題目：ISBAS強(qiáng)化脫氮除磷技術(shù)——厭(缺)氧填料在污水廠提標(biāo)改造中的應(yīng)用

報(bào)告人:江蘇裕隆環(huán)保有限公司 孫兆國 博士

主持人：中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司 總工/教授級(jí)高工 鄭興燦 博士

下面我們有請江蘇裕隆環(huán)保有限公司的孫兆國博士，介紹一下ISBAS強(qiáng)化脫氮除磷工藝。有請。

孫兆國：

各位領(lǐng)導(dǎo)、各位前輩大家上午好！

我今天介紹我們江蘇裕隆環(huán)保的ISBAS強(qiáng)化生物脫氮除磷技術(shù)。前面兩位同行介紹了MBBR工藝應(yīng)用及其發(fā)展和填料的改性等的相關(guān)技術(shù)，介紹比較深刻、詳細(xì)和全面。我就將從另外一個(gè)角度來探討一下MBBR工藝及填料的應(yīng)用—ISBAS升級(jí)改造技術(shù)及應(yīng)用。

首先介紹下我們公司，我們公司成立于1995年，是一家從事水治理為核心的高新技術(shù)企業(yè)，現(xiàn)在擁有各類型發(fā)明專利40余項(xiàng)，國家重點(diǎn)新產(chǎn)品和國家重點(diǎn)實(shí)用技術(shù)各1項(xiàng)，也承擔(dān)了“863”及水專項(xiàng)等相應(yīng)子課題。

為了更好的提高公司的技術(shù)實(shí)力，我公司從2005年開始與北京工業(yè)大學(xué)、南京大學(xué)以及中科院長春應(yīng)化所建立長期良好產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系。尤其去年我們與中國工程院院士、北京工業(yè)大學(xué)彭永臻教授合作共建的“城市污水脫氮除磷與過程控制工程技術(shù)研究中心產(chǎn)業(yè)化基地”進(jìn)行簽約儀式，目的是對(duì)現(xiàn)有的污水處理廠提標(biāo)改造工藝進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到一級(jí)A及更高排放標(biāo)準(zhǔn)。

我通過四個(gè)方面跟大家匯報(bào)一下公司相應(yīng)技術(shù)的研究進(jìn)展以及應(yīng)用情況。

在座各位是水處理界的前輩，對(duì)這兩個(gè)問題肯定深有體會(huì)。首先是現(xiàn)有污水處理廠的提標(biāo)改造，這個(gè)工程投資量大，工期長。再一個(gè)是針對(duì)新建污水處理廠，投資也是比較大的，而且占地的問題也是不好解決的。

針對(duì)這些問題，我們公司開發(fā)了ISBAS強(qiáng)化脫氮除磷技術(shù)。主要是在不增加構(gòu)筑物情況下，通過向污泥反應(yīng)器當(dāng)中投加懸浮填料，提高反應(yīng)器中的生物量和生物種類，提高反應(yīng)器的效率。

第一種形式是，我們在好氧區(qū)投加填料，是目前國內(nèi)外同行都會(huì)采用一種形式。更進(jìn)一步為了強(qiáng)化反硝化和除磷能力，我們還有第二種和第三種方案，會(huì)在厭氧區(qū)與缺氧區(qū)投加填料，和同時(shí)在厭氧區(qū)、缺氧區(qū)與好氧區(qū)同時(shí)投加填料。

這樣投加填料之后首先提高出水排放標(biāo)準(zhǔn)，提高抗沖擊負(fù)荷能力。更重要一點(diǎn)厭氧和缺氧區(qū)投加填料之后，利用厭氧區(qū)和缺氧區(qū)填料上的微生物，降低好氧區(qū)有機(jī)負(fù)荷，降低硝化作用同時(shí)降低能耗。

那是不是可以把現(xiàn)在常規(guī)的MBBR填料投加到厭氧池，缺氧池可以達(dá)到強(qiáng)化脫氮除磷的效果呢？這種做法肯定不可行。對(duì)于此，我們公司針對(duì)不同性質(zhì)的污水開發(fā)不同配方填料，根據(jù)不同的功能區(qū)我們也創(chuàng)新性的開發(fā)了厭氧、缺氧和好氧填料，這就是我們ISBAS技術(shù)的核心。

我們的填料以高密度聚乙烯為基材，經(jīng)過科學(xué)配方改性，提高填料親水性和生物親和性，同時(shí)增加微量元素可以提高它的掛膜速度與掛膜量，添加抗老化和抗紫外線物質(zhì)，使用壽命可以大大延長。同時(shí)密度控制適中，這樣可以更好流化。

