某污水處理廠提標改造方案分析

張艾星

摘要：城北污水處理廠位于安豐路以北，解放北路東側，污水處理區由南向北布置，依次為：粗格柵間及進水泵房、細格柵及旋流沉砂池、厭氧池配水井及厭氧池、氧化溝、二沉池及集配水井，污水最終排入污水廠北側水系。目前出水水質月平均值基本可以達到原設計標準，但提高排放標準后，由于原工藝流程中缺氧段容積和停留時間不足，反硝化不充分，經核算出水TN指標不能達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》GB18918-2002一級A標準，需改變運行參數，增加必要設備，提高生化處理構筑物脫氮效果，以滿足新的出水水質標準的要求。

關鍵詞：污水；方案；經濟

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1674—3024（2016）11—252—02

引言

城北污水處理廠運行投產以來，由于實際進水水質相比較設計進水水質偏低，各項主要污染物基本能達標排放。但隨著老城區雨污分流工作的進一步深化，城市污水管網的不斷完善，城北污水處理廠的進水水質將不斷提高，由于原生化處理系統未設置前置反硝化段和深度處理段，今后當進水水質濃度達到設計標準時，出水水質無法達標排放。出水SS、TP不能達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》GB18918-2002一級A標準，需進行深度處理以滿足新的出水水質標準的要求。現狀尚未設消毒設施，須增加消毒工藝，以確保出水水質中的糞大腸菌群數滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》GB18918-2002一級A標準的要求。原有設計以生化除磷為主，隨著出水標準提高，需要增加除磷藥劑投加系統。

1生化處理改造方案

污水處理廠一期工程生化處理采用的是氧化溝工藝。由于氧化溝自身的特點，溝中不斷形成缺氧區和好氧區，這正是氨氮進行硝化反硝化的必要條件，因此該工藝除對具有降解COD_Cr、BOD₅、SS的功能外，還有一定的脫氮功能。

由于出水標準提高到一級A標準，對脫氮的要求更高了。提高脫氮效果常用的有生物法和化學法兩種。比較而言，化學法投資和日常運行費用較高，而生物法可以通過對現有的氧化溝進行適當的改造，優化氧化溝的反硝化條件，進一步提高脫氮效果，實現新標準下的達標排放。這種方法對原有的處理工藝調整很小，通過合理安排，基本上可不影響原有處理工藝的正常運行。經濟上也最為節省。因此，本次初步設計推薦將原氧化溝工藝改建為多點進水強化脫氮氧化溝工藝，提高脫氮效果。

（1）多點進水強化脫氮氧化溝工藝方案

城北污水處理廠所采用的工藝必須是成熟、可靠的，同時也要考慮工藝的先進性、運行的穩定性、調整的靈活性和出水的安全性。

分析城北污水處理廠進水水質特點，2008年1月～2010年8月統計其BOD₅變化范圍為63.9～108.5mg/L，呈現合流制污水系統水質特點，因此在工藝選擇中應充分考慮處理工藝能夠適應水質大幅度變化，尤其是要適應在低水質濃度時能夠達標排放。

綜合以上情況，并結合氧化溝工藝的特點，將原氧化溝工藝改造為多點進水強化脫氮氧化溝工藝，改造后氧化溝可根據不同的進水特點合理分配碳源。

（2）多點進水強化脫氮氧化溝工藝的運行模式

多點進水強化脫氮氧化溝工藝可以形成以下幾種運行模式：

1）模式1——常規生物脫氮除磷法

污水從①進入厭氧池，污泥外回流從①進入厭氧池，混合液回流從③進入缺氧池，形成了常規生物脫氮除磷法。

常規生物脫氮除磷處理工藝流程詳見下圖。

2）模式2——強化生物脫氮法

調整污水進入點，污水按比例從①、②分別進入厭氧池和缺氧池，部分污水進入缺氧池可補充反硝化所需的碳源，提高脫氮效果，這就形成了強化生物脫氮法。

多點進水強化脫氮氧化溝工藝流程詳見下圖。

（3）多點進水處理工藝運行表述

本次氧化溝改造選用模式1—常規生物脫氮除磷法，改造后生化處理系統共分2組。每組處理規模4萬m³/d，均由厭氧段、缺氧段和好氧段組成；厭氧段為原污水廠厭氧池，總有效容積為5000 m³，缺氧段與好氧段利用原氧化溝分隔而成，總有效容積分別為26571m³和24729m³。

厭氧區設計污泥回流比為50～100%，缺氧區設計混合液回流比為200～400%。

（4）該方案的技術優勢和特點

該氧化溝工藝可以根據進水水質的變化，運用不同運行模式來保證處理效果。提高污水處理的穩定性。有以下技術特點：

1）通過污水和混合液進水的合理布點，可以合理選擇污水進水點和混合液回流點，實現不同運行工況。

2）同時通過對進水不同位置的流量分配，達到碳源合理分配的目的。

3）根據進水水質、水量的變化，通過調整實現不同運行工況，充分發揮各種處理工藝的特點，對污水進行有針對性的處理。

2深度處理工藝的選擇

2.1需深度處理去除的污染物

根據進、出水水質分析，二級處理出水水質與設計一級A標準的要求尚有一定的差距，主要超標因子為BOD₅、SS和TP，因此，在二級生化處理的基礎上增加深度處理工藝是必要的。污水處理廠深度處理的重點是BOD₅、SS和TP，同時進一步提高有機物的去除率，對去除TN和NH₃-N的貢獻率則有限。

