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高标准污水处理厂提标改造技术简介Bardenpho工艺调控周传庭上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司2018年8月一．污水处理厂出水标准简介二．处理难点分析三．常用工艺路线介绍四．生物脱氮工艺的发展五．AO和Bardenpho工艺脱氮效率分析六．Bardenpho工艺调控关键参数七．小曹娥污水处理厂提标改造案例CONTENTS目录01污水处理厂出水标准简介污水处理厂出水标准简介污水处理厂出水标准简介——浙江省地方标准《城镇污水处理厂主要水污染排放标准》（征求意见稿）该标准对GB18918-2002中的化学需氧量、氨氮、总氮、总磷等4项指标提出了更高要求，其余指标仍按GB18918中一级A标准执行。02处理难点分析处理难点分析04常用工艺路线介绍常用工艺路线介绍粉末活性炭去除COD（安保措施）碳源去除TN（安保措施）1.生活污水处理的主流工艺2.功能分区明确，强调生物处理功能3.深度处理中针对COD及TN的去除都是安保措施，可以根据实际运行情况调整，有利于控制运行成本常用工艺路线介绍工业污水比例大或者地表III水常用工艺路线介绍常用工艺路线介绍常用工艺路线介绍1.强调深度处理功能2.适用于现状生物池受限，工业污水比例大的工程04生物脱氮工艺的发展生物脱氮工艺的发展•1932年开发的Wuhrmann工艺是最早的脱氮工艺(见图1),流程遵循硝化、反硝化的顺序而设置。由于反硝化过程需要碳源,而这种后置反硝化工艺是以微生物的内源代谢物质作为碳源,能量释放速率很低,因而脱氮速率也很低。此外污水进入系统的第一级就进行好氧反应,能耗太高;如原污水的含氮量较高,会导致好氧池容积太大,致使实际上不能满足硝化作用的条件,尤其是温度在15℃以下时更是如此;在缺氧段,由于微生物死亡释放出有机氮和氨,其中一些随水流出,从而减少了系统中总氮的去除。因此该工艺在工程上不实用,但它为以后除磷脱氮工艺的发展奠定了基础。生物脱氮工艺的发展•1962年,Ludzack和Ettinger首次提出利用进水中可生物降解的物质作为脱氮能源的前置反硝化工艺,解决了碳源不足的问题。•1973年,Barnard提出改良型Ludzack-Ettinger脱氮工艺,即广泛应用的A/O工艺(见图2)。A/O工艺中,回流液中的大量硝酸盐到缺氧池后,可以从原污水得到充足的有机物,使反硝化脱氮得以充分进行。A/O工艺不能达到完全脱氮,因为好氧反应器总流量的一部分没有回流到缺氧反应器而是直接随出水排放了。17生物脱氮工艺的发展•为了克服A/O工艺不完全脱氮的不足,1973年Barnard提出把此工艺与Wuhrmann工艺联合,并称之为Bardenpho工艺(见图3)。Barnard认为,一级好氧反应器的低浓度硝酸盐排入二级缺氧反应器会被脱氮,而产生相对来说无硝酸盐的出水。为了除去二级缺氧器中产生的、附着于污泥絮体上的微细气泡和污泥停留期间释放出来的氨,在二级缺氧反应器和最终沉淀池之间引入了快速好氧反应器。Bardenpho工艺在概念上具有完全去除硝酸盐的潜力,但实际上是不可能的。18生物脱氮工艺的发展•1976年,Barnard通过对Bardenpho工艺进行中试研究后提出:在Bardenpho工艺的初级缺氧反应器前加一厌氧反应器就能有效除磷(见图4)。该工艺在南非称5阶段Phoredox工艺,或简称Phoredox工艺,在美国称之为改良型Bardenpho工艺。19生物脱氮工艺的发展•1980年,Rabinowitz和Marais对Phoredox工艺的研究中,选择3阶段的Phoredox工艺,即所谓的传统A2/O工艺(见图5)。