摘要：宁海县兴海污水处理有限公司为宁海县市政建设项目，总占地面积153亩，总投资1.8亿人民币，总设计处理量为12×104m3/d，一期3×104m3/d，采用SBR强化型Cast的除磷脱氮工艺，介绍主要设计参数各单元运行过程并总结了该系统对有机物及氮磷的处理效果，分析了SBR工艺生物处理氮的主要影响因素。
关键词：污水处理；工艺设计与流程；生物脱氮
The technological design of the city wastewater treatment factory SBR and take off nitrogen effect
（YE Wen-yuan YIN Jian-gang ZHU Jian-rui）
（Ninghai Xinghai Wastewater Treatment Co Ltd.，Ninghai 315611，China）
Abstract：Ninghai Xinghai Wastewater Treatment company，Ltd，is a municipal construction project in Ninghai county. It covers an area of area 153 mus. The total investment is 180million RMBS. the total design position 12×104m3/d of treating capacity and the 3×104m3/d of first phase .It adopts SRB reinforced type cast exclude lin take off nitngen technology. It introduces the major design parameter，each unit operation process and summarizes this system the handling for organic matter and mp effect. It analyses the SBR technology biological major influencing factor that handles N.
Key words：Wastewater Treatment、The technological design and process、The living creature takes off N
宁海县兴海污水处理有限公司为宁海县市政建设项目，总占地面积153亩，总投资1.8亿人民币，总设计处理量为12×104m3/d，一期3×104m3/d，采用SBR强化型Cast的除磷脱氮工艺。一期工程建设期为2年，总设计运营期为20年，该污水公司一期于2003年开工建设，2004年12月投入试运行。
1 SBR工艺的简介
SBR工艺又称序批式活性污泥法（Sequencing Batch Activated Sludge Process），是污水生物处理法中的一种，在序批式反应器（Sequencing Batch Reactor简称SBR）中，曝气池和沉淀池合二为一，污水分批次进入反应池，按顺序进行反应、沉淀、排出上清液和闲置过程完成一个运行操作周期。
该工艺采用时间或空间顺序实现厌氧/缺氧/好氧的组合，并控制每一部分合适的时间比例，就能得到较好的除磷脱氮效果，单单做为生物除磷脱氮工艺而言，由于不需要A/O系统的污泥回流，运行费用大大降低。
2 进、出水水质及工艺流程
该工程占地153亩，主要设备均为进口，采用SBR的改进型Cast除磷脱氮工艺，污泥处理采用加药混凝经离心脱水后外运填埋。宁海县兴海污水处理有限公司的设计进、出水水质见表1。工艺流程见图1。
表1 设计进、出水水质
Tab1 Design influent and effluent quality mg.L-1
图1 污水处理公司工艺流程
Fig.1 Diagram of treatment process of wastewater treatment plant
3 工艺设计
⑴ 粗格栅与提升泵站
粗格栅与提升泵站合建，粗格栅采用1台回转式机械格栅，格栅间隙为20mm，格栅宽度1.0m，安装倾角为75°。提升泵采用3台（一用二备）离心潜污泵，Q=1678 m3/h，H=14m，N=90KW的离心潜污泵2台，Q=1136 m3/h，H=14m，N=75KW的离心潜污泵1台。格栅由自控系统采用水位差和时间控制两种模式，并在回转格栅除污机再传链轮上设置了机械过载保护装置，即机械剪切销，当工作荷载超过减速机额定输出扭据时，剪切销瞬间切断，使牵引链停止转动，及时保护格栅。污水提升泵由自控系统根据集水井的水位值决定启停或启停台数，同时自动累积水泵运行时间，以便工作人员随时调整，以保证水泵总是处于最佳运行状态。
⑵ 配水井
配水井土建的大小为（L×B×H）10.20×3.80×6.24m，在其5m高水位处设有溢流口，在提升泵站涌入水量超过配水井配给能力时可以及时溢流出去。在配水井中还配备有超声波液位计、电磁流量计、PH计、SS测定仪、COD测定仪，使工作人员能实时掌握进水的基本化学性状及物理状况。
