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蘭西縣污水處理廠提標改造工程
項目名稱： 蘭西縣污水處理廠提標改造工程
推薦單位： 邁邦(北京)環(huán)保工程有限公司
參與環(huán)節(jié)： 工藝包設(shè)計及設(shè)備材料供應(yīng)
項目所在地： 黑龍江省綏化市蘭西縣
項目概況
蘭西縣污水處理廠位于黑龍江綏化市蘭西縣綏蘭路，為了解決蘭西縣污水對環(huán)境的污染，于2012年新建處理規(guī)模為1.0萬/d，采用預(yù)處理+CASS生化工藝的污水處理廠一座，出水標準為一級B，但是隨著城市的發(fā)展，人口的不斷增加，導(dǎo)致污水流量的急劇增加，并且原有CASS工藝的設(shè)備老化，處理能力已經(jīng)達不到現(xiàn)有污水量的要求，因此對原有污水處理廠進行擴容提標改造，將污水處理能力由日處理將1.0萬/d提升至2.0萬/d，出水標準由一級B提標為一級A;在該項目沒有新增占地的前提下，選擇使用EBIS工藝作為生化池改造主體工藝。將原有CAST池改造為EBIS反應(yīng)池(包含厭氧區(qū)、低氧曝氣區(qū)、二沉池)，即在原有生化池的基礎(chǔ)上且沒有新增用地的情況下，處理水量翻倍、處理效果及穩(wěn)定性均好于原CASS 池處理效果，穩(wěn)定達到一級A類排放標準的同時解決了其冬季低溫情況下，出水氨氮超標的問題。
本項目改造后，于2019年11月正式通水，截至目前已穩(wěn)定運行1年多，EBIS生化單元于2020年3月驗收，目前運行狀況良好。
項目示范意義
常見的污水生化處理技術(shù)(如：CASS、CAST、CWSBR、AO、AAO、氧化溝等)在應(yīng)用過程中存在的主要問題有：
① 脫氮效率低;② 脫氮過程中對碳源的要求高，運行成本高; ③ 為達到徹底脫氮往往需要增加后續(xù)三級生化單元(曝氣生物濾池等工藝)，投資大，運行成本高; ④ 需要較大的生化池池容，占地面積大;⑤ 運行能耗高;⑥ 工藝運行不穩(wěn)定。
以上問題在污水處理廠建設(shè)過程中普遍存在，特別在極寒地區(qū)，進水溫度低，生化池內(nèi)水溫一般在6℃左右，甚至更低，使脫氮效率受到嚴重抑制，因此生化池往往需要很大的池容及占地面積;而已建成的污水處理廠受到占地的限制，無法提供充足的建設(shè)用地，此矛盾幾乎不可調(diào)和，同時帶來過高的投資給建設(shè)單位也帶來了很大的難題，因此這一現(xiàn)象給污水處理技術(shù)帶來嚴峻挑戰(zhàn)。
本項目占地異常緊張，且存在冬季低溫出水氨氮不穩(wěn)定的問題。項目將原有CASS生化池改造為EBIS池，在保持原有池容、不新增占地的前提下，處理能力翻倍，同時將CODcr、氨氮、總氮的排放標準由《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)一級B類排放標準提標為一級A標準。不但突破了此項目用地上的限制，處理效果也明顯提升，同時具有運行穩(wěn)定性高，節(jié)約能耗的優(yōu)勢。
EBIS工藝以其節(jié)能高效、同步脫氮、耐沖擊性強的特點，在市政、化工、造紙、印染、畜牧養(yǎng)殖、垃圾滲濾液、綜合化工園區(qū)等多行業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。特別對于高氨氮、高COD、可生化性差、水溫極低等處理難度大的污水，EBIS工藝優(yōu)勢更為突出，正迅速得到推廣與應(yīng)用。
項目亮點介紹
(1) 實施效果
該改造項目建設(shè)完成后，處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)優(yōu)良，出水主要污染物指標穩(wěn)定達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級A標準，同時解決了原CASS工藝冬季運行效果差的問題。
