污水處理廠擴(kuò)建及提標(biāo)改造工程設(shè)計與運行探討

杜榮東 沈紅林

1.中億豐建設(shè)集團(tuán)股份有限公司；2.蘇州諾信環(huán)境安全技術(shù)服務(wù)有限公司

1 引言

眾所周知，水是非常重要的自然資源，是人類賴以生存的根本，更是生命的源泉。但隨著我國現(xiàn)代化社會的快速發(fā)展，水資源受到了嚴(yán)重的污染。由于水資源是不可再生的，為更好地保障水資源的有效利用，必須對污水進(jìn)行合理處理。在我國，依舊存在很多城市水資源緊缺現(xiàn)象，與此同時水體富營養(yǎng)問題也日益嚴(yán)峻。為緩解水資源的短缺和匱乏，必須立刻采用合理的手段對水資源進(jìn)行保護(hù)，通過建立良好的水資源體系，科學(xué)的解決水體污染問題。污水處理廠的污水處理系統(tǒng)作為處理和利用污水的綜合系統(tǒng)，其使命就是為了防止水環(huán)境受到污染，保障水資源長久的維持良性利用。

2 我國污水處理的概述

2.1 我國污水處理的現(xiàn)狀

長期以來，人們都認(rèn)為水資源是取之不盡、用之不竭的，這種觀念導(dǎo)致水資源出現(xiàn)嚴(yán)重的短缺和污染問題，并對城市的生存和發(fā)展造成了一定的生態(tài)環(huán)境危機(jī)。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在2030年，我國的人口總數(shù)將高達(dá)16 億，人均水資源為1760 立方米，全國缺水量將高達(dá)400 億立方米~500 億立方米，成為世界上水資源短缺嚴(yán)重的國家[1]。

自改革開放以來，我國的污水處理領(lǐng)域得到了快速的發(fā)展，但與城市的發(fā)展速度相比仍屬于滯后狀態(tài)。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在2016 年年末，我國就已經(jīng)建設(shè)了3552 座污水處理廠，其中城市污水處理廠2039座，縣城污水處理廠1513座。這些污水處理廠的建設(shè)使我國的污水處理水平得到了大幅度的提高。但污水處理廠的污水處理量與實際的污水排放量之間依舊存在著較大的差距，因此還需進(jìn)一步提高污水處理廠的處理效率。

2.2 影響污水處理廠處理效率的因素

現(xiàn)階段，我國的污水處理廠普遍存在著污水處理效率低、排水管網(wǎng)無系統(tǒng)等問題。我國水環(huán)境污染問題日益嚴(yán)峻的主要原因有兩點，一是污水處理能力增長緩慢，二是污水處理率低。基于這兩點，導(dǎo)致我國的水環(huán)境出現(xiàn)了惡性循環(huán)的現(xiàn)狀。根據(jù)我國當(dāng)前污水處理的實際情況來看，影響污水處理增長速度的因素主要有以下三方面：第一，處理技術(shù)相對落后。與國外發(fā)達(dá)國家相比，我國的污水處理技術(shù)相對落后，普遍存在著效率低、能耗高、自動化低等[2]。第二，投資力度不夠。污水處理系統(tǒng)是防止水污染、改善水環(huán)境質(zhì)量的重要手段，同時也是城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，但因投資力度不夠往往無法達(dá)到理想的預(yù)期效果。第三。管理水平低。目前我國污水處理管理人員的專業(yè)素質(zhì)偏低，導(dǎo)致建成的污水處理廠無法發(fā)揮全部作用[3]。

