高密度澄清池+纖維濾布濾池組合工藝在某縣城區污水處理廠提標改造中的應用

周榮清

(寧德市屏南環境監測站， 福建 寧德 352300)

為落實《水污染防治行動計劃》，近岸海域匯水區域的敏感區域城鎮污水處理設施應于2017年底前全面達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準。縣城區污水處理進行提標改造勢在必行。當前，深度處理技術主要有高密度澄清池工藝、濾布濾池工藝、V型濾池工藝、深床反硝化濾池工藝、膜處理工藝、活性炭吸附工藝、高級氧化工藝等[1-7]。我國大部分縣級城區污水管網不完善，雨污分流不徹底，使得進水濃度、水量波動大，特別是對于TP和SS兩個指標，單純的依靠二級生物處理難以保證出水穩定達標排放，須添加物化深度處理等方法。鑒于選擇深度處理工藝須將技術實用、生產運轉管理方便，操作維護簡單，提高自動化程度等因素綜合考慮，某縣污水處理廠選擇高密度澄清池+纖維濾布濾池組合工藝，它優化了直接過濾抗水力沖擊較差的缺點，去除污水中污染物TP、SS成效明顯，出水水質完全可以滿足“水十條”規定的要求。

1 污水處理廠概況

1.1 污水處理廠現狀

該縣城區污水處理廠一期工程的設計規模為1萬m3/d。污水處理工藝采用“粗格柵及進水泵房+細格柵及旋流沉砂池+Carrousel-2000型氧化溝+二沉池+紫外消毒渠”，污泥處理工藝采用“儲泥池+帶式濃縮脫水一體機”。現狀規模除細格柵及旋流沉砂池、儲泥池規模為2萬m3/d外，其他構筑物均為1萬m3/d。提標改造工程構(建)筑物包含高密度沉淀池、纖維濾布濾池、鼓風機房、污泥脫水機房(二期)、污泥調理池。設備按一期規模1萬m3/d安裝建成。為改善二級生物處理效果，必須對氧化溝進行提升改造、同時工藝上進行的提標改造，在原二沉池末端增加深化處理工藝，出水排放標準由GB18918-2002中的一級B標準升級為一級A標準。

1.2 實際進出水水質分析

從2017年月均數據分析可以看出，該縣城區污水處理廠現狀處理設施運行良好，出水水質指標穩定，并且都能達標，特別是CODCr、NH3-N等指標已經達到一級A標準，主要是提高TN、SS和TP指標的去除率，確保出水穩定達到一級A排放標準。

1.3 實際處理水量分析

污水處理廠提標改造前，2017年日均進水量為0.45～1.03萬m3/d(旱季少，雨季多)，老城區管道大部分雨污分流不徹底，進水CODCr、NH3-N等濃度波動大，NH3-N和TP等指標又相對偏高，造成C/N、C/P比值不合理，加上氧化溝設計有效水深太深(5.9 m)、再由于設計75kW的2臺表曝機，供氧量明顯偏大，造成活性污泥曝氣過量，導致活性污泥的活性降低。表曝機葉輪直徑比設計不合理，推流能力極差，造成氧化溝水動力差，底部淤泥沉積嚴重，造成局部活性污泥污泥齡偏長。同時在兼氧區、厭氧區基本沒有反硝化反應，導致出水TN濃度偏高，以上原因導致氧化溝生物系統脫氮除磷效果比較差。因此，在提標改造設計時，包括對氧化溝提升改造(增加微孔管式曝氣器192套+潛水推流器(缺氧器)2臺，淘汰了表暴機)和新增“高密度澄清池+纖維濾布濾池”組合工藝兩個部分。同時，必須充分考慮該組合工藝的耐水量負荷沖擊能力。

2 提標改造設計

2.1 提標改造設計水質

隨著該縣雨污管網建設逐步完善，進水濃度將逐步提高，出水指標也會受影響。進水水質仍在該污水處理廠能夠處理的范圍，并且進水CODCr、BOD5等指標提高后，反而使得C/N、C/P比值提高，在改善現有氧化溝曝氣功能、水循環等條件的前提條件下，更有利于氧化溝生物脫氮和除磷，因此，進水濃度提高后將使得生物處理單元運行更好，系統更為穩定。同時還能緩解了“高密度澄清池+纖維濾布濾池”工藝的水量負荷沖擊能力。

2.2 提標改造工藝選擇原則

選用的工藝流程必須符合國家的有關規定；技術先進、穩妥可靠、經濟合理、運轉靈活、減少二次污染，并盡量降低運行成本，在保證處理效果的前提下，提高自動化程度以盡可能減輕工人的勞動強度，并與一期工程相結合，統籌兼顧。結合該污水處理廠的特點和處理要求，選擇纖維濾布濾池工藝具有占地面積小、工藝流程簡潔、維護管理簡單、自動化程度較高、水頭損失小、抗水力沖擊強、出水水質穩定等優點。

