水解+SDF+SAF+深沉濾床處理城市污水實驗

王偉鋒
（嘉善縣大地污水處理工程有限公司，浙江，314100）

　　摘要：BAF曝氣生物濾池在國內已有比較詳細研究，而根據BAF變形而來的SDF和SAF在國內研究和應用非常少。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這個工藝的處理能力進行試驗。
　　關鍵詞：水解；SDF；SAF

　　從1982年在法國巴黎北建成第一座BAF污水處理廠起至2003年的21年內，BAF在全世界得到廣泛的應用，建設了500多座BAF污水處理廠，處理水量相當5000萬人口當量的水量。在歐洲應用最為廣泛，有11個國家建有BAF處理廠，其中近100座建在法國，70座在英國，50座在德國。我國也在大連建成了一座50000m³/d的BAF，采用的是法國得利滿的工藝。STS公司以SAF技術在大連建成一座污水回用公司（1.0萬m³/d）。這兩個廠運行效果都很好。
　　當前BAF系統主流是升流式，因為它的上升流速可以提高，處理能力大。濾池介質有用顆粒材料，如石英砂、陶粒，也有用波紋塑料板。池型構造如采用石英砂、陶粒等細顆粒介質，介質粒徑在4mm左右，其構造基本類似于氣水反沖洗的快濾池，法國得利滿、DTV都采用此種池型，也是應用比較廣泛的一種BAF，其優點是介質比表面積大，負荷高，空氣的氧利用率高，便于管理。但需反沖洗，不僅耗能耗水，還增加設備和造價。用波紋塑料板作介質，池型構造較簡單，進水經布水器與空氣混合后均勻分布上升流過波紋板溢出池外。由于通過波紋板水頭損失小，因而池深可以做的較高，高可以達到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高。它的特點是無需反沖洗，所以無反沖洗設備和反沖洗的能耗。
　　SAF是綜合上述兩種池型的一種新池型，濾池構造采用波紋塑料板介質的構造，進水經布水器與空氣混合后均勻分布，升流穿過介質至池頂溢出，沒有反沖洗。為了不反沖介質材料只能采用大粒徑介質，增高池深，提高進水強度，不讓生物體在介質間孔隙中殘留形成堵塞。介質采用20～40mm天然卵石。這種介質經久耐用，沒有波紋塑料板老化定期更換的問題，而且價格也低廉的多。SAF因兼采上述兩種池型之長，形成SAF的獨特優勢。SDF池構造與SAF池基本相同，不同之處是SDF池沒有空氣系統，SDF是脫氮重要單元。
　　美國STS公司A/O工藝的SDF（淹沒生物濾池）和SAF（淹沒曝氣濾池）的生物膜法，是生物膜法中高效新技術，具有以下特點：
　　（1）高效。生物處理構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增大很多，3～4g/l是一個綜合經濟濃度，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，沒有混合的需要。
　　（2）由于生物膜是附著在固定介質表面，可以在池內停留很長時間，因而泥齡長，保證了硝化菌增長。但是SAF停留時比較短，不像曝氣池泥齡長，停留時間必須長導致池容大。SAF池的停留時間短泥齡長是其特點和優勢。
　　（3）SDF和SAF池池深大，填料高達4～6m，因而占地少，同時由于采用卵石作介質，壽命長而且幾乎沒有維護。
　　（4）運行能耗省。由于空氣在卵石層中上升過程受到多次切割，氧利用率高，省空氣量。
　　（5）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。生物膜法的一個優點污泥量少很多，節省了污泥處理費用。
　　（6）具有生物膜法抗沖擊的優點，比較適合本工程的特點。

