應用EBIS技術，解決東北寒冷地區水污染問題
來源：E20環境產業圈層 點擊量：1269 蘭西縣污水處理廠提標改造工程
項目名稱： 蘭西縣污水處理廠提標改造工程
推薦單位： 邁邦(北京)環保工程有限公司
參與環節： 工藝包設計及設備材料供應
項目所在地： 黑龍江省綏化市蘭西縣
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，但是隨著城市的發展，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，處理能力已經達不到現有污水量的要求，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;在該項目沒有新增占地的前提下，選擇使用EBIS工藝作為生化池改造主體工藝。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)，即在原有生化池的基礎上且沒有新增用地的情況下，處理水量翻倍、處理效果及穩定性均好于原CASS 池處理效果，穩定達到一級A類排放標準的同時解決了其冬季低溫情況下，出水氨氮超標的問題。
本項目改造后，于2019年11月正式通水，截至目前已穩定運行1年多，EBIS生化單元于2020年3月驗收，目前運行狀況良好。
項目示范意義
常見的污水生化處理技術(如：CASS、CAST、CWSBR、AO、AAO、氧化溝等)在應用過程中存在的主要問題有：
① 脫氮效率低;② 脫氮過程中對碳源的要求高，運行成本高; ③ 為達到徹底脫氮往往需要增加后續三級生化單元(曝氣生物濾池等工藝)，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。
以上問題在污水處理廠建設過程中普遍存在，特別在極寒地區，進水溫度低，生化池內水溫一般在6℃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，因此這一現象給污水處理技術帶來嚴峻挑戰。
本項目占地異常緊張，且存在冬季低溫出水氨氮不穩定的問題。項目將原有CASS生化池改造為EBIS池，在保持原有池容、不新增占地的前提下，處理能力翻倍，同時將CODcr、氨氮、總氮的排放標準由《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)一級B類排放標準提標為一級A標準。不但突破了此項目用地上的限制，處理效果也明顯提升，同時具有運行穩定性高，節約能耗的優勢。
EBIS工藝以其節能高效、同步脫氮、耐沖擊性強的特點，在市政、化工、造紙、印染、畜牧養殖、垃圾滲濾液、綜合化工園區等多行業領域得到了廣泛的應用。特別對于高氨氮、高COD、可生化性差、水溫極低等處理難度大的污水，EBIS工藝優勢更為突出，正迅速得到推廣與應用。
項目亮點介紹
(1) 實施效果
該改造項目建設完成后，處理效果穩定，出水水質優良，出水主要污染物指標穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準，同時解決了原CASS工藝冬季運行效果差的問題。
該工藝的可提升微孔曝氣軟管經現場實際操作可輕松實現曝氣設備的不停車更換及在線清洗功能，方便檢修與更換;溶解氧控制系統可實現自動調整風機風量從而實現溶解氧的實時控制;空氣推流系統可實現系統內部20~30倍的大比例循環稀釋，抗沖擊效果好，曝氣設備充氧效率高，整個系統節能降耗明顯。
(2) 社會效益
本項目將原有CAST池改造為EBIS反應池(包含厭氧區、低氧曝氣區、二沉池)，即在原有生化池的基礎上且沒有新增用地的情況下，處理水量翻倍、處理效果及穩定性均好于原CASS 池處理效果，穩定達到一級A類排放標準的同時解決了冬季低溫情況下，出水氨氮超標的問題，解決了項目無新增占地的問題。
該工藝節能高效、同步脫氮、耐沖擊性強，三廢產量低，有助于早日實現碳中和的要求與目標。
項目技術工藝/裝備簡介
(1)技術工藝/裝備名稱
微氧循環流(EBIS)污水處理工藝。
(2)技術工藝/裝備原理
1) EBIS工藝的主要理論基礎
EBIS工藝污水生物處理，主要有四個基本原則：
① 在較高濃度的活性污泥中，培養盡可能多、生長速度慢的特殊菌種，來降解污水中難降解的有機物。② 進行大比倍循環稀釋，并在每個循環過程中處理盡可能少的有機物，同時使進水與出水的濃度梯度盡可能達到最小，處理難度較低。③ 溶解氧濃度穩定的控制在0.5mg/L左右，溶解氧濃度的控制是通過溶解氧監測儀自控回路控制鼓風機風量來實現。④ 由于微生物菌群和特性的改變，以及水力結構和快速澄清系統的特性，使得生物池中活性污泥濃度均勻穩定在較高水平上。
2) 除碳技術原理
