某城市污水處理廠提質改造工藝研究

郭　磊

（蘇州中色德源環保科技有限公司江蘇蘇州215163）

某城市污水處理廠提質改造工藝研究

郭磊

（蘇州中色德源環保科技有限公司江蘇蘇州215163）

根據某城市污水處理廠的進水水質特點和出水水質要求，對現有的CASS工藝進行改造，從諸多的工藝中進行技術經濟比較，篩選出同樣具有生物脫氮除磷的“改良型氧化溝”工藝以及具有深度處理功能的“絮凝過濾”工藝作為本研究的對象，最終確定采用“改良型氧化溝+絮凝過濾+二氧化氯消毒”的工藝路線，經提質改造后該城市污水處理廠一切正常運行，處理出水水質完全達標，達到改造后預期的效果。

提質改造；氧化溝；污水處理廠

1　污水處理廠現狀

某城市污水處理廠設計規模為2×104t/d，現處理水量為2.1×104t/d，服務面積主要是某該城市主城區，占地30畝，采用CASS工藝進行污水處理。出水設計標準按照國家有關《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918－2002）一級B標準執行。

2　工藝改進的必要性

近年來，隨著經濟的快速發展，水體環境的污染也不斷加劇，為保護環境質量，保證生態環境的可持續發展，國家不斷提高各地出境斷面河流水質指標[1,2]，要求所有污水處理在“十二五”期間必須完成出水水質達到一級A標準的改造。而某城市污水處理廠設計出水標準為一級B標準，已不能滿足新的污水處理廠出水水質要求，同時，隨著城市主城區的不斷發展，城區規模不斷擴大，城區污水量也不斷增加，而擔負著主城區污水處理的該城市污水處理廠已經達到滿負荷運行，無法滿足城市發展的需要[3,4]，因此必須對該污水處理廠進行提標改造任務。

3　污水處理設計出水水質及分析

原設計單位對某城市的水質進行比較詳細的調查，并最終確定某城市污水處理廠的設計進出水水質見表1。

表1　污水處理廠設計進水水質

為更為準確的把握現狀污水處理廠的運行情況，采用數理統計方式對該城市污水處理廠2011年以來進出水監測數據進行統計分析，計算95%概率情況下的進出水水質情況見表2。

表2　現狀污水廠95%概率時進出水水質

對上表中污水廠實際進出水水質比較分析可以看出，現狀污水處理廠實際進水水質除TP以外，其他污染物濃度與設計進水水質都較為接近。而實際出水COD、氨氮均可穩定達到一級A標準，BOD、SS、TP可穩定達到一級B標準，總氮大部分時間可以達到一級B標準，但受處理工藝限制及溫度影響，部分時段存在總氮超標現象。本次升級改造的重點和難點主要在于總氮的去除，而COD、BOD、SS、氨氮、總磷等去除難度較小，因此在選擇改造方案時將強化脫氮作為首要任務。

4　污水處理工藝方案

污水處理廠工藝需根據進廠污水水質、出廠水質要求、處理廠規模以及當地的氣溫、工程地質、環境等條件來慎重選擇。各種處理工藝都有一定的適用條件，工程設計時需因地制宜，合理確定污水處理廠的處理工藝。另由于城市污水處理廠的建設投資和運行費用支出較高，再加上污水處理廠的穩定運行同時受多種因素的制約和影響，污水處理廠處理工藝方案的選擇對確保污水處理廠的穩定運行和降低運行成本起到至關重要的作用。因此，污水處理工藝的選擇應根據項目的水量、水質以及經濟條件慎重選擇。從工藝選擇上來說力求做到工藝成熟，技術先進，對水質變化的適應能力強，出水達標且穩定；從日常運行和維護上來說，力求做到投資經濟合理、電耗低、易于管理、操作簡單且設備可靠。從項目整體上來說力求做到整體工藝協調優化、廠區景觀與周圍環境相協調，重視整個項目的環境。最終根據當地的實際條件和要求選擇切合實際可行、經濟合理的工藝方案，經全面技術比較后優選出最佳的總體工藝方案和實施方式。

4.1擴建工藝的選擇

根據確定的進出水指標，本工程要求的污染物去除率由大到小的排列次序是：SS≥BOD5＞TP＞NH3-N＞CODCr＞TN。SS主要靠物理的方法(如沉淀和過濾)去除。要達到一級A標準，關鍵問題在于脫氮除磷。由此可見，主要是氨氮和磷的去除決定了可選擇的污水二級生化處理工藝。CASS工藝有較好的脫氮除磷效果，但是原工藝設計時，執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918－2002）一級B標準，脫氮除磷效果達不到設計標準。建設部、國家環保總局及科技部印發的《城市污水處理及污染防治技術政策》（建城2000[124]號），對處理工藝的選擇政策為“二級強化處理工藝是指除有效去除碳源污染物外，且具備較強的除磷脫氮功能的處理工藝。對氮磷污染物有控制要求的地區，處理能力在10×104m3以下的污水處理設施，除采用A/O法，A2/O法外，也可選用具有脫氮除磷效果的氧化溝法、SBR法、水解好氧法和生物濾池法等。”

目前，國內外生物脫氮除磷的主要工藝有：改良型氧化溝工藝、A2/O工藝等。根據該城市污水處理廠改擴建工程的建設規模以及出水水質要達到一級A的特點和現狀污水處理工程的運行情況，新建部分選擇除磷脫氮效果好的改良型氧化溝工藝與A2/O工藝進行方案比選，以確定最終方案。

