EBIS（改良AO）工藝在高寒地區市政污水廠的研究及應用

王昭峰 曠月林 韓寧波

邁邦（北京）環保工程有限公司

1 引言

近些年，隨著我國環保形勢的日趨嚴峻，我國對污水處理領域的排放標準一再提高，市政新建污水廠均執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）中的一級A標準，已建成的污水處理設施也在陸續提高到這一標準，而傳統的污水處理工藝在應用過程中體現出了相當的局限性。

2 高寒地區污水處理的特點及處理現狀

高寒地區污水處理的特點，進水溫度低，生化池內水溫一般在8℃~9℃左右，甚至更低，使脫氮效率受到嚴重抑制，因此生化池往往需要很大的池容及占地面積；而已建成的污水處理廠受到占地的限制，無法提供充足的建設用地，此矛盾幾乎不可調和，同時帶來過高的投資給建設單位也帶來了很大的難題，這一現象給污水處理技術帶來嚴峻挑戰。

常見的傳統污水處理工藝（如：CASS、CAST、CWSBR、AO、AAO氧化溝等）在應用過程中存在的以下主要問題。

（1）脫氮效率低。

（2）脫氮過程中對碳源的要求高。

（3）為徹底脫氮往往需要增加后續三級生化處理單元（曝氣生物濾池等工藝），導致投資大，運行成本高。

（4）需要較大的生化池池容，占地面積大。

（5）運行能耗高。

（6）工藝運行不穩定。

（7）出水超標。

以上問題在污水處理廠建設過程中普遍存在，特別在高寒地區；因此，針對高寒地區進行廢水處理技術、工藝的研究和開發，對當前污水處理領域是極其重要的。

3 工程介紹

3.1 蘭西縣城鎮污水處理廠（市政、擴容提標改造）

3.1.1 項目概況

蘭西縣污水處理廠位于黑龍江綏化市蘭西縣綏蘭路，為了解決蘭西縣污水對環境的污染，于2012年新建處理規模為1.0萬/d，采用預處理+CASS生化工藝的污水處理廠一座，出水標準為一級B；隨著城市的發展，人口的不斷增加，導致污水流量的急劇增加，外加原有CASS工藝的設備老化，現有的污水處理能力已無法滿足現有污水量的處理要求，因此對原有污水處理廠進行擴容提標改造，將污水處理能力由日處理將1.0萬/d提升至2.0萬/d，出水標準由一級B提標為一級A；將原有CAST池改造為EBIS反應池（包含厭氧區、低氧曝氣區、二沉池），該項目沒有新增用地，生化系統池體總占地面積3075.6m（2包含厭氧區、低氧曝氣區、二沉池的全部構筑物占地面積）。

3.1.2 工藝流程介紹

隨著城市的發展，人口的不斷增加，導致污水流量的急劇增加，并且原有CASS工藝的設備老化，原污水處理廠已不能滿足新環境下的新水量和新標準的要求，需要對原污水處理裝置進行改造，由于改造周期短、現場用地緊張；因此對原有污水處理廠進行擴容改造，主要建設將污水處理能力由日處理將1.0萬/d提升至2.0萬/d，由于沒有空地去新建生化池，因此生化池的改造要求在現有構筑物的基礎上進行，并要求改造工藝處理效率高、運行穩定，經過多種工藝比選，業主最終選擇了EBIS（改良AO）工藝；工藝流程如圖1所示。

圖1 蘭西縣污水處理廠工藝流程圖

EBIS（Efficient Biological Integration System）一體化生物處理系統——基于先進的污水處理理念，由技術專家團隊研發，經過二十多年的工程實踐而形成的一套成熟的先進污水處理技術。EBIS工藝以其節能高效、同步脫氮、耐沖擊性強的特點，特別是對于高總氮、水溫極低等處理難度大的污水具有良好的處理效果。本次改造工程主要對生化池進行改造后，污水經預處理后進入EBIS（改良AO）系統的厭氧區，強化脫氮除磷功能后，在厭氧區末端進入低氧曝氣區前端，與空氣推流區產生的大比倍循環的泥水混合液迅速混合，在低氧的環境下，利用微生物對水中COD、氨氮、總氮等污染物進行去除。反應中利用溶解氧監測儀自控回路調節鼓風機風量，從而控制溶解氧濃度，使反應池內溶解氧維持在較低（0.5mg/L）的水平，實現同步硝化反硝化過程。

