粉末活性炭膜生物反應器+靶向大孔樹脂脫氮工藝在地表Ⅲ-Ⅳ類標準中的工程應用當前位置：首頁 > 新聞動態 > 新聞動態 > 正文

（湖北君集水處理有限公司 劉魯建）

奔Ⅲ、Ⅳ的政策背景

1、自2015年《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(征求意見稿）發布以來，污水處理廠提標變成為行業持續關注的焦點。

2、自 2015年國家開始實施“史上最嚴”新環保法，并發布了《水污染防治行動計劃》（即《水十條》），引起社會各界高度關注。

3、各省市先后推出了相應的地方排放標準，主要以Ⅲ類或準Ⅳ類水為主，例如：岷沱江流域、巢湖流域、太湖流域、白洋淀流域、丹江口流域、北京、天津、深圳、廣東、浙江等都出臺了相應的排放標準。

難點及關鍵技術

1、地表Ⅲ、Ⅳ類水深度處理技術難點

（1）COD的去除

? 殘存的COD多為難降解成份——微生物代謝產物、原水難降解成份、傳統加藥也無法去除；

? 對策：源頭控制+高級氧化或活性炭吸附，重視產泥量和穩定性。

（2）BOD的去除

? BOD不是考慮怎么處理，應該考慮怎么好好利用；

? 碳源利用率概念，不足時脫氮第一位，除磷第二位，厭氧消化第三位，好氧去除排最后。

（3）氨氮的去除

? 0-1.5mg/L，區間非常狹窄，對曝氣控制提出了高要求——曝氣多了影響TN、TP，少了氨氮超標風險高；

? 對策：工藝智能控制，尾端保底。

（4）總磷和懸浮物的去除

? 充分發揮二級段作用，厭氧池ORP控制到-300mV以下；

? 三級處理要有足夠的絮凝反應時間15min以上、沉淀池表面負荷低于5m3/㎡·h、濾池濾料直徑要足夠小；過濾系統與深度處理系統緊密結合。

? 藥得投，控制要精確，達標有保障。

（5）總氮的去除

? 總氮是唯一被放寬的指標，說明難度高；

? 外加碳源是高成本——0.3-0.4元/10mg/LTN（精準控制）控制不好COD超標、量不足無法達到效果；

? 總氮與氨氮、總磷去除反應條件不同，不能完全兼容；

? 生物脫氮很難做到5mg/L，受外界影響大（氣溫、溶氧、碳源等）；

? 對策：針對10mg/L的排放標準，優化工藝設計 + 強化運行手段，提高碳源利用率；針對5mg/L的排放標準，優化工藝設計 + 強化運行手段，提高碳源利用率的基礎上，先富集后集中處理，節省占地、提高碳源利用率。

2、五大關鍵技術

關鍵技術1——自控系統強化污泥回流混凝技術

通過高密度沉淀池進水關鍵水質指標和污泥回流運行參數的測控，采用可編程控制器自動調節污泥回流工藝參數和混凝劑投藥量來強化混凝除磷的效果，使藥劑投加量根據高密度沉淀池進水水質實時調整，始終處于最佳范圍并滿足出水低濃度磷的要求。

自控系統強化污泥回流混凝技術工藝控制圖

1、原水泵；2、調節池；3、混合池；4、絮凝池；5、沉淀池；6、后續處理單元；7、儲泥池；8、調質池；9、污泥回流泵；10、第一污泥排放泵；11、污泥質量濃度在線檢測儀；12、透光脈動絮凝傳感器；13、透光脈動絮凝檢測儀；14、變頻調速控制器；15、計量泵；16、藥罐；17、在線濁度儀；18、原水流量計；19、PLC；20、第二污泥排放泵

關鍵技術2——粉末活性炭膜生物反應器

粉末活性炭膜生物反應器主要以向膜池內投加粉末活性炭，并通過膜池內安裝的多組大通量浸沒式超濾膜組件進行固液分離，其在反應器中集活性炭吸附、生物活性炭、微生物生化降解、曝氣增氧、膜分離等多種功能為一體，對COD、氨氮、色度、濁度等去除效果顯著。

