西安市第十污水處理廠提標改造工程研究

樓海婷 高 航

(長安大學環境科學與工程學院，陜西西安 710054)

為應對水環境的惡化、減緩水域富營養化，國家環保局2002年12月24日發布了GB 18918-2002城鎮污水處理廠污染物排放標準，對城鎮污水處理廠排水提出了更嚴格的標準;《國務院關于印發節能減排綜合性工作方案的通知》“十一五”期間單位國內生產總值能耗降低20%左右，主要污染物排放總量減少10%的約束性指標。為加強水資源的循環利用、降低污染負荷，陜西省同樣要求各污水處理廠都需要提高排放標準，盡快改善渭河流域水體質量[1]。選擇正確的工藝是提標改造的基礎。研究以西安市第十污水處理廠為例，簡述兩種改造工藝方案及比選，為其他水廠的提標改造研究提供依據和參考。

1 提標改造的意義及指導思想

污水廠提標改造是近年來的熱點問題，自太湖藍藻事件，使污水處理廠的升級改造工作加快了步伐，陜西省為了加快解決渭河流域污染防治問題，下發了《渭河流域“六市一區”環境保護城市聯盟框架協議》，推進了環境保護在可持續發展中的地位。污水廠提標改造即通過升級污水廠工藝流程，將原水質為國家一級B排放標準的出水提升為一級A，可以有效的做到污水再利用以及保護排放水不污染生態環境，是可持續發展的必然環節。提標改造工程首先應該做到技術的合理性、適用性和可靠性，把技術和工程的風險降到最低。選擇的工藝方案的處理效果應該穩定可靠、工藝控制調節靈活、投資運行費用節省。對于提標改造中出現的新工藝、新設備應該在技術成熟的條件下使用。在除磷方面，應先生物除磷，再化學除磷[2]，加強節能減排，提高效益。

2 污水廠工程概況

西安市第十污水處理廠工程設計規模為近期40 000 m3/d，遠期80 000 m3/d。污水處理采用微孔曝氣氧化溝工藝，污泥處理采用機械濃縮脫水工藝。此廠氧化溝工藝混合液濃度為3 500 mg/L，HRT為20.8 h，SRT為15 d，出水水質能達到國家一級B排放標準。其進出水水質見表1。

表1 西安第十污水處理廠進水水質

該廠出水排入渭河(Ⅲ類水體)[3]，參照GB 18918-2002城鎮污水處理廠污染物排放標準規定，提標改造后處理污水達到一級A標準。其出水水質見表2。

表2 西安市第十污水處理廠出水水質[4] mg/L

微孔曝氣氧化溝內回流比R=4～15，因此具有更高的脫氮率。同時，混合液回流不需另加動力設備，利用溝中水力條件即可完成。避免了其他工藝反硝化的硝酸鹽需要從好氧區回流，以及反硝化碳源不足的缺點[5]，因此可以穩定的脫氮。COD，BOD以及NH3-N均能穩定除去，但是SS和TP還需進一步處理。一般城市污水處理廠提標改造常用辦法是將生物除磷和化學除磷相結合，實踐證明，兩種方法結合除磷具有很好的效果，也更經濟。而選取正確的過濾工藝才能更有效去除SS，保證出水達到國家一級A。

3 工藝比選

研究選取纖維轉盤濾池和反硝化深床濾池兩種工藝進行方案比選。

3.1 纖維轉盤濾池

目前在全世界已經有350個污水廠采用該項技術，纖維轉盤濾池的運行狀態包括過濾、反沖洗、排泥三個過程。污水中懸浮態存在的雜質在特別設計的混凝土濾池內得以去除，使處理水的SS達到一級A標準。

3.1.1 纖維轉盤濾池特點

1)較強的抗沖擊負荷能力。

2)處理水出水的水質穩定。

3)水頭損失小，整座濾池(包括配水)最大水頭損失僅約為0.7 m。

4)反沖洗方便，無需設置反沖洗泵房和鼓風機房。

5)能耗低:轉盤過濾器總裝機功率低，例如處理量20 000 t/d的轉盤過濾器，單套設備裝機功率5.55 kW。

6)運行費用低。

7)可以節省藥劑用量20%～30%左右。

8)控制簡單，管理方便，無需人為操作，減少人工工作強度。

3.1.2 纖維轉盤濾池工藝流程

纖維轉盤濾池工藝流程見圖1。

3.1.3 纖維轉盤濾池運行效果

纖維轉盤濾池中濾布轉盤用于過濾活性污泥終沉池出水，設計水質:進水(二級處理出水水質)30 mg/L(最高可承受80 mg/L～100 mg/L)，出水SS≤5 mg/L，可見此工藝對懸浮物去除能力很強，結合投加藥劑可去除磷，實驗表明，TP的去除率最高可達到80%以上，也可去除重金屬等廢水。

