組合式生物膜SBR工藝在小區(qū)中水回用的設(shè)計(jì)與運(yùn)行

摘要：本文介紹了組合式生物膜SBR工藝在深圳市星河。丹堤生活小區(qū)中水回用中的設(shè)計(jì)與運(yùn)行情況。運(yùn)行表明該工藝處理效果好、運(yùn)行穩(wěn)定、占地省、對(duì)周邊環(huán)境影響小,適合在建筑面積10萬m2以上小區(qū)污水處理中推廣。

關(guān)鍵詞：小區(qū)中水回用;  組合式生物膜;  SBR工藝;  設(shè)計(jì); 應(yīng)用

1  項(xiàng)目概況

深圳星河·丹堤生活小區(qū)住宅項(xiàng)目為豐澤湖山莊有限公司投資開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目，位于深圳市福田區(qū)與寶安區(qū)交界的梅林二線關(guān)口內(nèi)，西面為已建成使用的豐澤湖一期項(xiàng)目。2005年5月經(jīng)有關(guān)部門批準(zhǔn)許可，豐澤湖山莊有限公司投資新建了星河·丹堤中水回用項(xiàng)目。該項(xiàng)目為深圳星河·丹堤生活小區(qū)住宅項(xiàng)目的配套設(shè)施，設(shè)計(jì)處理水量為4800t/d，總投資額約1000萬元。該項(xiàng)目于2005年5月份正式開工，2006年4月中旬進(jìn)入試運(yùn)行，目前處理水量為800～1500m3/d（因星河·丹堤生活小區(qū)二期別墅及高層區(qū)尚未竣工，處理水量尚未達(dá)到設(shè)計(jì)值），全部回用為豐澤湖一期綠化、道路、車輛沖洗、景觀水補(bǔ)水、換水，同時(shí)為星河·丹堤二期項(xiàng)目提供施工用水及公共廁所沖洗用水。

2  工藝設(shè)計(jì)

2.1  處理水量

星河·丹堤生活小區(qū)項(xiàng)目建筑面積為51萬m2，每100 m2 按4人計(jì)算，小區(qū)居住人口前期為6000人，后期為14400人，總計(jì)2.04萬人，生活用水量標(biāo)準(zhǔn)按0.26m3/(d·人)，生活污水量標(biāo)準(zhǔn)取生活用水量標(biāo)準(zhǔn)的90%，則該項(xiàng)目日排污水量為：20400人×0.26m3/(d·人)×90%=4774 m3/d，取值為4800 m3/d。

2.2  設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

由于本項(xiàng)目尚未完全建成，無法提供準(zhǔn)確的污水水質(zhì)，現(xiàn)參考張自杰主編的《環(huán)境工程手冊(cè)·水污染防治卷》典型的生活污水水質(zhì)，結(jié)合對(duì)前期污水水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并考慮到工藝流程中設(shè)有調(diào)節(jié)池，可對(duì)水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，確定本項(xiàng)目進(jìn)水水質(zhì)如表1。

本處理站出水用于綠化、道路、車輛沖洗、景觀水補(bǔ)水、換水及公共廁所沖洗用水，出水水質(zhì)要求較高。根據(jù)要求其設(shè)計(jì)出水水質(zhì)執(zhí)行建設(shè)部2000年頒布的中華人民共和國(guó)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的《再生水回用于景觀水質(zhì)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》及《景觀環(huán)境用水的再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 18921-2002）和《城鎮(zhèn)雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 18920-2002），指標(biāo)如表2。

