南京江寧科學園污水處理廠準Ⅳ類水提標改造對策探討

湯 樺

(南京江寧水務集團有限公司，江蘇 南京 211100)

1 概述

隨著社會經濟的高速發展，城市環境承載能力不斷減弱，環境容量嚴重不足，南京市江寧區政府2017年提出“十三五”期間必須完成全區污水廠排放準Ⅳ類水標準的改造工作。目前已完成江寧開發區污水處理廠準Ⅳ類水標準的提標改造工作，其余各廠均進入前期手續的辦理階段，確保2019年年底全面完成各廠的提標改造工作，助力全區水環境質量提升。

2 工程概況

江寧科學園污水廠設計總規模為24萬m3/d，2011年完成一二期規模8萬m3/d的建設，采用雙溝氧化溝+轉盤濾池+紫外消毒工藝，處理后的尾水達《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級(A)標準，本次提標執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(征求意見稿)特別標準[1]，提標后主要水質標準見表1。

表1 提標前后水質對比表 mg/L

考慮到特別標準仍處于征求意見的階段，和目前日益嚴峻的環保問題，污水廠出水標準越來越高的趨勢是不可能改變的，在設計時TN指標要考慮預留后期提標的空間。

3 科學園污水處理廠水質情況及存在的問題分析

3.1 科學園污水廠進水水質特性分析[2]

3.1.1進水 CODCr,BOD5和SS濃度分析

從2017年全年科學園污水處理廠的進水水質來看(見圖1)， BOD5日均濃度有非常明顯的波動，日均最低值為22.9 mg/L，最高值達251 mg/L，大部分時間為50 mg/L～150 mg/L，年平均值為80 mg/L。CODCr日均濃度波動也非常明顯，日均最低值為28 mg/L，最高值達958 mg/L，大部分時間為150 mg/L～380 mg/L，年平均值為209 mg/L。SS日均濃度有非常明顯的波動，日均最低值為28 mg/L，最高值達3 157 mg/L，大部分時間為85 mg/L～500 mg/L，年平均值為148 mg/L。進水SS/BODCr的日均值1.9(見圖2)，且一年中有75 d超過3 mg/L，說明進水SS中的無機物組分含量非常的高，這對二級生物處理系統影響非常的大，導致污泥活性和污泥產泥率處于不正常狀態。針對這樣的進水水質濃度和水質變化特點，初沉池的設置和優化運行對于整個工藝流程的穩定非常重要。

3.1.2進水NH3-N和TN濃度分析

從圖3可以看出，進水NH3-N和TN日均濃度的波動相對略小，但日均值差異還是相當明顯的，進水濃度的波動對出水的穩定達標帶來一定的難度。

3.1.3進水BOD5/CODCr比值分析

科學園污水處理廠2017年日均水質濃度BOD5/CODCr比值可以看出(見圖4)，有47 d BOD5/CODCr比值小于0.3，其中有17 d BOD5/CODCr比值小于0.25，屬于不易生化，但大多數時間在0.3～0.4之間，且月均值為0.32～0.51，部分時段可生化性較差，總體來講，可生化性介于一般和較好之間。

3.1.4進水 BOD5/TN,BOD5/RTN比值分析

科學園污水處理廠2017年日均水質濃度BOD5/TN比值可以看出(見圖5)，有30 d BOD5/TN比值大于4，但大多數時間在1～3之間，月均值為2.22～2.72，僅2月為3.31。考慮到出水帶走部分氮量，日均水質濃度BOD5/RTN比值可以看出(見圖6)，有212 d比值小于4，而且近一半的時間比值小于3。可見科學園污水處理廠進水碳源存在嚴重不足的情況，總氮出水達標穩定性差，必須考慮強化脫氮，充分利用有限碳源，并且輔以外加碳源方能確保出水穩定達標。

3.1.5進水BOD5/TP比值分析

從圖7可以看出進水TP日均水質濃度波動范圍不大，個別時間會出現大幅波動現象。BOD5/TP比值可以看出(見圖8)，有93 d BOD5/TP比值小于17，但大多數時間在17以上，月均值為19.91～33.27。總體來講，一年中僅有25.5%的時間BOD5/TP比值低于17，可以看出在這段時間內，生物除磷的效果有限，需要采用化學法進行強化除磷。但根據科學園污水處理廠目前的噸水藥耗情況來看(見表2)，化學除磷已經完全取代生物除磷。從運行經濟考慮，科學園污水處理廠需充分發揮生物除磷的效果，一方面，進行工藝流程的優化；另一方面，強化生產管理，嚴格核算加藥量。

表2 2017年每月PAC加藥量(t/萬t水，有效成分10%)

項目時間1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月年均藥耗1.512.122.862.101.962.082.001.921.711.771.791.731.95