3.1.4 纖維轉盤濾池投資費用計算

纖維轉盤濾池平均按日處理1萬t的濾池(混凝土)，占地面積不大于15 m2，高度3.3 m。按西安市第十污水廠遠期8萬t設計，預計投資費用1 159.01萬元，運行成本0.06元/m3。

3.2 反硝化深床濾池

反硝化深床濾池通過運用深床過濾池為生物反應器來達到反硝化的效果，使微生物在礫石表面和濾層中生長。這種生物過濾過程通過處理二級污水可達到出水一級A標準。此工藝將反硝化功能與深床過濾功能有機結合在一起，根據中試試驗，處理效果理想。反硝化過程中硝酸鹽氮(NO3-N)被還原為氮氣，氮氣氣泡在濾床中被懸浮物以及反硝化生物膜所截留。反硝化系統為降流式重力過濾池，去除懸浮物效果好，因此無需澄清池或者額外的污水深度過濾器。在反硝化過程中，污水是被強制圍繞氮氣氣泡流動，隨后污水會在過濾器的濾層中聚集，以提高生物接觸與過濾效果。通過自動投加控制系統可添加外部碳源，以有效去除NO3-N。

3.2.1 反硝化深床濾池工藝特點

1)濾池采用氣水分布濾磚技術，氣水反沖力度強，氣水分布均勻。

2)濾料表面為高強度的石英砂，濾料不磨損、不跑砂，終身無需補料。

3)運行靈活，既能具有反硝化功能的反硝化深床濾池(外加碳源)的特點(去除TN，SS和TP)，又能具有深床濾池(取消外加碳源)的特點(去除SS和TP)。

4)造價低，一池可當兩池用，深度處理費用低。

5)終身免修維護，無易損易耗件。

3.2.2 反硝化深床濾池工藝流程

反硝化深床濾池工藝流程見圖2。

3.2.3 反硝化深床濾池運行效果

根據中試試驗測定，在外加碳源的情況下，COD，SS，TN和濁度的去除效果穩定且優于一級A，若控制外加碳源，TN去除效果低于5 mg/L。

3.2.4 反硝化深床濾池投資費用計算

二級處理水進入深床反硝化濾池，設計規模按遠期:Q=8×104m3/d，濾池為鋼筋混凝土結構，分4格，每格設計容積為700.3 m3，預計投資費用 1 562.83 萬元，運行成本 0.07 元/m3。

4 工藝方案選擇

上述兩種工藝均能有效的將二級處理出水進行進一步過濾，保證TN，SS和TP等指標同時穩定達到一級A排放標準 。兩種工藝均能滿足工程的需要，各具優勢。最終采用何種工藝主要還是要看哪種工藝投資更省、運行成本更低。具體比較見表3。

表3 方案技術經濟比較

通過表3看出，在處理能力，運行靈活性等技術性標準相當的情況下纖維轉盤濾池工藝具有投資省、運行成本低的優勢，因此，推薦使用纖維轉盤濾池。除磷方面，由于西安市第十污水處理廠原設計在微孔曝氣氧化溝前設置了厭氧區，使氧化溝具有較高的生物除磷能力，本次改造工程只需補充化學除磷即可滿足處理要求。除磷藥劑投加點設于終沉池配水井內，產生的除磷污泥在終沉池沉淀后與剩余污泥一起排放。

5 結語

在進入“十二五”以來，國家一直致力于提高污水處理回用以及利用率，處理水質的提高更是國家走可持續發展道路的強有力后盾。對于西安市十污的提標改造工程，提出了兩種技術方案，并進行介紹及比選。纖維轉盤濾池和反硝化深床濾池工藝應用較廣，工藝成熟，都能達到國家一級A排放標準。纖維轉盤濾池具有投資小，占地省，人工操作少等優點。工程投資估算1 159.01萬元，運行成本0.06元/m3，故西安市第十污水處理廠提標改造深度處理工藝選擇纖維轉盤濾池。

[1] 陜政辦發[2011]116號.渭河流域水污染防治三年行動方案(2012年～2014年)[Z].

[2] 王阿華.城鎮污水處理廠提標改造的若干問題探討[J].中國給水排水，2010(15):36-37.

[3] 陜政辦發[2004]100號.陜西省水功能區劃[Z].

[4] DB 61/224-2011，黃河流域(陜西段)污水綜合排放標準[S].

[5] 鄭興燦，李 激，孫永利，等.無錫蘆村污水處理廠一級A達標難度分析與對策措施探討[J].給水排水，2009，35(6):24.

[6] 楊興豹，李 激，闞薇莉，等.Denite深床反硝化濾池在污水廠升級改造中的應用[J].中國給水排水，2011(2):71-72.