1、適用范圍或應用領域

市政污水處理，并且適用于生化段水解酸化池、厭氧池、缺氧池、好氧池

2、技術簡介

早期建成的應用氧化溝工藝的污水廠因無法停產、占地面積緊張、池體老化、水流流速快、改造工期短、工程投資低等原因面臨改造困難，絕大多數只能在現有基建設施基礎上改造。

一般市政生活污水在運行管控上的依賴度占比要大于工業廢水，同時需考慮在新增用地情況下的提標改造。整體設計思路在于：明確AO分區，強化硝化反硝化；高效脫氮填料及其模塊組件核心技術能夠加強生化段的脫氮效能，不新增用地，增強水解開環能力優先利用原水碳源；多點進水多點回流，最大限度利用原水碳源，曝氣多點調控加強溶解氧控制，提高反硝化效率；同時提高好氧同步硝化反硝化進一步脫總氮；需配合工藝調控。

3、主要目標

市政污水主要目標是總氮，標準制定者顯然充分考慮到了總氮穩定達標類表四標準的可行性。類四類和真四類的唯一區別就是總氮，為什么從1.5mg/L放寬到10mg/L，而北京類四類地標實際總氮要求15mg/L，標準制定者為何唯獨對總氮放寬要求，顯然是因為總氮達標很難，位于難題榜榜首，而氧化溝系統AO分區不明顯，即便是交替運行，總氮達標也非常困難，原因在于：制約總氮提標的影響因素多種多樣，其中來水C/N失衡占總因素的80%，其次是DO、攪拌推流效果、泥齡以及回流情況的影響，而C/N失衡這一點是目前全國城鎮污水處理廠的共病。提標改造要求：出水穩定達標類表四標準，減少額外藥劑投加。

4、提標路線及技術原理

（一）提標路線 

1、核算生化池負荷，明確AO分區，強化硝化反硝化；

2、不新增用地，采用高效脫氮填料及其模塊組件核心技術能夠加強前置生化段的脫氮效能；

3、評估生化池內攪拌效果，校核攪拌推流器功率，以保證混合效果； 

4、增強水解開環能力優先利用原水碳源； 

5、多點進水多點回流，最大限度利用原水碳源； 

6、曝氣多點調控加強溶解氧控制，提高反硝化效率，同時提高好氧同步硝化反硝化進一步脫總氮； 

7、配合控制系統和工藝調控。 

（二）核心技術說明 

1、有機與無機復合材質-專性菌種固定化作用好 

填料采用特殊材質，蘇凈填料按照脫氮原理，以微生物的結構組成為藍本研制的高效脫氮填料，親水親微生物性好，填料具有比表面積大、掛膜速度快、掛膜量大（最高15-20g/L，是傳統填料的5-6倍）。填料對專性菌的選擇固定化作用好，尤其是參與脫氮過程的硝化菌和反硝化菌，填料上固定化脫氮菌種的豐度遠大于懸浮污泥中的豐度，故能提高處理負荷以及具有耐沖擊、耐低溫（水溫8-12℃）和操作簡便的特點，在有硝化菌的前提下掛膜僅需要72h；系統投入正常時間不超過一個月。 

2、立體空間結構-保型性好 

采用高強度加強絲編制而成的多層支撐的立體空間結構，在掛膜后形成立體多維度生物空間結構，進一步增加比表面結和生物膜量。 

3、一次成型編織-可靠性好 

高強度：最大斷裂強力可達2800N，使用壽命可達8-10年。優化安裝方式：采用安裝方式穩固，填料跨過鋼筋安裝，防止脫落。固定式安裝包括：碳鋼（不銹鋼）、繩子、玻璃鋼支架。 

研究模塊化安裝：

（1）實現不停產安裝。傳統方法改造安裝填料需清空池子，需要大量的人力物力，停產也會造成巨大環保壓力和經濟損失。

（2）安裝方便，施工周期短，填料支架可在工廠加工為半成品，在工程現場拼裝，完成吊裝工作即可。

（3）方便檢修。若檢修底部曝氣，可將填料支架吊出，給檢修工人提供良好的工作環境。

（4）方便更換。填料支架和填料到達使用壽命時，可以直接將填料支架吊出更換。

4、節能環保-強化各工段效果 

填料掛膜后形成溶解氧梯度，在宏觀上由外到內形成AAO工藝，在微觀纖維絲上可形成0.5-2mm厚的生物膜，也存在AAO工藝；同時存在同步硝化反硝化及短程SND，節省能耗和藥劑費；具有一定的污泥減量化功能。加強厭氧水解，提高B/C比，優先利用原水碳源。缺氧段、好氧段固定脫氮優勢菌種，實現SND同步硝化反硝化。 

