设计案例 | 百乐克(BIOLAK)工艺的污水处理厂如何合理升级改造
百乐克(BIOLAK)工艺是一种多级AO污水处理工艺，适用于中小型污水处理厂，可以采用土池结构的曝气池，具有预处理简单、投资经济、占地面积小、运行维护简单等优点。但是在实际运行中，百乐克(BIOLAK)工艺存在缺少沉砂预处理步骤、脱氮效果不稳定、二沉池沉淀效果不理想等问题。
本文通过实际案例介绍了采用百乐克(BIOLAK)工艺的污水处理厂如何在有限用地的情况下进行提标改造。
1项目概况和存在的问题
高邮市某污水处理厂一期工程规模为2.5万m3/d，实测污水处理规模为1.61万m3/d，工业废水为0.56万m3/d。主体工艺为百乐克（BIOLAK），尾水排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)中的一级B标准，尾水就近排入北澄子河。随着提升区域环境质量、可持续发展和南水北调东线水质的要求，高邮市某污水处理厂出水需达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）中的一级A标准。
随着高邮市东北工业园区和东南工业园区的污水的接入，总污水量中的工业污水量在逐渐增加。而原有的工艺没有考虑预处理，造成难溶解COD对生化处理的冲击，出水的COD和脱氮所需的碳源品质都受到很大影响，使整体出水指标难以得到保障。
百乐克（BIOLAK）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。好氧区中的氧气易带入缺氧区，较难形成一个溶解氧浓度极低或缺氧的环境，但要达到稳定的脱氮效果尚有一定难度。
污水处理厂已处在周边居民较多的地块，新增用地已无可能，改造中需要充分挖掘原水池能力和用好预留用地。
2设计水量水质
扩建工程是在一期工程的基础上扩建，总设计水量将达到6.0万m3/d。根据国内外大量实际运行工程经验，设计进水水质指标保证率多取为80％~90％。为保障污水厂的安全运行角度考虑，按90％保证率取值。根据环评要求，尾水排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）中的一级A标准。
生化扩建工程按3.5万m³/d规模进行设计，水解酸化池和深度处理的扩建工程按6.0万m³/d规模进行设计。
3扩建工程处理工艺流程
针对一期工程实际运行存在的问题，以及提标改造工程的出水水质要求，主要有以下针对性的扩建改造。
（1）水解酸化池
设计B/C在0.39左右，水质可生化性一般，所以增加水解酸化池可以将大分子物质降解为小分子物质。同时，采用的水解酸化工艺对污水中的COD、BOD、SS进行预处理降解，减少对生化过程的污染物冲击负荷。
（2）改良AAO生化池
改良AAO工艺由于将前置反硝化、厌氧、缺氧、好氧各工艺单元分隔清晰，有利于除磷菌、硝化菌、反硝化菌在各自有利的环境中生长，更好地发挥生物脱氮除磷的功能。特别是改良AAO的厌氧段，不仅可以有效地为除磷提供生物环境，而且因为前置反硝化和后置缺氧的协同作用，对高浓度的COD有一定的预处理作用，可以有效地缓解开发区工业废水的冲击，从而避免对后段生化的影响，以保证生化指标的有效降解。
（3）高效沉淀池+深床反硝化滤池
高效沉淀池不仅可以满足除磷要求，而且可以进一步降低污水中的悬浮物浓度，减少对深床反硝化滤池的堵塞，降低反冲洗的次数，提高处理效率。而深床反硝化滤池作为集生物脱氮及过滤功能合二为一的处理单元，在提标改造中应用很广，不仅是因为它脱氮效果好，而且占地小，非常适合城区污水处理厂的提标改造需要。
（4）粗格栅间及进水泵房、细格栅及旋流沉砂池、鼓风机房、污泥脱水房的设备进行优化改造，进一步提高进水污染物的去除效率。
扩建及提标改造工程处理工艺流程如图所示。
4主要扩建和改造构筑物设计
设计流量为6.0万m³/d，1座2组，中间设置管廊，钢砼结构，平面尺寸为45.0m×41.0m，有效水深为6.80m。主要设计参数：停留时间4.5h，上升流速1.5m/h。
改良AAO生化池
设计流量为3.5万m³/d，1座2组，钢砼结构，平面尺寸为74.8m×55.0m，有效水深为5.50m。主要设计参数：停留时间15.5h，其中前置反硝化段0.6h、厌氧段1.5h、缺氧段4.0h、好氧段为9.4h；污泥浓度为3500mg/L，污泥龄为16d，污泥负荷为0.065kgBOD5/kgMLSS·d，内回流比为250％~300％，外回流比为50％~100％；气水比为7∶1。
二沉池
设计流量为3.5万m³/d，2座，钢砼结构，圆形，每座直径为35m，有效水深3.0m。采用中心进水周边出水的幅流式沉淀池。主要设计参数：表面负荷为0.76m³/（㎡·h），停留时间为4.0h。
污泥回流泵房
