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    “逆向曝气污水处理工艺”能够很好的适应海拔在2000米以下的多山地区，霜冻期平均温度在5℃以上,村镇居民集中居住区生活污水的处理。设计处理规模在300 m³/d——5000m³/d区间，非常适合使用该技术。该技术已列入“2011年国家重点环境保护实用技术”目录，可作为污水处理后向自然水体排放的缓冲屏障。

项目	BOD5 (mg/l)	COD (mg/l)	SS (mg/l)	NH3-N (mg/l)	T-N (mg/l)	T-P (mg/l)
进水水质	≤200	≤400	≤200	≤35	≤45	≤4

 

二、工艺技术原理及参数

1、“逆向曝气污水处理工艺”工艺技术原理

    “逆向曝气污水处理技术”是重庆乐善环保科技有限公司专门针对农村生活污水处理设施设用地狭窄、地形条件复杂、建设资金紧张的特点研发的一种高效节能生活污水处理技术。逆向曝气污水处理技术分为污水预处理段、综合处理段（逆向曝气组合段）、沉淀和消毒排放段。预处理段由格栅、兼氧调节和厌氧组成；综合处理段是以高分子立体生物床为硝化及反硝化载体的一种新型生物膜处理工艺。逆向曝气组合段为一个池深约6.5米钢砼结构池，池体由好氧生物床和兼氧生物床分割为上下两部分。通过在该池一定深度设置曝气系统和水流导流系统，从而优化定向水流，使处理池中水流至上而下流动过程中依次经历低氧→富氧→低氧→缺氧几个阶段，即利用水流的层流效应实现不同深度水体不同溶氧量，同时利用上升气流的搅拌带动水体内部形成微环流，实现消化与反消化产物的交换，从而达到消化与反消化过程的矛盾统一。

    逆向曝气组合段通过铺设特殊结构的曝气床，使气泡在通过填料床时与填料接触并再次破碎，可将气泡切割成更小的气泡。绝大部分气泡逆水流向上移动，部分极小气泡吸附在填料外层的生物膜上，此过程将大大的提高气泡在水体中的停留时间，从而提高氧在水中的转移效率。同时由于曝气生物床填料的比重略大于水，在曝气过程中曝气生物床呈微膨胀状态，此状态可保证老化脱落的生物膜，不会堵塞过滤床，因此该技术无需反洗生物床。同时优化结构后的曝气床单体填料，自内而外形成缺氧区→低氧区→富氧区，即利用填料内部结构的不同致密程度，氧的不同渗透效应实现单个填料不同厚度位置生长不同细菌群落，同时利用球体内部因氧压差形成微环流，实现消化与反消化产物的交换，从而达到消化与反消化过程的矛盾统一。

    因此逆向曝气处理技术，实现了消化与反消化同池共存和消化与反消化同填料单体共存目标，有效解决了其它污水生物处理工艺脱氮除磷泥水回流能耗高的技术瓶颈。因此逆向曝气污水处理技术不但能以较低的能耗实现污水的高效处理，同时具有较高的氮磷去除效率。经逆向曝气组合段处理后的废水自流进入兼氧沉淀池，脱落和死亡的细菌残留物由专门收集装置收集去除。消毒排放段可采用紫外线消毒或化学消毒。该技术已列入“2011年国家重点环境保护实用技术”目录，可作为污水处理后向自然水体排放的缓冲屏障。

 

2、“逆向曝气污水处理工艺”工艺流程

 

 

3、“逆向曝气污水处理及节能增效技术”设备组成

    主要设备包括前处理设备：格栅机、隔油器、调节泵、厌氧填料等；

    中间处理设备：风机、曝气系统、好氧生物床、兼氧生物床、布水器、收水器等；

    后处理设备：回流泵、污泥脱水机、消毒设备、流量计等。

 

4、工艺运行

（1）   人员配置，可以根据设计处理能力配置操作管理人员。设计处理能力在300立方/天以下可以不设专职运行人员，可由兼职管理人员每3天定时巡查即可；设计处理能力在600立方/天以上可根据具体情况配置运行人员和管理人员。

（2）   调试运行，第一次曝气池进水到70%时停止进水，首先打开冷凝水排放阀门，然后开启风机，其次逐渐关闭冷凝水排放阀门，待曝气池液面出现微小气泡时停止冷凝水排放阀操作，加入高效好氧细菌培养3天；第二次将曝气池注满水后逐渐完全关闭冷凝水排放阀，继续曝气3天；曝气6天后检测填料上细菌生物膜增加量及水中COD及氮磷的去除情况；第三次打开调节泵将兼氧沉淀池注满（不向后段排水为宜），然后关闭调节泵，启动滤池中的污泥泵，关闭污泥排泥阀，开启泥水回流管，曝气3天左右，检测填料上细菌生物膜增加量及水中COD及氮磷的去除情况，待滤池上清液COD含量基本符合排放标准后，开启调节泵逐渐向逆向曝气系统前段注入经前处理后的污水，每天进水量控制在设计处理能力的10%左右，每天定时监测排水COD含量，并根据排放水质适时减小或增大进水量，直到负荷达到设计要求。

（3）   日常运行，首先每天定时打捞填料进行目检，观察生物膜生长情况，然后根据生物膜生长情况调整进水量和曝气量；其次定时巡查进水口和调节池、厌氧池、逆向曝气池、沉淀池等；再其次分早、中、晚三次开启冷凝水阀门和检测曝气池中、底两个部位水中溶解氧含量，并记录冷凝水排空的时间和溶解氧变化情况；最后定期检测进出水水质变化情况，灵活调整曝气时间和曝气量。

 

