一种新型污水处理工艺在生活污水处理厂的应用

赵宇鹏

（煤炭工业太原设计研究院， 山西 太原 030001）

生产实践·应用技术

一种新型污水处理工艺在生活污水处理厂的应用

赵宇鹏

（煤炭工业太原设计研究院， 山西 太原 030001）

某公司污水处理厂拟采用“BioDopp生化反应器+曝气生物滤池+滤布滤池”的工艺，出水达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）V类限值，BioDopp工艺利用氧化沟的混合液内回流和A2/O不同功能分区相结合的设计理念，借助CASS工艺前置选择区的模式，通过空气提推技术作为流体动力，在低能耗条件下可实现污泥在反应器内的高回流比，有着能耗低、占地少等优点，是一种具有脱氮除磷功能、实用性较强的新型污水处理工艺。

BioDopp生化反应器 能耗低 空气提推技术 曝气生物滤池

某公司位于汾河沿岸，2012年时排水管网建设滞后，很多地区污废水靠地面漫流排放，生活污水未经处理直接排入汾河，对周围水环境造成了严重的污染，并威胁着汾河周边及下游地区的水环境质量和用水安全。因此，污水处理设施的建设十分必要和紧迫。本设计污水处理厂建设规模为12 000m3/d，占地面积1.4 hm2，拟采用“BioDopp生化反应池+曝气生物滤池+滤布滤池”的工艺，出水达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）V类限值。

1 设计年限、服务范围及设计规模

本工程建设内容包括污水处理厂和污水管网（含站内和站外）。设计年限按《霍州市城市总体规划文件（1999—2020》规划远期设计，为2020年。主要服务范围为霍州南矿区规划用地范围，主要范围包括：辛置矿区、下庄矿区、中煤电厂、供应公司等，规模按12 000m3/d设计。

2 进、出水水质

进水水质BOD5（生化需氧量）质量浓度为180 mg/L，COD（化学需氧量）质量浓度为300mg/L，SS（悬浮物）质量浓度为280mg/L，NH3-N质量浓度为40mg/L，TN质量浓度为60mg/L，TP质量浓度为5.0 mg/L。

出水水质执行《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）V类限值：BOD5质量浓度为 10mg/L，COD质量浓度为40 mg/L，NH3-N质量浓度为2 mg/L，TN质量浓度为15 mg/L，TP质量浓度为0.4 mg/L。

3 二级生化段工艺—BioDopp生化反应器介绍

BioDopp工艺设计理念起始于20世纪70年代，是德国Engelbart博士所领导的科研团队经过30余年的研发，结合不同行业废水，利用传统生化工艺的优点，优化发展起来的一种高级生化工艺。经过持续的优化和工程化应用，BioDopp生化工艺已在世界20多个国家拥有PCT发明专利，在多个行业拥有示范工程。

BioDopp工艺利用氧化沟的混合液内回流和A2/O不同功能分区相结合的设计理念，借助CASS工艺前置选择区的模式，通过空气提推技术作为流体动力，在低能耗条件下可实现污泥在反应器内的高回流比，有着能耗低、占地少等优点，是一种具有脱氮除磷功能、实用性较强的新型污水处理工艺。本工艺的运行主要是通过空气提推技术和高回流比技术来实现的。

3.1 空气提推技术

通过压缩空气为构筑物中污水提供源动力，改变局部水体的密度，从而实现提高充气区液面来推动水体运动的新型技术。混合液的回流比可以通过空压机的空气量进行调节，从而实现较大的回流比。相比于传统的通过水泵进行硝化液回流的工艺，该工艺在低能耗的基础上，便可实现几十倍甚至上百倍的污水回流。

3.2 高回流比技术

高回流比技术是通过空气提推技术来实现的，其最大好处在于瞬间稀释进水浓度，形成浓度梯度，可有效地抵抗水力负荷冲击。对于市政污水，BioDopp工艺一般控制回流比15～20左右，对于工业水，通常会根据其来水浓度将回流比控制于几十至几百倍，动力源是来自低扬程、大断面的空气提推器。