2.3  設(shè)計(jì)工藝流程

如圖1所示, 小區(qū)共設(shè)四個(gè)污水提升泵站，在進(jìn)泵站總進(jìn)水管上設(shè)置管道破碎機(jī)，將毛巾、塑料袋等易堵塞提升泵的雜物破碎后，污水經(jīng)提升泵輸送進(jìn)入生物膜厭氧池（厭氧池中安裝彈性立體填料），經(jīng)厭氧處理后污水自流入污水處理中心，經(jīng)轉(zhuǎn)鼓式超細(xì)格柵（柵距1ｍｍ）去除較小懸浮物后，污水自流入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池內(nèi)提升泵根據(jù)組合式生物膜SBR工藝的運(yùn)行要求控制運(yùn)行狀況。組合式生物膜SBR工藝池分接觸氧化段和SBR段兩大部分，其運(yùn)行過程分進(jìn)水曝氣、沉淀、潷水、閑置四個(gè)階段，并形成重復(fù)循環(huán)，經(jīng)組合式SBR工藝進(jìn)行生物處理后，潷水泵運(yùn)行將處理出水潷入V型濾池過濾，并在V型濾池進(jìn)水口投加聚合氯化鋁（PAC）強(qiáng)化V型濾池過濾時(shí)的除磷效果，過濾水經(jīng)紫外線消毒后流入清水池，通過變頻回用裝置提升輸送至各中水回用用水點(diǎn)，多余水量自清水池溢流管外排至小區(qū)雨水管。

V型濾池累計(jì)運(yùn)行24～48h后進(jìn)行反沖洗，反沖洗排水重力流入豎流沉淀池，豎流沉淀池上清液排入調(diào)節(jié)池，池底污泥用20kg塑料桶桶裝密封后外運(yùn)至就近污水處理廠處理。組合式SBR工藝的剩余污泥通過循環(huán)泵定期排入生物膜厭氧池，利用厭氧工藝對(duì)污泥進(jìn)行減量消化，少量剩余污泥一部分隨轉(zhuǎn)鼓超細(xì)格柵去除的柵渣排出系統(tǒng)，另一部分呈絮狀隨潷水經(jīng)V型濾池過濾時(shí)截留，并通過V型濾池反沖洗水進(jìn)入豎流沉淀池，最后用塑料桶密封后外運(yùn)排出系統(tǒng)，因此該工藝不設(shè)污泥脫水處理裝置。

2.3.1  轉(zhuǎn)鼓式超細(xì)格柵

采用全不銹鋼加長(zhǎng)型GL3-600轉(zhuǎn)鼓式楔型篩網(wǎng)細(xì)格柵，柵距為1mm，轉(zhuǎn)筒直徑D為600mm，選用兩臺(tái)，一用一備，進(jìn)水流量較大時(shí)，兩用互備。單臺(tái)格柵機(jī)處理水量126m3/h，柵渣自動(dòng)收集后集中外運(yùn)。

2.3.2  調(diào)節(jié)池

為了保證后續(xù)處理構(gòu)筑物或設(shè)備的正常運(yùn)行，需設(shè)調(diào)節(jié)池對(duì)廢水的水量和水質(zhì)（主要是水量）進(jìn)行調(diào)節(jié)。該調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)采用機(jī)械攪拌方式，在調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢杵鬟M(jìn)行攪拌。調(diào)節(jié)池為地下鋼混結(jié)構(gòu)，單格尺寸：長(zhǎng)×寬×高＝19×5×5m，設(shè)兩格，有效水深4.5m，有效容積855m3，設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間4.3h，調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)二臺(tái)潛污泵，庫(kù)房備用一臺(tái)，共三臺(tái)潛水泵。潛污泵參數(shù)：Q=400m3/h，H=10 m。

2.3.3  接觸氧化池

接觸氧化池為地下鋼混結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)成獨(dú)立的2組，每組分為4格，單格凈尺寸：長(zhǎng)×寬×高＝4×3.675×5m，有效水深4.5m，總有效容積530m3，水力停留時(shí)間2.65h，容積負(fù)荷為0.452kgBOD5/m3.d。接觸氧化池內(nèi)安裝彈性立體填料。

曝氣系統(tǒng)采用下彎式穿孔管曝氣裝置，接觸氧化池根據(jù)工藝要求及水質(zhì)特點(diǎn)，可將第2格或第3格曝氣閥關(guān)閉形成缺氧段。設(shè)三臺(tái)羅茨鼓風(fēng)機(jī)為接觸氧化池供氧，2用1備。配1臺(tái)變頻器。鼓風(fēng)機(jī)參數(shù)：Q=8.7m3/min，H=4.9mH2O。

