日開(kāi)始進(jìn)水培養(yǎng)生物體并進(jìn)行馴化，同時(shí)開(kāi)始全流程不間斷連續(xù)運(yùn)行試驗(yàn)，實(shí)際是邊馴化、邊進(jìn)行試驗(yàn)。雖然污泥和生物膜是培養(yǎng)與馴化并進(jìn)，但因水質(zhì)復(fù)雜多變、時(shí)間短，培養(yǎng)和馴化至今尚未完成，生物處理效率也還處于調(diào)整提高之中。最初十日完全是在培養(yǎng)、馴化，處于調(diào)試階段顯示不出什么效果。
　　 全流程試驗(yàn)開(kāi)始之后，即控制進(jìn)水流量，并在進(jìn)口和出水口及一些單元設(shè)備進(jìn)出口分別采樣分析，采樣是每日采樣一次，采用隨機(jī)采樣方法?；?yàn)操作均按標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行。

四.階段試驗(yàn)結(jié)果

　　由于污泥和生物膜均還在培養(yǎng)和馴化，故試驗(yàn)負(fù)荷尚未達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷。水解池進(jìn)水量約設(shè)計(jì)停留時(shí)間的80％，生物膜系統(tǒng)因7月1日剛開(kāi)始進(jìn)行馴化，故進(jìn)水量只到設(shè)計(jì)流量的50～60％；因進(jìn)水濃度高于設(shè)計(jì)濃度，COD為設(shè)計(jì)濃度的1.2倍，按負(fù)荷應(yīng)為設(shè)計(jì)值的60～70％。
1.水解預(yù)處理效果
　　7月11日～24日水解池進(jìn)、出水水質(zhì)資料列于下表： 項(xiàng)目 PH SS COD BOD₅ BOD₅/COD 進(jìn)水 8.33

（8.71～7.64） 750.4

（2176～316） 872.5

（1062～606） 284.1

（339～226） 0.339

（0.4～0.28） 出水 8.17

（8.5～7.99） 147.9

（260～64） 651.9

（961～171） 269

（394～182） 0.394

（0.46～0.29） 去除率 80.3％ 25.3％ 5.2％ -16.22％

　　從上表可知：
　　1）進(jìn)水濃度變化很大。
　　2）SS去除率達(dá)80％，與混凝沉淀效果相似。
　　3）BOD₅/COD比值提高16.2％，提高污水可生化性，總體出水水質(zhì)十分良好，充分說(shuō)明了比值提高的作用。
　　4）SS去除達(dá)80％，而COD去除僅25％，好似有些矛盾。為探討其原因，我們?cè)谒獬鏊温约右稽c(diǎn)PAC，沉淀30分鐘，COD下降約300mg/L（50％去除率），這說(shuō)明水解將部分固形體水解為膠體。
2.全流程處理
　　現(xiàn)將7月11日～24日全流程水質(zhì)資料列于下表： 項(xiàng)目 PH SS COD BOD₅ NH₃ NH₃+NO₂+NO₃ 進(jìn)水 8.33

（8.71～7.64） 750.4

（2176～316） 872.5

（1062～606） 284.1

（339～226） 31.6

（39.6～25.16） 出水 3.82

（4.0～1.0） 92.76

（153～56） ＜5.0　

（2.45～1.0） 2.6

（6.42～0.88） 6.05

（5.8～6.32） 標(biāo)準(zhǔn) 10 50 10 5（8） TN=15

　　說(shuō)明：1).進(jìn)水是指水解池進(jìn)水，出水是深床濾池出水。
　　　　　 2).標(biāo)準(zhǔn)是設(shè)計(jì)要求值，標(biāo)準(zhǔn)中下行括號(hào)內(nèi)數(shù)值為聯(lián)合污水廠采用的標(biāo)準(zhǔn)。
　　 上表說(shuō)明出水水質(zhì)除COD外均能達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn)，但它已全面達(dá)到聯(lián)合污水廠采用的“綜合排放標(biāo)準(zhǔn)”中的值。

五、結(jié)論

　　1.試驗(yàn)采用的流程是有效的，在聯(lián)合污水廠運(yùn)用可以完全達(dá)標(biāo)。
　　2.試驗(yàn)出水水質(zhì)除COD外均符合本工程設(shè)計(jì)采用的“城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)”中一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。
　　3.COD值高一方面是由于進(jìn)水值高于設(shè)計(jì)值，另一方面是試驗(yàn)尚在調(diào)試中，污泥的培養(yǎng)和馴化均未達(dá)到完善程度，我們認(rèn)為隨著試驗(yàn)的進(jìn)展，污泥、生物膜會(huì)逐漸成熟和適應(yīng)進(jìn)水水質(zhì)，COD值完全可以下降。
　　4.下一步試驗(yàn)主要目標(biāo)是提高處理負(fù)荷，使之完全達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷，繼續(xù)研究提高可生化性的措施，使COD值達(dá)標(biāo)。

作者簡(jiǎn)介：

王偉鋒（1982——），男，浙江嘉善人，天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院畢業(yè)，從事污水處理廠設(shè)計(jì)和調(diào)試、運(yùn)營(yíng)工作。