一、試驗目的

　　根據嘉善縣姚莊污水處理工程初步設計其進水水質要求和出水水質如下表： 指標 PH CODcr BOD₅ SS NH₃-N TN TP 進水 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；
　　此表說明本工程有以下特點：
　　1.水質濃度高，高于一般城市污水約一倍。
　　2.工業廢水所占比重大，水質水量波動大。
　　3.污水的可生物降解性較差。
　　 4.出水水質要求很高，要達到一級A標準。
　　 根據進水水質復雜和出水水質要求很高的特點，初步設計采用以下處理工藝：
　　 進水→格柵→沉砂池→水解池→催化池→淹沒脫氮生物濾池（SDF）→淹沒嚗氣生物濾池（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。水解和催化已在數十處工程上應用，比較成熟，但本工程水質很復雜，需通過試驗來驗證和最后確保合理的設計參數。
　　 生物處理采用生物膜法，此工藝是先進的也是適合本工程的。此項技術在國外已建有上百個工程，效果也很好，但國內尚缺乏經驗，需要用試驗證明其處理效果和建立可靠的合理設計參數。

二、試驗流程與設備

　　1.試驗采用設計的全流程。由于試驗進水來自嘉興市聯合污水廠的沉砂池，故試驗流程省略了格柵、沉砂池。
　　2.試驗規模為6.2m³/d。
　　3.試驗設備全部按豎向與設計構筑物完全相同模擬，基本完全代表實際池子內一個柱的處理功能。設備容積：
　　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，介質高4.56m；
　　SAF：V=0.453m³，介質高6.1m。

三、試驗過程

　　全流程所有單元設備包括水解池、催化池、SDF、SAF、深床濾池在2005年7月1日安裝連接，2日開始進水培養生物體并進行馴化，同時開始全流程不間斷連續運行試驗，實際是邊馴化、邊進行試驗。雖然污泥和生物膜是培養與馴化并進，但因水質復雜多變、時間短，培養和馴化至今尚未完成，生物處理效率也還處于調整提高之中。最初十日完全是在培養、馴化，處于調試階段顯示不出什么效果。
　　 全流程試驗開始之后，即控制進水流量，并在進口和出水口及一些單元設備進出口分別采樣分析，采樣是每日采樣一次，采用隨機采樣方法。化驗操作均按標準方法進行。

四.階段試驗結果

　　由于污泥和生物膜均還在培養和馴化，故試驗負荷尚未達到設計負荷。水解池進水量約設計停留時間的80％，生物膜系統因7月1日剛開始進行馴化，故進水量只到設計流量的50～60％；因進水濃度高于設計濃度，COD為設計濃度的1.2倍，按負荷應為設計值的60～70％。
1.水解預處理效果
　　7月11日～24日水解池進、出水水質資料列于下表： 項目 PH SS COD BOD₅ BOD₅/COD 進水 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）進水濃度變化很大。
　　2）SS去除率達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，總體出水水質十分良好，充分說明了比值提高的作用。
　　4）SS去除達80％，而COD去除僅25％，好似有些矛盾。為探討其原因，我們在水解出水段略加一點PAC，沉淀30分鐘，COD下降約300mg/L（50％去除率），這說明水解將部分固形體水解為膠體。
2.全流程處理
　　現將7月11日～24日全流程水質資料列于下表： 項目 PH SS COD BOD₅ NH₃ NH₃+NO₂+NO₃ 進水 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） 標準 10 50 10 5（8） TN=15

　　說明：1).進水是指水解池進水，出水是深床濾池出水。
　　　　　 2).標準是設計要求值，標準中下行括號內數值為聯合污水廠采用的標準。
　　 上表說明出水水質除COD外均能達到要求的標準，但它已全面達到聯合污水廠采用的“綜合排放標準”中的值。

五、結論

　　1.試驗采用的流程是有效的，在聯合污水廠運用可以完全達標。
　　2.試驗出水水質除COD外均符合本工程設計采用的“城鎮污水處理廠污染物排放標準”中一級A標準。
　　3.COD值高一方面是由于進水值高于設計值，另一方面是試驗尚在調試中，污泥的培養和馴化均未達到完善程度，我們認為隨著試驗的進展，污泥、生物膜會逐漸成熟和適應進水水質，COD值完全可以下降。
　　4.下一步試驗主要目標是提高處理負荷，使之完全達到設計負荷，繼續研究提高可生化性的措施，使COD值達標。

作者簡介：

王偉鋒（1982——），男，浙江嘉善人，天津大學環境科學與工程學院畢業，從事污水處理廠設計和調試、運營工作。