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)計研究總院有限公司 總工/教授級高工 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。我就將從另外一個角度來探討一下MBBR工藝及填料的應(yīng)用—ISBAS升級改造技術(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，國家重點新產(chǎn)品和國家重點實用技術(shù)各1項，也承擔(dān)了“863”及水專項等相應(yīng)子課題。

為了更好的提高公司的技術(shù)實力，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A及更高排放標(biāo)準(zhǔn)。

我通過四個方面跟大家匯報一下公司相應(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，對這兩個問題肯定深有體會。首先是現(xiàn)有污水處理廠的提標(biāo)改造，這個工程投資量大，工期長。再一個是針對新建污水處理廠，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，會在厭氧區(qū)與缺氧區(qū)投加填料，和同時在厭氧區(qū)、缺氧區(qū)與好氧區(qū)同時投加填料。

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。對于此，我們公司針對不同性質(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。因為經(jīng)過改性表面粗糙，同時親水性比較好，比較容易掛膜。實際比較面積比理論計算比較面積大很多，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，左邊這個圖是在茂名石化項目中，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天時這個掛膜效果非常明顯。右邊是掛膜量對比，同一項目運(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。第三個是一個電鏡照片，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。其中第三項反硝化速率這一指標(biāo)給我們平時的設(shè)計提供重要的參考。

我們公司不僅提供填料，同時根據(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，下面簡單看兩個應(yīng)用案例。

首先第一個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。項目原有工藝執(zhí)行一級B出水，提標(biāo)改造之后要達(dá)到一級A。

這是實際的出水情況分析，可以看到這個COD氨氮滿足一級A要求，而總氮、總磷不能達(dá)到一級A。我們針對工程結(jié)合相應(yīng)工藝特點確定改造技術(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間時間，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，將原有六個初沉池停掉三個，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；對攪拌機(jī)的功率和位置進(jìn)行選擇；并且采用了一個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)行之后各項出水?dāng)?shù)據(jù)可以達(dá)到一級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。我們改造之前這個項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。

我們對項目當(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)停留時間減少了，所以相應(yīng)的節(jié)省了曝氣量，實現(xiàn)了一個節(jié)能降耗。但是工程增加了推流器，所以這一個污水處理廠的出水水質(zhì)一級B提到一級A之后，平均每噸水處理電費增加0.01元。第二，在除磷藥劑方面，因為改造后基本靠生物除磷，所以每年節(jié)省了900萬元的藥劑費用。第三，在污泥處理費用方面，改造后除磷主要采用生物方法，減少化學(xué)除磷，同時也減少了污泥量，所以污泥的處置費節(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)，這個項目既要求提標(biāo)也要求提量，提量由一萬噸提高到一點五萬噸，提標(biāo)是有一級B提高到一級A。水質(zhì)分析顯示此項目存在總氮和總磷不達(dá)標(biāo)情況。

分析項目當(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。

針對上述問題改造主要有以下幾個措施。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，增設(shè)推流器，保證流化。第三為了達(dá)到一個更好的脫氮效果，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。

這是此項目中一期二期改造完成之后的進(jìn)出水的水質(zhì)對比�？梢钥闯鰶]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。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，對整個系統(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)一步提高了整個系統(tǒng)的脫氮效果。

感謝大家的聆聽，謝謝！