设计流量为3.5万m³/d，1座，钢砼结构，圆形，直径为8m。主要设计参数：外回流比为50％~100％。
高效沉淀池
设计流量为6.0万m³/d，1座2组，钢砼结构，平面尺寸为28.0m×20.6m，每组沉淀池直径为10m，有效水深为6.5m。主要设计参数：机械混合时间3.0min，絮凝反应时间15.0min，沉淀区表面负荷16.0m³/（㎡·h），PAC药剂量为15mg/L，PAM药剂量为3mg/L。
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深床反硝化滤池
设计流量为6.0万m³/d，1座2组，每组4格，钢砼结构，平面尺寸为36.0m×25.0m，池体高为6.0m。主要设计参数：平均滤速为6.0m/h，单格过滤为70m²，滤床深度为2.5m，反冲洗过程：气洗2~3min；气水联合冲洗10~15min；水洗5~10min；气洗反冲洗强度46.8m³/（m²·h），水洗反冲洗强度12m³/（m²·h）；碳源为醋酸钠，投加量为5mg/L。
接触消毒池
原有紫外消毒池改为反冲洗废水池，新建接触消毒池，设计流量为6.0万m³/d，1座，钢砼结构，平面尺寸为20.0m×18.5m，有效水深为4.0m。主要设计参数：次氯酸钠药剂用量10mg/L，接触消毒时间35min。
粗格栅间及进水泵房
设计流量为6.0万m³/d，1座，钢砼结构，平面尺寸为15.9m×18.5m，地下部分深约为6.90m，地上部分净高5.0m。土建工程已建，本次工程增加粗格栅1台，栅隙为20mm，N=1.5kW；增加污水提升泵2台，1用1备，Q=1460m³/h、H=12m、N=55kW，与一期组成2台大泵3台小泵，共5台，3用2备。
细格栅及旋流沉砂池
设计流量为6.0万m³/d，1座，钢砼结构，平面尺寸为18.5m×21.0m；旋流沉砂池设两组，每组处理水量3.0万m³/d，沉砂池直径为4.0m。土建工程已建，本次工程采用转鼓细格栅替换一期的阶梯式细格栅，共设置2台，栅隙为1mm，格栅倾角为35°，N=1.5kW；旋流沉砂池设备一期已安装。
污泥脱水房
设计流量为6.0万m³/d，1座，砖混结构，平面尺寸为22.0m×10.5m；土建工程已建，本次工程增加带式浓缩脱水一体机1台，带宽为2500mm，配套污泥供料泵1台、PAM加药装置2套。
5工艺设计特点
（1）预处理应用水解酸化工艺，为使配水均匀采用脉冲布水器
为了保障布水均匀，防止死角，高效应用水解酸化池，采用了脉冲布水器。脉冲布水器可以将污水在极短时间内均匀布水到水解酸化池各点，瞬时使布水管的流量成倍增加，进而促使污泥与污水混合均匀，避免池内的死角和短流，提高了水解酸化的效率。
（2）升级改造设备，以适用新工艺
采用转鼓式细格栅，不仅对栅渣等物质截留效率高，而且可以对细小纤维进行有效拦截，最大作用就是防止对改良AAO生化池底部橡胶膜片式微孔曝气器的堵塞，有利于设备的运行维护。
（3）改良AAO生化池进水分配渠的应用
改良AAO生化池的是在传统AAO工艺的厌氧池之前设置前置反硝化段，所有的污泥回流到前置反硝化段，而水解酸化池的污水进入分配渠实现多点进水，分配渠中设置有插板闸，通过插板闸调节堰宽而对进入前置反硝化段和厌氧段的污水进行不同比例分配，提高同步脱氮除磷的效果。
（4）充分挖掘原水池能力和用好预留用地
充分应用粗格栅及进水泵房和细格栅及旋流沉砂池的预处理能力，即使在水量增加的情况下，也能保障污水对生化处理的冲击；同时，应用占地少、处理效果佳的水解酸化池、高效沉淀池、深床反硝化滤池，以优化预留用地。
（5）针对一二期脱氮差别较大混合水，优化深床反硝化滤池设计和运行
一期生化因工艺原因无严格区分缺氧而反硝化区存在脱氮效果偏差，但改造路线中维持现状运行，脱氮功能由深床反硝化滤池完成；二期生化扩建严格按照缺氧反硝化设计，脱氮效果好。因此，深床反硝化滤池的进水为一、二期脱氮后差别较大的混合水，为此深床反硝化滤池在设计方面采用比较保守的滤速，以保障脱氮的出水要求，同时在运行控制方面采用较短的反冲洗周期，以保障出水TN的达标。
6运行效果和经济性分析
经过改良AAO生化、高效沉淀池和深床反硝化滤池工艺处理后，不仅COD、BOD和SS去除率达到90%以上，而且难易去除的NH3-N、TN和TP也达到85%以上，大大改善了出水的水质安全。
扩建及提标改造后实际进出水水质
从运行效果来看，对COD的降解可以达到30~35%，对BOD的降解可以达到20%~25%，由于污泥层的存在，SS可以降解可以达到50%~60%，但NH3-N、TN和TP的效果欠佳，降解几乎可以忽略。
扩建及提标改造工程总投资为8950万元，其中，建筑工程4525万元，安装工程651万元，设备及工器具购置2788万元，其他费用986万元；运行总成本1.50元/m³，经营成本1.20元/m³，直接运行成本1.00元/m³，污水厂吨水投资2557元。