2.2主要深度處理工藝綜述

由于污水成分的復雜性及污水深度處理后的再生水用途的不同，污水深度處理工藝也千差萬別。在實際的污水深度處理過程中往往由于單一的某種處NI藝很難完全達到再生水水質要求，因而需要多種污水處理技術的合理組合，且這種組合與各處理單元的互容性和經濟上的可行性有關。

（1）基本的深度處工藝方案

工藝方案一：二級出水+消毒

工藝方案：二級出水+微絮凝過濾+消毒

工藝方案三：二級出水+混凝沉淀+過濾+消毒

工藝方案四：二級出水+混凝沉淀+過濾+活性炭吸附+消毒

上述工藝是目前常用的城市污水深度處理工藝，在實際運行過程中可根據污水二級處理出水效果進行具體調整。

工藝方案一在污水再生利用的初級階段使用較為普遍，但對本工程顯然不適用。

工藝方案二傳統、簡單、實用，適用于工業循環冷卻用水，城市道路澆灑、綠化、景觀、消防、補充河湖等市政用水和居民住宅沖洗廁等雜用水，以及不受限制的農業用水。發達國家在二十世紀八十年代以前曾廣泛使用這種工藝，是一種水質適用面廣處理費用低、安全實用的常規污水深度處理工藝。

工藝方案三在工藝二的基礎上增加了沉淀單元，即通過混凝沉淀進一步去除二級生化處理系統未能除去的膠體物質、部分重金屬和有機污染物，確保過濾效果，延長過濾周期，因而出水水質更優，適用面更廣，效果更穩定。目前城市污水再生利用大多采用這種工藝。

工藝方案四是在工藝方案三的基礎上增加了活性炭吸附，對微量有機污染物、微量金屬離子、色度及病毒等有毒污染物的去除效果明顯。該工藝處理流程長，適用于除直接飲用外各種工農業用水和城市雜用水。

（2）以膜分離和臭氧為主的高級深度處工藝

污水深度處工藝使用的膜處理技術有微濾、超濾、滲板、納濾、反滲透和電滲析等，用以替代傳統工藝中的沉淀過濾單元。臭氧的作用主要是將有機物低分子化，可以提高鐵、錳的去除率，此外還可以去除異臭味。

（3）以活性炭和膜分離為主的高級深度處工藝

活性炭可有效吸附水中的低分子量有機物，再利用膜加以截留去除，更重要的是活性炭可有效地防止膜污染。

（4）以生物膜法為主的脫氮除磷深度處理工藝

該工藝的主要作用是將出水中的TN含量降至極低的水平（4mg/l以下）。由于二級出水中可生物降解的有機物基本上已消耗殆盡，系統中已沒有反硝化脫氮所需要的碳源，因此必須外加碳源，應用最普遍的外加碳源是工業甲醇。

顯而易見，污水深度處理基本工藝方案中的方案二和方案三是目前最適宜的污水深度處理工藝。而其他高級深度處理工藝盡管從技術上更加先進可靠，但從經濟合理性分析，顯然不適合本項目。

2.3推薦深度處理工藝方案

比較上述方案二和方案三不難發現，方案三僅在方案二的基礎上增加了沉淀這一處理單元。混凝的作用是通過膠體雙電層壓縮吸附、電中和吸附架橋以及沉析物網捕等一系列反應形成絮凝體，而沉淀是指在重力作用下混凝形成的絮凝體從水中分離的過程，從而去除包含在絮凝體中的懸浮物、磷和氮等污染物質。根據《污水再生利用工程設計規范》，宜采用混凝、沉淀（澄清）—過濾—消毒這一基本工藝。這一基本工藝也是國內外許多污水回用工程的實際工藝。日本名古屋、東京、大阪及美國加州等均采用這—基本工藝。我國一些污水回用工程也采用這一基本工藝，如北京華能熱電廠、大連柳春河回用水示范工程等均采用澄清—砂濾—消毒工藝。而方案二的微絮凝、過濾工藝相對方案三的絮凝、沉淀、過濾的運行維護工作量較小；占地省：投資相對較底；投藥量略小。

同時本工程采用的二級處理工藝為成熟而穩定的氧化溝工藝，耐沖擊負荷能力較好，出水水質穩定性較好，故無需進行沉淀，本次深度處理設計推薦采用方案二——二沉池出水+微絮凝過濾+消毒。

3結語

目前，在國內外的中水回用工程中，高效的“過濾”作為二級處理后的深度處理有著廣泛的應用，如在國內有著很多成功實例的活性砂過濾器工藝和D型濾池工藝。目前，隨著安徽淮河、巢湖兩大重點流域污水廠提標改造工程的實施及運行經驗的積累，這兩種工藝的優缺點逐漸顯現出來，從已建污水處理廠兩種工藝的實際運行效果來看，活性砂過濾器工藝相比D型濾池工藝有著更為明顯的優勢，并且更加適合**市城北污水處理廠的運行情況。