05AO和Bardenpho工艺脱氮效率分析AO和Bardenpho工艺脱氮效率分析AO工艺物料平衡（N）AO工艺脱氮效率分析AO和Bardenpho工艺脱氮效率分析要提高fNO3值，必须加大内回流比，但这回增加混合液回流的能耗，一般工程上内回流比不超过400%，也即fNO3理论值为83%。AO工艺脱氮效率分析AO和Bardenpho工艺脱氮效率分析Bardenpho工艺物料平衡（N）fTKNox=（ER+I+R）/(1+I+R)以上的计算是在进入到第一缺氧段碳源充足的条件下推导整理的，若碳源不足则此公式误差较大。Bardenpho工艺脱氮效率分析AO和Bardenpho工艺脱氮效率分析Bardenpho工艺脱氮效率分析06Bardenpho工艺调控关键参数Bardenpho工艺调控关键参数假设原进水的BOD5=150mg/L，TN=75.5mg/L，要求出水的TKNox=8mg/L，同化作用去除的氮浓度为7.5mg/L（5%），即需要脱除75.5-7.5-8=60mg/L的氮，理论上BOD5欠缺60×4-150=90mg/LBardenpho工艺调控关键参数Ｒ=1时不加任何碳源的运行结果Bardenpho工艺调控关键参数Ｒ=1时在第一段缺氧池投加碳源的结果Bardenpho工艺调控关键参数Ｒ=1时在第二段缺氧池投加碳源的运行结果Bardenpho工艺调控关键参数①将碳源投加到第一缺氧段，需要加大内回流比方能达到出水标准，不但动力消耗大，而且碳源的利用率也较低。②将碳源投加到第二缺氧段，较小的内回流比就能达到出水标准，不但动力消耗小，而且碳源的利用率也较高。③将碳源投加到第二缺氧段时，内回流比的确定可根据进入到第一缺氧段的BOD5与通过内外回流到第一缺氧池的TKNox的比值为4左右即可，若再增加内回流比，由于碳源不足脱氮的效果也不理想，不但增加动力能耗，而且会将好氧池的部分溶解氧带入。Bardenpho工艺调控关键参数07小曹娥污水处理厂提标改造案例背景分析1-11-21-21-31-41-51-61-71-81-91-101-111-121-142-12-12-23-13-23-33-4背景分析一期或二期生物反应池池容/m3HRT/h（7.5万m3/d）总池容302409.68厌氧段39601.27缺氧段68402.19好氧段194406.22现状一、二期生物反应池（AAO工艺）池容：三期一阶段生物反应池池容/m3HRT/h（7.5万m3/d）总池容6368420.38厌氧段45931.47缺氧段1193766.20好氧段1286389.16缺氧段273982.37好氧段236781.18已建三期一阶段生物反应池（Bardenpho工艺）池容：三期一阶段生物反应池二期生物反应池一期生物反应池背景分析——小曹娥污水厂现状-运行状况CODcr/(mg/L)BOD5/(mg/L)SS/(mg/L)NH3-N/(mg/L)TN/(mg/L)TP/(mg/L)平均值242.1483.297.723.0433.314.93最小值111.539.062.011.918.31.53最大值933.5166.717243.182.72250%频率233.676.39622.533.14.6880%频率294.4104.411226.838.66.0585%频率311.3110.211628.239.46.3490%频率325.9127.212029.841.16.6195%频率363.1143.112631.642.97.18设计进水值37018020035507.5现状设计进水值37018020035506.5表：余姚市小曹娥城市污水处理厂进水水质频次分析表（2016.06-2018.06）背景分析——小曹娥污水厂现状-运行状况出水COD平均值33.5mg/L0.010.020.030.040.050.060.0COD(mg/L)2016.6-2018.6出水COD一级A类Ⅳ类背景分析——小曹娥污水厂现状-运行状况出水BOD平均值2.5mg/L0.02.04.06.08.010.012.0BOD（mg/L）2016.6-2018.6出水BOD一级A类Ⅳ类背景分析——小曹娥污水厂现状-运行状况出水SS平均值7mg/L02468101214SS(mg/L)2016.6-2018.6出水SS一级A类Ⅳ类背景分析——小曹娥污水厂现状-运行状况出水NH3-N平均值2.33mg/L0.005.0010.0015.0020.0025.0030.00NH3-N（mg/L）2016.6-2018.6出水NH3-N一级A类Ⅳ类背景分析——小曹娥污水厂现状-运行状况出水TN平均值14.3mg/L0.