组合式生物膜SBR工艺在小区中水回用的设计与运行
摘要：本文介绍了组合式生物膜SBR工艺在深圳市星河。丹堤生活小区中水回用中的设计与运行情况。运行表明该工艺处理效果好、运行稳定、占地省、对周边环境影响小,适合在建筑面积10万m2以上小区污水处理中推广。
关键词：小区中水回用; 组合式生物膜; SBR工艺; 设计; 应用
1 项目概况
深圳星河·丹堤生活小区住宅项目为丰泽湖山庄有限公司投资开发建设项目，位于深圳市福田区与宝安区交界的梅林二线关口内，西面为已建成使用的丰泽湖一期项目。2005年5月经有关部门批准许可，丰泽湖山庄有限公司投资新建了星河·丹堤中水回用项目。该项目为深圳星河·丹堤生活小区住宅项目的配套设施，设计处理水量为4800t/d，总投资额约1000万元。该项目于2005年5月份正式开工，2006年4月中旬进入试运行，目前处理水量为800～1500m3/d（因星河·丹堤生活小区二期别墅及高层区尚未竣工，处理水量尚未达到设计值），全部回用为丰泽湖一期绿化、道路、车辆冲洗、景观水补水、换水，同时为星河·丹堤二期项目提供施工用水及公共厕所冲洗用水。
2 工艺设计
2.1 处理水量
星河·丹堤生活小区项目建筑面积为51万m2，每100 m2 按4人计算，小区居住人口前期为6000人，后期为14400人，总计2.04万人，生活用水量标准按0.26m3/(d·人)，生活污水量标准取生活用水量标准的90%，则该项目日排污水量为：20400人×0.26m3/(d·人)×90%=4774 m3/d，取值为4800 m3/d。
2.2 设计进出水水质
由于本项目尚未完全建成，无法提供准确的污水水质，现参考张自杰主编的《环境工程手册·水污染防治卷》典型的生活污水水质，结合对前期污水水质监测数据，并考虑到工艺流程中设有调节池，可对水质进行调节，确定本项目进水水质如表1。
本处理站出水用于绿化、道路、车辆冲洗、景观水补水、换水及公共厕所冲洗用水，出水水质要求较高。根据要求其设计出水水质执行建设部2000年颁布的中华人民共和国建设行业标准中的《再生水回用于景观水质的水质标准》及《景观环境用水的再生水水质标准》（GB/T 18921-2002）和《城镇杂用水水质标准》（GB/T 18920-2002），指标如表2。
2.3 设计工艺流程
如图1所示, 小区共设四个污水提升泵站，在进泵站总进水管上设置管道破碎机，将毛巾、塑料袋等易堵塞提升泵的杂物破碎后，污水经提升泵输送进入生物膜厌氧池（厌氧池中安装弹性立体填料），经厌氧处理后污水自流入污水处理中心，经转鼓式超细格栅（栅距1ｍｍ）去除较小悬浮物后，污水自流入调节池，调节池内提升泵根据组合式生物膜SBR工艺的运行要求控制运行状况。组合式生物膜SBR工艺池分接触氧化段和SBR段两大部分，其运行过程分进水曝气、沉淀、滗水、闲置四个阶段，并形成重复循环，经组合式SBR工艺进行生物处理后，滗水泵运行将处理出水滗入V型滤池过滤，并在V型滤池进水口投加聚合氯化铝（PAC）强化V型滤池过滤时的除磷效果，过滤水经紫外线消毒后流入清水池，通过变频回用装置提升输送至各中水回用用水点，多余水量自清水池溢流管外排至小区雨水管。
V型滤池累计运行24～48h后进行反冲洗，反冲洗排水重力流入竖流沉淀池，竖流沉淀池上清液排入调节池，池底污泥用20kg塑料桶桶装密封后外运至就近污水处理厂处理。组合式SBR工艺的剩余污泥通过循环泵定期排入生物膜厌氧池，利用厌氧工艺对污泥进行减量消化，少量剩余污泥一部分随转鼓超细格栅去除的栅渣排出系统，另一部分呈絮状随滗水经V型滤池过滤时截留，并通过V型滤池反冲洗水进入竖流沉淀池，最后用塑料桶密封后外运排出系统，因此该工艺不设污泥脱水处理装置。
2.3.1 转鼓式超细格栅
采用全不锈钢加长型GL3-600转鼓式楔型筛网细格栅，栅距为1mm，转筒直径D为600mm，选用两台，一用一备，进水流量较大时，两用互备。单台格栅机处理水量126m3/h，栅渣自动收集后集中外运。
2.3.2 调节池
为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，需设调节池对废水的水量和水质（主要是水量）进行调节。该调节池设计采用机械搅拌方式，在调节池内设潜水搅拌器进行搅拌。调节池为地下钢混结构，单格尺寸：长×宽×高＝19×5×5m，设两格，有效水深4.5m，有效容积855m3，设计水力停留时间4.3h，调节池内设二台潜污泵，库房备用一台，共三台潜水泵。潜污泵参数：Q=400m3/h，H=10 m。