2.3.4  SBR池

SBR池為地下鋼混結(jié)構(gòu),該池前端與接觸氧化池末端相連,設(shè)計(jì)成獨(dú)立的2組，每組分為5格, 單格凈尺寸：長(zhǎng)×寬×高＝5×7.65×5m，有效水深4.5m，總有效容積1721m3，水力停留時(shí)間8.6h，容積負(fù)荷為0.279 kgBOD5/m3.d，SBR池內(nèi)前三格安裝彈性立體填料，后兩格安裝新型礦物濾料（SVA濾料）。曝氣系統(tǒng)采用下彎式穿孔管曝氣裝置，設(shè)三臺(tái)羅茨鼓風(fēng)機(jī)為接觸氧化池供氧，2用1備。配1臺(tái)變頻器。鼓風(fēng)機(jī)參數(shù)：Q=24.2m3/min，H=4.9mH2O。

2.3.5  V型濾池

采用鋼制一體式超高速V型濾池兩座，濾池規(guī)格L×B×H=3.1 m×1.9 m×3.5m，濾料采用石英砂和陶粒雙層濾料，濾速為20～40m/h，采用氣水反沖洗方式，水洗強(qiáng)度5L/(m2·s),氣洗強(qiáng)度10L/(m2·s),反沖洗水使用清水池內(nèi)處理水。V型濾池配置了自控系統(tǒng)，對(duì)濾池的過濾、反沖洗自動(dòng)控制運(yùn)行。

2.3.6   靜態(tài)豎流沉淀池

V型濾池反沖水進(jìn)靜態(tài)豎流沉淀池處理后排入調(diào)節(jié)池。為了節(jié)省占地，靜態(tài)豎流沉淀池采用間歇式運(yùn)行方式。采用鋼制一體式結(jié)構(gòu),池直徑2m，高3m

2.3.7紫外線消毒池

紫外線消毒池平面尺寸為4.15×0.81m。

主要設(shè)計(jì)參數(shù)：懸浮含量低于20 mg/L (最大值)；平均流量：4800 m3/d；峰值系數(shù)為１；紫外穿透率為65%(最小值) 。

2.4   主要污染物質(zhì)的去除

2.4.1 　SS的去除

本設(shè)計(jì)采用了轉(zhuǎn)鼓細(xì)格柵與V型濾池過濾工藝，能有效地將污水中懸浮物（含絲狀懸浮物）去除，污水中Φ1mm以上的無機(jī)顆粒和有機(jī)顆粒主要通過轉(zhuǎn)鼓細(xì)格柵的篩濾功能去除；Φ1mm以下的有機(jī)顆�？拷M合式生物膜SBR工藝中的生物膜降解作用去除，而Φ1mm以下的無機(jī)顆粒則在V型濾池中被濾料截留去除，因此能有效地保證出水SS達(dá)到10mg/L以下。

2.4.2  BOD5去除

污水中BOD5的去除是靠微生物的吸附作用和代謝作用，然后對(duì)老化生物膜與水進(jìn)行分離來完成的。生物膜中的微生物在有氧的條件下將污水中的一部分有機(jī)物用于合成新的細(xì)胞，將另一部分有機(jī)物進(jìn)行分解代謝以便獲得細(xì)胞合成所需的能量，其最終產(chǎn)物是CO2和H2O等穩(wěn)定物質(zhì)。微生物的好氧代謝作用對(duì)污水中的溶解性有機(jī)物和非溶解性有機(jī)物都起作用，并且代謝產(chǎn)物是無害的穩(wěn)定物質(zhì)，因此，處理后污水中的殘余BOD5濃度很低。

2.4.3  CODcr的去除

污水中CODcr去除的原理與BOD5基本相同。本設(shè)計(jì)在二級(jí)生化處理前設(shè)計(jì)了生物膜厭氧工藝，在生物處理后設(shè)計(jì)了過濾工藝，因此能有效地將出水CODcr控制在50mg/L以下。

