城市污水处理厂前置反硝化BIOFOR工艺的设计与运行
BIOFOR工艺是法国得利满公司的专利技术，是国际上先进的污水处理工艺，具有处理效率高、构筑物少而简单、充氧效率高、占地面积少、对周围环境影响小等优点，已逐渐受到国内外污水处理专家的重视，并得到推广和应用。在厦门市筼筜污水处理厂的设计中，在原BIOFOR曝气生物滤池的基础上增加了反硝化滤池，以强化对氮的去除。按反硝化生物滤池在工艺中位置的不同，可分为前置反硝化BIOFOR(DN+CN)和后置反硝化BIOFOR(CN+DN)二种工艺。由于前置反硝化BIOFOR工艺无论在技术上还是在经济上都比后置反硝化生物滤池优越，而且更加适合厦门岛西部的污水水质特点，因此工程设计采用前置反硝化BIOFOR工艺。
1 概述
1．1 工程概况
厦门市筼筜污水厂位于厦门岛西堤外侧，紧靠西海域。服务范围为厦门岛西南部的13个排水小区，总面积为2 470 hm2，服务人口为52万人。筼筜污水厂一期工程于1996年建成投产，规模为10×104m3／d，污水经一级处理后通过排海管深海排放。筼筜污水厂总建设规模按30×104m3／d考虑，其中一级处理工程为20×104m3／d，二级处理工程为30×104m3／d。污水厂总占地面积为11．08 hm2。工程总投资为3．78亿元，厂内主要T艺设备和自控检测系统由法国得利满公司提供。工程于2005年动工，2006年6月建成运行，目前工艺运行状况良好，工艺设备、仪表及自控系统稳定，出水的各项指标均达到或优于排放标准。
1．2 进、出水水质指标
厦门岛西南片区的污水浓度较低，此外还具有地下水渗入量较大和合流污水的特征。多年平均进水BOD5为100 m∥L，COD为200 mg／L，SS为150mg／L，TN为30 mg/L，TP为2．5 mg/L。考虑到厦门岛将逐步把污水合流制系统改造成分流制，同时将地下水渗入量大的污水管进行整修，其平均污水水质浓度会有所提高，因此设计中将现状水质指标进行了调整。污水厂出水排人西海域，因西海域的水质将直接影响到鼓浪屿的环境质量，故被划为“二类海域污水厂出水必须满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918--2002)的一级B排放标准。
设计进、出水水质指标见表1。
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2 工艺流程及特点
厦门筼筜污水厂一级处理采用组合式高效沉淀池，二级处理采用BIOFOR DN池／BIOFOR CN池前置反硝化二级曝气生物滤池系统(见图1)。
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污水经高效沉淀池一级强化沉淀后，与80％的经CN池处理后的回流液混合，加药搅拌后通过配水渠进人DN滤池。DN池的主要功能为去除TN，在进水碳源充足和池中缺氧状态下将回流液中的NO3一-N反硝化为N2析出，从而去除TN，同时在DN前加药进行化学除磷。出水经配水渠进入CN滤池，在CN池要进行曝气，水与气并行向上流过滤料层，从而去除SS，降解COD和BOD，同时将有机氮、氨氮硝化为NO3—-N。CN池出水进清水池，其中部分作为回流水，部分为滤池反冲洗水，出水经紫外线消毒后排海。滤池反冲洗水经气浮处理后进人清水池。从沉淀池和气浮池排除的污泥经浓缩脱水后外运。
本工程污水处理工艺存国外的常规BIOFOR工艺的基础上进行了改进优化，即用DN+CN池组合代替了CN+DN池的组合。进水先入DN池，保证了反硝化所需碳源，使得TN去除率明显提高，且生物除磷的效果也有所改善。与CN+DN池的后置反硝化工艺比较，前置反硝化克服了碳源不足而需投加大量甲醇的缺点，且前置反硝化增设回流系统，使滤池的滤速增加，从而减少了CN池的数量，也节省了投资。另外前置反硝化生物滤池出水水质不受CN池的控制，所以能有效去除污水中的各种有机物，出水水质稳定。而后置反硝化则需要投加甲醇，且出水水质受DN池的影响。
3 主要构筑物及设备的设计参数
3．1 主要构筑物及设备
①高效组合沉淀池
设2座高效组合沉淀池，每座平面尺寸为27．5m×42．2 m。具有除砂、除油及沉淀功能。
每个单元沉砂、除油区的平面尺寸为4．6 m×13 m，有效水深为4m。沉砂区设有曝气管，空气由细格栅房内的鼓风机供给，由空气搅拌去除砂砾。砂砾由砂泵输送至耙式砂水分离机，砂泵房设排砂泵2台，单台流量为30 m3／h，扬程为31 kPa，功率为0．9 kW。
