百乐克工艺

一、百乐克工艺简介 百乐克（ BIOLAK）工艺是一种具有脱氮除磷功能的多级活性污泥污水处理系统。百乐克BIOLAK，顾名思义，BIO－LAKE是“生化湖”的意思。即湖体内采用生物方法处理污水、废水的工艺。它是由最初采用天然土池做反应池而发展起来的污水处理系统。自1972年以来,经多年研究形成了采用土池结构，利用浮在水面的移动式曝气链、底部挂有微孔曝气头的一种具有一定特色的活性污泥处理系统。 整个池体分为四个区域：厌氧区（生物磷反映区）、曝气区、沉淀区和稳定区。它具有占地紧凑、工艺稳定、投资低廉、维护简单、运行费用低等特点。该工艺在国内外已有上百座污水处理厂的应用实例，技术成熟，积累了丰富的实践经验。可以有效的去除COD、BOD，并能脱氮除磷。他的主要工艺特点是采用了悬挂式曝气头。其池形和结构方式灵活,可根据地形,采用曝气和澄清一体化工艺,可采用投资低廉易于开挖的土池结构。铺设HDPE防渗透膜隔绝污水和地下水。该工艺及适用于城市污水的处理，也适用于工厂、企业的生产废水处理，投资少，效率高，适合中国国情。 二、百乐克的工艺组成 百乐克工艺的系统由预处理单元、生物处理单元和出水单元组成。 预处理单元和常规的活性污泥法基本一致。系统内可不设置初沉池。生化单元是为了去除BOD5、氮和磷而的，为强化除磷效果，污水先进入厌氧池，再自流至多级A/O池。A/O池内总体流呈推流，活性污泥在交替出现的好氧区、缺氧区、厌氧区……内进行硝化、反硝化一系列反应，从而使污水中大量的污染物被去除。出水单元通常有终沉池、稳定池和消毒池。 1、 厌氧池 城市污水经过预处理后，进入厌氧池，同不进入的还有终沉池排出的含磷回流污泥，厌氧池内设置搅拌机，流态为完全混合，其主要的功能是释放磷和部分有机物的氨化。其停留时间在2.5hr左右。 2、 A/O池 污水经过均匀分配进入A/O池。曝气采用悬挂链曝气装置，池面漂浮可移动的通气链，链上挂着数个浮动的微孔曝气头（Biolak-Friox）。悬挂链端固定在曝气池两侧，悬挂链在水中可以蛇形运动，它自然的拍动可以起到有效的混合作用。通气时，曝气头产生的气泡直径约50um，微小的气泡意味着氧气接触面积的增大和氧转效率的提高。由于水流波动和链条的混合搅拌作用，使悬浮在池底的曝气头在一定范围内运动，气泡斜向上升，延长了在水中的停留时间，大于11sed（4～5m），是固定式曝气头的三倍左右。此外，通过控制局部曝气头的供气方式在池内可形成多级A/O反应段，进行硝化、反硝化一系列的循环反应，不需要消化液回流，就可以实现反硝化脱氮。由于特殊的曝气方式，池内混合效果好，氧转效率高，有利于微生物降解水中的有机物。A/O池采用低污泥负荷，一般为0.05～0.3kgBOD5/kgMLSS.d，寒冷地区采用0.02～0.1kgBOD5/kgMLSS.d；停留时间为12～48hr；混合液悬浮固体浓度为2～4g/L。 3、终沉池 处理水进入下一个环节——终沉池。终沉池除了进行泥水分离，还有着污泥浓缩、储存污泥的功能。因为进入的是泥、水、气三相混合液，而活性污泥质量较轻，沉淀池选型至关重要。活性污泥具有絮凝性能，沉淀属于成层沉淀，沉降时泥水之间有清晰的界面，絮凝体结成整体下沉。百乐克合建的沉淀池配水在池体长边方向，水流以较低的流速经过絮凝层，大部分污泥被截留，上清池由溢流堰收集进入稳定池。污泥在池底沉积浓缩，由吸泥车的潜水泵提升至吃定的污泥回流渠至生化池进水处，小部分剩余污泥排入污泥处理单元。 鉴于百乐克合建的沉淀池单边进水，单边出水，流程较短，表面负荷取值偏低，所以建议根据进水水质和出水水质，将百乐克生化池和终沉池分开建设，采用其他形式效率较高的沉淀池，以保证出水水质。 下图为处理前后水样的对比。 4、 稳定池   欧盟国家污水处理厂的出水指标包含对溶解氧浓度的要求，因此系统设置了稳定池。而在中国，加设稳定池的作用主要在于弥补沉淀效果的不足，这样导致占地面积的增加。稳定池分为曝气段和沉淀段。据相关资料，出水达到一级的污水处理厂应设置稳定池；出水水质需达到二级标准的污水处理厂可以不设置稳定池。 三、百乐克(BIOLAK)工艺不足分析及优化设计 1 、 工艺流程   污水首先经粗格栅去除漂浮物，然后自流进入集水池。经污水泵提升至旋转细格栅(栅条间距为1 mm)，使杂物及砂粒分离并压缩处理。