2.3.3 接触氧化池
接触氧化池为地下钢混结构,设计成独立的2组，每组分为4格，单格净尺寸：长×宽×高＝4×3.675×5m，有效水深4.5m，总有效容积530m3，水力停留时间2.65h，容积负荷为0.452kgBOD5/m3.d。接触氧化池内安装弹性立体填料。
曝气系统采用下弯式穿孔管曝气装置，接触氧化池根据工艺要求及水质特点，可将第2格或第3格曝气阀关闭形成缺氧段。设三台罗茨鼓风机为接触氧化池供氧，2用1备。配1台变频器。鼓风机参数：Q=8.7m3/min，H=4.9mH2O。
2.3.4 SBR池
SBR池为地下钢混结构,该池前端与接触氧化池末端相连,设计成独立的2组，每组分为5格, 单格净尺寸：长×宽×高＝5×7.65×5m，有效水深4.5m，总有效容积1721m3，水力停留时间8.6h，容积负荷为0.279 kgBOD5/m3.d，SBR池内前三格安装弹性立体填料，后两格安装新型矿物滤料（SVA滤料）。曝气系统采用下弯式穿孔管曝气装置，设三台罗茨鼓风机为接触氧化池供氧，2用1备。配1台变频器。鼓风机参数：Q=24.2m3/min，H=4.9mH2O。
2.3.5 V型滤池
采用钢制一体式超高速V型滤池两座，滤池规格L×B×H=3.1 m×1.9 m×3.5m，滤料采用石英砂和陶粒双层滤料，滤速为20～40m/h，采用气水反冲洗方式，水洗强度5L/(m2·s),气洗强度10L/(m2·s),反冲洗水使用清水池内处理水。V型滤池配置了自控系统，对滤池的过滤、反冲洗自动控制运行。
2.3.6 静态竖流沉淀池
V型滤池反冲水进静态竖流沉淀池处理后排入调节池。为了节省占地，静态竖流沉淀池采用间歇式运行方式。采用钢制一体式结构,池直径2m，高3m
2.3.7紫外线消毒池
紫外线消毒池平面尺寸为4.15×0.81m。
主要设计参数：悬浮含量低于20 mg/L (最大值)；平均流量：4800 m3/d；峰值系数为１；紫外穿透率为65%(最小值) 。
2.4 主要污染物质的去除
2.4.1 SS的去除
本设计采用了转鼓细格栅与V型滤池过滤工艺，能有效地将污水中悬浮物（含丝状悬浮物）去除，污水中Φ1mm以上的无机颗粒和有机颗粒主要通过转鼓细格栅的筛滤功能去除；Φ1mm以下的有机颗粒靠组合式生物膜SBR工艺中的生物膜降解作用去除，而Φ1mm以下的无机颗粒则在V型滤池中被滤料截留去除，因此能有效地保证出水SS达到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谢作用，然后对老化生物膜与水进行分离来完成的。生物膜中的微生物在有氧的条件下将污水中的一部分有机物用于合成新的细胞，将另一部分有机物进行分解代谢以便获得细胞合成所需的能量，其最终产物是CO2和H2O等稳定物质。微生物的好氧代谢作用对污水中的溶解性有机物和非溶解性有机物都起作用，并且代谢产物是无害的稳定物质，因此，处理后污水中的残余BOD5浓度很低。
2.4.3 CODcr的去除
污水中CODcr去除的原理与BOD5基本相同。本设计在二级生化处理前设计了生物膜厌氧工艺，在生物处理后设计了过滤工艺，因此能有效地将出水CODcr控制在50mg/L以下。
2.4.4 NH3-N的去除
本设计采用了组合式生物膜SBR工艺，由于在SBR工艺段应用了新型矿物滤料SVA滤料（比表面积10～60m2/g），其巨大的比表面积有利于硝化细菌的生长繁殖，同时该工艺选择了12h的水力停留时间，工艺水力流态为完全混合式和推流式相结合，能有效地强化硝化效果，从而在污水进水NH3-N为45mg/L较高的情况下保证出水NH3-N低于10mg/L。另外，组合式生物膜SBR工艺采用了多点布气（18个点），能在接触氧化段和SBR段形成A/O工艺，通过系统的反硝化功能去除TN，通过以上措施，该工艺具有良好的除N效果。
2.4.5 TP去除
本设计采用生物除磷与化学除磷相结合的方式，由于本项目采用了生物膜厌氧+组合式生物膜SBR工艺组合，有利于聚磷菌在厌氧池释磷，在好氧池吸磷，从而达到较好的生物除磷效果，系统中富积的磷由老化膜通过滗水泵滗水进入V型滤池过滤截留，并通过反冲洗水在竖流沉淀池静沉后排出。由于进水含磷较高，生物除磷不能完全保证出水达标，因此在V型滤池进水口投加聚铝等药剂进行化学除磷，含磷泥通过竖流沉淀池外排，因此能保证出水含磷1.0mg/L的较高要求。