除油区内设12台曝气泵，单台流量为22 m3／h，功率为1．5 kW。通过曝气泵产生的微孔气泡将油脂等漂浮物撇人自动除油撇渣器，共设6套自动除油撇渣器，单台功率为0．75 kW。
②提升泵站
在生物滤池前设1座提升泵站，泵房平面尺寸为15 m×25．3 m。内设4台带式格栅，间隙为2．0mm，格栅宽度为2 000 mm。泵房集水井设7台潜水泵，流量为2 988 m3／h，扬程为140 kPa，功率为170 kW。
③BIOFOR生物滤池
设2座BIOFOR生物滤池，每座生物滤池由快速混合池、DN生物滤池、CN曝气生物滤池、供氧鼓风机房、反冲洗鼓风机房、反冲洗水泵房等组成。
每座DN池分7格，每格平面尺寸为10．88 m×7．95 m。工作时间分为过滤期和冲洗期。过滤时污水经池底滤头均匀配水后进入滤料层，滤料为得利满公司的专利BIOLITE滤料。在冲洗期，由冲洗鼓风机房进行气冲、冲洗水泵房进行水冲，反冲洗出水进入气浮池。
每座CN池分为14格，每格平面尺寸为10．88m×7．95 m，每座最大流量为14 000 m3／h。CN滤池也采用BIOLITE滤料，CN池的工作周期分为过滤期和冲洗期。在过滤期，由曝气系统对滤池供氧。在冲洗期，由冲洗鼓风机进行气冲洗、冲洗水泵进行水冲洗。有两套空气管系统，一套是充氧曝气系统，另一套为滤料反冲洗供气管。曝气管上的曝气器为得利满公司的专利产品，CN池设曝气头(55个／m2)。
④气浮池
设2座气浮池，每座气浮池前均设有反应池，反应池共分9格，每格平而尺寸为2．1 m×2．1 m，气浮池与反应池合建，最大处理能力为1 000 m3／h。总平面尺寸为24．9 m×6．7 m。采用机械曝气技术，每座气浮池设机械曝气机7套，设2台刮泥机。
⑤紫外线消毒池
紫外线消毒池分设3条渠道，每条渠道平面尺寸为15．1 m×2．4 m，鉴于本工程规模较大，为减少灯管的数量，采用低压高强灯管，每条渠道内设2组消毒模块，每组模块设置180根紫外线灯管，单根输出功率为360 w，灯管寿命>12 000 h。
3．2 主要工艺参数设计
每座高效沉淀池面积为1 290．92 m2，设计流量为6 250 m3／h。总水力停留时间为1．2 h。其中，沉砂及除油区停留时问分别为0．56 h和0．64 h；斜管区高峰水力负荷为1．5 m3／(m2·h)。
BIOFOR生物滤池的过滤周期一般为24～36h，反冲洗时问一般为20～30min。每座DN池面积为80．5 m2，设计流量为2 000 m3／h，滤速为20 m／h，水力停留时间为9．0 min。滤料高度为3．0 m，粒径为4．5 mm，反冲洗气冲强度为100 m3／(m2·h)、水冲洗强度为30 m3／(m2·h)。每座CN池面积为86．5 m2，流量为950 m3／h，滤速为9 m／h，停留时问为25 min。滤料高度为3．7 m，粒径为2．7 mm，曝气强度为600 m3／h，反冲洗时气冲强度为100 m3／ (m2·h)、水冲洗强度为20 m3／(m2·h)。
4 主要经济指标
工程总投资为30 221．58万元。运行电费为253l万元/a。运行成本为0．63元／m3。
5 运行效果分析
生物滤池的进、出水水质见表2。
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由表2可见，除TN外，其他各项指标均达到了设计标准。这是因为污水厂进水大部分为旧市区合流制污水，BOD5，值很低，因此池中碳源不足，从而影响了反硝化的进行，为此暂时需要投加甲醇补充碳源，补充碳源后出水TN≤18．5 mg／L，达到了设计标准。
6 结论
①由于BIOFOR具有低耗高效的特点，从而克服了占地紧缺的困难，厂区面积仅11．08 hm。，设计处理水量达到30×104m3／d。
②BIOFOR工艺处理效果良好。将前置反硝化技术应用在BIOFOR工艺中，在国内属于首次运用，对于今后污水厂的工艺选择、建设管理都有重要的指导作用。
③滤池的最佳COD容积负荷：DN池为2．8k/(m3·d)，CN池为11．11 kg(m3·d)；CN池的NH3一N负荷为0．9 kg／(m3·d)；BOD5/TN值为3．8；pH值：DN池为7．2，CN池为6．8。
参考文献：
[1] 吴建磊．污水处理新工艺——DENSADEG+BIOFOR[J]．中国给水排水，2003，19(1)：103—104．
[2] 陈壶，翟俊，龙腾锐．折流式曝气生物滤池处理小城镇污水的工艺设计[J]．中国给水排水，2007，23(8)：38—41．
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