改良Bardenpho+BAF 工藝應(yīng)用于海產(chǎn)品廢水的處理

張開海，劉增軍，邱林勇

（1.山東省城建設(shè)計(jì)院，山東濟(jì)南 250021；2.諸城市市政公用事業(yè)服務(wù)中心，山東濰坊 262200）

海產(chǎn)品加工、冷藏、冷凍廢水，水質(zhì)水量波動(dòng)較大，含有蛋白質(zhì)、油脂、泥砂、膠體和各種微生物，有機(jī)物、懸浮物、氨氮、總氮、總磷高，廢水易腐敗發(fā)臭，排放水體污染較大，且容易引起水體富營養(yǎng)化，同時(shí)鹽分高、冬季水溫低，生化降解速率慢，廢水處理有一定的難度，山東某海產(chǎn)品加工污水處理工程采用改良Bardenpho和生物接觸氧化、曝氣生物濾池（BAF）相結(jié)合的改良工藝，該工藝耐低溫、耐鹽、去碳脫氮除磷效果好。

1 工程概況

該工程設(shè)計(jì)規(guī)模為40 000 m3/d，主要處理海產(chǎn)品加工、冷藏、冷凍、深加工企業(yè)廢水，出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級A 標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)見表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)Table 1 Influent and effluent water quality mg/L

采用預(yù)處理+改良Bardenpho+BAF+絮凝沉淀池+V 型濾池+次氯酸鈉消毒工藝，流程見圖1。

圖1 污水、污泥工藝流程Fig.1 Flow chart of wastewater and sludge treatment process

2 工藝方案確定

根據(jù)海產(chǎn)品廢水特點(diǎn)，選擇耐低溫、耐鹽、去碳脫氮除磷能力好的工藝，Bardenpho 工藝具有良好的脫氮能力，脫氮率可達(dá)90%以上，為提高去碳脫氮、生物除磷、耐低溫、耐鹽能力，對Bardenpho 進(jìn)行改良：增加了預(yù)缺氧池、厭氧池，兼氧池（增加生物填料）形成了五段生物法，生化池工藝流程見圖2。

圖2 生化池工藝流程Fig. 2 Flow chart of biochemistry tank

本工程進(jìn)水水質(zhì)BOD、TN、TP 濃度較高，且波動(dòng)較大，含有一定的鹽分，冬季水溫較低，占地面積有限，采用Bardenpho 與生物接觸氧化相結(jié)合，在兼氧區(qū)增設(shè)填料，填料上附著生物膜增加了生化池污泥量，可提高容積負(fù)荷，控制DO 在0.5 mg/L 左右形成兼氧區(qū)，實(shí)現(xiàn)吸附碳化去COD 和同步硝化反硝化脫氮，同時(shí)適應(yīng)低水溫、高含鹽量特點(diǎn)。一級好氧區(qū)（兼氧區(qū)）停留時(shí)間較常規(guī)Bardenpho 短，末端硝化液較少，不設(shè)置硝化液回流。二級好氧池后端設(shè)置攪拌區(qū)，控制好氧池末端的溶解氧，硝化液全部從硝化完全的二級好氧池末端分別回流至一級缺氧池和二級缺氧池。為確保TN、NH3-N 穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，深度處理增加BAF 工藝。

2 主要建構(gòu)筑物和設(shè)備選型

（1）預(yù)處理。預(yù)處理主要包括粗格柵、提升泵站、細(xì)格柵、曝氣沉砂池、調(diào)節(jié)池、初沉池等。初沉池：混合區(qū)混合時(shí)間為1.5 min，絮凝區(qū)反應(yīng)時(shí)間為10 min，沉淀池尺寸L×B×H=35 m×16 m×2.5 m，沉淀池表面負(fù)荷為3.0 m3/（m2·h），設(shè)置吸泥機(jī)2 套。

（2）二級生化處理。二級生化采用Bardenpho和生物接觸氧化相結(jié)合改良工藝，鋼混結(jié)構(gòu)，共有2座，單座尺寸L×B×H=90 m×37 m×7.7 m，HRT總為30.67 h，MLSS為4 000 mg/L，污泥齡為17 d。主要包括以下幾部分：