粉末活性炭膜生物反應器工藝流程圖

CUF膜池現場圖

關鍵技術3——粉末活性炭再生技術

活性炭再生系統采用“生物+熱再生”相結合的工藝。過濾后吸附飽和的活性炭層與復合微生物充分混合發酵后，利用微生物降解活性炭內部孔道內大的顆粒有機物，利用微生物的吸附和降解作用將活性炭表面吸附的部分有機分子吸收降解，有利于降低后續再生負荷。經生物再生后，活性炭吸附的污染物可以釋放 20%左右。生物活化后的活性炭需經熱再生工藝進行再生，經 500~800℃高溫熱處理，可將粉末活性炭中吸附的有機物解吸分解掉，恢復粉末活性炭各項性能指標，再生后的粉末活性炭性能可滿足《木質凈水用活性炭》（GB/T 13804.2-1999）一級品中單項要求，避免活性炭處置不當帶來的二次污染，極大的節省了活性炭的使用費用。

粉末活性炭再生技術工藝流程圖

活性炭回轉再生爐 再生粉末活性炭生產設備 活性炭微波再生爐

關鍵技術4——大孔樹脂脫氮技術

大孔脫氮樹脂是公司研發的一種特別用于去除水中硝酸鹽的大孔陰離子交換樹脂。大孔脫氮樹脂主要以在樹脂罐內填充硝酸根離子交換樹脂，吸附污水中的硝酸根來達到去除硝態氮、降低出水總氮的目的。所采用的大孔離子交換樹脂為專性硝酸根離子交換樹脂，性能十分穩定，可以減少硫酸根離子的競爭吸附，耐有機物的污染，其大孔基體以及特殊的離子交換功能基團給予其理想的硝酸鹽選擇性，其所具有的獨特的大孔結構在提供快速交換的同時，也具有非常好的抗化學滲透穩定性和抗物理磨損性能。針對于要求出水中硝酸鹽氮含量較低的情況，通過離子交換可實現硝酸根離子的富集，通過洗脫再生將高濃度的硝酸根帶入至再生廢液中，以便進行含高鹽高硝酸根污水的反硝化處理。

大孔樹脂脫氮設備展示圖

關鍵技術5——高鹽高硝基氮廢水反硝化工藝

大孔樹脂再生后經洗脫，再生廢液中含有450-500mg/L的硝酸鹽和3.5%的氯化鈉，采用“高鹽度反硝化”、“MBR”相結合的工藝對樹脂再生廢液進行處理。通過對微生物的馴化和培養，微生物逐漸適應一定的鹽度變化，高鹽度不會降低廢水生物處理的有機物去除率和脫氮效率，適當的含鹽量還可以提高污泥絮凝性，對高鹽廢水生物處理系統起到穩定作用。在反硝化池內投加一定濃度經過高鹽度下成功馴化的活性污泥，在不高于4%的氯化鈉含量下，利用反硝化菌的作用，污水中的硝酸鹽氮轉化為氮氣從水中脫除，總氮去除率達到90%以上，并通過MBR深度處理，將前段粉末活性炭膜生物反應器中的一部分炭漿回流至MBR，形成生物活性炭，強化生化作用，進一步吸附有機污染物，改善了污泥沉降的性能，通過膜組件的截留可完全去除懸浮物、膠體，并截留炭粉和污泥，實現固液分離。

一體化MBR設計模型圖         一體化MBR設計模型圖         一體化MBR集裝箱實物圖

地表Ⅲ-Ⅳ類標準項目案例分析

1、嵊新首創污水處理廠一級B提升至準地表Ⅳ提標改造項目（22.5萬m³/d）

2 設計規模：22.5萬m³/d

2 工程內容：一級B提升至準地表Ⅳ

2 建設地點：浙江省嵊州市

2 通水時間：2017年8月15日

浙江嵊新首創污水處理廠主要處理嵊州、新昌兩地工業廢水及生活污水，日處理能力達15萬噸，原出水標準為一級B標，首創股份負責運營。經多輪工藝比選，該廠決定采用湖北君集公司自主核心技術——助濾劑+再生粉末活性炭深度處理工業廢水技術，以BOT模式承接，投資1.68億多元。這是國內首次采用活性炭工藝進行大型項目提標改造，出水穩定達到一級A標，該項目于2014年12月31日通水運行，至今已穩定運行三年多。2017年4月，該廠啟動由一級A提升至準地表Ⅳ改造工程，經過4個月的施工，于同年8月15日實現通水運行，現穩定達標。