⑶ 细格栅及旋流沉沙池
细格栅格栅间隙为5mm，格栅宽度为1.25m，安装角度为75°，采用LF型链板回转式机械格栅，配以无轴螺旋输送机和栅渣压榨机。旋流沉沙池为一座，Φ3.65×4.09m，采用常见旋流方式沉沙，再配以提沙鼓风机，Q=3.4m3/min、△P=0.75bar；沉沙池吸沙机，N=1.1KW；真空沙水分离机Q=5—15L/S和搅拌机一个，让旋流沉沙池内在任何时候都能保持一定的旋转速度，使沙水分离率能达到80%以上。
⑷ SBR生物曝气池及鼓风机房
根据SBR处理方法的特点曝气好氧﹑闲置缺氧，不设沉淀池，曝气沉淀都在同一池中进行有机物的降解、无机物的分解、缺氧脱氮释磷及好氧硝化吸磷的工艺过程。SBR曝气共有长为52.25m，宽为20.00m，高为6.50m的反应池4个，2个为一组。单个设计流量为800m3/s，实际流量为625 m3/s，污泥负荷0.086kgBOD5/（kgMLSS·d）——按BOD的污泥负荷率曝气池容积计算法计算；总泥龄10d；MLSS为3500mg/L；HP为6～9，产泥率为0.75kgDS/kgBOD5。本工艺在普通SBR方法的基础上再把反应池一分为三，好氧池为曝气池（闲置时为缺氧状态），单池尺寸为（L×B×H）40×20×6.50，其余为缺氧池和厌氧池所平分，缺氧池和厌氧池由D=368mm的潜水搅拌机搅拌均匀（如图2），。磷一部分先在缺氧池和厌氧池中释放多聚磷酸盐颗粒；氨氮一部分也先在缺氧池和厌氧池中亚硝化，从而在后面好氧反应程序中继续反应去除。厌氧和缺氧池采用8台可旋转角度水下搅拌器，N=1.5KW，D=368mm；好氧池采用微孔曝气器，管式直径63mm，曝气头2128个。SBR池出水采用滗水器8台，每池2台，单个出水能力900 m3/s，功率1.1KW，滗水深度2m。
图2 SBR反应池具体构造图
Fig.2 SBR reaction pool specific structure picture
鼓风机房采用单级高速离心鼓风机2台（一用一备），N=185KW，送风量115m3/s，最高压力0.75bar，采用PLC控制盘实现全自动控制，在鼓风机出风口处设有流量计。在曝气的时候，只要在PLC上设定理想压力值和DO值，鼓风机就会根据设定值自动调整出风量和压力值，以使曝气状态达到设定时所要想达到的目标。
⑸ 污泥脱水
经过计算，SBR池生物降解产生泥量约为3000kg/d，剩余污泥含水率按99.3%计算，剩余污泥最大体积约为432m3/d，在SBR池滗水时段，用剩余污泥泵打到污泥贮存池，由水下搅拌机（D=368mm，N=1.5KW）进行搅拌，再在污泥脱水机房进行脱水处理。污泥脱水采用一套离心浓缩脱水一体机（Q=40 m3/s，N=60.75），并配有污泥脱水加药装置、污泥无轴螺旋输送机和污泥切割机，絮凝剂采用聚丙烯酰胺。污泥经切割后直接排入污泥运送车斗，由本城市环卫部门运送至垃圾填埋场填埋。
4 运行情况
⑴ 实际运行现状
本工程在2004年12月正式进行调试的细菌培养，2005年1月份正常进水试运行。试运行初期，SBR池内活性污泥数量较少，处理能力弱，出水水质达标率只有87%，主要是TN、色度、SS指标未达标，而且在试运行前期，进水中的有机含量都在比较低的水平（见表2），2005年1月份至3月份，MLSS及其不稳定，最大差＞2500 mg/L，无法进行剩余污泥的正常处理，我公司随后控制进水水量，并每天直接注入SBR（一组）池1000kg左右的粪便，经过这种方法，SBR池中MLSS渐渐呈稳定增长趋势。而后在试运行期间，进水BOD5、TN、TP因为都维持在一个低水平状态，根本无法去除100份C所需的营养配比BOD5：N：P=100：5：1，我们在注入粪便的同时，对氮、磷等营养物质上又进行有计划的投加，试运行出水水质都能达标排放（见表2）
表2 实际进、出水水质
Tab2 Actual influent and effluent quality mg.L-1
⑵ 对有机物及SS的去除
SBR工艺运行稳定，对BOD5、CODcr有较高的去除率。对与一定范围内的冲击具有较高的抗冲击性，出水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级标准中的B级标准，BOD5≤20mg/L，CODcr≤50 mg/L，在SS的去除效果也非常明显。进水SS为50～310 mg/L，出水SS≤20 mg/L。
⑶ TP、TN的去除
SBR工艺对TP、TN的去除率和效果见图3、图4。
图3 2005年月平均TP趋势图
Fig.3 The mean monthly TP tendency picture of 2005 years
图4 2005年月平均TN趋势图
Fig.4 The mean monthly TN tendency picture of 2005 years