3.2 科學園污水廠出水水質特性分析

針對最新的準Ⅳ類標準，以2017年為例：BOD5實測均值為5.80 mg/L～8.80 mg/L；CODCr實測均值為18.9 mg/L～30.1 mg/L；NH3-N實測均值為0.9 mg/L～3.03 mg/L；TN實測均值為9.4 mg/L～12.45 mg/L；TP實測均值為0.10 mg/L～0.22 mg/L；SS實測均值為6 mg/L～8 mg/L。從上述數據可以看出，不能滿足最新出水水質的指標主要為TN,BOD5,NH3-N和SS，因此需要重點關注以上四個指標的處理。

3.3 準Ⅳ類水穩定達標的主要影響因素分析

對2017年的進水水質情況進行分析(見表3)，結果表明，平均進水濃度均低于設計標準，但日均進水濃度變化幅度較大，SS日均最大值為平均值的21.3倍，TP日均最大值為平均值的14.3倍，影響運行穩定達標時平均值變動會更明顯。進水存在BOD5/TN值偏低、SS/BOD5值偏高等問題。

表3 2017年科學園污水處理廠日均進水水質情況分析 mg/L

準Ⅳ類水穩定達標的主要影響因素有以下幾點：

1)進水水質波動性較大，給正常的工藝運行帶來一定的困難，尤其是在冬季水溫較低的時候，明顯不利于出水氨氮和TN的穩定達標；2)進水SS/BOD5值偏高，由于該廠未設初沉池，對二級生化系統影響非常大，導致污泥活性差、污泥產泥率高、硝化和反硝化效率低、能耗偏高等問題；3)進水BOD5/TN值偏低且波動較大，TN穩定達標難度較大；4)服務片區偶爾會有屠宰廢水、含硝化抑制劑(硫脲)或高濃度的工業廢水混入，對正常生產造成不利影響，必須加強源頭控制。

4 穩定達標的措施探討及提標改造工藝流程建議

4.1 重點處理指標穩定達標的措施

4.1.1BOD5的穩定達標

只要做好生物除磷脫氮系統的優化運行，增加初沉池的運行，注意進水水質濃度沖擊性波動的影響，碳源BOD5的穩定達標基本沒有問題。

4.1.2NH3-N的穩定達標

NH3-N的穩定達標主要是考慮加強二級生化系統硝化段的處理效率，同時做好源頭控制，防止硝化抑制劑的進入，出水NH3-N穩定達標基本不存在問題。

4.1.3TN的穩定達標

出水TN的穩定達標除了強化生物除磷脫氮系統對內部碳源的利用效率之外，外部投加碳源進行反硝化是確保TN穩定達標的必要措施。碳源投加可以在二級生物處理階段進行投加，也可以與二沉池出水的過濾處理相結合。

4.1.4SS的穩定達標

由于目前使用的轉盤濾池處理負荷偏低，二沉池部分出水直接超越進入消毒池，達到一級(A)排放標準很大程度上依靠加藥絮凝，是導致科學園污水處理廠加藥量偏高的原因之一。提標改造可采用深床反硝化濾池或超濾膜過濾等方法替代目前的轉盤濾池對SS進行去除。

4.2 提標改造工藝流程建議

結合以上問題研究和分析，科學園污水處理廠準Ⅳ類水提標改造建議采用如圖9所示的工藝流程，強化以下工程措施。

1)增加初沉池，可以去除污水中的可沉物和漂浮物、油脂等，減輕二級生物處理系統的負荷，但會損失一部分碳源BOD5。一定程度上，初沉池可起到調節池的作用，對水質起到一定程度的均質效果，可減緩水質變化對后續生化系統的沖擊。

2)對現有雙溝氧化溝進行改造，進一步提高生物除磷脫氮效率。考慮到現有生化池有效水深僅4 m，采用底部曝氣時氧轉移效率較低，若要保證較好的處理效果可采用多模A2/O工藝+好氧段投加生物填料(填料數量需相應加大)，同時增設鼓風機房一座。該工藝具有耐沖擊負荷強、性能穩定、運行可靠、工藝靈活方便等特點，可較好的與原有系統相結合，且運行和管理比較方便。

3)增設高密沉淀池，對BOD5,CODCr,SS均有一定的去除效果，特別是TP，可以減少除磷藥劑對生物系統的影響，釋放生化段的除磷功能，達到減少藥耗的目的。

4)廢除原有的轉盤濾池，增設深床反硝化濾池，可將水中SS穩定降至5 mg/L以下，同時對TN進行把關去除。

5)將原有紫外消毒改造為氯消毒工藝，氯消毒工藝效果比較穩定，而且生產和維護成本均低于紫外消毒工藝。

6)增設加藥間和配套加藥設備，對原有加藥間進行改造和擴容，滿足碳源、PAC、次氯酸鈉一周生產的用量。

7)考慮到周邊住宅密集，建議進行除臭處理減輕對周邊環境影響。

8)重新核算全廠用電負荷，對原配電間進行增容，新建二號配電間一座。

9)考慮一二期進水與后期擴建工程進水的聯網調度。