天津城鎮(zhèn)污水處理廠地方標(biāo)準(zhǔn)提標(biāo)改造技術(shù)

鄧穎輝

摘 要：隨著城市進(jìn)程和工業(yè)加速發(fā)展，國家對環(huán)保污水處理的要求越來越高。同時為了響應(yīng)國家節(jié)能減排號召，城鎮(zhèn)污水處理廠都主動提高排放標(biāo)準(zhǔn)，文章對天津污水處理廠出水排放新地標(biāo)進(jìn)行分析，優(yōu)選了幾種針對新標(biāo)準(zhǔn)提標(biāo)改造技術(shù)進(jìn)行介紹，對類似的提標(biāo)改造具有一定的借鑒價值。

關(guān)鍵詞：天津地標(biāo) 提標(biāo)改造 工藝技術(shù)

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）03（c）-0121-02

2015年10月，醞釀已久的天津市污水處理廠出水排放新地標(biāo)頒布實施，其中較北京地標(biāo)對于TN的要求更為嚴(yán)格，如此大范圍嚴(yán)要求在國內(nèi)首屈一指。隨著“水十條”和新環(huán)保法的頒布，水質(zhì)超標(biāo)按日計罰和追究刑責(zé)堪稱史上最嚴(yán)，隨之又迎來新地標(biāo)的實施可謂是雪上加霜。

目前天津大部分污水處理廠采用氧化溝、A2/O、SBR等傳統(tǒng)工藝的活性污泥處理方法，現(xiàn)有的工藝流程已經(jīng)無法滿足新的水質(zhì)要求，必須要進(jìn)行優(yōu)化改造。

1 天津地方標(biāo)準(zhǔn)分析

1.1 新標(biāo)概述

《天津市污水處理廠標(biāo)準(zhǔn)》將天津市污水處理廠污染物控制項目限值分為A、B、C三級標(biāo)準(zhǔn)，其中：A標(biāo)準(zhǔn)主要指標(biāo)達(dá)到地表水IV類水平；B標(biāo)準(zhǔn)主要指標(biāo)達(dá)到地表水V類水平。根據(jù)我國《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，依據(jù)地表水水域環(huán)境功能和保護(hù)目標(biāo)，按功能高低依次劃分為五類，其中Ⅳ類主要適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)；Ⅴ類主要適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域。

1.2 達(dá)標(biāo)難點分析

1.2.1 COD

化學(xué)需氧量，出水中殘存的COD多為難降解成份，主要來源分兩個方面即微生物代謝產(chǎn)物和原水難降解成份，實踐表明微生物代謝產(chǎn)物貢獻(xiàn)值不足10 mg/L，主要需應(yīng)對來水中的難降解成份，而這些成份多來源于工業(yè)廢水，這一點在很多市政大型污水處理廠可以得到驗證。

1.2.2 氨氮

氨氮不是難題，也不存在難降解的問題，水溫在10 ℃以上一般不存在壓力，只要求設(shè)計的HRT和運行的MLSS足夠即可。

1.2.3 懸浮物和總磷

絮凝劑可以同時去除總磷和懸浮物，因此這兩項指標(biāo)作為1個問題。運行經(jīng)驗表明，普通的三級處理設(shè)施通過化學(xué)除磷總磷達(dá)到0.3 mg/L壓力不大，但懸浮物卻不能穩(wěn)定達(dá)到5 mg/L以下[1]。

1.2.4 總氮

標(biāo)準(zhǔn)制定者顯然充分考慮到了總氮達(dá)標(biāo)的可行性。類四類和真四類的唯一區(qū)別就是總氮，為什么從1.5 mg/L放寬到10 mg/L，而北京類四類地標(biāo)實際總氮要求15 mg/L，標(biāo)準(zhǔn)制定者為何唯獨對總氮放寬要求？顯然是因為總氮達(dá)標(biāo)很難，確實很難，位于難題榜榜首。

2 提標(biāo)改造工藝技術(shù)

2.1 高效反應(yīng)沉淀池+深床反硝化濾池+曝氣生物濾池

高效反應(yīng)沉淀池是把混凝池、絮凝池、沉淀池和污泥濃縮集合于一體的污水處理工藝?；炷龝r添加助凝劑，使得反應(yīng)可產(chǎn)生較大的礬花，污泥回流可進(jìn)一步增加礬花的密度和沉降性能，加快其沉淀速度，斜管沉淀區(qū)利用層流原理，提高沉淀池的處理能力。通過高密池可以有效降低SS，同時磷酸鹽磷（PO4-P）通過化學(xué)除磷確?？偭啄苓_(dá)到0.3 mg/L以下。

深床反硝化濾池采用粗石英砂濾料，在濾池運行過程中存在以下過程：截留、吸附和脫附。反硝化過程中，有機(jī)物作為電子供體提供能量并得到氧化降解，利用硝酸鹽中的氮作電子受體，使得硝態(tài)氮還原成氮氣，其反應(yīng)式如下：