2、湯遜湖污水處理廠深度處理至地表Ⅲ類（湖庫）標準1.5萬t/d示范工程

2 設計規模：15000m³/d

2 工程內容：一級A提升至地表水(湖庫)準Ⅲ類

2 建設地點：湖北武漢市湯遜湖污水處理廠

2 通水時間：2018年2月10日

工業化試驗工藝流程圖

污水廠尾水首先進入高密度沉淀池，此處投加PAC、PAM進行混凝、絮凝反應，并通過斜管填料進行固液分離、去除總磷；之后出水進入粉末活性炭膜生物反應器（CUF），通過大量曝氣和投加粉末活性炭，進一步氧化氨氮、吸附難降解有機污染物，從而降低出水COD值；CUF出水進入大孔脫氮樹脂罐進行離子交換，置換出硝酸根從而降低總氮，出水滿足地表水III類（湖庫）標準，直排湯遜湖；樹脂吸附飽和后泵入一定濃度的氯化鈉溶液對其進行脫附再生，沖洗產生的廢液先經高鹽反硝化池進行處理，以降低總氮，并使CUF中部分炭漿回流至反硝化池以進一步吸附降解COD，之后采用一體化MBR集裝箱式反應器進行泥水分離，出水與樹脂罐出水混排或回流至高密度沉淀池。

通過對3/28-7/10匯總的進出水總磷監測結果顯示：目前高密度沉淀池加藥量30mg/L，加上物化污泥回流的條件，進水總磷濃度雖有一定波動（0.1 ~ 0.49mg/L），出水總磷濃度也能穩定降至0.05 mg/L 以下。

通過對3/28-7/10匯總的進出水氨氮監測結果顯示：在進水氨氮存在波動情況下（0-2mg/L），粉末活性炭膜生物反應器（CUF）由于池內曝氣，溶解氧濃度高，附著了一定微生物如硝化菌，利用自身容積混合水樣，能進一步降低氨氮濃度，系統出水氨氮濃度控制在0.3mg/L以內,均值為0.079mg/L。

通過對3/28-7/10匯總的進出水COD監測結果顯示：在進水COD存在較大波動情況（5-46mg/L）, 由于低濃度下COD測定誤差較大，本項目采用TOC檢測，以TOC的值表征COD。通過粉末活性炭膜生物反應器CUF內粉末活性炭的吸附作用，出水COD濃度完全滿足小于20mg/L的限值要求。目前工業化試驗系統出水COD濃度范圍為4-15mg/L，均值為7.7mg/L。

通過對3/28-7/10匯總的進出水氨氮監測結果顯示：來水總氮在5~15mg/L范圍內，出水總氮穩定在1.0mg/L以下，系統設6組樹脂罐，4組按8h間隔依次開啟運行，一組再生、另一組備用。運行時根據樹脂罐出水取樣檢測220nm下硝酸根的吸光度，吸光度超過1.2 mg/L 時，則啟動再生程序，另一組備用啟動。通過氨氮及硝酸根的監控可以快速判斷出水總氮值，可準確判斷進行樹脂罐的切換操作，從而能確保出水總氮滿足1.0mg/L的限值要求。

示范工程試驗結果

反硝化反硝化試驗結果

對再生廢液進行再生可將樹脂吸附的腐殖酸類有機物洗脫下來，呈黃色，經過TOC檢測，COD濃度范圍約230~290mg/L（均值250mg/L），總氮濃度范圍約480~530mg/L（均值500mg/L），在三水乙酸鈉平均加藥量為110 mg/L的條件下（BOD/TN 2.9:1），經過高鹽反硝化系統+一體化MBR系統處理后，出水可達到COD≤80mg/L，總氮≤20mg/L的水平。