劉強(qiáng)

摘 要：在介紹百樂(lè)克工藝流程及特點(diǎn)基礎(chǔ)上，以遼寧和內(nèi)蒙古兩座處理規(guī)模分別為5×104m3/d和10×104m3/d的百樂(lè)克（BIOLAK）工藝污水處理廠提標(biāo)改造工程為例，列舉并分析了百樂(lè)克工藝水廠提標(biāo)改造過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的主要問(wèn)題及針對(duì)性改造方案。希望對(duì)百樂(lè)克污水處理廠提標(biāo)改造方案論證及設(shè)計(jì)有所幫助。

關(guān)鍵詞：污水處理廠 百樂(lè)克 提標(biāo)改造 工程設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）12（a）-00-03

Abstract：In the introduction of BIOLAK process and on the basis of the characteristic of Liaoning and Inner Mongolia two BIOLAK wastewater treatment plant which capacity are 5×104m3/d and 10×104m3/d respectively upgrading and reconstruction project as an example， lists and analyzes the main problems found in the process of transformation in BIOLAK wastewater treatment plant， and put forward the corresponding targeted scheme improvement scheme. The hope is helpful to the demonstration and design of the scheme for lifting the standard of the sewage treatment plant.

Key words：sewage treatment plant； BIOLAK； upgrading and reconstruction； engineering design

百樂(lè)克（BIOLAK）工藝起源于20世紀(jì)70年代的德國(guó)，于1999年引入我國(guó)[1]。隨著近年污水排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格，尤其是《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 18918-2002）》一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的普遍執(zhí)行，大多數(shù)百樂(lè)克工藝污水處理廠面臨提標(biāo)改造。要研究百樂(lè)克工藝污水處理廠提標(biāo)改造工藝方案及進(jìn)行后續(xù)初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)，需要深入理解百樂(lè)克工藝流程及特點(diǎn)，研讀原設(shè)計(jì)圖紙并深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行踏勘，針對(duì)其特點(diǎn)編制改造方案。

1 百樂(lè)克工藝流程及特點(diǎn)

雖然百樂(lè)克工藝從英文BIOLAK字面理解為“生物-湖”，似乎僅指生化池，但在實(shí)際項(xiàng)目中百樂(lè)克工藝通常以完整工藝包出現(xiàn)，即包括完整的一級(jí)處理、生化池和沉淀池。百樂(lè)克工藝生化池包括厭氧池和好氧池，以土池+防滲膜結(jié)構(gòu)并配合懸鏈曝氣為主要特點(diǎn)。好氧池因采用始終處于搖擺狀態(tài)的懸鏈曝氣而宣傳可以形成無(wú)數(shù)個(gè)缺氧/好氧交替狀態(tài)[2]。懸鏈?zhǔn)狡貧馄髁硪粋€(gè)優(yōu)點(diǎn)是檢修或更換曝氣器方便，也從一定程度上解決了土池結(jié)構(gòu)無(wú)法自流排空池體檢修的問(wèn)題。經(jīng)典百樂(lè)克工藝流程如圖1所示[3]。

2 百樂(lè)克工藝問(wèn)題分析

對(duì)百樂(lè)克工藝在提標(biāo)改造中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題分析如下。

2.1 水力高程受限問(wèn)題

大部分污水處理廠水力高程采用由尾水排放標(biāo)高逆推至細(xì)格柵的方式進(jìn)行計(jì)算，但百樂(lè)克工藝水力高程設(shè)計(jì)不可避免受地下水水位標(biāo)高約束。百樂(lè)克生化池采用土池+PE防滲膜結(jié)構(gòu)形式，若地下水水位高于土池池底標(biāo)高，則很可能發(fā)生防滲膜鼓包甚至撕裂的嚴(yán)重問(wèn)題。此問(wèn)題將導(dǎo)致因地下水埋深較淺而不得不抬高全廠水利高程，進(jìn)而浪費(fèi)電能。以內(nèi)蒙某項(xiàng)目為例，根據(jù)下游河道50年一遇洪水位計(jì)算可知原設(shè)計(jì)細(xì)格柵前水位多抬高了約3.20m，如果按處理水量10×104m3/d，提升水泵總效率取70%，電費(fèi)0.6元/kWh計(jì)算，則每年多耗電費(fèi)約27.2萬(wàn)元。

