王寶貞， 李高奇， 王 琳， 王 黛， 曹向東， 司朝暉?
（哈爾濱建筑大學 市政環境工程學院， 黑龍江 哈爾濱 150008）

　　摘　 要： 采用淹沒式生物膜工藝的廣東省番禺市祈福新村生活污水處 理廠,自1998年5月投產以來運行性能良好，在正常條件下出水水質BOD₅為0.7～1.5mg/L(平均1.1 mg/L),COD_Cr為8～20mg/L(平均13.6mg/L),TSS為19～30mg/L(平均25mg/L)，NH₃-N為0.17～0.25mg/L(平均0.2mg/L)，TP為0.7～1.4 mg/L (平均1.1mg/L)。由于在填料上附著生物膜的食物鏈長，致使曝氣池出水SS＜30mg/L，在二沉池中幾乎沒有污泥沉淀，因而自投產至今1年多，污泥濃縮池和脫水機從未用過。
　　關鍵詞： 淹沒式生物膜法； 填料； 剩余污泥； 設計與運行
　　中圖分類號：X505
　　文獻標識碼： A
　　文章編號：1000-4602(2000)03-0016-04

Design and Operation of Submerged Biofilm WWTP
WANG Bao?zhen, LI Gao?qi, WANG Lin, WANG Dai， CAO Xiang dong,? SI Zhao hui
(School of Munic. and Environ. Eng., Harbin Univ. of Civi l Eng. and Architec., Harbin 150008,China)

　　Abstract： This paper describes the design and operation of a wastewater trea tment plant in Clifford Villa, Panyu, Guangdong. The plant employing submerged b iofilm process achieved good performance under normal conditions in the first ye ar operation with effluent quality of BOD₅ 0.7～1.5 mg/L (1.1 mg/L in aver age); COD_Cr8～20 mg/L (13.6 mg/L in average); TSS19～30 mg/L (25mg/L in average); NH₃-N 0.17～0.25 mg/L (0.2 mg/L in average) and TP 0.7 ～1.4 mg/L (1.1 mg/L in average). Due to longer food chains of the biofilm attac hed on the carrier, SS in effluent from the aeration basin was lower than 30 mg/ L and there was no sludge settled in final settling tank. Therefore, the thicken er and dewatering device were never used since the plant was put into operation.
　　Keywords:submerged biofilm process; carrier; excess sludge; design and operation

　　淹沒式生物膜法在80年代中期隨著新型填料和載體的出現，被廣泛用于處理生活污水、垃圾 滲濾液和工業廢水，與常規活性污泥法相比，其曝氣池的水力停留時間短，二沉池出水水質好，SS、BOD₅、NH₃-COD_Cr和NH₃-N的去除效率高，剩余污泥量相當少，這樣就大大降低了處理、處置及運行維護的費用^[1、2]。?
　　祈福新村位于廣東省番禺市郊，擁有40000人口，8000m³/d的污水處理廠1998年投入運行。

1 設計依據

1.1 水溫及水質
　　 生活污水的溫度冬季為12～15℃，夏季為23～26℃，其他季節為16～22℃，這樣的水溫條件十分適宜于細菌生長，并具有較高的代謝活性。?
　　根據在線自動取樣設備全天4h一次的取樣分析結果，采用如表1所示的設計參數。?

表1 污水水質和設計參數 參數 設計濃度（mg/L) 實際濃度（mg/L) CODcr 200 57-195(89) BOD5 100 29-80(43) TP 5 1.3-2.5(2.2) TKN 20 11.0-15.0(13) TSS 120 140-537(318) 注 括號的數據均為平均值。

　　 污水處理廠的出水水質要求達到廣東省的出水標準(DB 4437—907)，如表2所示。?

