BIOLAK工艺在寒冷地区的应用

刘炳林¹，刘丹²，周金全³
（1. 海拉尔污水处理厂；2. 德国冯·诺顿西工程技术有限公司；3. 核工业第二研究院）

1 工程概况

　　呼伦贝尔市海拉尔区地处内蒙古自治区东北部呼伦贝尔大草原的腹地，是呼伦贝尔市的政治、经济和文化中心。城市建成区面积28平方公里，市区人口24.6万，现有三条污水压力管线（分别由3、5、7号泵站提升）将该区的生活及工业污水汇集到污水处理厂。其排水水质各不相同，具有城市的特性，经截流汇集后形成综合排水系统。该地排水管网为污水、雨水分流制，雨水系统就近排入626小河和伊敏河。新建的污水处理厂经处理后除去的主要污染物为COD_Cr、BOD₅、SS、NH₃-N等。出水达到城镇污水处理厂污染物一级（B级）排放标准（GB18918－2002），自流至伊敏河。

2 设计依据

　　① 海拉尔污水处理工程设计依据内蒙古自治区发展计划委员会以内计投字[2003] 32号《关于西部中心城市环保项目建设规模调整和建设方案优化的批复》。规模：污水处理量50 000 m³/d（均值）。
　　② 主要建设内容：新建污水处理厂1座，新建改造污水管35公里，新建、改造污水泵站6座。
　　③ 污水处理工艺方案：百乐克（BIOLAK^®）污水生化处理工艺。
　　④ 污水处理厂投资：土建费用2300万元；设备费用1700万元；单位水量造价800元/m³。
　　⑤ 污水处理厂进出水水质指标和要求根据海拉尔区实测水质，结合其他类似城市的污水水质以及未来城市的发展考虑。
　　(a)设计进水水质

表1 进水水质指标

项目名称 单位 浓度 项目名称 单位 浓度 COD_Cr mg/L 400 氨氮（以N计） mg/L 30 BOD₅ mg/L 200 总磷（以P计） mg/L 6 SS mg/L 210

　　(b) 处理后出水水质要求

表2 污水处理厂出水水质指标

项目名称 单位 浓度 项目名称 单位 浓度 pH 7～8.5 SS mg/L <20 COD_Cr mg/L <60 氨氮（以N计） mg/L <20 BOD₅ mg/L <20 总磷（以P计） mg/L <2.0

　　⑥ 建厂地区的气象、地质、水文条件
　　地震烈度：6度；年主导风向为东南风，平均风速：3.3 m/s；年平均降雨量：351 mm；年平均蒸发量：1275mm；最大日照小时数：2818.3h；多年平均气温：-2.0℃；极端最高气温：+36.7℃；极端最低气温：-48.5℃；冰冻深度：2.8 ～ 3.3 m；无霜期：110天；历年最大积雪厚度：39 cm。