4 深度处理工艺选择—“DN型曝气生物滤池+滤布滤池”

4.1 曝气生物滤池

曝气生物滤池主要是采用粒径较小的粒状材料作为滤料，滤料浸没在水中，从而可以生长许多不同性质的菌群。是集生物氧化和截留悬浮固体一体的新工艺。该工艺具有去除SS、COD、BOD、脱氮、除磷、去除AOX（有害物质）的作用。

曝气生物滤池作为集生物氧化和截留悬浮固体于一体，具有以下优点：具有截留水中悬浮物和脱落生物污泥的功能；采用小颗粒滤料具有比表面积大，容易附着微生物的特性；池内能够保持较高的生物量，加上滤料的截留作用，污水处理效果好；反冲洗自动化设计，具有运行管理简单的特点。

本项目对TN去除率要求较高，考虑采用具有硝化反硝化作用的DN型曝气生物滤池。DN型曝气生物滤池在保证出水COD达标的前提下，通过投加甲醇补充碳源和控制溶解氧量，将生化池来水中的硝态氮和亚硝态氮反硝化，来实现系统的脱氮功能。

4.2 滤布滤池

滤布滤池工艺是一种深度处理或中水回用处理的先进工艺，通常设置于二级生化处理系统之后，用于过滤二沉池出水，对于悬浮物、COD、磷等污染物的进一步去除有很好效果。本项目采用滤布滤池，进一步过滤曝气生物滤池出水，保证出水SS可达到出水要求。

5 工艺流程

污水进入处理厂后，先经过粗格栅去除较大的漂浮物，然后进入污水提升泵房，水泵提升后经细格栅进入沉砂池，在沉砂池内去除比重较大、颗粒较粗的无机颗粒，沉砂池出水进入初次沉淀池。

设置初沉池可以去除悬浮物质，同时可以去除20%左右的BOD5，设置初沉池对于生化池缺氧段反硝化脱氮所需要碳源有影响，但是由于采用合流制管网，考虑到雨期雨水对生化段处理系统的冲击，本项目设计有超越初沉池的管道系统，雨期来水经初沉池沉淀后多余部分可以外排，平时污水可超越初沉池直接进入BioDopp系统，以避免碳源的减少。污水在BioDopp系统中经过缺氧、好氧和沉淀，出水进入中间水池；曝气池混合液通过沉淀池底回流至缺氧池。另外，沉淀区的刮吸泥机将池底污泥抽至集泥槽，和原水混合后回流至缺氧池，实现污泥回流。深度处理工艺采用曝气生物滤池+滤布滤池工艺，出水加氯消毒后回用或排放。

初次沉淀池排泥和BioDopp生化池的剩余污泥排入储泥池，储泥池污泥经加压送入污泥脱水间，经浓缩、脱水妥善处理后外运处置。

曝气生物滤池和滤布滤池冲洗水进入冲洗水收集池，排至进水井，工艺流程如图1所示。

图1 处理工艺流程

6 工艺主要设计参数

主要建（构）筑物有进水井、粗格栅、污水泵房、细格栅间及砂水分离间、沉砂池、初沉池、BioDopp生化池、中间水池及反冲洗水池、曝气生物滤池、综合净水间、鼓风机房、清水池、储泥池、污泥泵房、污泥脱水间等建（构）筑物，在此重点介绍BioDopp生化池和曝气生物滤池的设计。

6.1 BioDopp生化池

BioDopp生化池由缺氧池、好氧池和快速沉淀池三部分组成，分为两组。

单池主要设计参数：设计流量6 000m3/d，混合液悬浮固体浓度6 000mg/L，COD容积负荷设计值1.2 kgCOD/（m3·d），氨氮容积负荷设计值 0.15 kgNH4-N/（m3·d），污泥负荷0.2 kgCOD/（kgMLSS·d），硝化液回流比1 500%，泥龄21.2 d。

