水解+SDF+SAF+深沉滤床处理城市污水实验

从1982年在法国巴黎北建成第一座BAF污水处理厂起至2003年的21年内，BAF在全世界得到广泛的应用，建设了500多座BAF污水处理厂，处理水量相当5000万人口当量的水量。在欧洲应用最为广泛，有11个国家建有BAF处理厂，其中近100座建在法国，70座在英国，50座在德国。我国也在大连建成了一座50000m3/d的BAF，采用的是法国得利满的工艺。STS公司以SAF技术在大连建成一座污水回用公司（1.0万m3/d）。这两个厂运行效果都很好。

　　当前BAF系统主流是升流式，因为它的上升流速可以提高，处理能力大。滤池介质有用颗粒材料，如石英砂、陶粒，也有用波纹塑料板。池型构造如采用石英砂、陶粒等细颗粒介质，介质粒径在4mm左右，其构造基本类似于气水反冲洗的快滤池，法国得利满、DTV都采用此种池型，也是应用比较广泛的一种BAF，其优点是介质比表面积大，负荷高，空气的氧利用率高，便于管理。但需反冲洗，不仅耗能耗水，还增加设备和造价。用波纹塑料板作介质，池型构造较简单，进水经布水器与空气混合后均匀分布上升流过波纹板溢出池外。由于通过波纹板水头损失小，因而池深可以做的较高，高可以达到7m。由于波纹板比表面积较石英砂要小很多，因而池深一般要比颗粒介质高。它的特点是无需反冲洗，所以无反冲洗设备和反冲洗的能耗。

　　SAF是综合上述两种池型的一种新池型，滤池构造采用波纹塑料板介质的构造，进水经布水器与空气混合后均匀分布，升流穿过介质至池顶溢出，没有反冲洗。为了不反冲介质材料只能采用大粒径介质，增高池深，提高进水强度，不让生物体在介质间孔隙中残留形成堵塞。介质采用20～40mm天然卵石。这种介质经久耐用，没有波纹塑料板老化定期更换的问题，而且价格也低廉的多。SAF因兼采上述两种池型之长，形成SAF的独特优势。SDF池构造与SAF池基本相同，不同之处是SDF池没有空气系统，SDF是脱氮重要单元。

　　美国STS公司A/O工艺的SDF（淹没生物滤池）和SAF（淹没曝气滤池）的生物膜法，是生物膜法中高效新技术，具有以下特点：

　　（1）高效。生物处理构筑物起作用的是微生物量，量大效率就高，SAF池中生物体浓度在10～15g/l之间，而活性污泥法曝气池浓度一般为3～4g/l，因它浓度一高混合和供氧就会增大很多，3～4g/l是一个综合经济浓度，SAF生物量大而又不增加能耗主要原因是生物膜固着填料的卵石上，没有混合的需要。

　　（2）由于生物膜是附着在固定介质表面，可以在池内停留很长时间，因而泥龄长，保证了硝化菌增长。但是SAF停留时比较短，不像曝气池泥龄长，停留时间必须长导致池容大。SAF池的停留时间短泥龄长是其特点和优势。

　　（3）SDF和SAF池池深大，填料高达4～6m，因而占地少，同时由于采用卵石作介质，寿命长而且几乎没有维护。

　　（4）运行能耗省。由于空气在卵石层中上升过程受到多次切割，氧利用率高，省空气量。

　　（5）SAF出水悬浮物，可以不用二沉池，而用具有脱氮功能深床滤池。生物膜法的一个优点污泥量少很多，节省了污泥处理费用。

　　（6）具有生物膜法抗冲击的优点，比较适合本工程的特点。

一、试验目的

　　根据嘉善县姚庄污水处理工程初步设计其进水水质要求和出水水质如下表：

指标	PH	CODcr	BOD5	SS	NH3-N	TN	TP
进水	6～9	800	200	150	35	45	6
出水	6～9	≤50	≤10	≤10	≤5	≤15	≤1.0