①預(yù)缺氧區(qū)。主要功能是消耗污泥回流液中游離溶解氧和結(jié)合態(tài)氧，為下一步厭氧釋磷創(chuàng)造條件。預(yù)缺氧池停留時(shí)間為0.78 h，污泥回流比為100%，池內(nèi)設(shè)置1 臺潛水?dāng)嚢杵鳌?/p>

②厭氧池。厭氧池主要功能是創(chuàng)造厭氧環(huán)境，充分釋放磷，為下一步除磷創(chuàng)造條件。厭氧池停留時(shí)間為1.56 h，池內(nèi)設(shè)置2 臺潛水?dāng)嚢杵鳌?/p>

③一級缺氧池。缺氧池主要功能是抑制絲狀菌生長，防止污泥膨脹，完成反硝化脫氮。缺氧池停留時(shí)間為4 h，池內(nèi)設(shè)置2臺推流器，硝化液內(nèi)回流比為400%，硝化液從二級好氧池末端回流至一級缺氧池。

④一級好氧池（兼氧池，DO 控制在0.5 mg/L 左右）。池內(nèi)增設(shè)填料，主要功能是在兼氧環(huán)境下，利用微生物降解BOD5、同步硝化反硝化反應(yīng)。兼氧池停留時(shí)間為6.93 h，污泥負(fù)荷為0.66 kg/（m3·d）（以BOD5計(jì)）、設(shè)置立體彈性填料為2 640 m3，穿孔曝氣管為1 300 m。

⑤二級缺氧池。二段缺氧池完成反硝化脫氮，缺氧池停留時(shí)間為4 h，池內(nèi)設(shè)置2 臺推流器，硝化液內(nèi)回流比為200%，硝化液從二級好氧池末端回流至二級缺氧池。

⑥二級好氧池。二級好氧池主要功能是在好氧環(huán)境下，利用微生物降解BOD5、氨氮硝化同時(shí)生物除磷，好氧池停留時(shí)間為13.4 h，單位MLSS 的污泥BOD 負(fù)荷為0.10 kg/（kg·d），設(shè)1 800 m 微孔曝氣管。二級好氧池末端設(shè)置一級硝化液軸流泵4 臺，2 用2 備，流量為700 L/s，揚(yáng)程為1.5 m，功率為30 kW，回流至一級缺氧池，二級好氧池末端設(shè)置二級硝化液PP 泵2 臺，1 用1 備，流量為700 L/s，揚(yáng)程為1.0 m，功率為10 kW，回流至二級缺氧區(qū)。在二級好氧池后端設(shè)置4 臺潛水?dāng)嚢杵?，同時(shí)設(shè)置微孔曝氣管，根據(jù)生化池末端DO 和氨氮情況合理進(jìn)行曝氣或攪拌調(diào)節(jié)，若生化池最末端DO 質(zhì)量濃度高（大于2 mg/L），后端停止或部分停止曝氣，開啟或部分開啟攪拌器，以降低DO 濃度減少硝化液回流中游離態(tài)氧對反硝化效果的影響。

⑦二次沉淀池。共有2座，采用周邊進(jìn)水周邊出水輻流式沉淀池。沉淀池尺寸D×H=40 m×4.3 m，表面負(fù)荷為0.66 m3/（m2·h），沉淀池內(nèi)設(shè)中心傳動(dòng)單管吸泥機(jī)。

（3）深度處理。深度處理主要包括二次提升泵站、生物濾池、絮凝沉淀池、V 型濾池、消毒池等，主要處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)如下：①生物濾池。因進(jìn)水TN、NH3-N 濃度較高，波動(dòng)性較大，生物濾池的生化作用，進(jìn)一步降低了污水中NH3-N、TN 等污染物質(zhì)濃度，1 座分8 格，過濾總面積為512 m2，過濾速度為3.25 m/h，池內(nèi)設(shè)陶粒濾料為1 280 m3，可曝氣硝化去除氨氮，不曝氣反硝化去除總氮。②V 型砂濾池。V 型砂濾池的過濾作用進(jìn)一步降低了污水中SS、TP等污染物質(zhì)濃度，1 座分4 格，過濾總面積為240 m2，過濾速度為6.95 m/h，設(shè)石英砂濾料為288 m3。

（4）污泥處理。生化污泥量（絕干）為12 t/d，絮凝沉淀污泥量為11.6 t/d，總污泥量為23.6 t/d。污泥脫水機(jī)房：設(shè)置2 臺疊螺濃縮設(shè)備、2 套高壓隔膜板框壓濾機(jī)，單臺過濾面積為500 m2，配套進(jìn)泥泵、壓榨泵、沖洗裝置及污泥輸送機(jī)等。