2.2 土池結(jié)構(gòu)形式對(duì)提標(biāo)改造的諸多限制

土池+防滲膜的池體形式雖然相對(duì)于鋼筋混凝土池體節(jié)省了造價(jià)，但對(duì)于提標(biāo)改造卻造成了諸多限制。比如：各地提標(biāo)改造常用的MBBR工藝在百樂(lè)克土池結(jié)構(gòu)中很難實(shí)現(xiàn)，至少目前未找到在百樂(lè)克池體中成功運(yùn)行MBBR工藝的相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。分析原因，第一，普遍擔(dān)心MBBR填料與PE防滲膜之間會(huì)不斷摩擦，最終損壞防滲膜。第二，MBBR工藝需要配套的填料攔截篩網(wǎng)或氣提回流裝置也因土池結(jié)構(gòu)而很難實(shí)現(xiàn)。同樣道理，也很難增加潛水?dāng)嚢铏C(jī)或者加高池體以增大池體容積。第三，土池+防滲膜結(jié)構(gòu)導(dǎo)致無(wú)法在池內(nèi)新建隔墻，也就無(wú)法重新劃分厭氧、缺氧和好氧區(qū)域。綜上3點(diǎn)，百樂(lè)克土池結(jié)構(gòu)對(duì)研究制訂提標(biāo)改造方案造成很大約束。

2.3 土池邊坡對(duì)水廠占地的浪費(fèi)

由于土池邊坡穩(wěn)定性要求，池外土坡坡度為1∶1.5，池內(nèi)土坡坡度為1∶1.3，且土池頂部土壩寬度通常設(shè)計(jì)為4m。則以地面以上土池高度4m計(jì)算，土壩底部占地寬度為4×1.3+4×1.5+4=15.2m，這對(duì)于改造用地受限的項(xiàng)目而言，池體每邊15.2m寬的用地浪費(fèi)十分可惜。再?gòu)某伢w容積與占地進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，以內(nèi)蒙某項(xiàng)目為例，BIOLAK池體總?cè)莘e為4.77×104m3，從土壩外側(cè)地面線計(jì)算，池體占地面積為1.64×104m2，按相同面積和相同容積計(jì)算，僅相當(dāng)于池深約2.90m的鋼筋混凝土池體，而該BIOLAK池體總深度為5.70m。換言之，如果建相同容積和相同深度的混凝土池體，占地面積僅為8.37×103m2，僅為BIOLAK池體占地面積的51.04%。

2.4 百樂(lè)克沉淀池效果及穩(wěn)定池問(wèn)題

百樂(lè)克沉淀池比較特殊，屬于平流式，但與我國(guó)教科書(shū)和給排水設(shè)計(jì)手冊(cè)中的平流式沉淀池不同，相當(dāng)于將傳統(tǒng)平流式沉淀池旋轉(zhuǎn)90°，進(jìn)水和出水都位于池體長(zhǎng)邊，運(yùn)行單位及多篇文獻(xiàn)[3-7]都認(rèn)為百樂(lè)克沉淀池實(shí)際效果較差。為彌補(bǔ)百樂(lè)克沉淀不足，百樂(lè)克工藝設(shè)計(jì)單位在其后增設(shè)一座穩(wěn)定池[5]。穩(wěn)定池為矩形水池，既無(wú)攪拌裝置也無(wú)刮泥裝置，沉淀池出水繼續(xù)在此池體內(nèi)停留約1h后溢流排放。結(jié)果是沉淀池未能沉淀下來(lái)的懸浮固體在穩(wěn)定池內(nèi)繼續(xù)沉淀，最終在穩(wěn)定池底部出現(xiàn)淤積問(wèn)題，且無(wú)任何設(shè)備或裝置能將淤泥排出，只能清空池體排泥[4，6]?？傊?，穩(wěn)定池保證了出水SS達(dá)標(biāo)，但代價(jià)較大且造成淤泥隱患。

2.5 無(wú)缺氧池導(dǎo)致脫氮效果差

百樂(lè)克工藝無(wú)專(zhuān)門(mén)缺氧池，依靠曝氣鏈擺動(dòng)形成所謂多級(jí)AO環(huán)境，但實(shí)際上由于水流流動(dòng)和曝氣鏈擺動(dòng)速度較快，缺氧和好氧環(huán)境區(qū)別并不明顯，整體仍是好氧狀態(tài)，因此脫氮效果亦無(wú)法保證[1，4]。

