王昭峰 曠月林 韓寧波

邁邦（北京）環(huán)保工程有限公司

1 引言

近些年，隨著我國環(huán)保形勢的日趨嚴(yán)峻，我國對污水處理領(lǐng)域的排放標(biāo)準(zhǔn)一再提高，市政新建污水廠均執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中的一級A標(biāo)準(zhǔn)，已建成的污水處理設(shè)施也在陸續(xù)提高到這一標(biāo)準(zhǔn)，而傳統(tǒng)的污水處理工藝在應(yīng)用過程中體現(xiàn)出了相當(dāng)?shù)木窒扌浴?/p>

2 高寒地區(qū)污水處理的特點及處理現(xiàn)狀

高寒地區(qū)污水處理的特點，進水溫度低，生化池內(nèi)水溫一般在8℃~9℃左右，甚至更低，使脫氮效率受到嚴(yán)重抑制，因此生化池往往需要很大的池容及占地面積；而已建成的污水處理廠受到占地的限制，無法提供充足的建設(shè)用地，此矛盾幾乎不可調(diào)和，同時帶來過高的投資給建設(shè)單位也帶來了很大的難題，這一現(xiàn)象給污水處理技術(shù)帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

常見的傳統(tǒng)污水處理工藝（如：CASS、CAST、CWSBR、AO、AAO氧化溝等）在應(yīng)用過程中存在的以下主要問題。

（1）脫氮效率低。

（2）脫氮過程中對碳源的要求高。

（3）為徹底脫氮往往需要增加后續(xù)三級生化處理單元（曝氣生物濾池等工藝），導(dǎo)致投資大，運行成本高。

（4）需要較大的生化池池容，占地面積大。

（5）運行能耗高。

（6）工藝運行不穩(wěn)定。

（7）出水超標(biāo)。

以上問題在污水處理廠建設(shè)過程中普遍存在，特別在高寒地區(qū)；因此，針對高寒地區(qū)進行廢水處理技術(shù)、工藝的研究和開發(fā)，對當(dāng)前污水處理領(lǐng)域是極其重要的。

3 工程介紹

3.1 蘭西縣城鎮(zhèn)污水處理廠（市政、擴容提標(biāo)改造）

3.1.1 項目概況

蘭西縣污水處理廠位于黑龍江綏化市蘭西縣綏蘭路，為了解決蘭西縣污水對環(huán)境的污染，于2012年新建處理規(guī)模為1.0萬/d，采用預(yù)處理+CASS生化工藝的污水處理廠一座，出水標(biāo)準(zhǔn)為一級B；隨著城市的發(fā)展，人口的不斷增加，導(dǎo)致污水流量的急劇增加，外加原有CASS工藝的設(shè)備老化，現(xiàn)有的污水處理能力已無法滿足現(xiàn)有污水量的處理要求，因此對原有污水處理廠進行擴容提標(biāo)改造，將污水處理能力由日處理將1.0萬/d提升至2.0萬/d，出水標(biāo)準(zhǔn)由一級B提標(biāo)為一級A；將原有CAST池改造為EBIS反應(yīng)池（包含厭氧區(qū)、低氧曝氣區(qū)、二沉池），該項目沒有新增用地，生化系統(tǒng)池體總占地面積3075.6m（2包含厭氧區(qū)、低氧曝氣區(qū)、二沉池的全部構(gòu)筑物占地面積）。

3.1.2 工藝流程介紹

隨著城市的發(fā)展，人口的不斷增加，導(dǎo)致污水流量的急劇增加，并且原有CASS工藝的設(shè)備老化，原污水處理廠已不能滿足新環(huán)境下的新水量和新標(biāo)準(zhǔn)的要求，需要對原污水處理裝置進行改造，由于改造周期短、現(xiàn)場用地緊張；因此對原有污水處理廠進行擴容改造，主要建設(shè)將污水處理能力由日處理將1.0萬/d提升至2.0萬/d，由于沒有空地去新建生化池，因此生化池的改造要求在現(xiàn)有構(gòu)筑物的基礎(chǔ)上進行，并要求改造工藝處理效率高、運行穩(wěn)定，經(jīng)過多種工藝比選，業(yè)主最終選擇了EBIS（改良AO）工藝；工藝流程如圖1所示。

圖1 蘭西縣污水處理廠工藝流程圖

EBIS（Efficient Biological Integration System）一體化生物處理系統(tǒng)——基于先進的污水處理理念，由技術(shù)專家團隊研發(fā)，經(jīng)過二十多年的工程實踐而形成的一套成熟的先進污水處理技術(shù)。EBIS工藝以其節(jié)能高效、同步脫氮、耐沖擊性強的特點，特別是對于高總氮、水溫極低等處理難度大的污水具有良好的處理效果。本次改造工程主要對生化池進行改造后，污水經(jīng)預(yù)處理后進入EBIS（改良AO）系統(tǒng)的厭氧區(qū)，強化脫氮除磷功能后，在厭氧區(qū)末端進入低氧曝氣區(qū)前端，與空氣推流區(qū)產(chǎn)生的大比倍循環(huán)的泥水混合液迅速混合，在低氧的環(huán)境下，利用微生物對水中COD、氨氮、總氮等污染物進行去除。反應(yīng)中利用溶解氧監(jiān)測儀自控回路調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機風(fēng)量，從而控制溶解氧濃度，使反應(yīng)池內(nèi)溶解氧維持在較低（0.5mg/L）的水平，實現(xiàn)同步硝化反硝化過程。