（5）輔助設(shè)施。①鼓風(fēng)機(jī)房。向綜合生化池提供生化反應(yīng)需要的氧氣，生化池氣水比為18∶1，設(shè)置螺桿高壓鼓風(fēng)機(jī)8 臺，6 用2 備，風(fēng)量為87 m3/min，風(fēng)壓為9 MPa，功率為132 kW。②加氯加藥間。向消毒池投加次氯酸鈉消毒、脫色，有效氯投加量為10～15 mg/L。通過向初沉池、生化池和絮凝沉淀池投加FeCl3除磷藥劑進(jìn)行化學(xué)沉淀去除，鐵鹽總消耗量約為5.6 t/d。

3 運(yùn)行效果分析

該污水處理廠工程于2016 年9 月10 日開工，2017年12 月30 日完成全部土建施工和設(shè)備安裝，2018 年3 月開始系統(tǒng)的試運(yùn)行和調(diào)試，采用24 h 連續(xù)運(yùn)行，運(yùn)行1 個(gè)月達(dá)標(biāo)，2019 年下半年和2020 年上半年運(yùn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)見表2（處理水量為30 000 m3/d，進(jìn)水平均TDS為3 051 mg/L，最高TDS 達(dá)到3 569 mg/L）。

表2 進(jìn)、出水質(zhì)與處理效率Table 2 Influent and effluent water quality and removal efficiency

由表2 可知，該系統(tǒng)對海產(chǎn)品廢水的適應(yīng)性較好，各項(xiàng)指標(biāo)基本穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級A 標(biāo)準(zhǔn)，尤其是對COD、NH3-N 處理效果非常理想，COD、NH3-N 平均去除率分別達(dá)到98.66%、98.80%，出水COD、NH3-N 分別穩(wěn)定在20 mg/L 和1.5 mg/L 以下，分別達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）Ⅲ類和Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)；進(jìn)水TN 濃度較高，系統(tǒng)在未外加碳源的情況下，TN 去除率達(dá)到90%以上，絕大部分時(shí)間出水TN 穩(wěn)定在15 mg/L 以下，2020 年2 月出水TN 稍有超標(biāo)，主要原因進(jìn)水水溫較低（6 ℃左右），經(jīng)過預(yù)處理加蓋+微孔曝氣，生化池溫度有所提升，但水溫仍然偏低（在10 ℃左右），同時(shí)受春節(jié)放假影響進(jìn)水C/N 有所下降，引起TN 去除效果受到影響，出水略有超標(biāo)；進(jìn)水TP 在25.2～44.9 mg/L 波動(dòng)，系統(tǒng)對TP 去除效果較好，生物系統(tǒng)對TP 的去除跟進(jìn)水COD 和排泥有關(guān)，剛開始調(diào)試時(shí)，排泥較少，生化作用對TP 幾乎達(dá)標(biāo)去除，隨著污泥濃度的逐漸增加，生化系統(tǒng)對TP的去除效果稍差，系統(tǒng)穩(wěn)定后生物除磷約為50%左右，通過在初沉池、生化池、絮凝沉淀池采用多點(diǎn)除磷劑投加進(jìn)行化學(xué)除磷，進(jìn)水TP 有一定波動(dòng)，投加量也有一定的波動(dòng)，三處鐵鹽投加量分別約為30～50 mg/L、30～50 mg/L、80～100 mg/L，化學(xué)污泥約為8～11 t/d，生化污泥約為9～12 t/d，總污泥產(chǎn)生量約為17～23 t/d。另外，污水處理廠進(jìn)水溫度冬季較低，最不利月2020年2月進(jìn)水水溫在6 ℃左右，經(jīng)過預(yù)處理加蓋+微孔曝氣后生化池水溫有3～5 ℃的提高，分析主要原因如下：生化池有效水深7.7 m，鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓0.9 MPa，實(shí)際運(yùn)行氣水比達(dá)到30∶1，壓縮升溫的空氣對進(jìn)水加溫提高溫度較大。