2.5 除臭系统工艺设计
除臭工艺可概括地分为湿式脱臭工艺、干式脱臭工艺及湿式—干式组合脱臭工艺。本设计采用干式脱臭中的生物脱臭工艺处理恶臭气体，其工艺流程如图2。
生物除臭装置分收集系统和生物过滤系统两部分，对恶臭气体产生源采用封闭式设计并对其进行抽气收集，主要将转鼓超细格栅、调节池、接触氧化池、SBR反应池等处臭气收集后集中处理，通风机选用两台（一用一备），风机风量为2640m3/h,风压为1.61kpa，生物过滤装置采用钢制一体式，外形尺寸为L×B×H=3×2.5×4.4m，共一座，用沸石、竹片和SVA滤料作为填料，利用附着在填料上的微生物降解所吸附的恶臭气体。
2.6 工艺特点
（１）该工艺采用了国内首创的新型矿物滤料及先进的组合工艺技术，工艺产泥量少，能耗低，并且该工艺的核心处理单元组合式生物膜SBR工艺分为两个独立的操作单元，运行灵活，便于系统检修，能保证系统检修期间不停产。
（２）系统产生的臭味考虑了生物除臭装置进行处理，确保污水处理站对周边环境无不良影响。
（３）该工艺应用了管道破碎机和转鼓超细格栅等新型水处理设备，较好地解决了生活小区悬浮物高易堵塞问题。
（４）该处理站布置紧凑，处理构筑物、设备间、中控室呈上下三层布置，所有的处理构筑物均布置在地下（占地面积913ｍ2）；所有设备均集中在第二层设备间（占地面积不到160ｍ2），确保设备检修维护不影响周边环境；中控室在第三层，占地面积仅55ｍ2，最大限度地节省了占地。
（５）污水处理站采用二级分布式计算机控制管理系统。全站的控制系统均采用自动控制、遥控和就地控制三种控制方式。自动控制由可编程序控制器按软件程序和在线仪表按设定值控制完成，遥控由中央控制室操作人员控制，就地控制即在设备现场的手动控制。整个系统的自动化程度很高。
3 组合式生物膜SBR工艺的运行
3.1 组合式生物膜SBR工艺的启动
组合式生物膜SBR工艺的启动,采用引入附近城市污水处理厂脱水污泥进行接种培养方式，接种污泥量按污水量的5～10‰投加,开启接触氧化池和SBR池风机曝气，控制接触氧化池和SBR池DO为2～4 mg/L, 启动循环泵使污水在接触氧化池和SBR池之间形成水力循环，加快污泥培养速度；曝气一段时间后，停止曝气静沉，取SBR池上清液进行水质分析，当CODcr小于50 mg/L时，开启滗水泵滗水，再开启调节池泵将接触氧化池和SBR池进满，重新曝气培养污泥，如此重复循环，直至接触氧化池和SBR池污泥挂膜培养成熟。星河·丹堤中水回用项目于2006年4月15日进水培养污泥，至2006年4月25日，SBR池出水稳定达到设计值，从开始进水至污泥培养成熟，耗时十天左右。
3.2 组合式生物膜SBR工艺的运行管理及运行效果
从2006年5月至今，组合式生物膜SBR工艺进入稳定运行阶段，其运行过程分进水曝气、沉淀、滗水、闲置四个阶段，一般满负荷运行时循环周期为4h，进水曝气1h，沉淀1h，滗水闲置2h，当组合式SBR工艺处于闲置后期时，调节池内提升泵启动将污水提升至组合式SBR工艺的SBR段（接触氧化段水位恒定），组合式SBR工艺的风机运行曝气，同时循环泵启动使组合式SBR工艺污水混合液形成水力循环，从而使污水、空气、生物膜三相充分接触反应，并可根据工艺需要通过控制接触氧化段和SBR段某格的曝气量形成A/O工艺的推流流态，从而使工艺单元具有碳化、硝化、反硝化生物反应过程。当组合式SBR工艺处于沉淀阶段时，风机、循环泵停运，SBR工艺段进行固液分离；当组合式SBR工艺处于滗水阶段时，滗水泵运行将SBR段上清液滗入V型滤池过滤。此阶段运行数据见表３。
从表３可见，组合式生物膜SBR工艺运行稳定，出水水质可达到《景观环境用水的再生水水质标准》（GB/T18921/2002）和《城镇杂用水水质标准》（GB/T18920-2002），特别是NH3-N去除效果良好，远低于设计出水水质。
4 结论
组合式生物膜SBR工艺用于小区生活污水处理回用，处理效果好、运行稳定、占地省、对周边环境影响小,非常适合在建筑面积10万m2以上小区污水处理中推广。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
