某城市污水處理廠提質(zhì)改造工藝研究

郭　磊

（蘇州中色德源環(huán)保科技有限公司江蘇蘇州215163）

某城市污水處理廠提質(zhì)改造工藝研究

郭磊

（蘇州中色德源環(huán)保科技有限公司江蘇蘇州215163）

根據(jù)某城市污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)特點(diǎn)和出水水質(zhì)要求，對(duì)現(xiàn)有的CASS工藝進(jìn)行改造，從諸多的工藝中進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(duì)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(jīng)提質(zhì)改造后該城市污水處理廠一切正常運(yùn)行，處理出水水質(zhì)完全達(dá)標(biāo)，達(dá)到改造后預(yù)期的效果。

提質(zhì)改造；氧化溝；污水處理廠

1　污水處理廠現(xiàn)狀

某城市污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模為2×104t/d，現(xiàn)處理水量為2.1×104t/d，服務(wù)面積主要是某該城市主城區(qū)，占地30畝，采用CASS工藝進(jìn)行污水處理。出水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)按照國(guó)家有關(guān)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918－2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

2　工藝改進(jìn)的必要性

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水體環(huán)境的污染也不斷加劇，為保護(hù)環(huán)境質(zhì)量，保證生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，國(guó)家不斷提高各地出境斷面河流水質(zhì)指標(biāo)[1,2]，要求所有污水處理在“十二五”期間必須完成出水水質(zhì)達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的改造。而某城市污水處理廠設(shè)計(jì)出水標(biāo)準(zhǔn)為一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，已不能滿足新的污水處理廠出水水質(zhì)要求，同時(shí)，隨著城市主城區(qū)的不斷發(fā)展，城區(qū)規(guī)模不斷擴(kuò)大，城區(qū)污水量也不斷增加，而擔(dān)負(fù)著主城區(qū)污水處理的該城市污水處理廠已經(jīng)達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行，無法滿足城市發(fā)展的需要[3,4]，因此必須對(duì)該污水處理廠進(jìn)行提標(biāo)改造任務(wù)。

3　污水處理設(shè)計(jì)出水水質(zhì)及分析

原設(shè)計(jì)單位對(duì)某城市的水質(zhì)進(jìn)行比較詳細(xì)的調(diào)查，并最終確定某城市污水處理廠的設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)見表1。

表1　污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)

為更為準(zhǔn)確的把握現(xiàn)狀污水處理廠的運(yùn)行情況，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方式對(duì)該城市污水處理廠2011年以來進(jìn)出水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算95%概率情況下的進(jìn)出水水質(zhì)情況見表2。

表2　現(xiàn)狀污水廠95%概率時(shí)進(jìn)出水水質(zhì)

對(duì)上表中污水廠實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)比較分析可以看出，現(xiàn)狀污水處理廠實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)除TP以外，其他污染物濃度與設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)都較為接近。而實(shí)際出水COD、氨氮均可穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，BOD、SS、TP可穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，總氮大部分時(shí)間可以達(dá)到一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，但受處理工藝限制及溫度影響，部分時(shí)段存在總氮超標(biāo)現(xiàn)象。本次升級(jí)改造的重點(diǎn)和難點(diǎn)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(shí)將強(qiáng)化脫氮作為首要任務(wù)。

4　污水處理工藝方案

污水處理廠工藝需根據(jù)進(jìn)廠污水水質(zhì)、出廠水質(zhì)要求、處理廠規(guī)模以及當(dāng)?shù)氐臍鉁亍⒐こ痰刭|(zhì)、環(huán)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(shè)計(jì)時(shí)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(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用支出較高，再加上污水處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行同時(shí)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(duì)確保污水處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行和降低運(yùn)行成本起到至關(guān)重要的作用。因此，污水處理工藝的選擇應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的水量、水質(zhì)以及經(jīng)濟(jì)條件慎重選擇。從工藝選擇上來說力求做到工藝成熟，技術(shù)先進(jìn)，對(duì)水質(zhì)變化的適應(yīng)能力強(qiáng)，出水達(dá)標(biāo)且穩(wěn)定；從日常運(yùn)行和維護(hù)上來說，力求做到投資經(jīng)濟(jì)合理、電耗低、易于管理、操作簡(jiǎn)單且設(shè)備可靠。從項(xiàng)目整體上來說力求做到整體工藝協(xié)調(diào)優(yōu)化、廠區(qū)景觀與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，重視整個(gè)項(xiàng)目的環(huán)境。最終根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際條件和要求選擇切合實(shí)際可行、經(jīng)濟(jì)合理的工藝方案，經(jīng)全面技術(shù)比較后優(yōu)選出最佳的總體工藝方案和實(shí)施方式。