系統存在短程硝化反硝化，氨氮硝化反硝化過程存在短程硝化反硝化和全程硝化反硝化過程兩種。全程硝化過程就是反硝化菌群利用NO3-作電子受體，進行反硝化，而短程硝化中反硝化菌群可以利用NO2-作電子受體進行反硝化，即亞硝化微生物將NH4＋-N轉化為NO2-－N，隨即由反硝化微生物直接進行反硝化反應，將NO2-－N還原為N2釋放，整個生物脫氮過程比全程硝化歷時要短得多。添加高效脫氮填料以后，同時存在同步硝化反硝化和短程硝化反硝化，節省碳源和堿度。全程反硝化和短程反硝化過程簡圖6所示：  

生物脫氮短程與全程對比示意圖

短程同時硝化反硝化生物脫氮過程，除了具備同時生物脫氮過程的一系列優點外，與全程硝化反硝化相比，還具備特有的一些優點：

(1)具備較高的反硝化速率，NO2-的反硝化速率通常比NO3-高60%以上；

(2)硝化階段可減少25%左右的供氧量，

所以其生物脫氮過程比一般硝化反硝化反應進程較快，脫氮效率高。其主要方程式：

而全程反硝化主要反應：

5、各填料對比

5、技術特點

1、處理負荷高、節約占地面積 

填料具有高纖維表面粗糙度（比表面積＞0.5㎡/g），且親水性好（吸水率可達400%），這就使得填料具有高生物吸附性（掛膜量可達140g/m以上），提高處理負荷和效率，在不增加基建的基礎上進行提標改造，節約占地面積。 

2、填料強度大，布置層高更高，節約支架費用 

填料拉力檢測最大可達2900N，布置層高最大可達5m，可應對不同深度池型。同時單絲斷裂強力大，纖維不易斷裂，不堵塞泵體，系統運行更穩定。 

3、立體空間結構有利于生物膜新陳代謝 

一次性成型編織，保型性好，形成的三維立體空間結構有利于優化生物膜傳質，促進生物膜新陳代謝。 

4、不停產改造 

個性化定制吊裝模塊，實現不停產改造。對于池體老化不能承重的池型來講，還可定制導軌限位吊裝模塊，池底承重，池壁限位，滿足不同池型的改造需求。 

5、使用壽命10年以上 

與支架同壽命，延長更換周期，減少更換頻率，省時省力。

6、低溫脫氮（水溫8-12℃）、耐沖擊負荷 

立體空間結構能實現穩定的溶解氧梯度，可實現SND功能。生化池內生物固體量多，水流完全混合，且固定化效果好，能形成微生物分布梯度，故對水質水量的驟變有較強的適應能力。系統中生物量多，夏季調試好以后，可在冬季低溫條件（水溫8-12℃）下穩定運行。此外冬季水溫低、活性污泥系統不利于硝化菌生長時，脫落生物膜對活性污泥也起到持續接種作用，維持系統硝化反應。 

同時由于生物膜傳質比活性污泥慢，同樣生物降解產生的熱量與水體交換較慢，一方面提高微生物的局部環境溫度，有利于細菌活性的維系，另一方面生物膜法的反應動力來自于自外向內的基質梯度，梯度越大，反應速率越大，水質水量沖擊增大了基質梯度，提高了基質傳質速度，增大了反應速率，削弱了水質水量沖擊的影響。 

7、調和脫氮和除磷在泥齡上的矛盾 

脫氮菌的泥齡比除磷的泥齡長，采用活性污泥和生物膜技術復合工藝，填料上的微生物泥齡可以與懸浮活性污泥泥齡分開充分發揮各部分微生物的功能優勢，最大限度地調和脫氮與除磷泥齡之間的矛盾。

6、技術優勢

SJ高效脫氮填料為江蘇省科學技術廳認定的“高新技術產品”，獲得蘇州市環境保護科學技術獎二等獎、中國環境友好型技術產品、同時參編《脫氮生物濾池通用技術規范》國家標準，本次國家標準的發布，是國家和行業對蘇凈科研實力和自主創新能力的充分肯定，也是對蘇凈在環保行業地位和市場影響力的最好注解，對提升我公司在生物脫氮領域的市場競爭力、促進企業快速發展具有重要的里程碑意義。SJ填料無論從微生物吸附性能還是脫氮性能，與國外進口產品基本持平且明顯優于國內生產的同類產品，在廢水處理領域更具有競爭優勢，尤其在難處理廢水領域中優勢更加明顯，具體優勢如下： 

1、國內外常用的填料與高效脫氮填料主要參數對比   

2、國內外常用填料與高效脫氮填料效益比較 

本項目制備的高效脫氮填料，具有高纖維表面粗糙度（比表面積＞0.5㎡/g），高生物吸附性（掛膜量可達140g/m以上，是普通生物載體的2-5倍），單絲斷裂強力大，且親水性高（吸水率近400%），比常用填料脫氮負荷高1.5-2倍，在提標改造以及新建項目中為用戶節省基建投資，減少運行費用，具有較好的經濟效益。 