表2 廣東省出水水質設計標準 參數 出水濃度（mg/L) BOD5 ＜30 CODcr ＜120 SS ＜30 pH 6-9

1.2 工藝選擇?
　　污水處理廠的污水性質和我國許多污水處理廠的情況類似，有機物濃度偏低，一般BOD₅＜100mg/L，而廣東省有些污水廠更低，進水BOD₅通常在50～70 mg/L范圍內^［3、4］。在這樣低的有機負荷條件下常規活性污泥工藝很難正常運行，會出現活性污泥 負增長和污泥膨脹等問題，而用淹沒式生物膜法處理低有機物濃度的污水則不會出現污泥膨 脹和泥/水分離困難等問題^［5］。基于祈福新村污水水質特點，在工藝設計上采用了淹沒式生物膜法。?
1.3 處理流程
　　處理流程如圖1所示。

　　各處理單元的設計參數如下：?
　　粗格柵：兩套全自動pheonixpure型格柵除污機，柵條間距20mm。?
　　細格柵：兩套全自動同上型號的細格柵除污機，柵條間距5mm。?
　　曝氣沉砂池：兩池并聯，單池尺寸(L×B×H)為12.0m×1.4m×1.5m，裝有移動式吸砂機和砂水分離設備。
?　淹沒式生物膜曝氣池：兩個系列并聯運行,每個系列三個廊道,設計尺寸(L×B× H)為40.0m×12.0m×4.7m，有效容積為2000m³，設計水力停留時間(HRT)為6h，在池底裝有不銹鋼管系統的穿孔管壓縮空氣擴散器。生物膜填料由合成絲制成(型號PWT-50)，該填料除了起掛膜作用外，還起到了水流均勻分布和在剪切力作用下將大氣泡變成微氣泡的擴散作用。?
　　二沉池：兩個直徑為18m的輻流式二沉池，沉淀區水深為3m，設計停留時間為2.3h。?
　　流量計量設備：裝有Miltronics型敞口式超聲波流量計的巴式計量堰。?
　　鼓風機：兩臺SSR150型鼓風機，空氣流量為16m³/min，壓力為49kPa，功率為30kW。?
　　污泥濃縮池：兩個直徑為6.0m的濃縮池，有效高度為4.0m，設計污泥停留時間為24h。?
　　污泥脫水：一套Teknofanghi型帶式壓濾機，帶寬1.2 m，處理能力為產脫水污泥380 kg/d。

2 運行結果及討論 ?

2.1 啟動及運行條件
　　開始運行時，首先接種微生物，用原水注入曝氣池，在沒有出水的條件下靜曝3d，當填料表面形成厚的生物膜后，曝氣池開始連續進水和出水，初期按照設計推薦的氣水比(6∶1)運行，但發現氣水比太高導致曝氣池壁和二沉池中藻類大量繁殖，因此將氣水比調為2.5∶1。?
　　此外，進水實際流量僅為設計流量一半左右，為此污水在1個系列(4000m³/d)中處理。全年進水流量連續變化，其中20%進水流量＞3500m³/d，65%在2500～3500m³/d之間，15%為≤2500m³/d，這使得曝氣池中的HRT高于設計標準的6h，同樣在其他 處理單元中也有類似情況。
2.2 出水水質和去除率
　　BOD₅和NH₃-N的去除率相當高，分別為95.8%～98.6%(平均97.2%)和97.2%～98.8%(平均98.1%)，出水BOD₅在0.7～1.5 mg/L范圍(平均1.1mg/L)，出水NH₃-N在0.17～0.25 mg/L范圍(平均0.2mg/L)。
　　COD_Cr去除率在74.6%～90.5%之間，平均84.6%，出水COD_Cr為8～20mg/L(平均13.6mg/L)。TSS去除率在86.2%～96.8%之間，平均91.8%，出水TSS在19～30mg/L(平均25.2mg/L)。TP被部分去除，去除率在31.8%～58%(平均36%)，出水TP為0.7～1.4mg/L(平均1.1mg/L)，這主要是微生物代謝的作用。?
　　為了確定最佳氣水比，根據運行要求對曝氣量進行控制，當氣水比為(2.5～3)∶1時，出水 BOD₅平均為1.33mg/L， BOD₅去除率超過97%；出水TSS平均為23mg/L，具有92%的去除率；出水 COD_Cr為16.5 mg/L，去除率為82%。當氣水比 為2∶1時，上述參數沒有太大的波動。?
　　當氣水比為(2.5～3)∶1時，NH₃-N的去除率高達98%，出水NH₃-N的平均值為0.2mg/L。當氣水比減少到2∶1時，NH₃-N去除率減少到76%，出水平均為3.10mg/L，這說明對于NH₃-N的去除，氣水比起重要作用。
2.3 HRT 對去除效率的影響
　　根據污水在不同廊道中(HRT不同)有機物的去除率，HRT對有機物去除效率的影響如表3所示 。

