BIOLAK工藝污水處理廠提標改造問題分析與對策

劉強

摘 要：在介紹百樂克工藝流程及特點基礎(chǔ)上，以遼寧和內(nèi)蒙古兩座處理規(guī)模分別為5×104m3/d和10×104m3/d的百樂克（BIOLAK）工藝污水處理廠提標改造工程為例，列舉并分析了百樂克工藝水廠提標改造過程中發(fā)現(xiàn)的主要問題及針對性改造方案。希望對百樂克污水處理廠提標改造方案論證及設(shè)計有所幫助。

關(guān)鍵詞：污水處理廠 百樂克 提標改造 工程設(shè)計

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）12（a）-00-03

Abstract：In the introduction of BIOLAK process and on the basis of the characteristic of Liaoning and Inner Mongolia two BIOLAK wastewater treatment plant which capacity are 5×104m3/d and 10×104m3/d respectively upgrading and reconstruction project as an example， lists and analyzes the main problems found in the process of transformation in BIOLAK wastewater treatment plant， and put forward the corresponding targeted scheme improvement scheme. The hope is helpful to the demonstration and design of the scheme for lifting the standard of the sewage treatment plant.

Key words：sewage treatment plant； BIOLAK； upgrading and reconstruction； engineering design

百樂克（BIOLAK）工藝起源于20世紀70年代的德國，于1999年引入我國[1]。隨著近年污水排放標準日趨嚴格，尤其是《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GB 18918-2002）》一級A標準的普遍執(zhí)行，大多數(shù)百樂克工藝污水處理廠面臨提標改造。要研究百樂克工藝污水處理廠提標改造工藝方案及進行后續(xù)初步設(shè)計和施工圖設(shè)計，需要深入理解百樂克工藝流程及特點，研讀原設(shè)計圖紙并深入現(xiàn)場進行踏勘，針對其特點編制改造方案。

1 百樂克工藝流程及特點

雖然百樂克工藝從英文BIOLAK字面理解為“生物-湖”，似乎僅指生化池，但在實際項目中百樂克工藝通常以完整工藝包出現(xiàn)，即包括完整的一級處理、生化池和沉淀池。百樂克工藝生化池包括厭氧池和好氧池，以土池+防滲膜結(jié)構(gòu)并配合懸鏈曝氣為主要特點。好氧池因采用始終處于搖擺狀態(tài)的懸鏈曝氣而宣傳可以形成無數(shù)個缺氧/好氧交替狀態(tài)[2]。懸鏈式曝氣器另一個優(yōu)點是檢修或更換曝氣器方便，也從一定程度上解決了土池結(jié)構(gòu)無法自流排空池體檢修的問題。經(jīng)典百樂克工藝流程如圖1所示[3]。

2 百樂克工藝問題分析

對百樂克工藝在提標改造中發(fā)現(xiàn)的問題分析如下。

2.1 水力高程受限問題

大部分污水處理廠水力高程采用由尾水排放標高逆推至細格柵的方式進行計算，但百樂克工藝水力高程設(shè)計不可避免受地下水水位標高約束。百樂克生化池采用土池+PE防滲膜結(jié)構(gòu)形式，若地下水水位高于土池池底標高，則很可能發(fā)生防滲膜鼓包甚至撕裂的嚴重問題。此問題將導(dǎo)致因地下水埋深較淺而不得不抬高全廠水利高程，進而浪費電能。以內(nèi)蒙某項目為例，根據(jù)下游河道50年一遇洪水位計算可知原設(shè)計細格柵前水位多抬高了約3.20m，如果按處理水量10×104m3/d，提升水泵總效率取70%，電費0.6元/kWh計算，則每年多耗電費約27.2萬元。

2.2 土池結(jié)構(gòu)形式對提標改造的諸多限制

土池+防滲膜的池體形式雖然相對于鋼筋混凝土池體節(jié)省了造價，但對于提標改造卻造成了諸多限制。比如：各地提標改造常用的MBBR工藝在百樂克土池結(jié)構(gòu)中很難實現(xiàn)，至少目前未找到在百樂克池體中成功運行MBBR工藝的相關(guān)文獻報道。分析原因，第一，普遍擔心MBBR填料與PE防滲膜之間會不斷摩擦，最終損壞防滲膜。第二，MBBR工藝需要配套的填料攔截篩網(wǎng)或氣提回流裝置也因土池結(jié)構(gòu)而很難實現(xiàn)。同樣道理，也很難增加潛水攪拌機或者加高池體以增大池體容積。第三，土池+防滲膜結(jié)構(gòu)導(dǎo)致無法在池內(nèi)新建隔墻，也就無法重新劃分厭氧、缺氧和好氧區(qū)域。綜上3點，百樂克土池結(jié)構(gòu)對研究制訂提標改造方案造成很大約束。

2.3 土池邊坡對水廠占地的浪費

由于土池邊坡穩(wěn)定性要求，池外土坡坡度為1∶1.5，池內(nèi)土坡坡度為1∶1.3，且土池頂部土壩寬度通常設(shè)計為4m。則以地面以上土池高度4m計算，土壩底部占地寬度為4×1.3+4×1.5+4=15.2m，這對于改造用地受限的項目而言，池體每邊15.2m寬的用地浪費十分可惜。再從池體容積與占地進行對比計算，以內(nèi)蒙某項目為例，BIOLAK池體總?cè)莘e為4.77×104m3，從土壩外側(cè)地面線計算，池體占地面積為1.64×104m2，按相同面積和相同容積計算，僅相當于池深約2.90m的鋼筋混凝土池體，而該BIOLAK池體總深度為5.70m。換言之，如果建相同容積和相同深度的混凝土池體，占地面積僅為8.37×103m2，僅為BIOLAK池體占地面積的51.04%。