由上图可以明显看出，系统运行前期对TN除去率波动非常大，但对TP的去除非常彻底，100%达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级标准中的B级标准；TN的去除却非常不理想，总的来说几乎是没有去除，进水TN和出水TN相差不大，虽然达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级标准中的B级标准20mg/L，但是这是进水TN本来就低的缘故，并不是SBR工艺发挥了效果，综合分析原因如下：
① 进水NH3－N、Nox－N浓度过低。氨氮≤10.62mg/L，照设计原理，一部分废水进入缺氧池和从好氧池中回流的污泥进行部分氨氮氧化为亚硝酸盐氮，再进部分进入厌氧池与其的部分氨氮发生厌氧氨氧化反应（ANAMMOX），从而去除含氮污染物，最后剩余的氨氮再进入好氧池进行正常的硝化反映，其在缺氧池中反应式为：2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H+-135.5KJ/moIN；在厌氧池中的反应式为：8NH4++6NO2-→7N2+12H2O+8H+-314.9KJ/moIN。照正常处理缺氧池和厌氧能处理50%左右的氨氮，但因其进水NH3－N、Nox－N浓度过低，氨氮在好氧池无法进行正常的硝化与反硝化，从而使TN去除率低于30%。
② SBR池缺氧区和厌氧区溶解氧含量过高，好氧区溶解氧含量过低，影响氮正常的亚硝化和反硝化反应。在SBR厌氧区和缺氧区的DO含量过高，D0＞2.5mg／L，含氮有机物在SBR厌氧区和缺氧区氨氮的总反应式为：4NH4++3O2→2N2+6H2O+4H+-314.9KJ/moIN。从公式中可以清楚得出氧对氨氮亚硝化的作用，厌氧区和缺氧区是由水下搅拌器负责混合搅拌，进水含有机物比较少，相对的含氧量就高了，再加上流至缺氧区的污泥回流所含的的氧，使整个反应持续进行硝化状态，而不是亚硝化，进而影响下一步好氧区的处理。在好氧区，根据Jeill OH和J.Silverstein对SBR反应器中，DO抑制反硝化作用进行了研究，污水中溶解氧的研究范围从0.09 mg／L～5.6 mg／L；结果发现，非常低浓度的溶解氧就能抑制活性污泥中的反硝化作用，DO＝0.09 mg／L时，反硝化速率可从最大速率0.0214 mg—NOx—N／mg—MLSS／h降至其速率的35%。我们公司DO控制在5 mg／L以下，其范围从0.08 mg／L～7.0 mg／L，从而在一定范围影响TN的去除效果（大约1/3的氮是在好氧阶段去除的）。
③ 其他条件，影响总氮的去除。孙剑辉等采取缺氧/好氧SBR工艺对用亚铵法造纸废水的脱氮进行了研究。发现SRT、NH3－N都影响总氮的去除，并当进水中CODcr浓度为1200～1800 mg／L，NH3－N浓度为135～200 mg／L，Nox－N浓度为7～10 mg／L时，提出了最佳操作条件为：缺氧、好氧时间比为1：1.5，一周期为8 h；当没有外加碳源时，总氮的去除率为66％，投加乙酸钠后，总氮的去除率可提高到85％。我们公司进水中CODcr浓度为60～200 mg／L，NH3－N浓度为13～25mg／L，缺氧、好氧时间比为1：1，因为进水CODcr、NH3－N本来就低，水中硝酸盐浓度也基本维持在很低的阶段，在厌氧区的反应中，其碳源是利用厌氧发酵产物作为碳源的，而厌氧区的DO含量过高，造成厌氧发酵无法提供充足的碳源，在没有外加碳源时，对总氮的去除效果就不明显了。还有本公司上游有工业区和开发区，其有大量企业，偷排、漏排、直排现象时有发生，在最高时CODcr﹥1200 mg／L、SS﹥500 mg／L，NH3－N﹥ mg／L，严重影响SBR处理系统的平衡稳定，从而也影响出水总氮的达标。
5 结论
SBR工艺，以工艺简单、造价低廉，运行费用节省而著称，相对其废水处理工艺也有不尽人意之处。对此SBR生产过程的实地操作表明，影响SBR工艺去除总氮的的因素有很多，SBR工艺本身的工艺缺陷、进水的有机质含量和外界的影响（如投药）等等都对其产生影响。
总之，SBR的除磷脱氮工艺还存在不足之处，有待我们的进一步研究和改进。
参考文献：
[1]宁海县兴海污水处理有限公司 培训教程
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[3]叶建锋 徐祖信 薄国柱 新型生物脱氮工艺——OLAND工艺，中国给水排水，二OO六年第四期，总第一百六十八期：6-8
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[7]曾薇 彭永臻 王淑莹等，两段SBR法去除有机物及短程硝化反硝化，环境科学
[8]感谢宁海县兴海污水处理有限公司化验室和办公室诸位同仁提供的数据。
作者简介：叶文渊，第一作者，男，汉族，出生于1980年03月，浙江省宁波市宁海县，学士，工程师，毕业于中国地质大学（武汉）国土资源系，主要研究方向为污水处理技术在实际中应用与理论上的差异以及对应的解决办法。
论文作者:叶文渊
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/6
标签：污泥论文; 工艺论文; 宁海县论文; 格栅论文; 污水处理论文; 碳源论文; 浓度论文; 《基层建设》2019年第23期论文;