4.1擴(kuò)建工藝的選擇

根據(jù)確定的進(jìn)出水指標(biāo)，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(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)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(jí)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(shè)計(jì)時(shí)，執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918－2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，脫氮除磷效果達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。建設(shè)部、國(guó)家環(huán)保總局及科技部印發(fā)的《城市污水處理及污染防治技術(shù)政策》（建城2000[124]號(hào)），對(duì)處理工藝的選擇政策為“二級(jí)強(qiáng)化處理工藝是指除有效去除碳源污染物外，且具備較強(qiáng)的除磷脫氮功能的處理工藝。對(duì)氮磷污染物有控制要求的地區(qū)，處理能力在10×104m3以下的污水處理設(shè)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(guó)內(nèi)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(jù)該城市污水處理廠改擴(kuò)建工程的建設(shè)規(guī)模以及出水水質(zhì)要達(dá)到一級(jí)A的特點(diǎn)和現(xiàn)狀污水處理工程的運(yùn)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(jìn)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(qū)和氧化溝區(qū)，具有強(qiáng)化脫氮功能，處理效果較好。前置反硝化區(qū)通過獨(dú)特的水力設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了混合液的自動(dòng)內(nèi)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(tǒng)可同步除磷脫氮，其工作機(jī)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(dòng)細(xì)菌通過厭氧釋放和好氧吸收兩個(gè)過程完成。(2)脫氮，由硝化和反硝化兩個(gè)生化過程完成。

改良型氧化溝工藝管理方便、運(yùn)行穩(wěn)定可靠，工藝耐水質(zhì)、水量的沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，適用于本工程服務(wù)范圍內(nèi)的水質(zhì)變化，出水水質(zhì)較好。氧化溝工藝一般采用表面曝氣，充氧效率稍低，運(yùn)行成本稍高。

A2/O法自動(dòng)化程度高，對(duì)工作人員技術(shù)水平要求高，采用底部曝氣，充氧效率高，但曝氣設(shè)備易堵塞損壞，且維護(hù)較困難，維護(hù)起來對(duì)污水廠生產(chǎn)影響較大。

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

4.2污水深度處理工藝選擇

水質(zhì)分析可以得到，污水處理中主要污染物依靠單純二級(jí)生物處理工藝不能滿足達(dá)標(biāo)的要求，需對(duì)污水進(jìn)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(zhì)。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(jiǎn)單，抗水沖擊能力較差，冬季無法滿足水質(zhì)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(chǎn)運(yùn)行；絮凝沉淀過濾工藝，由于原水經(jīng)加藥混合、絮凝反應(yīng)、沉淀，再進(jìn)入濾池過濾，系統(tǒng)緩沖能力強(qiáng)，因此對(duì)進(jìn)水的水質(zhì)、水量變化具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，能夠保證系統(tǒng)全年運(yùn)行平穩(wěn)，出水水質(zhì)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(shù)的成熟性，從設(shè)備運(yùn)行、管理的維護(hù)的安全性、可靠性及運(yùn)行成本等因素，結(jié)合污水處理廠現(xiàn)有二氧化氯設(shè)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(dá)99%～99.3%，為了使剩余污泥進(jìn)一步濃縮減容，減小后續(xù)處理工藝的負(fù)荷，并根據(jù)污水處理廠現(xiàn)狀利用重力濃縮工藝，建設(shè)有污泥濃縮池的現(xiàn)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(jī)械比較

綜合對(duì)污泥脫水工藝的論述，考慮到廠區(qū)內(nèi)現(xiàn)有污泥脫水機(jī)處理能力可以滿足擴(kuò)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(jī)機(jī)械脫水工藝，通過增加原有設(shè)備工作時(shí)間對(duì)剩余污泥進(jìn)行處理。

6　工藝方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

兩個(gè)工藝方案的技術(shù)性能比較見表7。

表7　污水處理工藝方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

由以上兩個(gè)方案各自的特點(diǎn)及技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表，可以看出兩方案技術(shù)上都是可行的，都能滿足排放出水的水質(zhì)要求。

改良型氧化溝工藝管理簡(jiǎn)便、運(yùn)行穩(wěn)定可靠，工藝耐水質(zhì)、水量的沖積負(fù)荷能力強(qiáng)，適合于本工程服務(wù)范圍的水質(zhì)變化，出水效果較好。A2/O法自動(dòng)化程度高，對(duì)工作人員技術(shù)水平要求高，采用底部曝氣，設(shè)備易堵塞損壞，且維護(hù)較困難，維護(hù)起來對(duì)污水廠生產(chǎn)影響較大。雖然改良型氧化溝工藝在年運(yùn)行費(fèi)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(yōu)勢(shì)，A2/O工藝雖然運(yùn)行費(fèi)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(kuò)建工程的實(shí)際情況，故本工程確定改良型氧化溝工藝作為本工程擴(kuò)建部分的推薦方案。

8　結(jié)語

該城市污水處理廠改擴(kuò)建工程建成后，將大大的改善該城市的環(huán)境，預(yù)計(jì)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(huán)境，改善下游河流的水質(zhì)，將改觀水質(zhì)顏色，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)科學(xué)發(fā)展觀的局面。同時(shí)從另一方面來說，污水的處理可減少對(duì)地下水的污染，起到保護(hù)水源的作用。

[1]馬世豪,何星海.城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)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(jí)改造的探討[J].工業(yè)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(biāo)改造工程實(shí)例[J].工業(yè)用水與廢水,2011,42(2):82-83.

[4]王阿華.城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造的若干問題探討[J].中國(guó)給水排水,2010,26(2):19-22.