川東地區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水廠提標(biāo)改造分析

徐培嘉，周李茜

(四川省建筑設(shè)計研究院有限公司，四川成都 610041)

1 污水處理廠提標(biāo)改造

近年來隨著環(huán)保要求的提高，對污水處理廠的排放要求也在逐年提高。我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)一般較低，難以滿足現(xiàn)階段環(huán)保的要求[1]。另外，鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠存在污水流量變化大、污水濃度較低、運(yùn)行管理能力差等問題。鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠的提標(biāo)改造是減少環(huán)境污染，提升鄉(xiāng)鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境的重要環(huán)節(jié)[2]。

本項(xiàng)目位于川東地區(qū)，共涉及8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠的提標(biāo)改造。現(xiàn)狀處理規(guī)模為200m～800 m3/d，處理主體工藝分別為AAO、一級接觸氧化、CASS工藝，附屬后續(xù)工藝采用人工濕地。污水處理廠原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為(GB18918-2002)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級B標(biāo)，但目前運(yùn)行情況較差，無法滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。而目前當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠需提標(biāo)至一級A標(biāo)，以減少鄉(xiāng)鎮(zhèn)河道水質(zhì)污染。通過污水處理廠運(yùn)行參數(shù)分析，現(xiàn)狀污水處理廠的出水標(biāo)準(zhǔn)主要存在氮、磷超標(biāo)的情況(表1)。

表1 污水處理廠進(jìn)出水水質(zhì)(平均值)

國內(nèi)相關(guān)研究表明，鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠可通過對原有構(gòu)筑物進(jìn)行改造[3-4]、調(diào)整運(yùn)行條件[5-6]、增加后續(xù)處理設(shè)施[7]等方案提升污水處理廠的處理效果。本文按照不同污水處理工藝類型對改造情況進(jìn)行闡述分析。

2 項(xiàng)目難點(diǎn)分析

2.1 水量變化大、污染物濃度低

鄉(xiāng)鎮(zhèn)由于人口少，導(dǎo)致污水處理廠的進(jìn)場流量很小，總變化系數(shù)大。項(xiàng)目涉及的八個改造污水處理廠的規(guī)模從200～800 m3/d，變化系數(shù)Kz2.3～2.1，特別是節(jié)假日回鄉(xiāng)人數(shù)陡增會對污水處理系統(tǒng)造成較大沖擊負(fù)荷。因此，污水處理系統(tǒng)需要調(diào)節(jié)池的調(diào)節(jié)以及耐沖擊負(fù)荷的處理工藝來應(yīng)對水量的變化。

鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水的水質(zhì)指標(biāo)中的COD、BOD5濃度明顯低于城市污水，存在碳源不足的情況。從而導(dǎo)致相同處理工藝條件下鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水比城市污水更難處理達(dá)標(biāo)的情況。

2.2 用地限制

由于近年來鄉(xiāng)鎮(zhèn)的發(fā)展，原來處于遠(yuǎn)離鎮(zhèn)區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠也進(jìn)入了鎮(zhèn)區(qū)范圍，不少鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠附近也修建了新的居民樓。現(xiàn)有污水處理廠的提標(biāo)改造工程如需新征用地，可能會因?yàn)椴粷M足環(huán)評要求而無法實(shí)施。因此項(xiàng)目的改造方案僅限于原污水處理廠廠址范圍。

2.3 運(yùn)營管理問題

由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠原管理人員均為臨時聘用的鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民，缺乏污水處理廠的運(yùn)行管理知識，只能進(jìn)行簡單的管理操作，無法通過運(yùn)行情況進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)運(yùn)行工況，這也是導(dǎo)致污水處理廠處理能力無法達(dá)到設(shè)計要求的原因之一。

2.4 施工期間污水處理問題

由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠規(guī)模較小，原設(shè)計除了800 m3/d的CASS工藝污水處理廠對生化池進(jìn)行了分格，其他規(guī)模的污水處理廠均未對生化池進(jìn)行分格。因此改造過程中如何處理進(jìn)廠污水，如何實(shí)現(xiàn)不停工施工也是工程的難點(diǎn)之一。

3 提標(biāo)改造原則

(1)通過保留原廠調(diào)節(jié)池和選擇高生物量的生物膜法對原生化池進(jìn)行改造來增加污水處理系統(tǒng)對水量變化的適應(yīng)能力。

(2)增加反硝化濾池、碳源投加系統(tǒng)、化學(xué)除磷系統(tǒng)來應(yīng)對進(jìn)廠污水水質(zhì)變化，同時強(qiáng)化系統(tǒng)對氮、磷的去除效果。

(3)對原有的人工濕地和道路進(jìn)行部分拆除修復(fù)，騰出提標(biāo)改造的實(shí)施空間。

(4)通過增加污水處理廠自控系統(tǒng)，減少人員操作，聯(lián)系水務(wù)公司進(jìn)行統(tǒng)一管理等方式提高污水處理廠的運(yùn)行管理能力。

(5)對污水處理廠采用分格、分段的改造方式，以減少污水處理廠改造區(qū)間污水處理廠排水對環(huán)境的影響。

4 改造方案

4.1 AAO工藝污水處理廠改造

現(xiàn)狀污水處理廠的工藝流程如圖1所示。生化池的水力停留時間為：厭氧池1.44 h、缺氧池2.88 h、好氧池7.68 h。廠區(qū)內(nèi)無預(yù)留用地，布置緊湊，本次改造需將部分景觀濕地和道路進(jìn)行拆除后用于新建構(gòu)筑物用地。