2.4.4  NH3-N的去除

本設(shè)計(jì)采用了組合式生物膜SBR工藝，由于在SBR工藝段應(yīng)用了新型礦物濾料SVA濾料（比表面積10～60m2/g），其巨大的比表面積有利于硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖，同時(shí)該工藝選擇了12h的水力停留時(shí)間，工藝水力流態(tài)為完全混合式和推流式相結(jié)合，能有效地強(qiáng)化硝化效果，從而在污水進(jìn)水NH3-N為45mg/L較高的情況下保證出水NH3-N低于10mg/L。另外，組合式生物膜SBR工藝采用了多點(diǎn)布?xì)猓?8個(gè)點(diǎn)），能在接觸氧化段和SBR段形成A/O工藝，通過系統(tǒng)的反硝化功能去除TN，通過以上措施，該工藝具有良好的除N效果。

2.4.5  TP去除

本設(shè)計(jì)采用生物除磷與化學(xué)除磷相結(jié)合的方式，由于本項(xiàng)目采用了生物膜厭氧+組合式生物膜SBR工藝組合，有利于聚磷菌在厭氧池釋磷，在好氧池吸磷，從而達(dá)到較好的生物除磷效果，系統(tǒng)中富積的磷由老化膜通過潷水泵潷水進(jìn)入V型濾池過濾截留，并通過反沖洗水在豎流沉淀池靜沉后排出。由于進(jìn)水含磷較高，生物除磷不能完全保證出水達(dá)標(biāo)，因此在V型濾池進(jìn)水口投加聚鋁等藥劑進(jìn)行化學(xué)除磷，含磷泥通過豎流沉淀池外排，因此能保證出水含磷1.0mg/L的較高要求。

2.5  除臭系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)

除臭工藝可概括地分為濕式脫臭工藝、干式脫臭工藝及濕式—干式組合脫臭工藝。本設(shè)計(jì)采用干式脫臭中的生物脫臭工藝處理惡臭氣體，其工藝流程如圖2。

生物除臭裝置分收集系統(tǒng)和生物過濾系統(tǒng)兩部分，對(duì)惡臭氣體產(chǎn)生源采用封閉式設(shè)計(jì)并對(duì)其進(jìn)行抽氣收集，主要將轉(zhuǎn)鼓超細(xì)格柵、調(diào)節(jié)池、接觸氧化池、SBR反應(yīng)池等處臭氣收集后集中處理，通風(fēng)機(jī)選用兩臺(tái)（一用一備），風(fēng)機(jī)風(fēng)量為2640m3/h,風(fēng)壓為1.61kpa，生物過濾裝置采用鋼制一體式，外形尺寸為L(zhǎng)×B×H=3×2.5×4.4m，共一座，用沸石、竹片和SVA濾料作為填料，利用附著在填料上的微生物降解所吸附的惡臭氣體。

2.6   工藝特點(diǎn)

（１）該工藝采用了國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的新型礦物濾料及先進(jìn)的組合工藝技術(shù)，工藝產(chǎn)泥量少，能耗低，并且該工藝的核心處理單元組合式生物膜SBR工藝分為兩個(gè)獨(dú)立的操作單元，運(yùn)行靈活，便于系統(tǒng)檢修，能保證系統(tǒng)檢修期間不停產(chǎn)。

（２）系統(tǒng)產(chǎn)生的臭味考慮了生物除臭裝置進(jìn)行處理，確保污水處理站對(duì)周邊環(huán)境無不良影響。

（３）該工藝應(yīng)用了管道破碎機(jī)和轉(zhuǎn)鼓超細(xì)格柵等新型水處理設(shè)備，較好地解決了生活小區(qū)懸浮物高易堵塞問題。

（４）該處理站布置緊湊，處理構(gòu)筑物、設(shè)備間、中控室呈上下三層布置，所有的處理構(gòu)筑物均布置在地下（占地面積913ｍ2）；所有設(shè)備均集中在第二層設(shè)備間（占地面積不到160ｍ2），確保設(shè)備檢修維護(hù)不影響周邊環(huán)境；中控室在第三層，占地面積僅55ｍ2，最大限度地節(jié)省了占地。

