BIOLAK工艺污水处理厂提标改造问题分析与对策

刘强

摘 要：在介绍百乐克工艺流程及特点基础上，以辽宁和内蒙古两座处理规模分别为5×104m3/d和10×104m3/d的百樂克（BIOLAK）工艺污水处理厂提标改造工程为例，列举并分析了百乐克工艺水厂提标改造过程中发现的主要问题及针对性改造方案。希望对百乐克污水处理厂提标改造方案论证及设计有所帮助。

关键词：污水处理厂 百乐克 提标改造 工程设计

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）12（a）-00-03

Abstract：In the introduction of BIOLAK process and on the basis of the characteristic of Liaoning and Inner Mongolia two BIOLAK wastewater treatment plant which capacity are 5×104m3/d and 10×104m3/d respectively upgrading and reconstruction project as an example， lists and analyzes the main problems found in the process of transformation in BIOLAK wastewater treatment plant， and put forward the corresponding targeted scheme improvement scheme. The hope is helpful to the demonstration and design of the scheme for lifting the standard of the sewage treatment plant.

Key words：sewage treatment plant； BIOLAK； upgrading and reconstruction； engineering design

百乐克（BIOLAK）工艺起源于20世纪70年代的德国，于1999年引入我国[1]。随着近年污水排放标准日趋严格，尤其是《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918-2002）》一级A标准的普遍执行，大多数百乐克工艺污水处理厂面临提标改造。要研究百乐克工艺污水处理厂提标改造工艺方案及进行后续初步设计和施工图设计，需要深入理解百乐克工艺流程及特点，研读原设计图纸并深入现场进行踏勘，针对其特点编制改造方案。

1 百乐克工艺流程及特点

虽然百乐克工艺从英文BIOLAK字面理解为“生物-湖”，似乎仅指生化池，但在实际项目中百乐克工艺通常以完整工艺包出现，即包括完整的一级处理、生化池和沉淀池。百乐克工艺生化池包括厌氧池和好氧池，以土池+防渗膜结构并配合悬链曝气为主要特点。好氧池因采用始终处于摇摆状态的悬链曝气而宣传可以形成无数个缺氧/好氧交替状态[2]。悬链式曝气器另一个优点是检修或更换曝气器方便，也从一定程度上解决了土池结构无法自流排空池体检修的问题。经典百乐克工艺流程如图1所示[3]。

2 百乐克工艺问题分析

对百乐克工艺在提标改造中发现的问题分析如下。

2.1 水力高程受限问题

大部分污水处理厂水力高程采用由尾水排放标高逆推至细格栅的方式进行计算，但百乐克工艺水力高程设计不可避免受地下水水位标高约束。百乐克生化池采用土池+PE防渗膜结构形式，若地下水水位高于土池池底标高，则很可能发生防渗膜鼓包甚至撕裂的严重问题。此问题将导致因地下水埋深较浅而不得不抬高全厂水利高程，进而浪费电能。以内蒙某项目为例，根据下游河道50年一遇洪水位计算可知原设计细格栅前水位多抬高了约3.20m，如果按处理水量10×104m3/d，提升水泵总效率取70%，电费0.6元/kWh计算，则每年多耗电费约27.2万元。

2.2 土池结构形式对提标改造的诸多限制

土池+防渗膜的池体形式虽然相对于钢筋混凝土池体节省了造价，但对于提标改造却造成了诸多限制。比如：各地提标改造常用的MBBR工艺在百乐克土池结构中很难实现，至少目前未找到在百乐克池体中成功运行MBBR工艺的相关文献报道。分析原因，第一，普遍担心MBBR填料与PE防渗膜之间会不断摩擦，最终损坏防渗膜。第二，MBBR工艺需要配套的填料拦截筛网或气提回流装置也因土池结构而很难实现。同样道理，也很难增加潜水搅拌机或者加高池体以增大池体容积。第三，土池+防渗膜结构导致无法在池内新建隔墙，也就无法重新划分厌氧、缺氧和好氧区域。综上3点，百乐克土池结构对研究制订提标改造方案造成很大约束。

2.3 土池边坡对水厂占地的浪费

由于土池边坡稳定性要求，池外土坡坡度为1∶1.5，池内土坡坡度为1∶1.3，且土池顶部土坝宽度通常设计为4m。则以地面以上土池高度4m计算，土坝底部占地宽度为4×1.3+4×1.5+4=15.2m，这对于改造用地受限的项目而言，池体每边15.2m宽的用地浪费十分可惜。再从池体容积与占地进行对比计算，以内蒙某项目为例，BIOLAK池体总容积为4.77×104m3，从土坝外侧地面线计算，池体占地面积为1.64×104m2，按相同面积和相同容积计算，仅相当于池深约2.90m的钢筋混凝土池体，而该BIOLAK池体总深度为5.70m。换言之，如果建相同容积和相同深度的混凝土池体，占地面积仅为8.37×103m2，仅为BIOLAK池体占地面积的51.04%。