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.00TN(mg/L)2016.6-2018.6出水TN一级A类Ⅳ类背景分析——小曹娥污水厂现状-运行状况出水TP平均值0.33mg/L0.000.100.200.300.400.500.60TP（mg/L）2016.6-2018.6出水TP一级A类Ⅳ类——小曹娥污水厂运行状况小曹娥污水厂出水水质及处理达标率CODcr/(mg/L)BOD5/(mg/L)NH3-N/(mg/L)TN/(mg/L)TP/(mg/L)SS/(mg/L)全年平均33.52.502.3314.30.337.00一级A标准50.0010.005.0015.000.5010.00一级A达标率100.00%100.00%90.99%86.42%100%98.6%浙江最新地标（征求意见稿）30.0010.001.5012.000.3010地标达标率40.2%100.00%73.38%31.79%38.94%98.6%背景分析工程规模及进出水水质工程规模：现状22.5万m3/d，远期30万m3/d，视水量增长情况适时启动扩建工程。设计进水水质：参照三期一阶段工程设计进水水质。设计出水水质：根据浙江省地标（征求意见稿）确定。具体如下：CODCr/(mg/L)BOD5/(mg/L)SS/(mg/L)NH3-N/(mg/L)TN/(mg/L)TP/(mg/L)设计进水≤370≤180≤200≤35≤50≤7.5一级A≤50≤10≤10≤5（8）≤15≤0.5最新地标（征求意见稿）≤30≤10≤10≤1.5（3）≤12（15）≤0.3设计进、出水水质主要指标一览表工程总体方案DN1200DN1600DN1200DN18000.8翻1.2DN1200DN1200DN1800DN1800DN1200DN1200DN1200DN1800DN2400DN1200DN1200进厂总管近期22.5万t/d新建工艺管线已建工艺管线远期30.0万t/d新建工艺管线一期二期生物池设计规模：总计15万m3/d，2座，单座处理规模7.5万m3/d现状生物池设计出水标准：一级A排放标准名称有效容积（m3）运行规模（万m3/d）停留时间（h）一期一批厌氧池39607.51.27缺氧池68402.19好氧池194406.22小计302409.68一期二批厌氧池39607.51.27缺氧池68402.19好氧池194406.22小计302409.68一期二期生物池改造方案类四类标准（浙江）下，生物池（Bardenpho）相关计算参数如下：名称数值单位备注MLSS3500mg/LHRT厌氧池1.5h缺氧池Ⅰ6.5h好氧池Ⅰ10.0h缺氧池Ⅱ1.0h好氧池Ⅱ0.5h总计19.5h泥龄14.5d好氧区污泥负荷0.12kgBOD/kgMLVSS反硝化速率（12℃）0.0243kgNO3-N/gMLSS·d一期二期生物池单座总容积29031m3，类四类标准下约可处理3.75万m3/d一期二期生物池改造方案生物池核算减量运行：单座运行规模3.75万m3/d厌氧池缺氧池Ⅰ好氧池Ⅰ缺氧池Ⅱ好氧池Ⅱ名称HRTVA2.533953AⅠ4.38+2.0210000OⅠ8.1512735AⅡ1.001562OⅡ0.50781总计18.5829031一期二期生物池改造方案谢谢!欢迎提宝贵意见！