（５）污水處理站采用二級(jí)分布式計(jì)算機(jī)控制管理系統(tǒng)。全站的控制系統(tǒng)均采用自動(dòng)控制、遙控和就地控制三種控制方式。自動(dòng)控制由可編程序控制器按軟件程序和在線儀表按設(shè)定值控制完成，遙控由中央控制室操作人員控制，就地控制即在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的手動(dòng)控制。整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度很高。

3   組合式生物膜SBR工藝的運(yùn)行

3.1  組合式生物膜SBR工藝的啟動(dòng)

組合式生物膜SBR工藝的啟動(dòng),采用引入附近城市污水處理廠脫水污泥進(jìn)行接種培養(yǎng)方式，接種污泥量按污水量的5～10‰投加,開啟接觸氧化池和SBR池風(fēng)機(jī)曝氣，控制接觸氧化池和SBR池DO為2～4 mg/L, 啟動(dòng)循環(huán)泵使污水在接觸氧化池和SBR池之間形成水力循環(huán)，加快污泥培養(yǎng)速度；曝氣一段時(shí)間后，停止曝氣靜沉，取SBR池上清液進(jìn)行水質(zhì)分析，當(dāng)CODcr小于50 mg/L時(shí)，開啟潷水泵潷水，再開啟調(diào)節(jié)池泵將接觸氧化池和SBR池進(jìn)滿，重新曝氣培養(yǎng)污泥，如此重復(fù)循環(huán)，直至接觸氧化池和SBR池污泥掛膜培養(yǎng)成熟。星河·丹堤中水回用項(xiàng)目于2006年4月15日進(jìn)水培養(yǎng)污泥，至2006年4月25日，SBR池出水穩(wěn)定達(dá)到設(shè)計(jì)值，從開始進(jìn)水至污泥培養(yǎng)成熟，耗時(shí)十天左右。

3.2  組合式生物膜SBR工藝的運(yùn)行管理及運(yùn)行效果

從2006年5月至今，組合式生物膜SBR工藝進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段，其運(yùn)行過程分進(jìn)水曝氣、沉淀、潷水、閑置四個(gè)階段，一般滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)循環(huán)周期為4h，進(jìn)水曝氣1h，沉淀1h，潷水閑置2h，當(dāng)組合式SBR工藝處于閑置后期時(shí)，調(diào)節(jié)池內(nèi)提升泵啟動(dòng)將污水提升至組合式SBR工藝的SBR段（接觸氧化段水位恒定），組合式SBR工藝的風(fēng)機(jī)運(yùn)行曝氣，同時(shí)循環(huán)泵啟動(dòng)使組合式SBR工藝污水混合液形成水力循環(huán)，從而使污水、空氣、生物膜三相充分接觸反應(yīng)，并可根據(jù)工藝需要通過控制接觸氧化段和SBR段某格的曝氣量形成A/O工藝的推流流態(tài)，從而使工藝單元具有碳化、硝化、反硝化生物反應(yīng)過程。當(dāng)組合式SBR工藝處于沉淀階段時(shí)，風(fēng)機(jī)、循環(huán)泵停運(yùn)，SBR工藝段進(jìn)行固液分離；當(dāng)組合式SBR工藝處于潷水階段時(shí)，潷水泵運(yùn)行將SBR段上清液潷入V型濾池過濾。此階段運(yùn)行數(shù)據(jù)見表３。

從表３可見，組合式生物膜SBR工藝運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)可達(dá)到《景觀環(huán)境用水的再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T18921/2002）和《城鎮(zhèn)雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T18920-2002），特別是NH3-N去除效果良好，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)出水水質(zhì)。

4  結(jié)論

組合式生物膜SBR工藝用于小區(qū)生活污水處理回用，處理效果好、運(yùn)行穩(wěn)定、占地省、對(duì)周邊環(huán)境影響小,非常適合在建筑面積10萬m2以上小區(qū)污水處理中推廣。作者: 魏志文,曲 濤,曾丁松  來源：谷騰水網(wǎng)