2.4 百樂克沉淀池效果及穩(wěn)定池問題

百樂克沉淀池比較特殊，屬于平流式，但與我國教科書和給排水設(shè)計手冊中的平流式沉淀池不同，相當于將傳統(tǒng)平流式沉淀池旋轉(zhuǎn)90°，進水和出水都位于池體長邊，運行單位及多篇文獻[3-7]都認為百樂克沉淀池實際效果較差。為彌補百樂克沉淀不足，百樂克工藝設(shè)計單位在其后增設(shè)一座穩(wěn)定池[5]。穩(wěn)定池為矩形水池，既無攪拌裝置也無刮泥裝置，沉淀池出水繼續(xù)在此池體內(nèi)停留約1h后溢流排放。結(jié)果是沉淀池未能沉淀下來的懸浮固體在穩(wěn)定池內(nèi)繼續(xù)沉淀，最終在穩(wěn)定池底部出現(xiàn)淤積問題，且無任何設(shè)備或裝置能將淤泥排出，只能清空池體排泥[4，6]。總之，穩(wěn)定池保證了出水SS達標，但代價較大且造成淤泥隱患。

2.5 無缺氧池導(dǎo)致脫氮效果差

百樂克工藝無專門缺氧池，依靠曝氣鏈擺動形成所謂多級AO環(huán)境，但實際上由于水流流動和曝氣鏈擺動速度較快，缺氧和好氧環(huán)境區(qū)別并不明顯，整體仍是好氧狀態(tài)，因此脫氮效果亦無法保證[1，4]。

2.6 缺少沉砂池、集水坑和放空管

以營口和內(nèi)蒙項目為例，兩座百樂克工藝水廠均缺少沉砂池。據(jù)運營單位介紹，若兩年不清池體，生化池底部淤積泥沙約0.5m厚，這部分泥沙占去了至少10%的有效容積，其次沙粒長期與厭氧池攪拌機、污泥回流泵等設(shè)備葉輪摩擦，對設(shè)備正常運行十分不利。此外，因土池+PE防滲膜結(jié)構(gòu)形式所限，百樂克生化池均未設(shè)置集水坑和放空管，清池過程中只能靠泵抽水排空，抽到底部淤泥層附近時只能依靠人力清淤，勞動強度很大。以內(nèi)蒙某項目改造施工為例，完成一座生化池清池耗時30d左右，主要是后期人工清淤耗費時間。

3 提標改造過程中對BIOLAK工藝問題的針對性改造

3.1 充分利用多余水力高程改造

在重新精確計算全廠水頭損失基礎(chǔ)上，充分利用因地下水埋深淺導(dǎo)致的多余水利高程，盡量避免二次提升。以內(nèi)蒙項目為例，雖然在原百樂克流程后端增加了矩形沉淀池和深度處理間，但通過水頭損失計算確定深度處理間紫外消毒渠出水標高可以滿足下游河道50年一遇水位，尾水無需強排。

3.2 工藝流程和池體結(jié)構(gòu)改造

百樂克工藝水廠提標項目以脫氮除磷為重點。以內(nèi)蒙某項目為例，改造方案保留了百樂克生化池，并將原百樂克沉淀池改造為好氧池，以保證所需硝化容積，并在百樂克生化池附近新建缺氧池，整體流程改造為AAO（厭氧—缺氧—好氧）形式。由于原沉淀池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，因此可以較方便地安裝內(nèi)回流泵。此外，因土池+PE防滲膜和水力高程所限，無法實現(xiàn)厭氧（原有）—缺氧（新建）—好氧（原有）依次完全重力自流，因此利用原有厭氧池與好氧池中間隔墻底部厭氧池一側(cè)1.2m寬混凝土平臺安裝厭氧池提升泵，將厭氧池出水輸送至缺氧池。同時，在生化池后端新建結(jié)構(gòu)緊湊的矩形周進周出式沉淀池。此方案通過新建缺氧池和改原沉淀池為好氧池，解決原百樂克生化池容積不足問題的同時也解決了原沉淀池效果不佳的問題。

改造方案還需要結(jié)合現(xiàn)場用地條件等重要因素。以遼寧營口某項目為例，生化池周邊無空地可用，因此總體改造方案是分兩次各拆除一組百樂克生化池后新建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)AAO-MBBR生化池。通過拆除原百樂克土池，在原址新建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)生化池和矩形周進周出式沉淀池，在不增加占地面積前提下生化池池體有效容積增加近1倍。

3.3 補充沉砂池

沉砂池對于防止生化池泥沙淤積和設(shè)備磨損十分重要，以遼寧營口某項目為例，在細格柵出水渠后新建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)架空水渠和曝氣沉砂池。內(nèi)蒙某項目則因現(xiàn)場空地不足和一級處理與生化池之間高程差不足，若徹底改造則代價太大而無法新建沉砂池，十分遺憾。

4 結(jié)語

百樂克工藝引進我國已近20年，起初主要執(zhí)行一級B標準，項目建成后發(fā)現(xiàn)各種問題并進行了各種改良。百樂克工藝面在近年提標改造中發(fā)現(xiàn)更多特有問題，應(yīng)通過深入現(xiàn)場分析問題，研讀原設(shè)計圖紙，根據(jù)各項目具體情況提出有針對性的解決方案。

參考文獻

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