EBIS（改良AO）系統(tǒng)出水進入深度處理單元，進一步降低SS、TP等指標(biāo)后達標(biāo)外排。

保留原工藝的預(yù)處理和深度處理，EBIS（改良AO）核心工藝示意圖，如圖2所示。

圖2 EBIS（改良AO）核心工藝示意圖

3.1.3 主要技術(shù)參數(shù)

表1改造前后技術(shù)參數(shù)表（單池）

3.1.4 運行數(shù)據(jù)

圖3 水污染物排放監(jiān)測日平均值折線圖

3.2 主要控制參數(shù)（DO、MLSS）

EBIS（改良AO）生化池主要控制參數(shù)包括以下幾項。

3.2.1 低溶解氧

EBIS（改良AO）生化池低氧曝氣區(qū)控制溶氧濃度為：0.5mg/L~1.0mg/L，低溶氧控制有利于培養(yǎng)生長速率相對較小的兼性菌群，從而有效提高系統(tǒng)對難降解有機物的去除效果。

溶解氧控制通過在線溶氧儀—PLC—變頻懸浮風(fēng)機組成的溶解氧閉環(huán)控制回路，自動完成溶氧和生化系統(tǒng)風(fēng)量的調(diào)節(jié)。

3.2.2 大循環(huán)比

EBIS（改良AO）生化池通過空氣推流區(qū)的推流作用控制池內(nèi)混合液循環(huán)比＞15，進行大比倍的循環(huán)稀釋，使得EBIS（改良AO）生化池進水端至出水端的有機物濃度梯度大幅度縮小，一方面，可以降低污泥的沖擊負(fù)荷，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；另一方面，給微生物創(chuàng)造了相對穩(wěn)定的生長環(huán)境。

大比倍的循環(huán)稀釋是通過特殊的池形結(jié)構(gòu)與智能化控制的空氣推流裝置組成，其空氣消耗量相對于低氧曝氣區(qū)曝氣量的3%~5%。

3.2.3 高污泥濃度

EBIS（改良AO）生化池內(nèi)污泥濃度控制在6g/L~8g/L，EBIS（改良AO）池低溶解氧的控制，使得池內(nèi)微生物的生長速率相對較慢，污泥齡增長，可以控制較高的污泥濃度。

4 選擇EBIS工藝的原因

4.1 對極寒地區(qū)處理效果有保障

（1）高污泥濃度對應(yīng)生物量大，可以彌補低溫情況下硝化反應(yīng)速率低的不足。

（2）低氧條件下同步脫氮，可以提高反應(yīng)效率，同時節(jié)省碳源。

（3）高污泥濃度及混合液大比例循環(huán)稀釋，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，硝化系統(tǒng)不易遭受沖擊。

（4）出水效果得到充分保障。

（5）生化池溫度較傳統(tǒng)工藝高。

（6）高污泥濃度帶來的高容積負(fù)荷，生物反應(yīng)放熱量大，可以提高生化池水溫。

（7）工藝流程短，一體化的池形結(jié)構(gòu)有助于生化池水溫的保持。

（8）低曝氣量條件下，對水面攪動幅度小，散熱速度慢。

（9）低占地面積（散熱面積）有助于生化池水溫的保持。

（10）同等條件下，項目現(xiàn)場實際檢測：①CAST池水溫約6℃~7℃；②EBIS池水溫7℃~8.5℃，保溫效果明顯。

4.2 占地面積小，投資低

（1）高污泥濃度帶來的高容積負(fù)荷，大大降低了池容及占地，土建投資小，如果本項目采用傳統(tǒng)AO工藝進行改造，則需要將原四個CASS全部改造并且新增二沉池，如采用EBIS工藝，則只需改造兩個CASS池，后期如有擴容需求，可不必再新建生化池體。

（2）同步脫氮，工藝流程短，較傳統(tǒng)工藝加后續(xù)深度脫氮工藝的組合工藝來講，占地節(jié)省。

（3）對于改造項目，通常可以不用新增池體，節(jié)省土建投資，施工周期短。

（4）尤其針對高寒部分地區(qū)，地下水水位高，土建施工難度大或占地緊張的項目優(yōu)勢更突出（高寒地區(qū)土建施工周期短，每年只有7個月左右的時間可以施工，土建的施工難度大）。

4.3 運行能耗低

低氧運行節(jié)省大量的供風(fēng)量，同時高效的曝氣系統(tǒng)可將充氧效率提高到35%以上，如此可將鼓風(fēng)機的能耗大大降低；同時，由于是一體式結(jié)構(gòu)，中間節(jié)省了傳統(tǒng)工藝的機泵設(shè)備，也為運行節(jié)省了能耗，與傳統(tǒng)AO工藝對比節(jié)約30%左右的能耗。

4.4 高寒地區(qū)相似案例應(yīng)用效果良好

當(dāng)前EBIS工藝在東北高寒地區(qū)成功應(yīng)用案例較多，除了多個新建項目之外，在原有污水廠提標(biāo)改造的項目中利用將原CASS工藝進行改造的項目也較多，將CASS改造為EBIS工藝后，在未新增占地的情況下，處理能力大幅提高而且出水水質(zhì)優(yōu)于原CASS池運行效果，得到了業(yè)主方的普遍認(rèn)可。