2.6 缺少沉砂池、集水坑和放空管

以營(yíng)口和內(nèi)蒙項(xiàng)目為例，兩座百樂(lè)克工藝水廠均缺少沉砂池。據(jù)運(yùn)營(yíng)單位介紹，若兩年不清池體，生化池底部淤積泥沙約0.5m厚，這部分泥沙占去了至少10%的有效容積，其次沙粒長(zhǎng)期與厭氧池?cái)嚢铏C(jī)、污泥回流泵等設(shè)備葉輪摩擦，對(duì)設(shè)備正常運(yùn)行十分不利。此外，因土池+PE防滲膜結(jié)構(gòu)形式所限，百樂(lè)克生化池均未設(shè)置集水坑和放空管，清池過(guò)程中只能靠泵抽水排空，抽到底部淤泥層附近時(shí)只能依靠人力清淤，勞動(dòng)強(qiáng)度很大。以內(nèi)蒙某項(xiàng)目改造施工為例，完成一座生化池清池耗時(shí)30d左右，主要是后期人工清淤耗費(fèi)時(shí)間。

3 提標(biāo)改造過(guò)程中對(duì)BIOLAK工藝問(wèn)題的針對(duì)性改造

3.1 充分利用多余水力高程改造

在重新精確計(jì)算全廠水頭損失基礎(chǔ)上，充分利用因地下水埋深淺導(dǎo)致的多余水利高程，盡量避免二次提升。以內(nèi)蒙項(xiàng)目為例，雖然在原百樂(lè)克流程后端增加了矩形沉淀池和深度處理間，但通過(guò)水頭損失計(jì)算確定深度處理間紫外消毒渠出水標(biāo)高可以滿足下游河道50年一遇水位，尾水無(wú)需強(qiáng)排。

3.2 工藝流程和池體結(jié)構(gòu)改造

百樂(lè)克工藝水廠提標(biāo)項(xiàng)目以脫氮除磷為重點(diǎn)。以內(nèi)蒙某項(xiàng)目為例，改造方案保留了百樂(lè)克生化池，并將原百樂(lè)克沉淀池改造為好氧池，以保證所需硝化容積，并在百樂(lè)克生化池附近新建缺氧池，整體流程改造為AAO（厭氧—缺氧—好氧）形式。由于原沉淀池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，因此可以較方便地安裝內(nèi)回流泵。此外，因土池+PE防滲膜和水力高程所限，無(wú)法實(shí)現(xiàn)厭氧（原有）—缺氧（新建）—好氧（原有）依次完全重力自流，因此利用原有厭氧池與好氧池中間隔墻底部厭氧池一側(cè)1.2m寬混凝土平臺(tái)安裝厭氧池提升泵，將厭氧池出水輸送至缺氧池。同時(shí)，在生化池后端新建結(jié)構(gòu)緊湊的矩形周進(jìn)周出式沉淀池。此方案通過(guò)新建缺氧池和改原沉淀池為好氧池，解決原百樂(lè)克生化池容積不足問(wèn)題的同時(shí)也解決了原沉淀池效果不佳的問(wèn)題。

改造方案還需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)用地條件等重要因素。以遼寧營(yíng)口某項(xiàng)目為例，生化池周邊無(wú)空地可用，因此總體改造方案是分兩次各拆除一組百樂(lè)克生化池后新建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)AAO-MBBR生化池。通過(guò)拆除原百樂(lè)克土池，在原址新建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)生化池和矩形周進(jìn)周出式沉淀池，在不增加占地面積前提下生化池池體有效容積增加近1倍。

3.3 補(bǔ)充沉砂池

沉砂池對(duì)于防止生化池泥沙淤積和設(shè)備磨損十分重要，以遼寧營(yíng)口某項(xiàng)目為例，在細(xì)格柵出水渠后新建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)架空水渠和曝氣沉砂池。內(nèi)蒙某項(xiàng)目則因現(xiàn)場(chǎng)空地不足和一級(jí)處理與生化池之間高程差不足，若徹底改造則代價(jià)太大而無(wú)法新建沉砂池，十分遺憾。

4 結(jié)語(yǔ)

百樂(lè)克工藝引進(jìn)我國(guó)已近20年，起初主要執(zhí)行一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目建成后發(fā)現(xiàn)各種問(wèn)題并進(jìn)行了各種改良。百樂(lè)克工藝面在近年提標(biāo)改造中發(fā)現(xiàn)更多特有問(wèn)題，應(yīng)通過(guò)深入現(xiàn)場(chǎng)分析問(wèn)題，研讀原設(shè)計(jì)圖紙，根據(jù)各項(xiàng)目具體情況提出有針對(duì)性的解決方案。

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