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ISBAS强化脱氮除磷技术 厌(缺)氧填料在污水厂提标改造中的应用

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放大字体  缩小字体    发布日期:2017-10-09  来源:中国给水排水  作者:孙兆国  浏览次数:1464
核心提示:我今天介绍我们江苏裕隆环保的ISBAS强化生物脱氮除磷技术。前面两位同行介绍了MBBR工艺应用及其发展和填料的改性等的相关技术,
题目:ISBAS强化脱氮除磷技术——厌(缺)氧填料在污水厂提标改造中的应用
 
报告人:江苏裕隆环保有限公司 孙兆国 博士
 
主持人:中国市政工程华北设计研究总院有限公司 总工/教授级高工 郑兴灿 博士
 
下面我们有请江苏裕隆环保有限公司的孙兆国博士,介绍一下ISBAS强化脱氮除磷工艺。有请。
 
孙兆国:
 
各位领导、各位前辈大家上午好!
 
我今天介绍我们江苏裕隆环保的ISBAS强化生物脱氮除磷技术。前面两位同行介绍了MBBR工艺应用及其发展和填料的改性等的相关技术,介绍比较深刻、详细和全面。我就将从另外一个角度来探讨一下MBBR工艺及填料的应用—ISBAS升级改造技术及应用。
 
首先介绍下我们公司,我们公司成立于1995年,是一家从事水治理为核心的高新技术企业,现在拥有各类型发明专利40余项,国家重点新产品和国家重点实用技术各1项,也承担了“863”及水专项等相应子课题。
 
为了更好的提高公司的技术实力,我公司从2005年开始与北京工业大学、南京大学以及中科院长春应化所建立长期良好产学研合作关系。尤其去年我们与中国工程院院士、北京工业大学彭永臻教授合作共建的“城市污水脱氮除磷与过程控制工程技术研究中心产业化基地”进行签约仪式,目的是对现有的污水处理厂提标改造工艺进行优化,达到一级A及更高排放标准。
我通过四个方面跟大家汇报一下公司相应技术的研究进展以及应用情况。
 
在座各位是水处理界的前辈,对这两个问题肯定深有体会。首先是现有污水处理厂的提标改造,这个工程投资量大,工期长。再一个是针对新建污水处理厂,投资也是比较大的,而且占地的问题也是不好解决的。
 
针对这些问题,我们公司开发了ISBAS强化脱氮除磷技术。主要是在不增加构筑物情况下,通过向污泥反应器当中投加悬浮填料,提高反应器中的生物量和生物种类,提高反应器的效率。

 

 
第一种形式是,我们在好氧区投加填料,是目前国内外同行都会采用一种形式。更进一步为了强化反硝化和除磷能力,我们还有第二种和第三种方案,会在厌氧区与缺氧区投加填料,和同时在厌氧区、缺氧区与好氧区同时投加填料。
 
这样投加填料之后首先提高出水排放标准,提高抗冲击负荷能力。更重要一点厌氧和缺氧区投加填料之后,利用厌氧区和缺氧区填料上的微生物,降低好氧区有机负荷,降低硝化作用同时降低能耗。
 
那是不是可以把现在常规的MBBR填料投加到厌氧池,缺氧池可以达到强化脱氮除磷的效果呢?这种做法肯定不可行。对于此,我们公司针对不同性质的污水开发不同配方填料,根据不同的功能区我们也创新性的开发了厌氧、缺氧和好氧填料,这就是我们ISBAS技术的核心。

 
 
我们的填料以高密度聚乙烯为基材,经过科学配方改性,提高填料亲水性和生物亲和性,同时增加微量元素可以提高它的挂膜速度与挂膜量,添加抗老化和抗紫外线物质,使用寿命可以大大延长。同时密度控制适中,这样可以更好流化。
 
下面具体看一下我们填料的各方面性能。首先是填料表面特点。因为经过改性表面粗糙,同时亲水性比较好,比较容易挂膜。实际比较面积比理论计算比较面积大很多,现在其他厂家填料这方面做的不是特别好。
 
在挂膜速度方面,左边这个图是在茂名石化项目中,在同样进水水质和运行条件下,投加其他公司的填料挂膜90天效果和我们填料挂膜30天的效果。我们挂膜30天时这个挂膜效果非常明显。右边是挂膜量对比,同一项目运行两年,我们的挂膜量明显优于同行的填料。由此可以看出无论是在挂膜和挂膜速度我们都是占有一定优势。这边是同一污水处理厂运行一年以上的缺氧填料,挂膜效果也是明显高于同行。
 
 
 
结合几张图片进一步了解我们的填料,首先第一个是我们的填料在水中流化状态,效果很好,这有助于生物膜中生物与污水和氧气充分接触。第二个填料表面生物膜,可以看出表面有一定厚度的致密生物膜。第三个是一个电镜照片,填料表面的生物量和生物相是比较丰富的。
 
我们的填料性能特点经过权威部门鉴定,这些指标比2014年的住建部推荐标准以及2016年团体标准都是高出30%左右。其中第三项反硝化速率这一指标给我们平时的设计提供重要的参考。
 