該工藝的可提升微孔曝氣軟管經(jīng)現(xiàn)場實際操作可輕松實現(xiàn)曝氣設(shè)備的不停車更換及在線清洗功能，方便檢修與更換;溶解氧控制系統(tǒng)可實現(xiàn)自動調(diào)整風(fēng)機風(fēng)量從而實現(xiàn)溶解氧的實時控制;空氣推流系統(tǒng)可實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部20~30倍的大比例循環(huán)稀釋，抗沖擊效果好，曝氣設(shè)備充氧效率高，整個系統(tǒng)節(jié)能降耗明顯。
(2) 社會效益
本項目將原有CAST池改造為EBIS反應(yīng)池(包含厭氧區(qū)、低氧曝氣區(qū)、二沉池)，即在原有生化池的基礎(chǔ)上且沒有新增用地的情況下，處理水量翻倍、處理效果及穩(wěn)定性均好于原CASS 池處理效果，穩(wěn)定達到一級A類排放標準的同時解決了冬季低溫情況下，出水氨氮超標的問題，解決了項目無新增占地的問題。
該工藝節(jié)能高效、同步脫氮、耐沖擊性強，三廢產(chǎn)量低，有助于早日實現(xiàn)碳中和的要求與目標。
項目技術(shù)工藝/裝備簡介
(1)技術(shù)工藝/裝備名稱
微氧循環(huán)流(EBIS)污水處理工藝。
(2)技術(shù)工藝/裝備原理
1) EBIS工藝的主要理論基礎(chǔ)
EBIS工藝污水生物處理，主要有四個基本原則：
?、佟≡谳^高濃度的活性污泥中，培養(yǎng)盡可能多、生長速度慢的特殊菌種，來降解污水中難降解的有機物。
② 進行大比倍循環(huán)稀釋，并在每個循環(huán)過程中處理盡可能少的有機物，同時使進水與出水的濃度梯度盡可能達到最小，處理難度降低。
?、邸∪芙庋鯘舛确€(wěn)定的控制在0.5mg/L左右，溶解氧濃度的控制是通過溶解氧監(jiān)測儀自控回路控制鼓風(fēng)機風(fēng)量來實現(xiàn)。
?、堋∮捎谖⑸锞汉吞匦缘母淖?，以及水力結(jié)構(gòu)和快速澄清系統(tǒng)的特性，使得生物池中活性污泥濃度均勻穩(wěn)定在較高水平上。
2) 除碳技術(shù)原理
EBIS工藝去除COD的理論基礎(chǔ)和傳統(tǒng)的好氧活性污泥反應(yīng)的理論基礎(chǔ)基本相同，都是微生物群體利用水中的溶解氧，降解水中的有機物來提供自身能量并進行繁殖，從而使污水得到凈化的過程。其反應(yīng)動力學(xué)也符合莫諾模式，但工藝本身也對傳統(tǒng)的好氧生物法進行了較大的改進。其主要降解方程式為：
有機物的氧化分解：
原生物的同化合成(以氨為氮源)：
3) 脫氮技術(shù)原理
在EBIS曝氣池前半段溶解氧都被微生物降解有機物所消耗，溶解氧濃度基本都處在0～0.05mg/L，在生化池后半段，負荷降低，溶解氧開始有富余，溶解氧在0.05～0.5 mg/L，這樣的溶解氧濃度條件，給硝化反硝化的同時進行提供了一個良好環(huán)境。氨氮硝化反硝化過程有短程硝化反硝化和全程硝化反硝化過程兩種。
全程硝化過程就是反硝化菌群利用NO3-作電子受體，進行反硝化，而短程硝化中反硝化菌群可以利用NO2-作電子受體進行反硝化，即亞硝化微生物將NH4+-N轉(zhuǎn)化為NO2--N，隨即由反硝化微生物直接進行反硝化反應(yīng),將NO2--N還原為N2釋放，整個生物脫氮過程比全程硝化歷時要短得多。在EBIS工藝中，以短程硝化反硝化為主。全程反硝化和短程反硝化過程簡圖下圖所示：
同時短程硝化反硝化生物脫氮過程，除了具備同時生物脫氮過程的一系列優(yōu)點外，與全程硝化反硝化相比，還具備特有的一些優(yōu)點：
?、佟∠趸A段可減少25%左右的好氧量，降低了能耗;
?、凇》磻?yīng)時間短;
③ 具備較高的反硝化速率, NO2-的反硝化速率通常比NO3-高63%左右。
所以其生物脫氮過程比一般硝化—反硝化反應(yīng)進程較快，脫氮效率高。其主要方程式：
而全程反硝化主要反應(yīng)：
4) 除磷技術(shù)原理