綜上所述，該污水處理廠提標改造深化處理工藝采用“高密度澄清池+纖維濾布濾池”組合。二沉池出水用提升泵提升至高密度澄清池，經混合、絮凝、澄清進一步混凝沉淀去除二級生化處理階段未能去除的膠體物質、部分重金屬和有機污染物，即降低尾水SS、TP指標后，進入纖維濾布濾池進一步過濾去除水中的懸浮物，以及部分難溶性 CODCr、TP、BOD5等。本次提標改造在氧化溝前段添加氫氧化鈉投放點，一方面通過提升氧化溝pH值，強化生物除磷，進一步降低出水TP值，保證出水水質穩定達標排放；另一方面通過投加PAC，吸附水中的懸浮顆粒，在顆粒之間起鏈接架橋作用，使細顆粒形成比較大的絮團，改善污泥沉降性能，并且加快了沉淀的速度減少沉降時間，以應對污泥沉降性能較差和進水水量過大等原因導致二沉池翻泥、浮泥、污泥沉淀效果差等問題，確保出水水質SS穩定達標。

2.3 構筑物設計參數

2.3.1 改造氧化溝

氧化溝是該污水處理廠的核心處理單元，同時也影響了提升改造處理工藝的效果。根據該污水處理廠實際情況，提出取消表曝機，改用2用1備合計3臺羅茨鼓風機鼓風機+192 套微孔管式曝氣器。單臺羅茨鼓風機鼓風機Q=21.25 m3/min，P=73.5 kPa，N=45 kW；缺氧區增設1臺 4.0 kW推流器，192 套微孔管式曝氣器。實際運營數據表明，改造后提高氧化溝的生物處理能力，尤其是TN的去除率提升明顯，確保出水TN達到一級A標準。

2.3.2 高密度澄清池

高密度澄清池前端設置污水中間提升泵井。高密度澄清池一座總平面尺寸為17.40 m×14.85 m，有效高度為6.7 m，處理能力1萬m3/d，由混合區、絮凝區、澄清區組成，各區有效容積分別為33.7，112，550.8 m3；各區實際水力停留時間分別為3，10，49 min。尾水在斜管區的實際上升流速：12.2 m/h，進一步沉淀去除尾水中的SS、TP等污染物。

2.3.3 纖維濾布濾池

纖維濾布濾池一座總平面尺寸為13.00 m×6.45 m，有效高度為2.5 m，處理能力2萬m3/d，設備安裝1萬m3/d，纖維濾布濾池是目前世界上最先進的過濾器，主要用于廢水的深度處理和中水回用。常設置于常規二級生物處理系統之后，可去除總懸浮固體、結合投加藥劑可去除磷、 重金屬、色度等。纖維濾布濾池系統包括:濾布濾盤、清洗裝置、排泥裝置等。具有以下突出優點：設計新穎、占地面積小、斗形池底設計、反沖洗高效、沖洗歷時短、無須反沖洗水池、運行自動化、出水水質好、檢修量小、水頭損失小、易于安裝等。

3 運行效果分析

提標改造深度處理工藝采用“高密度澄清池+纖維濾布濾池”組合。通過運營一年多數據與改造前對比，出水TP平均降低了0.42 mg/L，出水SS平均降低了8.00 mg/L，TP、SS削減量均有所提高。從表1分析可知，“高密度澄清池+纖維濾布濾池”組合工藝對SS和TP的去除效果明顯。由于深化處理工藝的沉淀和過濾作用，出水水質指標均有一定程度的提高。

提標改造后，運行單耗也發生了變化，高密度澄清池單元PAC(液體，有效成分10%)平均投加量為33.1 g/t，PAM平均投加量為0.75 mg/L，提標改造反而降低了電耗，表曝機被微孔管式曝氣器代替，減少了用電量用于增加高密度澄清池+纖維濾布濾池組合工藝還有剩余。

表1 2020年1-9月各深度處理工藝段進出水TP、SS濃度

4 結論

對某縣級城區污水處理廠TN、SS和TP不能穩定達一級A排放標準的情況，原氧化溝優化和提標改造處理工藝采用“高密度澄清池+纖維濾布濾池”組合。通過近2年運行表明，出水水質各項指標全面達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)一級A排放標準，減少影響水質污染物的排放，對該縣某溪總體水質的改善具有正效益。獲取了較為實用運營參數數據，對小型氧化溝為主的污水處理廠提標改造具有一定的指導借鑒作用。