表3 HRT對去除率的影響 HRT（h） 去除率（%） CODcr BOD₅ NH₃-N 2 81 94 96 4 83 97 97.6 6 85 97.3 98.5

　　由表3可見，有機物和NH₃-N主要在第一廊道中去除，這說明增加HRT對有機物和NH₃-N的去除沒有太大的影響。
2.4 氣水比對系統效能的影響
　　根據設計推薦的6∶1的氣水比運行，引起了曝氣池壁和二沉池中藻類過度繁殖，但當氣水比 調整為 2∶1或更少時，在曝氣池的前端有輕微的臭味。因此，最優的氣水比控制在2.5∶1。在氣水比為6∶1和2∶1時，曝氣池中溶解氧的分布如表4所示。

表4 在不同廊道中DO隨氣水比的變化 氣水比 溶解氧（mg/L) 進水 第1廊道 第2廊道 曝氣池出水 二沉池出水 6:1 0.6 8.6 8.8 8.1 8.9 2:1 0.4 1.7 3.1 3.7 3.8

　　由表4可見，在氣水比為6∶1時，溶解氧較高，出水水質較好，但當氣水比減少到2∶1 時，盡管控制了藻類的過度繁殖，但在第一廊道的前部有惡臭氣味，因此最佳氣水比為2.5∶1或略高。?
2.5 無剩余污泥
　　該污水處理廠第一年運行中沒有剩余污泥產生及排放，這主要是由于吸附生長的生物膜固定在載體填料上，并形成了由菌、藻、原生動物(如輪蟲)及后生動物(如線蟲)組成的較長的食物鏈，它們能維持生物膜的平衡。?
　　此外，在曝氣池中微生物以生物膜的形式附著在載體上，這大大減少了曝氣池出水中污泥的流失，出水中TSS＜30mg/L，而且在二沉池中沉淀的剩余污泥很少，以致污泥濃縮池、污泥脫水機和污泥排放系統從未用過。?
2.6 低能耗
　　由于脫水機不運行，無污泥回流系統，能耗只來自于鼓風機、除砂機、自動格柵除污機的運行。鼓風機的裝機容量為30kW，每天運行6h；格柵的裝機容量為1.5kW，每天運行時間為3h；除砂機的裝機容量為2.15 kW,每天運行2h。該污水廠處理污水的能耗為0.05kW·h/m³，這遠低于常規活性污泥系統的處理能耗(0.15～0.3kW·h/m³)。

3 結論

　　祈福新村污水處理廠采用淹沒式生物膜法新工藝，第一年全年運行效果良好， BOD₅平均去除率為97.2%，COD_Cr為84.6%，NH₃-N為98.1%，TP為36%。在正常運行條件下，溶解氧 為3～5mg/L，氣水比為2.5∶1，曝氣池出水中 BOD₅平均為1.1mg/L、COD_Cr為13mg/L、TSS為25mg/L、NH₃-N為0.2mg/L、TP為1.1mg/L 。二沉池無剩余污泥排放，自投產以 來濃縮池及帶式壓濾機從未使用過，污水處理能耗為0.05kW·h/m³。

參考文獻：
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　　［2］WANG Baozhen,LI Jun, WANG Lin. Mechanism of Phosphorus Removal by SBR Submerged Biofilm System［J］.Water research,1998,32(9):2633-2638.
　　［3］WANG Baozhen,LI Gaoqi,WANG Lin.Treatment of wastewater from a dye ?printing factory in China by a physicochemical?biological system［J］.Europea n Water Management,1998,1(1).?
　　［4］WANG Baozhen, LI Jun, WANG Lin ?et al?. A pilot scale study on t he treatment of high strength sanitary landfill leachate［J］.Journal of Europea n Water Pollution Control,1997,7(6):33-39.
　　［5］WANG Baozhen,YANG Q D, LIUR F et al?. A study on simultaneous o r ganic and nitrogen removal by extended aerated submerged biofilm process［J］.Wa ter Science and Technology,1991,24(5):197-213.

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作者簡介：王寶貞(1932- ),男,山東青島人,哈爾濱建筑大學教授,博士生導師,研究方向：水處理技術。
電　話：(0451)6282108(O) 2307127(H)?
收稿日期： 1999-11-19