4.1.1改良型氧化溝

改良型氧化溝是眾多類型氧化溝中的一種。本改良型氧化溝具有前置反硝化區和氧化溝區，具有強化脫氮功能，處理效果較好。前置反硝化區通過獨特的水力設計，實現了混合液的自動內回流，不需額外增加管線和回流泵。

4.1.2 A2/O工藝

A2/O生物處理系統可同步除磷脫氮，其工作機制由二部分組成。(1)除磷，由一種稱之為聚磷菌的專性好氧不動細菌通過厭氧釋放和好氧吸收兩個過程完成。(2)脫氮，由硝化和反硝化兩個生化過程完成。

改良型氧化溝工藝管理方便、運行穩定可靠，工藝耐水質、水量的沖擊負荷能力強，適用于本工程服務范圍內的水質變化，出水水質較好。氧化溝工藝一般采用表面曝氣，充氧效率稍低，運行成本稍高。

A2/O法自動化程度高，對工作人員技術水平要求高，采用底部曝氣，充氧效率高，但曝氣設備易堵塞損壞，且維護較困難，維護起來對污水廠生產影響較大。

綜上分析對比，改良型氧化溝工藝更適合于本工程改擴建工程的實際情況，故本工程確定改良型氧化溝工藝作為本工程改擴建部分的推薦方案。

4.2污水深度處理工藝選擇

水質分析可以得到，污水處理中主要污染物依靠單純二級生物處理工藝不能滿足達標的要求，需對污水進行深度處理。常用的污水深度處理方法可歸納為直接過濾法、微絮凝+過濾、混凝沉淀（澄清）過濾法，這幾種方法均適用于本工程所要求的出水水質。各種工藝可去除的污染物見表3。

表3　各種工藝可去除的污染物表

直接過濾工藝簡單，抗水沖擊能力較差，冬季無法滿足水質要求；微絮凝過濾去除率高，但過濾周期短，特別是在冬季，過濾周期縮短至2h～4h，冬季無法正常生產運行；絮凝沉淀過濾工藝，由于原水經加藥混合、絮凝反應、沉淀，再進入濾池過濾，系統緩沖能力強，因此對進水的水質、水量變化具有較強的適應能力，能夠保證系統全年運行平穩，出水水質合格。

故本工程采用混凝沉淀+過濾的深度處理工藝。

4.3污水消毒工藝的選擇

幾種常用的消毒方法的比較，見表4。

表4　幾種消毒方法的比較

綜合比較以上三種消毒方式的工程適用性、技術的成熟性，從設備運行、管理的維護的安全性、可靠性及運行成本等因素，結合污水處理廠現有二氧化氯設備的使用情況，確定本工程采用二氧化氯消毒的方法。

5　污泥處理工藝

5.1污泥濃縮工藝選擇

各種污泥濃縮方法比較見表5。由于剩余污泥含水率高達99%～99.3%，為了使剩余污泥進一步濃縮減容，減小后續處理工藝的負荷，并根據污水處理廠現狀利用重力濃縮工藝，建設有污泥濃縮池的現狀，本工程采用重力濃縮。

表5　幾種污泥濃縮方法的比較

5.2污泥脫水工藝選擇

表6　各種污泥脫水機械比較

綜合對污泥脫水工藝的論述，考慮到廠區內現有污泥脫水機處理能力可以滿足擴建后的脫水需要，因此本工程確定污泥脫水仍采用帶式壓濾機機械脫水工藝，通過增加原有設備工作時間對剩余污泥進行處理。

6　工藝方案技術經濟比較

兩個工藝方案的技術性能比較見表7。

表7　污水處理工藝方案技術經濟比較

由以上兩個方案各自的特點及技術經濟比較表，可以看出兩方案技術上都是可行的，都能滿足排放出水的水質要求。

改良型氧化溝工藝管理簡便、運行穩定可靠，工藝耐水質、水量的沖積負荷能力強，適合于本工程服務范圍的水質變化，出水效果較好。A2/O法自動化程度高，對工作人員技術水平要求高，采用底部曝氣，設備易堵塞損壞，且維護較困難，維護起來對污水廠生產影響較大。雖然改良型氧化溝工藝在年運行費用上稍高于A2/O工藝，但是改良型氧化溝工藝在總投資上具有一定優勢，A2/O工藝雖然運行費用較氧化溝工藝低，但是總體投資較高。綜合以上分析比較，改良型氧化溝工藝更適合于某城市污水處理廠改擴建工程的實際情況，故本工程確定改良型氧化溝工藝作為本工程擴建部分的推薦方案。

8　結語

該城市污水處理廠改擴建工程建成后，將大大的改善該城市的環境，預計污染物削減量為：CODcr減少1058.5 t/a，BOD5減少620.5 t/a，SS減少899 t/a，氨氮減少148.4 t/a，總氮減少214 t/a，總磷減少27.38t/a。從這可見，該污水處理廠將大大的降低污水污染的環境，改善下游河流的水質，將改觀水質顏色，保護生態環境，促進科學發展觀的局面。同時從另一方面來說，污水的處理可減少對地下水的污染，起到保護水源的作用。

[1]馬世豪,何星海.城鎮污水處理廠污染物排放標準淺釋[J].給水排水,2003,29(9):89-94.

[2]莊磊,黃勇.城市污水處理廠升級改造的探討[J].工業用水與廢水,2010,41(1):14-18.

[3]陳曉安,桂麗娟.城市污水處理廠提標改造工程實例[J].工業用水與廢水,2011,42(2):82-83.

[4]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,2010,26(2):19-22.