EBIS工藝的生物除磷是靠污水中存在的一定量的某些細菌種群的生化作用來完成的。這些細菌包括不動桿菌屬、假單胞菌屬、氣單胞菌屬和棒桿菌屬等，均屬于異養(yǎng)性細菌，由于具有吸取磷的功能統(tǒng)稱為聚磷菌，也稱嗜磷菌。嗜磷菌交替地處于厭氧與好氧條件下，在厭氧條件下，聚磷菌體內(nèi)的ATP進行水解，放出H3PO4和能量，吸收、粘附、吸附可溶性低分子量的可生化有機物(即碳源)，作為好氧吸取磷的能量貯存在細胞內(nèi);好氧狀態(tài)時，碳源有機物被細菌所氧化，提供能量使嗜磷菌的細胞迅速增長和繁殖，從外部環(huán)境中將H3PO4攝入體內(nèi)，攝入的H3PO4部分用于合成ATP，另一部分則用于合成聚磷酸鹽貯存在細胞內(nèi)。嗜磷菌既釋放又攝取磷的生理機能是靠其細胞所特有的酶來實現(xiàn)的，由于攝取的磷在數(shù)量上遠遠大于釋放的磷量，在運行中將吸取了大量磷的細胞隨污泥排掉，則達到生物除磷的目的。
EBIS反應(yīng)池中分別設(shè)置厭氧、好氧段，創(chuàng)造出一個好的厭氧—好氧—沉淀排放的循環(huán)過程，將污水中的磷隨污泥排放。并且在厭氧和好氧狀態(tài)下使活性污泥與污水充分混合，活性污泥始終處于懸浮狀態(tài)，促使嗜磷菌的細胞與所要吸取的物質(zhì)充分接觸，以增加反應(yīng)速度和加大吸取量。同時，曝氣區(qū)良好的脫氮效果使得回流液中化合態(tài)氧(NO3-或NO2-)濃度很低，更促進磷的厭氧有效釋放，進而大大提高好氧吸磷能力。
5) EBIS工藝核心技術(shù)主要創(chuàng)新點：
?、?微生物技術(shù)：在低溶氧(0.5mg/L左右)、高污泥濃度(6~8g/L)環(huán)境下，創(chuàng)造同步硝化反硝化脫氮條件，脫氮效率高，提高污泥齡及抗沖擊能力，形成優(yōu)勢菌種。② 曝氣系統(tǒng)：地毯式曝氣、低通氣量、充氧效率高(清水中6m有效水深充氧效率>35%)，關(guān)鍵設(shè)備可提升微孔曝氣軟管由德國合作伙伴定制開發(fā)。③ 高比倍水力循環(huán)系統(tǒng)：利用低能耗的空氣形成幾十倍甚至上百倍的混合液內(nèi)循環(huán)，稀釋進水，降低沖擊負荷，均勻系統(tǒng)內(nèi)污染負荷，保持溶氧控制穩(wěn)定。④ 泥水分離系統(tǒng)：根據(jù)不同處理規(guī)模及污水性質(zhì)擁有多種泥水分離結(jié)構(gòu)。⑤ 一體化結(jié)構(gòu)：將不同處理單元有機結(jié)合，節(jié)省占地、管道及投資。⑥ 精確的溶解氧控制技術(shù)：根據(jù)進水水質(zhì)水量實時智能控制風(fēng)量及溶解氧。
(3)技術(shù)工藝/裝備特點
?、?strong>能耗低：通常情況下可以降低生化系統(tǒng)日常運營電耗約30%。
?、?strong>效果好：采用專有技術(shù)利用常規(guī)市政污泥即可培養(yǎng)出穩(wěn)定的優(yōu)勢菌種，微生物濃度高、活性好、處理效率高，使出水污染物濃度至少比其他工藝低10%-30%。
③耐低溫：污水溫度在6-10℃時，處理效率仍可在85%(有機物)和70%(TN)以上。
?、?strong>自動化程度高：公司自主開發(fā)的溶解氧控制系統(tǒng)實時智能控制風(fēng)量及溶解氧，節(jié)能降耗，同時為微生物提供穩(wěn)定的生活環(huán)境，提高系統(tǒng)的抗沖擊能力。
⑤特別適用于集約型項目：與同類工藝相比占地面積節(jié)約30%以上，在不擴大污水處理設(shè)施面積的情況下，可大幅提升污水處理規(guī)模。
?、?strong>投資省：在以上基礎(chǔ)上，EBIS工藝降低了整體投資、運營費用。
?、?strong>維護簡單：曝氣系統(tǒng)核心設(shè)備可提升微孔曝氣軟管可以在線自清洗，在不排空池體情況下進行不停車更換。
(4)工藝/裝備流程圖
(5)廠區(qū)/項目地/工藝設(shè)備照片
原標題：【案例】應(yīng)用EBIS技術(shù)，解決東北寒冷地區(qū)水污染問題