4 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

（1）海產(chǎn)品加工廢水，可生化性較好，B/C 能夠達(dá)到0.5 以上，大部分屬于易生物降解COD，難降解COD較低，同時(shí)氨氮濃度較高，生化池應(yīng)保證充足的氧氣供應(yīng)，本工程生化池水深7.7 m，采用氧利用率較高的微孔曝氣和能耗較低的螺桿鼓風(fēng)機(jī)，充分節(jié)能降耗，剛開始運(yùn)行時(shí)進(jìn)水濃度高，在75%水量負(fù)荷率下鼓風(fēng)機(jī)需全部開啟，氣水比最高時(shí)達(dá)到30∶1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常規(guī)生活污水處理廠氣水比為4∶1～8∶1，隨著環(huán)保監(jiān)管的不斷加強(qiáng)，進(jìn)水水質(zhì)逐漸趨于穩(wěn)定，進(jìn)水水質(zhì)應(yīng)控制在設(shè)計(jì)水質(zhì)附近，鼓風(fēng)曝氣量基本趨于正常，但滿負(fù)荷時(shí)也存在一定風(fēng)量緊張的風(fēng)險(xiǎn)，建議考慮更換2 臺風(fēng)量大的風(fēng)機(jī)，提高鼓風(fēng)曝氣能力，同時(shí)核算變壓器容量，若進(jìn)水水質(zhì)不能控制，建議做擴(kuò)建準(zhǔn)備。

（2）海產(chǎn)品加工冷藏冷凍廢水冬季水溫較低（6 ℃左右），應(yīng)采取措施提高水溫，本工程采用微孔曝氣，增加水深，風(fēng)壓較大，較大的氣量對水溫有提高功能，同時(shí)預(yù)處理采用加蓋除臭，能將水的溫度提高3～5 ℃，但冬季水溫仍然偏低，對硝化反硝化有一定影響，應(yīng)考慮擴(kuò)大缺氧時(shí)間、降低污泥負(fù)荷等降低影響。

（3）海產(chǎn)品加工廢水含鹽量較高，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮耐鹽設(shè)計(jì)，采用較低的污泥負(fù)荷，生化池增加填料，提高系統(tǒng)的鹽度影響，同時(shí)選用耐腐蝕材質(zhì)（SUS316、玻璃鋼、PE 等）。

（4）海產(chǎn)品加工廢水污泥產(chǎn)量較大，生化污泥（約為9～12 t/d）和化學(xué)污泥（8～11 t/d）均較大，尤其進(jìn)水總磷濃度較高，應(yīng)控制合適的污泥齡（20 d 左右），生物除磷能夠達(dá)到50%左右的去除率，大量的TP 需要化學(xué)沉淀去除，本工程通過在預(yù)處理、生化池、絮凝沉淀池采用多點(diǎn)除磷劑投加，確保TP 穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，進(jìn)水TP 有一定波動(dòng)，投加量也有一定的波動(dòng)，三處鐵鹽投加量約為30～50 mg/L、30～50 mg/L 和80～100 mg/L。生化污泥和化學(xué)污泥均不容易沉降，二沉池應(yīng)選用較低的表面負(fù)荷，同時(shí)深度處理絮凝沉淀池也應(yīng)采用比較低的表面負(fù)荷。

（5）海產(chǎn)品加工廢水產(chǎn)生污泥不容易脫水，應(yīng)選用效果較好的板框脫水機(jī)進(jìn)行脫水，同時(shí)污泥產(chǎn)生量大，下一步隨著水量的不斷增加，應(yīng)加強(qiáng)環(huán)保監(jiān)督控制進(jìn)水濃度，同時(shí)考慮增加脫泥設(shè)施以滿足脫泥需要。

5 經(jīng)濟(jì)分析

該污水處理廠占地36 000 m2，工程總投資12 431.15萬元。其中第一部分費(fèi)用9 585.86 萬元，第二部分費(fèi)用1 603.03 萬元，基本預(yù)備費(fèi)895.11 萬元，建設(shè)期貸款利息為207.24 萬元，流動(dòng)資金139.91 萬元。實(shí)際運(yùn)行平均經(jīng)營成本1.13 元/m3，平均總成本1.45 元/m3，處理單位污水電耗0.81 kW·h/m3。

6 結(jié)論

采用改良Bardenpho+BAF+絮凝沉淀池+V 型濾池+次氯酸鈉消毒工藝處理海產(chǎn)品廢水，有較好適應(yīng)性，去碳脫氮除磷效果好，值得推廣應(yīng)用。