上述除PH外其余单位为：mg/L；

　　此表说明本工程有以下特点：

　　1.水质浓度高，高于一般城市污水约一倍。

　　2.工业废水所占比重大，水质水量波动大。

　　3.污水的可生物降解性较差。

　　4.出水水质要求很高，要达到一级A标准。

　　根据进水水质复杂和出水水质要求很高的特点，初步设计采用以下处理工艺：

　　进水→格栅→沉砂池→水解池→催化池→淹没脱氮生物滤池（SDF）→淹没嚗气生物滤池（SAF）→深床滤池→消毒→出水

　　处理工艺采用水解、催化工艺作预处理，目的是增高污水的可生物降解性，和除硫、脱色功能。水解和催化已在数十处工程上应用，比较成熟，但本工程水质很复杂，需通过试验来验证和最后确保合理的设计参数。

　　生物处理采用生物膜法，此工艺是先进的也是适合本工程的。此项技术在国外已建有上百个工程，效果也很好，但国内尚缺乏经验，需要用试验证明其处理效果和建立可靠的合理设计参数。

二、试验流程与设备

　　1.试验采用设计的全流程。由于试验进水来自嘉兴市联合污水厂的沉砂池，故试验流程省略了格栅、沉砂池。

　　2.试验规模为6.2m3/d。

　　3.试验设备全部按竖向与设计构筑物完全相同模拟，基本完全代表实际池子内一个柱的处理功能。设备容积：

　　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，介质高4.56m；

　　SAF：V=0.453m3，介质高6.1m。

三、试验过程

　　全流程所有单元设备包括水解池、催化池、SDF、SAF、深床滤池在2005年7月1日安装连接，2日开始进水培养生物体并进行驯化，同时开始全流程不间断连续运行试验，实际是边驯化、边进行试验。虽然污泥和生物膜是培养与驯化并进，但因水质复杂多变、时间短，培养和驯化至今尚未完成，生物处理效率也还处于调整提高之中。最初十日完全是在培养、驯化，处于调试阶段显示不出什么效果。

　　全流程试验开始之后，即控制进水流量，并在进口和出水口及一些单元设备进出口分别采样分析，采样是每日采样一次，采用随机采样方法。化验操作均按标准方法进行。

四.阶段试验结果

　　由于污泥和生物膜均还在培养和驯化，故试验负荷尚未达到设计负荷。水解池进水量约设计停留时间的80％，生物膜系统因7月1日刚开始进行驯化，故进水量只到设计流量的50～60％；因进水浓度高于设计浓度，COD为设计浓度的1.2倍，按负荷应为设计值的60～70％。

　　1.水解预处理效果

　　7月11日～24日水解池进、出水水质资料列于下表：

项目	PH	SS	COD	BOD5	BOD5/COD
进水	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％

　从上表可知：

　　1）进水浓度变化很大。

　　2）SS去除率达80％，与混凝沉淀效果相似。

　　3）BOD5/COD比值提高16.2％，提高污水可生化性，总体出水水质十分良好，充分说明了比值提高的作用。

　　4）SS去除达80％，而COD去除仅25％，好似有些矛盾。为探讨其原因，我们在水解出水段略加一点PAC，沉淀30分钟，COD下降约300mg/L（50％去除率），这说明水解将部分固形体水解为胶体。

　　2.全流程处理

　　现将7月11日～24日全流程水质资料列于下表：

项目	PH	SS	COD	BOD5	NH3	NH3+NO2+NO3
进水	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）
标准		10	50	10	5（8）	TN=15

说明：1).进水是指水解池进水，出水是深床滤池出水。

　　2).标准是设计要求值，标准中下行括号内数值为联合污水厂采用的标准。

　　上表说明出水水质除COD外均能达到要求的标准，但它已全面达到联合污水厂采用的“综合排放标准”中的值。

五、结论

　　1.试验采用的流程是有效的，在联合污水厂运用可以完全达标。

　　2.试验出水水质除COD外均符合本工程设计采用的“城镇污水处理厂污染物排放标准”中一级A标准。

　　3.COD值高一方面是由于进水值高于设计值，另一方面是试验尚在调试中，污泥的培养和驯化均未达到完善程度，我们认为随着试验的进展，污泥、生物膜会逐渐成熟和适应进水水质，COD值完全可以下降。

　　4.下一步试验主要目标是提高处理负荷，使之完全达到设计负荷，继续研究提高可生化性的措施，使COD值达标。