圖1 現(xiàn)狀A(yù)AO污水處理廠處理工藝流程

主要改造內(nèi)容是：將AAO生化池的好氧區(qū)按池容的20 %投加高密度聚乙烯懸浮載體填料改造為MBBR池，可在保證各區(qū)水力停留時間不變的情況下，增加好氧區(qū)的生物量；增設(shè)一座反硝化濾池提高脫氮效果，在反硝化濾池前增設(shè)一座中間調(diào)節(jié)池用以提升二沉池出水的水位以滿足反硝化池的需求，并設(shè)超越管；增加碳源投加系統(tǒng)；增加化學(xué)除磷系統(tǒng)；增加自控系統(tǒng)。改造后的污水處理廠處理工藝流程圖如圖2所示。

圖2 AAO污水處理廠改造后處理工藝流程

4.2 一級接觸氧化工藝污水處理廠改造

現(xiàn)狀污水處理廠的工藝流程如圖3所示。生化池的水力停留時間為：缺氧池4.13 h、接觸氧化池8.74 h。接觸氧化池的軟性填料上生物量過于密集，甚至出現(xiàn)成團(tuán)現(xiàn)象，不但影響水流流態(tài)，還影響了生物膜的正常更新。廠區(qū)內(nèi)無預(yù)留用地，但可通過拆除部分道路、綠化騰出新建構(gòu)筑物用地。

圖3 現(xiàn)狀一級接觸氧化污水處理廠處理工藝流程

主要改造內(nèi)容是：將原接觸氧化池的半軟性填料廢棄，向池中重新按池容20 %投加的高密度聚乙烯懸浮載體填料，可以有效預(yù)防生物膜成團(tuán)，加快生物膜更新；增設(shè)一座中間調(diào)節(jié)池和一座反硝化濾池提高脫氮效果，并設(shè)超越管；增加碳源投加系統(tǒng)；增加化學(xué)除磷系統(tǒng)；增加自控系統(tǒng)。改造后的污水處理廠處理工藝流程圖如圖4所示。

圖4 一級接觸氧化污水處理廠改造后處理工藝流程

4.3 CASS工藝污水處理廠改造

現(xiàn)狀污水處理廠的工藝流程如圖5所示。生化池分為兩組，交替進(jìn)水，單組的水力停留時間為：預(yù)反應(yīng)池3.55 h、反應(yīng)池12.85 h。廠區(qū)內(nèi)無預(yù)留用地，本次改造需將部分景觀濕地和道路進(jìn)行拆除用于新建構(gòu)筑物用地。

圖5 現(xiàn)狀CASS污水處理廠處理工藝流程

主要改造內(nèi)容是：在CASS的反應(yīng)池中投加池容20 %的高密度聚乙烯懸浮載體填料；將原100 %預(yù)反應(yīng)池進(jìn)水改為70 %預(yù)反應(yīng)區(qū)進(jìn)水、30 %反應(yīng)池進(jìn)水；調(diào)整生化池運(yùn)行方式為：30 min進(jìn)水?dāng)嚢琛?.5 h進(jìn)水曝氣、1 h沉淀、1 h排水；進(jìn)水增設(shè)一座中間調(diào)節(jié)池和一座反硝化濾池提高脫氮效果，并設(shè)超越管；增加碳源投加系統(tǒng)；增加化學(xué)除磷系統(tǒng)；增加自控系統(tǒng)。改造后的污水處理廠處理工藝流程圖如圖6所示。

圖6 CASS污水處理廠改造后處理工藝流程

5 改造方案優(yōu)勢

(1)采用MBBR為主體工藝對原污水處理廠工藝進(jìn)行改造，提高了生化反應(yīng)池的生物量，提高了生物膜的更新頻率，面對進(jìn)水水量、水質(zhì)的變化也有更好的適應(yīng)能力。

(2)碳源投加系統(tǒng)可以在進(jìn)廠污水碳源不足的情況下及時補(bǔ)充生化處理所需的碳源，從而提高污水處理系統(tǒng)對氮、磷的去除效果。原則上改造后的生化池還應(yīng)通過內(nèi)回流比的調(diào)整優(yōu)先滿足脫氮處理的需求。沉淀出水總氮不滿足排放要求時則采用反硝化濾池強(qiáng)化脫氮效果；沉淀出水總氮已經(jīng)滿足排放要求時，可通過超越管超越中間調(diào)節(jié)池和反硝化濾池，達(dá)到節(jié)約能耗的目的。如果污水處理廠出水的總磷超標(biāo)時可以輔助投加PAC等藥劑進(jìn)行化學(xué)除磷。

(3)在污水處理廠增加自控系統(tǒng)，可以減少人員操作工作，并能根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，提高污水處理廠的運(yùn)行效果，也為移交專業(yè)管理團(tuán)隊(duì)進(jìn)行統(tǒng)一管理提供了條件。

6 結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生態(tài)環(huán)境問題成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。在城市污水處理廠提標(biāo)改造的浪潮中，如何通過鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠的建設(shè)和改造來改善鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生態(tài)環(huán)境成為目前環(huán)保行業(yè)的工作重點(diǎn)。AAO、一級接觸氧化、CASS等污水處理工藝原本是很成熟的城市污水處理技術(shù)，但并不能很好的適應(yīng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水的處理，在實(shí)際運(yùn)行中也出現(xiàn)很多問題。本項(xiàng)目實(shí)施過程中，參考了國內(nèi)相關(guān)改造工程以及相關(guān)實(shí)驗(yàn)成果，選擇MBBR工藝對現(xiàn)狀污水處理廠進(jìn)行處理工藝改造。在充分利用原有構(gòu)(建)筑物的前提下，提高鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠的污水處理效果，以達(dá)到環(huán)保排放要求。