3 污水處理廠擴(kuò)建及提標(biāo)改造工程設(shè)計

在對污水處理廠擴(kuò)建及提標(biāo)改造工程設(shè)計進(jìn)行探討時，選擇以某某城市的某某污水處理廠為例進(jìn)行展開論述。該污水處理廠的一期規(guī)模是每天2.5 萬立方米，主要工藝為百樂克，嚴(yán)格按照國家污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行尾水排放，現(xiàn)階段城市的污水處理廠在排放尾水時要達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中的一級B 標(biāo)準(zhǔn)。但隨著水環(huán)境質(zhì)量要求的不斷提高，需要將尾水排放標(biāo)準(zhǔn)需要從一級B 類標(biāo)準(zhǔn)提高到一級A類。而當(dāng)下的一期工程中，并沒有提標(biāo)處理單元，因此要在常規(guī)生化處理供后進(jìn)行深度處理。

3.1 設(shè)計擴(kuò)建及提標(biāo)改造后污水處理廠的水量水質(zhì)

以擴(kuò)建管網(wǎng)的收集范圍為依據(jù)，將污水處理廠的擴(kuò)建增量設(shè)定為一天3.5 萬立方米，其中工業(yè)廢水量占28.6%。由于工業(yè)廢水的增加量加大，勢必會影響進(jìn)水COD的品質(zhì)，為有效地降低生化過程污染物的負(fù)荷，必須增設(shè)預(yù)處理。通過此次擴(kuò)建，污水處理廠的設(shè)計總水量為一天6.0 萬立方米。本次污水處理廠擴(kuò)建是在一期工程中進(jìn)行的，為使進(jìn)水水質(zhì)得到有效地保障，需要對可能發(fā)生的變化進(jìn)行全方位的綜合考慮，使其不會因取值過高而導(dǎo)致配置過大從而帶來浪費。以豐富的實踐經(jīng)驗來看，進(jìn)水水質(zhì)的保證率多數(shù)取80%~90%。從安全運行角度考慮，設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)保證率取90%，這時相應(yīng)指標(biāo)值如下：

尾水排放嚴(yán)格執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)中的一級A 標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 擴(kuò)建工程處理工藝流程

本次探討將對水解酸化池、改良AAO 生化池和高效沉淀池+深床反硝化濾池進(jìn)行有擴(kuò)建。

一是增加水解酸化池。以水質(zhì)數(shù)據(jù)為依據(jù)，B/C值大約設(shè)計為0.39，這就表明污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)可生化性一般。增加水解酸化池的作用主要體現(xiàn)在兩方面，一是將大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)，二是將難生化降解物質(zhì)降解為易生化降解物質(zhì)。通過這兩種途徑可以使B/C的值得到增加。除此之外，水解酸化池的增加有助于COD 污染物的降解，還能夠?qū)⑥D(zhuǎn)化為小分子的BOD 5 作為生化脫氮處理的碳源，進(jìn)而節(jié)省碳源量，有效地控制運行的成本。除此之外，水解酸化工藝還能夠預(yù)處理降解和去除污水中的COD、SS、BOD5，降低生化過程污染物沖擊負(fù)荷。

二是改良AAO生化池。通過對AAO生化池進(jìn)行改良，可以清晰地分隔前置的反硝化、缺氧、厭氧、好氧工藝單元，這樣有助于除磷菌、硝化菌等在各自有利的環(huán)境中生長，使其具備的脫氮除磷功能得以更好地發(fā)揮。尤其是改良后的AAO厭氧段，所發(fā)揮的作用越來越大。第一，為除磷創(chuàng)造了生物條件；第二，為前置反硝化和后者缺氧提供協(xié)同作用；第三，預(yù)處理高濃度的COD；第四，有助于緩解工業(yè)廢水沖擊，降低生化影響；第五，能夠有效地保障生化指標(biāo)的降解。

三是深床反硝化濾池+高效沉淀池。高效沉淀池的作用主要有五個，分別是：滿足除磷要求、減少污水懸浮物、深床反硝化慮池的堵塞減少，反沖洗次數(shù)減少、污水處理效果提高[4]。深床反硝化濾池作為處理單元，不僅具有集生物脫氮功能，還具有過濾功能，因此在提標(biāo)改造中得到了廣泛的應(yīng)用。除上述因素外，還得益于深床反硝化濾池具有良好的脫氮效果，同時占地小，因此十分適用于城區(qū)污水處理廠的提標(biāo)改造。