3 污水处理工艺方案

　　污水处理采用BIOLAK^®工艺，详见工艺流程图。

　　BIOLAK生化综合池的结构是二组长方形土池子，每组池规格为81 m×61 m×5.5 m。
3.1 污水工艺流程
　　来自城区的污水首先经过进水闸，自流进入粗格栅间，经粗格栅过滤后进入集水池，在集水池中设有3台潜水式无堵塞污水泵。集水池中的原水由泵直接送入转鼓细格栅，细格栅可直接除去直径0.7 mm以上的泥砂及机械杂物。这些杂物经压榨机挤压脱水后外运填埋。经细格栅的污水自流进入BIOLAK除磷区，除磷区包括酸化水解段、曝气反应段、澄清段。澄清段产生的污泥由刮吸泥机送回酸化水解段或曝气反应段，从而实现活性污泥回流。BIOLAK反应曝气池净化后的出水直接排入下游河道。
　　BIOLAK反应池产生的剩余污泥经潜水式污泥泵输送到污泥浓缩池进行重力浓缩，浓缩池上清液靠重力流入集水池二次处理。浓缩液由螺杆泵送入带式压滤机进行脱水。脱水后的污泥外运。
3.2 BIOLAK工艺主要优点：
　　BIOLAK曝气工艺是一种全新概念的曝气技术，属于低污泥负荷工艺，可在一体化构筑物（厌氧、好氧、澄清、再好氧和稳定消毒处理）中实现悬挂链式曝气工艺，曝气头悬挂在浮筒链下，浮筒链横跨一体化曝气池两岸，每条链可在一定区域运动，曝气器的波动使其服务面积增大，使系统在低污泥负荷波浪式氧化工艺运行，通过简单的控制可在曝气池中交替形成多重缺氧区和好氧区，以促进消化、反消化反应，使水中的污染物被微生物彻底吸收和分解，达到净化水质的目的。同时，并兼有脱氮除磷效果。
　　① 基建投资省，运行费用低
　　一体化处理构筑物土建结构因地制宜采用土池子，加上池底使用HDPE防渗板衬底。与传统的钢筋混凝土结构相比，工程投资节省40% ～ 50%，同时由于采用了低能耗的曝气方式和简单的工艺流程，运行电耗比传统工艺大大降低，而且剩余污泥处理量少，节约了污泥处理运行费用，总的运行费用比其他工艺节省30%。而且剩余污泥所含有机物已被很好的分解、矿化，污泥没有异味。
　　② 节省污水处理厂占地面积对地形适应性强
　　一体化曝气池具有传统工艺几种池的作用，特别是曝气池和二沉池结合在一起，使污水处理厂总占地面积减少，也可根据现有水塘、湖泊、低洼地等地形进行改建，对地形适应性强。
　　③ 系统检修方便
　　该系统没有水下固定部件，维修时不用排干池中的水，在水面上可以维修。极大地降低维修工作量。实践表明，曝气头运行几年也不用任何维修。当曝气头需维护时，可以很容易地从池中取出，而不影响整个污水处理厂的运行。
　　④ 适应寒冷地区运行条件
　　BIOLAK工艺可以适应寒冷地区污水处理运行条件，特别是在我国西北部新疆、内蒙海拉尔和东北等寒冷地区（-20 ～ -40℃气温条件）运行，可取得满意的运行效果。

4 运行实测数据和结论

　　本污水处理工程设计能力为二条线50 000 m³/d，目前单线运行，实际运行水量25 000 m³/d。本工程于2003年11月开始调试，12月正式投产，在这半年调试投产运行中经过了最寒冷季节-40℃的考验，在处理后的出水，pH值、沉淀物、化学需氧量、氨氮等水质指标均能达到排放标准。见表3。

表3 出水水质指标

时间 温度

(℃) 水量

(m³/d) 溶解氧

(mg/L) pH值 沉淀物(mg/L) BOD₅

(mg/L) COD_Cr

(mg/L) NH₄-N

(mg/L) 气温 水温 曝气池 出水 进水 出水 进水 出水 进水 出水 进水 出水 进水 出水 2003.12 -29.86 18.1 11 529 6.8 5.83 7.03 7.77 0.38 0.01 220 18.2 428 54.6 7 2.3 2004.1 -26.33 15.62 15 661 6.68 5.01 7.11 7.03 0.23 0.01 200 17.4 498 58.3 8.1 2.5 2004.2 -23.2 16 18 050 6.3 5.29 7.21 7.18 2.35 0.01 220 15.2 492 57 6.8 3.1 2004.3 -18.1 17.2 24 621 5.51 4.91 7.28 7.29 3.62 0.01 335 20.3 550 59.2 4.9 3.4 2004.4 -12.3 18.2 19 500 5.30 4.71 7.50 7.48 3.52 0.01 260 17.2 580 55.3 5.2 2.8

　　结论：采用BIOLAK生化综合池工艺在寒冷地区室外最低气温-20 ～ -40℃。经处理后生活污水可以达到国家一级B级排放标准。同时工程结构采用土池子，底部衬防渗板，工程造价低，管理维护简单，尤其是运行费用低，具有很好的环境效益和社会效益。
　　BIOLAK工艺在处理城市生活污水和有关工业废水（碱法漂白蔗渣浆污水、啤酒废水、造纸纸浆废水等）。在国内处于领先水平，特别该项工艺技术可以在寒冷地区运行，确保达标排放。