下面具體看一下我們填料的各方面性能。首先是填料表面特點(diǎn)。因?yàn)榻?jīng)過改性表面粗糙，同時(shí)親水性比較好，比較容易掛膜。實(shí)際比較面積比理論計(jì)算比較面積大很多，現(xiàn)在其他廠家填料這方面做的不是特別好。

在掛膜速度方面，左邊這個(gè)圖是在茂名石化項(xiàng)目中，在同樣進(jìn)水水質(zhì)和運(yùn)行條件下，投加其他公司的填料掛膜90天效果和我們填料掛膜30天的效果。我們掛膜30天時(shí)這個(gè)掛膜效果非常明顯。右邊是掛膜量對(duì)比，同一項(xiàng)目運(yùn)行兩年，我們的掛膜量明顯優(yōu)于同行的填料。由此可以看出無論是在掛膜和掛膜速度我們都是占有一定優(yōu)勢。這邊是同一污水處理廠運(yùn)行一年以上的缺氧填料，掛膜效果也是明顯高于同行。

結(jié)合幾張圖片進(jìn)一步了解我們的填料，首先第一個(gè)是我們的填料在水中流化狀態(tài)，效果很好，這有助于生物膜中生物與污水和氧氣充分接觸。第二個(gè)填料表面生物膜，可以看出表面有一定厚度的致密生物膜。第三個(gè)是一個(gè)電鏡照片，填料表面的生物量和生物相是比較豐富的。

我們的填料性能特點(diǎn)經(jīng)過權(quán)威部門鑒定，這些指標(biāo)比2014年的住建部推薦標(biāo)準(zhǔn)以及2016年團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)都是高出30%左右。其中第三項(xiàng)反硝化速率這一指標(biāo)給我們平時(shí)的設(shè)計(jì)提供重要的參考。

我們公司不僅提供填料，同時(shí)根據(jù)不同工藝提供最優(yōu)解決方案，并配套相應(yīng)的曝氣系統(tǒng)，攪拌系統(tǒng)以及攔截篩網(wǎng)，以及保證整個(gè)工藝穩(wěn)定運(yùn)行。

前面了解我們公司核心技術(shù)之后，下面簡單看兩個(gè)應(yīng)用案例。

首先第一個(gè)是西安第四污水廠提標(biāo)改造工程。規(guī)模37.5萬噸/天，原有工藝是A2O工藝，我們與紫光環(huán)保共同完成這一工程。項(xiàng)目原有工藝執(zhí)行一級(jí)B出水，提標(biāo)改造之后要達(dá)到一級(jí)A。

這是實(shí)際的出水情況分析，可以看到這個(gè)COD氨氮滿足一級(jí)A要求，而總氮、總磷不能達(dá)到一級(jí)A。我們針對(duì)工程結(jié)合相應(yīng)工藝特點(diǎn)確定改造技術(shù)路線，主體宗旨是盡可能的發(fā)揮現(xiàn)有構(gòu)筑物處理能力，減少土建工程量，縮短工期，降低對(duì)生產(chǎn)影響；在脫氮方面，考慮缺氧段引入MBBR技術(shù)，延長缺氧段水力停留時(shí)間時(shí)間，減少系統(tǒng)碳源流失，合理分配和深度挖掘可利用碳源；在除磷方面，除了挖掘可利用碳源之外，也是厭氧端引入MBBR技術(shù)，創(chuàng)造聚磷菌更好一個(gè)厭氧釋磷環(huán)境。

在技術(shù)路線指引下我們的改造措施為：第一，將原有的倒置A2O改造成A2O工藝；第二，將原有六個(gè)初沉池停掉三個(gè)，構(gòu)造底泥利用系統(tǒng)，污泥水解發(fā)酵后引入?yún)捬醭刈鳛樘荚词褂�；第三，厭氧和缺氧區(qū)投加活性懸浮填料，增加生物量和生物種類以提高反硝化能力，并在填料的出水區(qū)設(shè)置攔截篩網(wǎng)等附屬設(shè)施。第四，為了防止毛發(fā)等堵塞攔網(wǎng)，在厭氧前面增加一個(gè)超細(xì)格柵。

西安第四污水廠一期工程是厭氧和缺氧段MBBR技術(shù)在國內(nèi)城鎮(zhèn)污水處理廠的首次大規(guī)模應(yīng)用。工程的難點(diǎn)是填料的流化。我們解決方案是：采用不同密度填料的組合；對(duì)攪拌機(jī)的功率和位置進(jìn)行選擇；并且采用了一個(gè)分層能量流控制系統(tǒng)。改造后流化效果良好，脫氮處理效果也非常好。

這是改造前后相應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)改造之后總氮、總磷去除效果明顯改善，達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。穩(wěn)定運(yùn)行之后各項(xiàng)出水?dāng)?shù)據(jù)可以達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，總氮去除率達(dá)到86%，總磷去除率達(dá)到97%，效果十分明顯。我們改造之前這個(gè)項(xiàng)目也投加了其他廠家的填料，但效果不明顯，后來改成我們的填料之后，相同條件下運(yùn)行一年，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)我們的填料生物量是其他廠家的數(shù)倍以上。