EBIS工藝去除COD的理論基礎和傳統的好氧活性污泥反應的理論基礎基本相同，都是微生物群體利用水中的溶解氧，降解水中的有機物來提供自身能量并進行繁殖，從而使污水得到凈化的過程。其反應動力學也符合莫諾模式，但工藝本身也對傳統的好氧生物法進行了較大的改進。其主要降解方程式為：
有機物的氧化分解：
原生物的同化合成(以氨為氮源)：
3) 脫氮技術原理
在EBIS曝氣池前半段溶解氧都被微生物降解有機物所消耗，溶解氧濃度基本都處在0～0.05mg/L，在生化池后半段，負荷降低，溶解氧開始有富余，溶解氧在0.05～0.5 mg/L，這樣的溶解氧濃度條件，給硝化反硝化的同時進行提供了一個最佳環境。氨氮硝化反硝化過程有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。在EBIS工藝中，以短程硝化反硝化為主。全程反硝化和短程反硝化過程簡圖下圖所示：
同時短程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 硝化階段可減少25%左右的好氧量，降低了能耗;② 反應時間短;③ 具備較高的反硝化速率, NO2-的反硝化速率通常比NO3-高63%左右。
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：
4) 除磷技術原理
EBIS工藝的生物除磷是靠污水中存在的一定量的某些細菌種群的生化作用來完成的。這些細菌包括不動桿菌屬、假單胞菌屬、氣單胞菌屬和棒桿菌屬等，均屬于異養性細菌，由于具有吸取磷的功能統稱為聚磷菌，也稱嗜磷菌。嗜磷菌交替地處于厭氧與好氧條件下，在厭氧條件下，聚磷菌體內的ATP進行水解，放出H3PO4和能量，吸收、粘附、吸附可溶性低分子量的可生化有機物(即碳源)，作為好氧吸取磷的能量貯存在細胞內;好氧狀態時，碳源有機物被細菌所氧化，提供能量使嗜磷菌的細胞迅速增長和繁殖，從外部環境中將H3PO4攝入體內，攝入的H3PO4部分用于合成ATP，另一部分則用于合成聚磷酸鹽貯存在細胞內。嗜磷菌既釋放又攝取磷的生理機能是靠其細胞所特有的酶來實現的，由于攝取的磷在數量上遠遠大于釋放的磷量，在運行中將吸取了大量磷的細胞隨污泥排掉，則達到生物除磷的目的。
EBIS反應池中分別設置厭氧、好氧段，創造出一個好的厭氧—好氧—沉淀排放的循環過程，將污水中的磷隨污泥排放。并且在厭氧和好氧狀態下使活性污泥與污水充分混合，活性污泥始終處于懸浮狀態，促使嗜磷菌的細胞與所要吸取的物質充分接觸，以增加反應速度和加大吸取量。同時，曝氣區良好的脫氮效果使得回流液中化合態氧(NO3-或NO2-)濃度很低，更促進磷的厭氧有效釋放，進而大大提高好氧吸磷能力。
5) EBIS工藝核心技術主要創新點：
① 微生物技術：在低溶氧(0.5mg/L左右)、高污泥濃度(6~8g/L)環境下，創造同步硝化反硝化脫氮條件，脫氮效率高，提高污泥齡及抗沖擊能力，形成優勢菌種。② 高效曝氣系統：地毯式曝氣、低通氣量、充氧效率高(清水中6m有效水深充氧效率>35%)，關鍵設備可提升微孔曝氣軟管由德國合作伙伴定制開發。③ 高比倍水力循環系統：利用低能耗的空氣形成幾十倍甚至上百倍的混合液內循環，稀釋進水，降低沖擊負荷，均勻系統內污染負荷，保持溶氧控制穩定。④ 高效泥水分離系統：根據不同處理規模及污水性質擁有多種泥水分離結構。⑤ 一體化結構：將不同處理單元有機結合，節省占地、管道及投資。⑥ 精確的溶解氧控制技術：根據進水水質水量實時智能控制風量及溶解氧。
(3)技術工藝/裝備特點
①能耗低：通常情況下可以降低生化系統日常運營電耗約30%。
②效果好：采用專有技術利用常規市政污泥即可培養出穩定的優勢菌種，微生物濃度高、活性好、處理效率高，使出水污染物濃度至少比其他工藝低10%-30%。
③耐低溫：污水溫度在6-10℃時，處理效率仍可在85%(有機物)和70%(TN)以上。
④自動化程度高：公司自主開發的溶解氧控制系統實時智能控制風量及溶解氧，節能降耗，同時為微生物提供穩定的生活環境，提高系統的抗沖擊能力。
⑤特別適用于集約型項目：與同類工藝相比占地面積節約30%以上，在不擴大污水處理設施面積的情況下，可大幅提升污水處理規模。
⑥投資省：在以上基礎上，EBIS工藝降低了整體投資、運營費用。
⑦維護簡單：曝氣系統核心設備可提升微孔曝氣軟管可以在線自清洗，在不排空池體情況下進行不停車更換。
(4)工藝/裝備流程圖：
1、項目整體工藝流程圖
2、EBIS工藝技術系統主要組成
(5)廠區/項目地/工藝設備照片：
1 EBIS系統出水
2 低氧曝氣區SV30
3 EBIS生化系統
4 溶解氧控系統
原標題：應用EBIS技術，解決東北寒冷地區水污染問題
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