EBIS（改良AO）系統出水進入深度處理單元，進一步降低SS、TP等指標后達標外排。

保留原工藝的預處理和深度處理，EBIS（改良AO）核心工藝示意圖，如圖2所示。

圖2 EBIS（改良AO）核心工藝示意圖

3.1.3 主要技術參數

表1改造前后技術參數表（單池）

3.1.4 運行數據

圖3 水污染物排放監測日平均值折線圖

3.2 主要控制參數（DO、MLSS）

EBIS（改良AO）生化池主要控制參數包括以下幾項。

3.2.1 低溶解氧

EBIS（改良AO）生化池低氧曝氣區控制溶氧濃度為：0.5mg/L~1.0mg/L，低溶氧控制有利于培養生長速率相對較小的兼性菌群，從而有效提高系統對難降解有機物的去除效果。

溶解氧控制通過在線溶氧儀—PLC—變頻懸浮風機組成的溶解氧閉環控制回路，自動完成溶氧和生化系統風量的調節。

3.2.2 大循環比

EBIS（改良AO）生化池通過空氣推流區的推流作用控制池內混合液循環比＞15，進行大比倍的循環稀釋，使得EBIS（改良AO）生化池進水端至出水端的有機物濃度梯度大幅度縮小，一方面，可以降低污泥的沖擊負荷，提高了系統的穩定性；另一方面，給微生物創造了相對穩定的生長環境。

大比倍的循環稀釋是通過特殊的池形結構與智能化控制的空氣推流裝置組成，其空氣消耗量相對于低氧曝氣區曝氣量的3%~5%。

3.2.3 高污泥濃度

EBIS（改良AO）生化池內污泥濃度控制在6g/L~8g/L，EBIS（改良AO）池低溶解氧的控制，使得池內微生物的生長速率相對較慢，污泥齡增長，可以控制較高的污泥濃度。

4 選擇EBIS工藝的原因

4.1 對極寒地區處理效果有保障

（1）高污泥濃度對應生物量大，可以彌補低溫情況下硝化反應速率低的不足。

（2）低氧條件下同步脫氮，可以提高反應效率，同時節省碳源。

（3）高污泥濃度及混合液大比例循環稀釋，提高了系統穩定性，硝化系統不易遭受沖擊。

（4）出水效果得到充分保障。

（5）生化池溫度較傳統工藝高。

（6）高污泥濃度帶來的高容積負荷，生物反應放熱量大，可以提高生化池水溫。

（7）工藝流程短，一體化的池形結構有助于生化池水溫的保持。

（8）低曝氣量條件下，對水面攪動幅度小，散熱速度慢。

（9）低占地面積（散熱面積）有助于生化池水溫的保持。

（10）同等條件下，項目現場實際檢測：①CAST池水溫約6℃~7℃；②EBIS池水溫7℃~8.5℃，保溫效果明顯。

4.2 占地面積小，投資低

（1）高污泥濃度帶來的高容積負荷，大大降低了池容及占地，土建投資小，如果本項目采用傳統AO工藝進行改造，則需要將原四個CASS全部改造并且新增二沉池，如采用EBIS工藝，則只需改造兩個CASS池，后期如有擴容需求，可不必再新建生化池體。

（2）同步脫氮，工藝流程短，較傳統工藝加后續深度脫氮工藝的組合工藝來講，占地節省。

（3）對于改造項目，通常可以不用新增池體，節省土建投資，施工周期短。

（4）尤其針對高寒部分地區，地下水水位高，土建施工難度大或占地緊張的項目優勢更突出（高寒地區土建施工周期短，每年只有7個月左右的時間可以施工，土建的施工難度大）。

4.3 運行能耗低

低氧運行節省大量的供風量，同時高效的曝氣系統可將充氧效率提高到35%以上，如此可將鼓風機的能耗大大降低；同時，由于是一體式結構，中間節省了傳統工藝的機泵設備，也為運行節省了能耗，與傳統AO工藝對比節約30%左右的能耗。

4.4 高寒地區相似案例應用效果良好

當前EBIS工藝在東北高寒地區成功應用案例較多，除了多個新建項目之外，在原有污水廠提標改造的項目中利用將原CASS工藝進行改造的項目也較多，將CASS改造為EBIS工藝后，在未新增占地的情況下，處理能力大幅提高而且出水水質優于原CASS池運行效果，得到了業主方的普遍認可。