2.4 百乐克沉淀池效果及稳定池问题

百乐克沉淀池比较特殊，属于平流式，但与我国教科书和给排水设计手册中的平流式沉淀池不同，相当于将传统平流式沉淀池旋转90°，进水和出水都位于池体长边，运行单位及多篇文献[3-7]都认为百乐克沉淀池实际效果较差。为弥补百乐克沉淀不足，百乐克工艺设计单位在其后增设一座稳定池[5]。稳定池为矩形水池，既无搅拌装置也无刮泥装置，沉淀池出水继续在此池体内停留约1h后溢流排放。结果是沉淀池未能沉淀下来的悬浮固体在稳定池内继续沉淀，最终在稳定池底部出现淤积问题，且无任何设备或装置能将淤泥排出，只能清空池体排泥[4，6]。总之，稳定池保证了出水SS达标，但代价较大且造成淤泥隐患。

2.5 无缺氧池导致脱氮效果差

百乐克工艺无专门缺氧池，依靠曝气链摆动形成所谓多级AO环境，但实际上由于水流流动和曝气链摆动速度较快，缺氧和好氧环境区别并不明显，整体仍是好氧状态，因此脱氮效果亦无法保证[1，4]。

2.6 缺少沉砂池、集水坑和放空管

以营口和内蒙项目为例，两座百乐克工艺水厂均缺少沉砂池。据运营单位介绍，若两年不清池体，生化池底部淤积泥沙约0.5m厚，这部分泥沙占去了至少10%的有效容积，其次沙粒长期与厌氧池搅拌机、污泥回流泵等设备叶轮摩擦，对设备正常运行十分不利。此外，因土池+PE防渗膜结构形式所限，百乐克生化池均未设置集水坑和放空管，清池过程中只能靠泵抽水排空，抽到底部淤泥层附近时只能依靠人力清淤，劳动强度很大。以内蒙某项目改造施工为例，完成一座生化池清池耗时30d左右，主要是后期人工清淤耗费时间。

3 提标改造过程中对BIOLAK工艺问题的针对性改造

3.1 充分利用多余水力高程改造

在重新精确计算全厂水头损失基础上，充分利用因地下水埋深浅导致的多余水利高程，尽量避免二次提升。以内蒙项目为例，虽然在原百乐克流程后端增加了矩形沉淀池和深度处理间，但通过水头损失计算确定深度处理间紫外消毒渠出水标高可以满足下游河道50年一遇水位，尾水无需强排。

3.2 工艺流程和池体结构改造

百乐克工艺水厂提标项目以脱氮除磷为重点。以内蒙某项目为例，改造方案保留了百乐克生化池，并将原百乐克沉淀池改造为好氧池，以保证所需硝化容积，并在百乐克生化池附近新建缺氧池，整体流程改造为AAO（厭氧—缺氧—好氧）形式。由于原沉淀池为钢筋混凝土结构，因此可以较方便地安装内回流泵。此外，因土池+PE防渗膜和水力高程所限，无法实现厌氧（原有）—缺氧（新建）—好氧（原有）依次完全重力自流，因此利用原有厌氧池与好氧池中间隔墙底部厌氧池一侧1.2m宽混凝土平台安装厌氧池提升泵，将厌氧池出水输送至缺氧池。同时，在生化池后端新建结构紧凑的矩形周进周出式沉淀池。此方案通过新建缺氧池和改原沉淀池为好氧池，解决原百乐克生化池容积不足问题的同时也解决了原沉淀池效果不佳的问题。

改造方案还需要结合现场用地条件等重要因素。以辽宁营口某项目为例，生化池周边无空地可用，因此总体改造方案是分两次各拆除一组百乐克生化池后新建钢筋混凝土结构AAO-MBBR生化池。通过拆除原百乐克土池，在原址新建钢筋混凝土结构生化池和矩形周进周出式沉淀池，在不增加占地面积前提下生化池池体有效容积增加近1倍。

3.3 补充沉砂池

沉砂池对于防止生化池泥沙淤积和设备磨损十分重要，以辽宁营口某项目为例，在细格栅出水渠后新建钢筋混凝土结构架空水渠和曝气沉砂池。内蒙某项目则因现场空地不足和一级处理与生化池之间高程差不足，若彻底改造则代价太大而无法新建沉砂池，十分遗憾。

4 结语

百乐克工艺引进我国已近20年，起初主要执行一级B标准，项目建成后发现各种问题并进行了各种改良。百乐克工艺面在近年提标改造中发现更多特有问题，应通过深入现场分析问题，研读原设计图纸，根据各项目具体情况提出有针对性的解决方案。

参考文献

[1] 卢东昱，潘志平，张文.A2/O百乐克工艺的设计特点及实际运行效果[J].中国给水排水，2009，25（24）：49-52.

[2] 刘颖，徐永军，崔占成.BIOLAK工艺在污水处理中的应用[J].环境科学与管理，2006，31（2）：117-118.

[3] 左志芳，赵璐.Biolak工艺处理城镇污水探讨[J].广东化工，2012（10）：148-149.

[4] 郭敬华，王刚，李维鑫.Biolak型A2/O工艺在小型污水处理厂中的应用[J].给水排水，2010，36（9）：40-42.

[5] 陈克玲，罗继武.百乐克（BIOLAK工艺优化设计探讨）[J].中国给水排水，2006（22）：55-57.

[6] 曾志武，徐翩.百乐克工艺及其改良[J].工业安全与环保，2011，37（5）：76-77.

[7] 张传昭.BIOLAK技术在城市污水处理厂中的应用[J].中国环保产业，2006（9）：19-21.