NO3-+1.08CH3OH+0.24H2CO3→0.056C5H7NO2+0.47N2↑+1.68H2O+HCO3-

NO2-+0.67CH3OH+0.53H2CO3→0.04C5H|NO2+0.48N2↑+1.23H2O+HCO3-

由上述反應(yīng)可知，反硝化反應(yīng)中每還原1gNO3-需消耗2.47 g的甲醇，每還原1 gNO2-需消耗1.53 g的甲醇[2]。

濾池進(jìn)水的碳源（BOD5）已經(jīng)比較低，為保障反硝化生物菌群的正常生物活性，需要適當(dāng)?shù)奶荚矗ㄈ缂状迹?。通過深床反硝化濾池深度處理，總氮控制在10 mg/L以下。

曝氣生物濾池過濾介質(zhì)為陶粒，通過陶粒濾料表面附著生長的好氧微生物菌群氧化代謝污水中的COD、BOD5、氨氮等物質(zhì)，是深度處理的保障性工藝。

2.2 改良多級AO+微孔過濾

改良多級AO工藝是利用同步硝化反硝化（SND）現(xiàn)象脫氮原理，在低氧環(huán)境下實現(xiàn)了生物脫氮過程的硝化、反硝化同步進(jìn)行。研究發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)水碳氮比約為3.0的條件下，改良多級AO相對于傳統(tǒng)多級AO工藝在生物脫氮方面具有如下優(yōu)勢。

（1）運行電耗更低，這得益于更多的硝態(tài)氮參與了反硝化，使得化合態(tài)氧氣更多的參與COD的氧化，從而節(jié)約了曝氣量。

（2）改良多級AO較普通多級AO可以多脫除10 mg/L的TN，相當(dāng)于節(jié)約30 mg/LBOD當(dāng)量的碳源，以乙酸鈉計折合節(jié)約碳源成本0.2～0.3元/t。

（3）改良多級AO可使TN穩(wěn)定達(dá)到10 mg/L以下，而普通多級AO則無法突破瓶頸，而這一點比節(jié)約運行成本更為重要。

微孔過濾是一種機(jī)械過濾方法，它適用于液體中存在的微小懸浮物質(zhì)。微濾裝置不是過濾機(jī)理的創(chuàng)新，而是設(shè)計思路的創(chuàng)新[4]。由于孔徑小至微米級，可截流粒徑為幾微米的微小顆粒，因此出水水質(zhì)及出水穩(wěn)定性都優(yōu)于顆粒濾池。當(dāng)量孔徑有10 μm時，懸浮物等于或小于35 mg/L的設(shè)計水質(zhì)在出水時懸浮物可達(dá)到等于或小于5 mg/L。

2.3 膜技術(shù)

膜處理技術(shù)，是基于膜分離材料的水處理新技術(shù)，是一種將膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)污水生物處理工藝有機(jī)結(jié)合的新型高效污水處理與回用工藝。

通過和傳統(tǒng)的活性污泥法及生物膜法比較，膜技術(shù)工藝有以下特點[4]。

（1）出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)高，品質(zhì)穩(wěn)定。膜生物反應(yīng)器采用PVDF膜，其表面孔徑只有0.1～0.4 μm，能夠高效地進(jìn)行固液分離，懸浮物和濁度接近于零，可直接回用。

（2）運行控制更加靈活穩(wěn)定。膜的高效截流作用，使微生物完全截流在反應(yīng)器內(nèi)，實現(xiàn)了反應(yīng)器水力停留時間（HRT）和污泥齡（SRT）的完全分離。

（3）對水質(zhì)水量的變化適應(yīng)力強(qiáng)，耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)。尤其是在冬季進(jìn)水水溫條件較低的條件下，依靠高濃度的微生物，依然可保持較強(qiáng)的生物活性。

（4）脫氮效果好。有利于增殖緩慢的硝化細(xì)菌及其他細(xì)菌的截流、生長和繁殖，系統(tǒng)硝化效率、COD去除率等各項指標(biāo)得以提高，反應(yīng)時間也大大縮短；同時大的有機(jī)物被截留在池內(nèi)，保證其被繼續(xù)降解。

（5）容積負(fù)荷高，占地少。

（6）啟動快，不受污泥膨脹的影響。

2.4 其他工藝

天津地區(qū)污水處理廠地標(biāo)提標(biāo)改造過程中還應(yīng)用了以下工藝技術(shù)，包括硝化、反硝化及強(qiáng)化除磷功能的連續(xù)流砂過濾技術(shù)，投加懸浮填料的掛膜技術(shù)，臭氧催化氧化和高級芬頓技術(shù)等，這些工藝技術(shù)根據(jù)各個地區(qū)各個項目的實際情況，合理地組合，為天津此次提標(biāo)任務(wù)提供了有效的技術(shù)保障。

3 結(jié)語

天津城鎮(zhèn)污水處理廠面臨進(jìn)水水質(zhì)水量多變，按照新地方標(biāo)準(zhǔn)要求達(dá)到365 d，天天達(dá)標(biāo)實為不易。總之，天津城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造要根據(jù)污水廠自身的特點、項目投資以及周邊環(huán)境針對性地制定方案，盡可能獲得最大的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 李亞峰，晉文學(xué)，陳立杰.城市污水處理廠運行管理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2016.

[2] 祖波，張代鈞，周富春.強(qiáng)化廢水生物脫氮新技術(shù)[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2009.

[3] 許振良，馬炳榮.微濾技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[4] 陳觀文.膜技術(shù)新進(jìn)展與工程應(yīng)用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2013.