題目：ISBAS強化脫氮除磷技術——厭(缺)氧填料在污水廠提標改造中的應用

報告人:江蘇裕隆環保有限公司 孫兆國 博士

主持人：中國市政工程華北設計研究總院有限公司 總工/教授級高工 鄭興燦 博士

下面我們有請江蘇裕隆環保有限公司的孫兆國博士，介紹一下ISBAS強化脫氮除磷工藝。有請。

孫兆國：

各位領導、各位前輩大家上午好！

我今天介紹我們江蘇裕隆環保的ISBAS強化生物脫氮除磷技術。前面兩位同行介紹了MBBR工藝應用及其發展和填料的改性等的相關技術，介紹比較深刻、詳細和全面。我就將從另外一個角度來探討一下MBBR工藝及填料的應用—ISBAS升級改造技術及應用。

首先介紹下我們公司，我們公司成立于1995年，是一家從事水治理為核心的高新技術企業，現在擁有各類型發明專利40余項，國家重點新產品和國家重點實用技術各1項，也承擔了“863”及水專項等相應子課題。

為了更好的提高公司的技術實力，我公司從2005年開始與北京工業大學、南京大學以及中科院長春應化所建立長期良好產學研合作關系。尤其去年我們與中國工程院院士、北京工業大學彭永臻教授合作共建的“城市污水脫氮除磷與過程控制工程技術研究中心產業化基地”進行簽約儀式，目的是對現有的污水處理廠提標改造工藝進行優化，達到一級A及更高排放標準。

我通過四個方面跟大家匯報一下公司相應技術的研究進展以及應用情況。

在座各位是水處理界的前輩，對這兩個問題肯定深有體會。首先是現有污水處理廠的提標改造，這個工程投資量大，工期長。再一個是針對新建污水處理廠，投資也是比較大的，而且占地的問題也是不好解決的。

針對這些問題，我們公司開發了ISBAS強化脫氮除磷技術。主要是在不增加構筑物情況下，通過向污泥反應器當中投加懸浮填料，提高反應器中的生物量和生物種類，提高反應器的效率。

第一種形式是，我們在好氧區投加填料，是目前國內外同行都會采用一種形式。更進一步為了強化反硝化和除磷能力，我們還有第二種和第三種方案，會在厭氧區與缺氧區投加填料，和同時在厭氧區、缺氧區與好氧區同時投加填料。

這樣投加填料之后首先提高出水排放標準，提高抗沖擊負荷能力。更重要一點厭氧和缺氧區投加填料之后，利用厭氧區和缺氧區填料上的微生物，降低好氧區有機負荷，降低硝化作用同時降低能耗。

那是不是可以把現在常規的MBBR填料投加到厭氧池，缺氧池可以達到強化脫氮除磷的效果呢？這種做法肯定不可行。對于此，我們公司針對不同性質的污水開發不同配方填料，根據不同的功能區我們也創新性的開發了厭氧、缺氧和好氧填料，這就是我們ISBAS技術的核心。

我們的填料以高密度聚乙烯為基材，經過科學配方改性，提高填料親水性和生物親和性，同時增加微量元素可以提高它的掛膜速度與掛膜量，添加抗老化和抗紫外線物質，使用壽命可以大大延長。同時密度控制適中，這樣可以更好流化。

下面具體看一下我們填料的各方面性能。首先是填料表面特點。因為經過改性表面粗糙，同時親水性比較好，比較容易掛膜。實際比較面積比理論計算比較面積大很多，現在其他廠家填料這方面做的不是特別好。

在掛膜速度方面，左邊這個圖是在茂名石化項目中，在同樣進水水質和運行條件下，投加其他公司的填料掛膜90天效果和我們填料掛膜30天的效果。我們掛膜30天時這個掛膜效果非常明顯。右邊是掛膜量對比，同一項目運行兩年，我們的掛膜量明顯優于同行的填料。由此可以看出無論是在掛膜和掛膜速度我們都是占有一定優勢。這邊是同一污水處理廠運行一年以上的缺氧填料，掛膜效果也是明顯高于同行。

結合幾張圖片進一步了解我們的填料，首先第一個是我們的填料在水中流化狀態，效果很好，這有助于生物膜中生物與污水和氧氣充分接觸。第二個填料表面生物膜，可以看出表面有一定厚度的致密生物膜。第三個是一個電鏡照片，填料表面的生物量和生物相是比較豐富的。

我們的填料性能特點經過權威部門鑒定，這些指標比2014年的住建部推薦標準以及2016年團體標準都是高出30%左右。其中第三項反硝化速率這一指標給我們平時的設計提供重要的參考。

我們公司不僅提供填料，同時根據不同工藝提供最優解決方案，并配套相應的曝氣系統，攪拌系統以及攔截篩網，以及保證整個工藝穩定運行。

前面了解我們公司核心技術之后，下面簡單看兩個應用案例。

首先第一個是西安第四污水廠提標改造工程。規模37.5萬噸/天，原有工藝是A2O工藝，我們與紫光環保共同完成這一工程。項目原有工藝執行一級B出水，提標改造之后要達到一級A。