出水先进入厌氧池由搅拌器将水和回流污泥混合进行厌氧处理，目的是去除污水中的磷；然后自流进入百乐克(BIOLAK)生物池，悬链式曝气器沿水流方向前后摆动并向水中充氧，对污水进行交替的好氧与缺氧处理，去除污水中的BOD 氮、磷等污染物；处理后的混合液在澄清池(二沉池)实现固液分离，上清液经稳定池充氧稳定后流人接触池加氯消毒处理，出水可直接排放或经深度处理后回用。 2 、存在问题及分析 2．1 缺少沉砂预处理步骤 百乐克工艺流程中不设沉砂池，仅靠间距为1mm的细格栅来拦截砂粒。此细格栅间距较有沉砂池的细格栅(栅条间距一般为5～6 mm)小很多，这使栅渣量增多，且由于颗粒物质表面附着粘性有机物质而使栅渣中有机物含量较高，易造成二次污染。同时，因细格栅无法去除粒径≤1 mm的细砂，细砂进入后续生物处理池的除磷区时，由于流速较低而易堆积，甚至板结，难以清除。 2．2 多级A／O法难以保证稳定的脱氮效果         百乐克工艺的缺氧区和好氧区未严格分离且距离较近，仅靠曝气链的交替曝气／不曝气而形成缺氧区和好氧区，由于水的流动、缺氧区和好氧区距离较近及曝气链的摆动，好氧区中的氧气易带人缺氧区，较难形成一个溶解氧浓度极低或缺氧的环境，因此百乐克工艺虽然有一定的脱氮效果，但要达到稳定的脱氮效果尚有一定难度。特别是2002年《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中控制了TN的排放标准，百乐克工艺脱氮效果的稳定性问题更应引起重视。 2．3 二沉池沉淀效果稳定性不理想 《给水排水快速设手册》中确定的平流沉淀池设计数据为：① 池子的长宽比以3～5为宜，大型沉淀池可考虑设导流墙；② 池子的长深比一般采用8～12；③ 一般按表面负荷计算，按水平流速校核，二沉池最大水平流速为5 mrn／s。百乐克工艺采用平流沉淀池，受池体一体化合建的限制，生物池出水由二沉池长边进入，二沉池的长宽比为0．2～0．5，长深比为3～5，表面负荷为0．85～1．0 m ／(m •h)，最大水平流速为1．0～2．0 mm／s。可以看出，百乐克工艺的平流沉淀池与常规平流沉淀池的设计参数相比，除表面负荷一致外，其长宽比、长深比、最大水平流速均低于常规平流沉淀池的设计参数，特别是长宽比相差约10倍。两种平流沉淀池池型的水力参数指标比较见表1。 项 目 平流沉淀池 百乐克沉淀池 设计水量／(m ·h ) 833 833 长×宽×高／(m×m×m) 60×l5×4．5 l5×60×4．5 平均水平流速 (mm·s ) 3．43 0．86 水力半径R／m 2．8l 3．9l 运动黏滞系数°ｒ/ (m2·s-1) 1×10-6 1×10-6 Fr=v2／(g·R)(弗罗德数) 4．27×10-7 1.93×10-8 Re= ·R／y(雷诺数) 9．64×103 3． 从表1可以看出，百乐克沉淀池的弗罗德数远远小于传统平流沉淀池，说明其长端进水水流的稳定性远低于传统平流沉淀池短端进水水流的稳定性。两池雷诺数基本相当，均为紊流。百乐克工艺的沉淀池由长端进水，使水流在整个横断面上分布较不均匀，横向速度分布不均比竖向速度分布不均更易引起沉淀效率及沉淀池容积利用率的降低。另外百乐克工艺沉淀池沿池子长端刮吸泥，这将引起进水水流的紊流扩散与脉动，也使得颗粒的沉淀受到干扰。 3 优化设计 3．1 增加沉砂系统        沉砂系统主要去除污水中密度为2．65 t／m 、粒径>0．2 mm的砂粒，使无机砂粒与有机物分离开来，便于后续生物处理。 百乐克一级处理采用栅条问隙为1 mm的细格栅(含自清洗装置)去除污水中无机砂粒及固体杂质，现将其与目前市政污水常用的一级处理细格栅+沉砂池系统(Q=4×lO m ／d)进行比较，具体见表2   表2 两种沉砂系统比较 从表2可以看出，百乐克细格栅系统的工程总造价较高，且存在栅渣中有机物含量较高和细砂板结问题，故建议采用细格栅问+沉砂池系统取代百乐克细格栅。 3．2 设置独立脱氦区   针对百乐克工艺缺氧区难以形成一个溶解氧浓度极低或缺氧的环境从而影响脱氮效果的问题，建议在除磷区后设置独立的脱氮区，由于土池不便分隔，故脱氮区可采用钢筋混凝土结构，同时方便安装墙壁式混合液回流泵。厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开后可提高脱氮效果。 3．3 在沉淀池后增设稳定池     为保证出水稳定性，克服百乐克沉淀池由于长端进水导致横断面上水流分布不均匀、稳定性较差的缺点，可在沉淀池后增设稳定池，以进一步延长沉淀时间、增加沉淀池长度、改善长宽比，提高水流稳定性。