3、高效脫氮填料及模塊組件的市場競爭力 

國內軟性填料主要產地為江蘇省宜興市，其價格便宜，大約50-150元/m3，填料的表面積不大、中心繩易斷、纖維束相互糾纏和中間易結團等弊病，將會阻礙其發展。國外德國LINDER公司和日本工程和貿易公司對軟性填料的親水性、比表面積、填料結構與布水布氣性能等方面的研究具有先進性，但成本昂貴（800-7000元/m3），應用也受到限制。本專利高效脫氮填料處于國內領先地位，價格適中（100-600元/m3），且與德國和日本公司的填料性能接近，但生產、運輸、使用等成本明顯低于國外進口產品，性價比更高，同時從安裝和維修的經濟性和簡便性角度設計便于安裝和維修的生物脫氮膜模塊組件，為不停水提標改造提供新的解決辦法，響應市場需求，應用市場更加廣闊。 

4、應用情況 

高效脫氮填料具有適宜微生物生長的大比表面積（＞0.5㎡/g），超過100g/m的掛膜量，斷裂強度超過2800N，壽命超過10年等特點，同時模塊組件的研發更適宜市場需求，具有廣闊的市場前景。已經進行產業化，并成功推廣應用到很多廢水處理工程中。目前已經應用到化工、生活污水、印染廢水等領域等多個廢水工程中，例如：吳中城區污水處理提標改造項目、胥口污水處理提標改造項目、張家港城南污水處理設施項目、張家港第二污水處理廠提標改造項目、達利（中國）印染廢水提標項目等，工程應用性能良好，運行性能穩定，產水水質優良。

7、工程案例

1、蘇州市某污水處理廠提標改造工程 

水量為30000t/d，共三期，改造一、二期，改造難點在于一期工藝老舊一級B越級提標至類表IV，二期解決總氮不達標問題。經蘇凈改造，將一期并聯為串聯AAO工藝。改造工藝在厭氧水解酸化池內布置填料，增大提高B/C比，提高廢水中原有的碳源利用率。根據廠區進水水質指標核算，若需達標排放，每年預計需耗費碳源（乙酸計）687.88噸。通過水解酸化池布置填料的優化技改后，實際運行中并未額外投加碳源且運行后穩定達到蘇州特別排放限值，TN4-8mg/L。 

從表1、表2、表3可以看出：

出水COD比改造前降低約10mg/L。在沒有外加碳源的條件下，改造后，總氮平均降低1-2mg/L，削減率提高7%。同時，改造前，一二期出水TN高于三期，改造后，三期在外加碳源的條件下，總氮出水平均比一二期高2-3mg/L。

該案例中，填料充分發揮了水解開環作用以及同步硝化反硝化作用，最大限度的利用原水中的碳源，提升了原系統的脫氮能力，減少系統碳源的投加，節省75%的藥劑費用。

 2、寧波某污水提標改造工程 

主要生化工藝：倒置AAO。填料安裝位置：3A北系列A段，設計水量32500m3/d即1350m3/h，目標從一級A標準提高到類四類標準。同時與平行段3A南系列做對比。設計進出水如表4所示。

經過一個半月的調試，結果如表5所示。

在厭氧、缺氧中增加填料，不額外增加碳源，經過1個多月的馴化、調試，整體來說A段安裝填料的3A北對于總氮的處理能力優于3A南。 

此案例通過調整運行參數，安裝填料得3A北比不安裝填料的3A南更節省能源消耗，厭缺氧加填料之后，后續好氧段DO控制的更低（1-2mg/L），在沒有額外碳源投加的情況下，TN去除率提高了12.5%。 

3、張家港某污水處理廠提標改造項目 

該項目設計水量70000t/d，實際運行水量60000t/d。改造難點在于現場生化段無法停水施工，且轉刷曝氣強度大，由于交替運行，故無嚴格的缺氧和好氧分區。改造工藝采用氧化溝內布置填料，吊裝碳鋼支架。增加攪拌器，結合精準控制系統?，F改造后出水水質達到蘇州特別排放限值，TN<10mg/L。且氧化溝內水流態比較穩定，沒有出現明顯的泥水分離和污泥沉積現象。

4、張家港某污水廠提標改造工程 

該污水處理廠共運行2個系列，原運行水量分別為5000t/d每個系列，現設計提升至7000t/d。改造前現場水量和水質都不能滿足要求，改造后工藝變為：水解池+A2/O生化池（改造為AO+A2/O）+反硝化砂濾池工藝。第一段A/O（9.4h）進水不超過25%，由原來水解池改造，增加填料。改造后出水穩定達到蘇州特別排放限值，TN<10mg/L。 

5、吳中區某污水處理廠提標改造工程 

該工程共三期，三期總水量為30000t/d，本次填料改造的部為二期14000t/d，工藝為粗格柵→細格柵→沉砂池→AAO→輻流沉淀池吧→反應池（除磷）→平流沉淀池→濾布濾池→消毒計量。改造主要為了解決出水TN超標的情況，改造在AAO池中分別吊裝蘇凈填料，且以反硝化濾池作為保障。最終出水穩定達到蘇州特別排放限值，TN<10mg/L。