這是實際的出水情況分析，可以看到這個COD氨氮滿足一級A要求，而總氮、總磷不能達到一級A。我們針對工程結合相應工藝特點確定改造技術路線，主體宗旨是盡可能的發揮現有構筑物處理能力，減少土建工程量，縮短工期，降低對生產影響；在脫氮方面，考慮缺氧段引入MBBR技術，延長缺氧段水力停留時間時間，減少系統碳源流失，合理分配和深度挖掘可利用碳源；在除磷方面，除了挖掘可利用碳源之外，也是厭氧端引入MBBR技術，創造聚磷菌更好一個厭氧釋磷環境。

在技術路線指引下我們的改造措施為：第一，將原有的倒置A2O改造成A2O工藝；第二，將原有六個初沉池停掉三個，構造底泥利用系統，污泥水解發酵后引入厭氧池作為碳源使用；第三，厭氧和缺氧區投加活性懸浮填料，增加生物量和生物種類以提高反硝化能力，并在填料的出水區設置攔截篩網等附屬設施。第四，為了防止毛發等堵塞攔網，在厭氧前面增加一個超細格柵。

西安第四污水廠一期工程是厭氧和缺氧段MBBR技術在國內城鎮污水處理廠的首次大規模應用。工程的難點是填料的流化。我們解決方案是：采用不同密度填料的組合；對攪拌機的功率和位置進行選擇；并且采用了一個分層能量流控制系統。改造后流化效果良好，脫氮處理效果也非常好。

這是改造前后相應數據對比，可以發現改造之后總氮、總磷去除效果明顯改善，達到相應標準。穩定運行之后各項出水數據可以達到一級A標準，總氮去除率達到86%，總磷去除率達到97%，效果十分明顯。我們改造之前這個項目也投加了其他廠家的填料，但效果不明顯，后來改成我們的填料之后，相同條件下運行一年，經過數據分析發現我們的填料生物量是其他廠家的數倍以上。

我們對項目當中總氮和總磷去除率進行相應分析，這是我們跟清華大學一起完成的。

我們發現在我們填料表面，存在厭氧氨氧化菌。我們推斷在此過程中除了常規反硝化過程外，厭氧氨氧化過程的存在可能是這個工程中總氮去除效果非常好的原因之一。

總磷去除方面，我們發現填料表面聚磷菌非常豐富，同時有反硝化除磷作用，可見，我們的填料一定程度上強化了除磷的效果。

工程的經濟性方面，第一，我們在好氧區停留時間減少了，所以相應的節省了曝氣量，實現了一個節能降耗。但是工程增加了推流器，所以這一個污水處理廠的出水水質一級B提到一級A之后，平均每噸水處理電費增加0.01元。第二，在除磷藥劑方面，因為改造后基本靠生物除磷，所以每年節省了900萬元的藥劑費用。第三，在污泥處理費用方面，改造后除磷主要采用生物方法，減少化學除磷，同時也減少了污泥量，所以污泥的處置費節省了150萬左右。也就是說改造之后增加了運行成本是每年73萬，而節省了運行成本是每年1000多萬元。

第二個工程是山東莒南龍王河污水處理廠一期提標提量改造，原有規模1萬噸/天，進水中80%生活污水，20%工業污水。原有工藝是改良A2O加MBBR工藝。

如圖所示為我們改造之前進出水的水質指標，這個項目既要求提標也要求提量，提量由一萬噸提高到一點五萬噸，提標是有一級B提高到一級A。水質分析顯示此項目存在總氮和總磷不達標情況。

分析項目當中存在問題，一是碳氮比過低，系統的反硝化反應受限；二是進水水質波動比較大；三是原有填料掛膜效果不好，生物量低；四是填料流化比較差，造成攔截篩網堵塞。

針對上述問題改造主要有以下幾個措施。第一投加厭氧缺氧填料，更換原有好氧池填料，第二厭氧和缺氧區增加填料的同時，增設推流器，保證流化。第三為了達到一個更好的脫氮效果，缺氧區投加少量碳源。第四新增改造填料區攔截篩網。

改造運行一段時間之后，可以看出填料表面掛膜是明顯，生物量十分豐富。

這是此項目中一期二期改造完成之后的進出水的水質對比。可以看出沒有改造的二期出水的總氮在20mg/L左右，改造后一期出水總氮10 mg/L左右，總氮去除率明顯提高并達到一級A標準；二期出水總磷1.5mg/L左右，改造后一期出水總磷達到0.5mg/L左右，改造效果十分明顯，并且生化段就可以滿足總磷的排放標準。

通過上面相應技術介紹和案例可以得出以下結論，首先，ISBAS強化生物脫氮除磷工藝在污水廠一級A及準IV類水提標改造中具有節省投資和運行成本、改造簡單、處理效果好的優點。其次，厭(缺)氧填料在污水處理廠提標改造中的應用為污水處理廠提標改造提供了新的思路，在無需增加占地情況下，強化了同步生物脫氮除磷效果。再次，厭氧填料表面聚磷菌豐富，對整個系統的除磷效果有很大作用；厭氧填料表面厭氧氨氧化菌的發現，推斷除反硝化脫氮外，厭氧池中的厭氧氨氧化現象進一步提高了整個系統的脫氮效果。

感謝大家的聆聽，謝謝！