四是優(yōu)化改造現(xiàn)有的設(shè)備。例如：粗格柵間及進(jìn)水泵房設(shè)備、細(xì)格柵及旋流沉砂池設(shè)備、鼓風(fēng)機(jī)房設(shè)備、污泥脫水房設(shè)備。通過擴(kuò)建工程單元選擇和改造工程單元設(shè)備，來有針對性的提高水污染物的去除率。

3.3 擴(kuò)建及提標(biāo)改造設(shè)計

在進(jìn)行擴(kuò)建及提標(biāo)改造設(shè)計時，首先要對擴(kuò)建構(gòu)造物進(jìn)行設(shè)計。該項目總設(shè)計規(guī)模為6.0萬立方米/天，在對一期工程進(jìn)行改造設(shè)計時，需要按總規(guī)模一次建成粗格柵間及進(jìn)水泵房、細(xì)格柵房及旋流沉砂池、鼓風(fēng)機(jī)房以及污水脫泥房的土建工程，因此土建工程和水力負(fù)荷均滿足擴(kuò)建要求。

4 污水處理廠擴(kuò)建及提標(biāo)改造運行

對已完成擴(kuò)建及提標(biāo)改造工程的污水處理廠進(jìn)行試運行，每天的進(jìn)水量為4.0萬立方米，利用聯(lián)動調(diào)試處理，該污水處理廠的污水處理系統(tǒng)整體較為穩(wěn)定。擴(kuò)建及提標(biāo)改造后的出水?dāng)?shù)據(jù)要高于當(dāng)前國家排放標(biāo)準(zhǔn)，不僅能夠使TN和NH3-N很好的實現(xiàn)總磷達(dá)標(biāo)，同時還能夠滿足出水要求。分析數(shù)據(jù)可知，在污水處理廠中，水解酸化、高效沉淀池+深床反硝化率池、改良AAO生化處理后的污水，實際出水的指標(biāo)不僅能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，還能夠保證出水的TN低于7mg/l，NH3-N低于1mg/l，這樣將污水處理后的尾水排到河流中，具有提升水環(huán)境質(zhì)量的作用。

利用水解酸化池度污水進(jìn)行處理可有效保障生化效果，從而提高BOD5、COD 的降解效果，分別為：20%~25%和30%~35%。由于受到污泥層的影響，SS 的降解效果在20%~25%，但其他三項的降解效果則不是很理想，可以忽略不計。

在污水處理廠中，改良處理AAO 生化、高效沉淀池和深床反硝化濾池工藝，不僅提高了BOD5、COD 和SS 去除效果，使去除率達(dá)到90%以上，還可以將提高NH3-N、TN 和TP 去除效果，使其去除率提高到85%以上，更有效地保障出水水質(zhì)的安全。除此之外，污水處理廠擴(kuò)建及提標(biāo)改造還能夠為企業(yè)污水處理廠的運行成本，因此這也是污水處理廠進(jìn)行擴(kuò)建和提標(biāo)改造的重要原因之一[5]。

5 結(jié)束語

綜上所述，根據(jù)我國現(xiàn)有的污水處理廠提標(biāo)改造實踐情況來看，生物脫碳和化學(xué)除磷是污水處理廠擴(kuò)建及提標(biāo)改造的重點。只有不斷地提高污水處理廠的工作效率，不斷地縮小污水處理量與實際污水排放量之間的差距，才能夠使我國的水環(huán)境逐步趨于良性循環(huán)。在國家大力倡導(dǎo)節(jié)能減排、綠色環(huán)保的今天，利用污水處理廠進(jìn)行水資源保護(hù)，可以有效地降低污水對水環(huán)境的影響，但同時也需要大家從身邊做起，投入到節(jié)約用水、保護(hù)水環(huán)境的公益事業(yè)中，這樣才能夠有效地緩解我國水資源短缺和污染問題，為子孫后代留下生命之泉。