我们公司不仅提供填料,同时根据不同工艺提供最优解决方案,并配套相应的曝气系统,搅拌系统以及拦截筛网,以及保证整个工艺稳定运行。
 
前面了解我们公司核心技术之后,下面简单看两个应用案例。
首先第一个是西安第四污水厂提标改造工程。规模37.5万吨/天,原有工艺是A2O工艺,我们与紫光环保共同完成这一工程。项目原有工艺执行一级B出水,提标改造之后要达到一级A。
这是实际的出水情况分析,可以看到这个COD氨氮满足一级A要求,而总氮、总磷不能达到一级A。我们针对工程结合相应工艺特点确定改造技术路线,主体宗旨是尽可能的发挥现有构筑物处理能力,减少土建工程量,缩短工期,降低对生产影响;在脱氮方面,考虑缺氧段引入MBBR技术,延长缺氧段水力停留时间时间,减少系统碳源流失,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,也是厌氧端引入MBBR技术,创造聚磷菌更好一个厌氧释磷环境。
 
在技术路线指引下我们的改造措施为:第一,将原有的倒置A2O改造成A2O工艺;第二,将原有六个初沉池停掉三个,构造底泥利用系统,污泥水解发酵后引入厌氧池作为碳源使用;第三,厌氧和缺氧区投加活性悬浮填料,增加生物量和生物种类以提高反硝化能力,并在填料的出水区设置拦截筛网等附属设施。第四,为了防止毛发等堵塞拦网,在厌氧前面增加一个超细格栅。

 
 
西安第四污水厂一期工程是厌氧和缺氧段MBBR技术在国内城镇污水处理厂的首次大规模应用。工程的难点是填料的流化。我们解决方案是:采用不同密度填料的组合;对搅拌机的功率和位置进行选择;并且采用了一个分层能量流控制系统。改造后流化效果良好,脱氮处理效果也非常好。
 
这是改造前后相应数据对比,可以发现改造之后总氮、总磷去除效果明显改善,达到相应标准。稳定运行之后各项出水数据可以达到一级A标准,总氮去除率达到86%,总磷去除率达到97%,效果十分明显。我们改造之前这个项目也投加了其他厂家的填料,但效果不明显,后来改成我们的填料之后,相同条件下运行一年,经过数据分析发现我们的填料生物量是其他厂家的数倍以上。
 
 
我们对项目当中总氮和总磷去除率进行相应分析,这是我们跟清华大学一起完成的。
 
我们发现在我们填料表面,存在厌氧氨氧化菌。我们推断在此过程中除了常规反硝化过程外,厌氧氨氧化过程的存在可能是这个工程中总氮去除效果非常好的原因之一。
 
总磷去除方面,我们发现填料表面聚磷菌非常丰富,同时有反硝化除磷作用,可见,我们的填料一定程度上强化了除磷的效果。
 
工程的经济性方面,第一,我们在好氧区停留时间减少了,所以相应的节省了曝气量,实现了一个节能降耗。但是工程增加了推流器,所以这一个污水处理厂的出水水质一级B提到一级A之后,平均每吨水处理电费增加0.01元。第二,在除磷药剂方面,因为改造后基本靠生物除磷,所以每年节省了900万元的药剂费用。第三,在污泥处理费用方面,改造后除磷主要采用生物方法,减少化学除磷,同时也减少了污泥量,所以污泥的处置费节省了150万左右。也就是说改造之后增加了运行成本是每年73万,而节省了运行成本是每年1000多万元。
 
第二个工程是山东莒南龙王河污水处理厂一期提标提量改造,原有规模1万吨/天,进水中80%生活污水,20%工业污水。原有工艺是改良A2O加MBBR工艺。
 
如图所示为我们改造之前进出水的水质指标,这个项目既要求提标也要求提量,提量由一万吨提高到一点五万吨,提标是有一级B提高到一级A。水质分析显示此项目存在总氮和总磷不达标情况。
 
分析项目当中存在问题,一是碳氮比过低,系统的反硝化反应受限;二是进水水质波动比较大;三是原有填料挂膜效果不好,生物量低;四是填料流化比较差,造成拦截筛网堵塞。
 
针对上述问题改造主要有以下几个措施。第一投加厌氧缺氧填料,更换原有好氧池填料,第二厌氧和缺氧区增加填料的同时,增设推流器,保证流化。第三为了达到一个更好的脱氮效果,缺氧区投加少量碳源。第四新增改造填料区拦截筛网。
 
改造运行一段时间之后,可以看出填料表面挂膜是明显,生物量十分丰富。
 
这是此项目中一期二期改造完成之后的进出水的水质对比。可以看出没有改造的二期出水的总氮在20mg/L左右,改造后一期出水总氮10 mg/L左右,总氮去除率明显提高并达到一级A标准;二期出水总磷1.5mg/L左右,改造后一期出水总磷达到0.5mg/L左右,改造效果十分明显,并且生化段就可以满足总磷的排放标准。
 
通过上面相应技术介绍和案例可以得出以下结论,首先,ISBAS强化生物脱氮除磷工艺在污水厂一级A及准IV类水提标改造中具有节省投资和运行成本、改造简单、处理效果好的优点。其次,厌(缺)氧填料在污水处理厂提标改造中的应用为污水处理厂提标改造提供了新的思路,在无需增加占地情况下,强化了同步生物脱氮除磷效果。再次,厌氧填料表面聚磷菌丰富,对整个系统的除磷效果有很大作用;厌氧填料表面厌氧氨氧化菌的发现,推断除反硝化脱氮外,厌氧池中的厌氧氨氧化现象进一步提高了整个系统的脱氮效果。
 
感谢大家的聆听,谢谢!
 
 
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