5、控制参数

（1）提升泵的每小时流量控制在设计处理能力的5%左右，瞬时流量控制在设计处理能力的6%左右。

（2）进水COD控制在400mg/L以内，氨氮控制在40mg/L以内，总磷控制在5mg/L以内。

（3）逆向曝气池上部DO控制在5.2以内，中部DO控制在4.0以内，下部DO控制在2.0以内。

（4）上清液回流量控制在设计处理能力的15%左右。

 

三、主要经济指标

    处理吨水电耗0.15KW.h、处理吨水直接运行费0.12～0.15元/m³ 、吨水综合处理费用0.7～0.9元/m³；操作管理定员1～4人；

建设规模 （m³/d）	建设成本 （万元/m³）	直接运行成本 （元/m³）	综合处理费用 （元/m³）	定员 （人）	备  注
100━300	0.33	0.123	0.8		巡检
300━750	0.3	0.15	0.9	1	0.82元/KW.h
750━1500	0.27	0.145	0.85	2
1500━3000	0.25	0.14	0.82	2
3000━5000	0.22	0.135	0.8	3
5000━8000	0.22	0.13	0.78	4
1、计算取值均以区段中间值为准。  2、建设成本为构建筑物及工艺设备投资，不含三通一平和土石方工程。  3、直接运行成本为电费、药剂费。  4、吨水综合处理费用为厂区建构筑物及设备维修维护费、电费、人工费、药剂费、管理费、税金，不含折旧费。

 

四、处理效果

表  逆向曝气工艺处理效率

主要污染物	化学需氧量	悬浮物	氨氮	总氮	总磷
进水污染物浓度（mg/L）	≤400	≤200	≤35	≤45	≤4
一级B标排放限值（mg/L）	60	20	8	20	1
处理效率(%)	≥85	≥90	≥78	≥56	≥75

 

五、逆向曝气污水处理工艺的优缺点

1、优点

（1）广泛适用于山地和高海拔地区污水处理设施建设，占地面积省，主要构筑物占地面积约0.53m²/m³•d（污水量），可根据地形地貌特征以模块化方式分散建设。

（2）逆向曝气节能增效技术采用的高分子立体曝气生物床孔隙大，填料质量轻不易堵塞，不需反冲洗，氧利用率高，处理吨水电耗0.15KW.h/m³。

（3）抗冲击负荷性能好，受气候、水量、水质变化影响小，生物膜更新快，2～3周挂膜成功，可以在6～10℃低水温下正常运行。

（4）工艺设施易于管理和维护，操作简单；

（5）投资省、运行费用低；

（6）出水效果稳定，优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级B标准之规定。

2、缺点

（1）逆向曝气节能增效技术运行中需要定时排除曝气系统冷凝水，因此不建议在没有人值守的污水处理设施中应用。

（2）逆向曝气节能增效技术运行中需要不间断观察和测定系统溶氧量，对运行操作人员要求较高。

（3）逆向曝气节能增效技术曝气床和填料需要避光处理，因此不建议在没有加盖的污水处理设施中应用。

（4）逆向曝气节能增效技术曝气系统技术含量较高，因此系统检修维护需要专业人员进行。

 

六、技术实施需要注意的问题

（1）前处理务必彻底、高效，经前处理后的污水进入逆向曝气池前COD控制在350mg/L以内，氨氮控制在45mg/L以内，总磷控制在3mg/L以内。

（2）控制原污水的水质、水量，防止冲击负荷过大。有屠宰、养殖、酿造等高浓度废水的排入的地方不建议采用该工艺。

（3）有石油类物质排入的工业园区不建议采用该技术，如果要采用该技术应在前处理中将石油类物质降低到10mg/L以下。

（4）在海拔高度超过800米或冬季室外温度低于5℃的地区使用该技术，需做外墙保温或池体顶面埋入地表下0.8米以下。

（5）前处理池和逆向曝气池气体需收集处理或有组织排放。

 

七、运行管理及监管要求

1、运行管理要求

（1）定期测量综合处理段（逆向曝气系统）兼氧区污泥浓度，保持系统污泥浓度相对稳定，保证生物膜量。

（2）定时测量综合处理段（逆向曝气系统）好氧区的溶解氧浓度，保持系统溶解氧相对稳定。

（3）定期检测生物填料生物群落变化情况，保证生物群落比例的相对稳定。

（4）定期测量兼氧滤池进水污泥浓度和溶解氧浓度，保证前段收水系统畅通和溶解氧稳定。

2、环境监管要求

（1）定期对污水处理厂的进水水质和出水水质进行监测。

（2）定期比对不同时间段水流量的变化情况。

（3）定期检测处理设施各段DO含量，并目检生物填料挂膜情况。

（4）定期抽查污泥排放情况。

 

八、典型案例及主要设计参数

    万盛经开区青年镇污水处理厂(1500m³/d）；重庆松藻煤电有限责任公司渝阳污水处理站(1500m³/d）；万盛经开区黑山南门污水处理工程(2800m³/d）；永川区三教镇污水处理厂(3300m³/d）。

 

处理吨水综合处理段（逆向生物曝气系统）池容积       0.33m³

气水比                                         3.5～4.5:1

异型碳综合处理段填充体积比                             7%

异型碳比重                                          ＜1.3

固定聚酯兼氧球综合段填充体积比                        14%

聚酯兼氧球含铁质量比                                 ＞5%

悬浮球形填料综合段填充体积比                          15%

悬浮球形填料聚酯纤维质量比                          ＞50%

悬浮球形填料直径                                  ＜100mm

逆向曝气区溶解氧含量                         4.2～5.2㎎/L

逆向曝气中心区污泥浓度                     1500～2500㎎/L

 

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