1）缺氧区。平面尺寸18.0m×8.0m，内设搅拌器和气提装置，钢筋砼结构。有效水深6.0m，设计停留时间3.46 h。

2）好氧区。平面尺寸40.0m×7.0m，钢筋砼结构，有效水深6.0m，设计停留时间6.72 h，采用曝气软管曝气。

3）沉淀区。平面尺寸21.0m×6.0m，钢筋砼结构，沉淀区表面负荷2.0m3/(m2·h)，内设排泥泵、斜管、填料、刮吸泥机（配套反洗风机）等。

6.2 深度处理设计

6.2.1 曝气生物滤池

根据进出水水质要求，曝气生物滤池主要考虑TN的去除，所以采用DN型曝气生物滤池，由于反硝化需要碳源，故投加甲醇，投加量为3.33 kg/kgNO3-N。曝气生物滤池分为4格，单格面积5×4=20m2，钢筋砼结构。配水区高度1.5m，采用长柄滤头，滤板厚度100mm，承脱层厚度400mm，滤层高度3m，采用陶粒滤料，稳水层高度0.95m，超高0.5m，滤池总高6.5m。

主要设计参数：反硝化容积负荷（以NO3-N计）为0.8 kgNO3-N/（m3·d），水力负荷为6.7m3/（m2·h），水力停留时间0.45 h，空气冲洗强度40m3/（m2·h），水反冲洗强度25m3/（m2·h）。

生物滤池工作周期24 h，采用气水联合反冲洗，气洗10min，水洗10min，气水联合洗10min，合计30min。

6.2.2 滤布滤池

设滤布滤池2套，型号为TECF-60S，设在净水间内。

主要参数（单台）：处理量6 000m3/d，过滤面积为60m2，过滤孔径10μm，滤速4.17m/h，反冲洗强度：2 L/（m2·s），水头损失0.2～0.3m，尺寸为7.40m×2.45m×3.20m，装机功率N=4.1 kW。

7 经济指标（见表1）

表1 主要经济指标一览表

8 结语

BioDopp工艺采用空气提推技术和高效的曝气系统，比传统活性污泥法节能40%以上，具有脱氮除磷功能，出水水质好，运行污泥浓度高，节省占地，是一种实用性很强的新型污水处理工艺。

[1] 张雷，钱大益，陈凯华，等.微氧条件下煤气化废水脱氮途径及机理[J].化工进展，2011，30（增刊）：740-744.

[2] 赵嫱，Wilke Engelbart，朱大明，等.BioDopp工艺—一种节能降耗的新型工业废水处理技术[J].石油和化工节能，2012（3）：18-22.

[3] 周少奇，周吉林，范家明.同时硝化反硝化生物脱氮技术研究进展[J].环境技术，2002（2）：38-44.

[4] 建设部标准定额研究所.室外排水设计规范：GB 50014—2006[S].北京:中国计划出版社，2014.

App lication of a New K ind of Sewage Treatment Process in Sewage Treatment Plant

Zhao Yupeng
（Taiyuan Design Research Institute for Coal Industry,Taiyuan Shanxi030021）

"BioDopp biochemical reactor+Biological aerated filter+Filter cloth filter"process is proposed by a sewage treatment plant,the effluent of which reaches V class limit of surface water environment quality standard(GB3838-2002).A mixture of oxidation ditch in reflux and A2/O the design concept of combination of different functional partition are used in BioDopp process,with the help of CASS process preposed choice area,taking the air fluid push technology as a driving force,under the condition of low energy consumption,high reflux ratio of sludge in the reactor can be realized,with the advantages of low energy consumption and less land.It is a kind of denitrification and phosphorus removal function and practicalnew type of sewage treatment process.

BioDopp biochemical reactor;low energy consumption;air lifting technology;biologicalaerated filter

U664.9+2

A

1672-1152（2017）05-0112-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.05.43

2017-09-19

赵宇鹏（1984—），男，毕业于太原理工大学，硕士研究生，工程师，主要从事污废水处理工程设计。

（编辑：苗运平）