我們對(duì)項(xiàng)目當(dāng)中總氮和總磷去除率進(jìn)行相應(yīng)分析，這是我們跟清華大學(xué)一起完成的。

我們發(fā)現(xiàn)在我們填料表面，存在厭氧氨氧化菌。我們推斷在此過程中除了常規(guī)反硝化過程外，厭氧氨氧化過程的存在可能是這個(gè)工程中總氮去除效果非常好的原因之一。

總磷去除方面，我們發(fā)現(xiàn)填料表面聚磷菌非常豐富，同時(shí)有反硝化除磷作用，可見，我們的填料一定程度上強(qiáng)化了除磷的效果。

工程的經(jīng)濟(jì)性方面，第一，我們在好氧區(qū)停留時(shí)間減少了，所以相應(yīng)的節(jié)省了曝氣量，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)節(jié)能降耗。但是工程增加了推流器，所以這一個(gè)污水處理廠的出水水質(zhì)一級(jí)B提到一級(jí)A之后，平均每噸水處理電費(fèi)增加0.01元。第二，在除磷藥劑方面，因?yàn)楦脑旌蠡�本靠生物除磷，所以每年�?jié)省了900萬元的藥劑費(fèi)用。第三，在污泥處理費(fèi)用方面，改造后除磷主要采用生物方法，減少化學(xué)除磷，同時(shí)也減少了污泥量，所以污泥的處置費(fèi)節(jié)省了150萬左右。也就是說改造之后增加了運(yùn)行成本是每年73萬，而節(jié)省了運(yùn)行成本是每年1000多萬元。

第二個(gè)工程是山東莒南龍王河污水處理廠一期提標(biāo)提量改造，原有規(guī)模1萬噸/天，進(jìn)水中80%生活污水，20%工業(yè)污水。原有工藝是改良A2O加MBBR工藝。

如圖所示為我們改造之前進(jìn)出水的水質(zhì)指標(biāo)，這個(gè)項(xiàng)目既要求提標(biāo)也要求提量，提量由一萬噸提高到一點(diǎn)五萬噸，提標(biāo)是有一級(jí)B提高到一級(jí)A。水質(zhì)分析顯示此項(xiàng)目存在總氮和總磷不達(dá)標(biāo)情況。

分析項(xiàng)目當(dāng)中存在問題，一是碳氮比過低，系統(tǒng)的反硝化反應(yīng)受限；二是進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)比較大；三是原有填料掛膜效果不好，生物量低；四是填料流化比較差，造成攔截篩網(wǎng)堵塞。

針對(duì)上述問題改造主要有以下幾個(gè)措施。第一投加厭氧缺氧填料，更換原有好氧池填料，第二厭氧和缺氧區(qū)增加填料的同時(shí)，增設(shè)推流器，保證流化。第三為了達(dá)到一個(gè)更好的脫氮效果，缺氧區(qū)投加少量碳源。第四新增改造填料區(qū)攔截篩網(wǎng)。

改造運(yùn)行一段時(shí)間之后，可以看出填料表面掛膜是明顯，生物量十分豐富。

這是此項(xiàng)目中一期二期改造完成之后的進(jìn)出水的水質(zhì)對(duì)比。可以看出沒有改造的二期出水的總氮在20mg/L左右，改造后一期出水總氮10 mg/L左右，總氮去除率明顯提高并達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)；二期出水總磷1.5mg/L左右，改造后一期出水總磷達(dá)到0.5mg/L左右，改造效果十分明顯，并且生化段就可以滿足總磷的排放標(biāo)準(zhǔn)。

通過上面相應(yīng)技術(shù)介紹和案例可以得出以下結(jié)論，首先，ISBAS強(qiáng)化生物脫氮除磷工藝在污水廠一級(jí)A及準(zhǔn)IV類水提標(biāo)改造中具有節(jié)省投資和運(yùn)行成本、改造簡單、處理效果好的優(yōu)點(diǎn)。其次，厭(缺)氧填料在污水處理廠提標(biāo)改造中的應(yīng)用為污水處理廠提標(biāo)改造提供了新的思路，在無需增加占地情況下，強(qiáng)化了同步生物脫氮除磷效果。再次，厭氧填料表面聚磷菌豐富，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的除磷效果有很大作用；厭氧填料表面厭氧氨氧化菌的發(fā)現(xiàn)，推斷除反硝化脫氮外，厭氧池中的厭氧氨氧化現(xiàn)象進(jìn)一步提高了整個(gè)系統(tǒng)的脫氮效果。

感謝大家的聆聽，謝謝！