污水處理廠處理工藝比選問題及運行效果分析

文_陳海燕 陳衛東 鄧東明

1 廣東順控發展股份有限公司 2 廣東順控水務投資建設有限公司

1 工程概況

群力圍片區污水處理廠一期工程位于順德區北滘鎮東部的群力圍片區潭洲水道東岸、規劃工業大道北側地塊。項目規模為3萬m3/d，遠期規模為6萬m3/d。項目服務總面積約28.5km3，服務人口9.93萬人。選擇采用“AA/O 微曝氧化溝+高效沉淀池+纖維轉盤濾池”三級污水處理工藝流程，出水水質執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中一級排放標準A標準和廣東省地方標準《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）的第二時段一級標準的較嚴值。污水處理廠產生的污泥采用“污泥調理+廂式隔膜壓濾機深度脫水”工藝，污泥脫水至含水率60%后將運至廣東順控環境投資有限公司進行處置。

2 生物處理工藝比選

根據本項目的進出水水質要求，結合地域和場地特征，對目前國內成熟污水處理工藝的技術研究結果，篩選出AA/O微曝氧化溝和CAST兩種工藝進行比選，以選擇一種最適合本工程實際情況的工藝路線。

2.1 AA/O微曝氧化溝工藝

AA/O微曝氧化溝工藝是改良型氧化溝工藝，前置厭氧區、缺氧區強化脫氮除磷功能。在缺氧段，反硝化細菌將內回流帶入的硝酸鹽通過生物反硝化作用，轉化成氮氣逸入到大氣中，從而達到脫氮的目的；在厭氧段，聚磷菌釋放磷，并吸收低級脂肪酸等易降解的有機物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通過剩余污泥的排放，將磷除去。該工藝成熟，運行穩定，運行管理方便，技術風險性小，設備少，維修簡單。其功能特點是采用微孔曝氣與機械推流方式配合運行，可以使氧化溝設計有效水深達到5.0m以上，占地面積大幅減小，投資費用大幅降低；采用微孔曝氣和潛水推進器，可大幅降低能量消耗，從而降低運行費用；氧化溝泥齡時間較長，污泥產量少，可降低污泥處理費用。

2.2 CAST工藝

CAST為一種間歇式反應器，反應器內按曝氣、非曝氣階段不斷循環，將生物反應過程和泥水分離過程結合在一個池子中進行，無需建設二沉池。CAST工藝一般包括進水一曝氣，進水一沉淀，潷水，進水一閑置四個階段。其功能特點是無需設置初沉池及二沉池，占地面積小，建設基建費用低；在沉淀階段，整個反應區起沉淀池的作用，表面負荷低，沉淀效果好；反應池內存在較大的濃度梯度，且好氧、厭氧交替進行，能有效的抑制污泥膨脹；自動化程度高，對自控系統可靠性能要求高。

2.3 兩種處理工藝對比分析（見表1）

表1 兩種處理工藝各項指標對比情況表

通過比較，可以看出AA/O微曝氧化溝工藝和CAST工藝各有自己不同的優勢與不足，均能達到處理要求，但是結合污水特點，AA/O微曝氧化溝工藝更適合，體現在運行更加穩定可靠、工藝運行調節更加靈活、運行風險更小、設備少維修簡單等方面。

3 除磷工藝比選

生物脫氮除磷，對于進水碳源數量、活性污泥泥齡長短控制等有較嚴格要求。

一般具有生物除磷效果的工藝可以達到75%～85%的TP去除率，出水TP≤1.0mg/L。但是本工程要求出水TP≤0.5mg/L，TP去除率在88.9%以上。因此，采用以生物除磷為主，并增加化學輔助除磷單元是使出水總磷指標穩定達標的最佳之選。

根據化學除磷藥劑投加點與生物除磷反應的先后順序，可將化學輔助除磷工藝分為前置投加工藝、同步投加工藝、后置投加工藝，三種工藝的優點和缺點如表2所示。

表2 各種化學輔助除磷工藝的優缺點

通過上述各種化學除磷工藝的對比可以看出，前置投加工藝更適宜對現有構筑物的改造，該方法能減少污水中有機物濃度，不適合南方生活污水有機物濃度不高的情況；同步投加工藝硝酸鹽污泥和剩余污泥混合在一起，回收磷酸鹽較困難，此外在厭氧狀態下污泥中磷會再釋放等缺點，兩種工藝均不適宜作為本工程的除磷工藝。

后置投加工藝在運行上有明顯的可控性，同時利于后續磷回收，因此本工程推薦的除磷工藝為后置投加工藝，擬在二沉池后設置高效沉淀池，將化學除磷藥劑的投加位點設于高效沉淀池進水處。

4 深度處理過濾工藝比選

目前技術成熟、應用廣泛的、常見的深度處理過濾工藝有纖維轉盤濾池、V型砂濾池、不銹鋼濾網過濾器三種。本工程選擇這三種過濾工藝進行比選。

4.1 纖維轉盤濾池工藝

纖維轉盤濾池工藝核心裝置就是中間的過濾轉盤，它由多塊扇形組成，上面包裹著濾布，屬于插拔式結構。驅動電機帶動轉盤旋轉，水流經過濾盤后實現清水和泥水分離，泥水通過集泥槽排走，清水進入出水廊道。具有系統簡單、運行維護管理方便和運行成本低的優勢，在實際運行中可實現連續過濾，出水水質好，水量穩定，有效過濾面積大，耐沖擊負荷，適應性強，進水水質SS≤20mg/l，瞬時峰值可達到80mg/l；占地面積小，僅為v型濾池工藝的l/8；反洗水量小，與處理水量的比≤l%，實際工況下反沖洗間隔時間一般為2h，每個濾盤的沖洗時間為1～2min，因此反洗水量可以比較均勻地返回到前處理系統，不會對前處理工藝產生影響；總裝機功率低，運行費用低；水頭損失小，微濾布過濾機一般為0.2～0.3m。

4.2 V 型砂濾池工藝

V型砂濾池工藝一般采用粒徑較為一致的石英砂作為過濾介質，粒徑和濾料厚度都大于原來的級配濾料，使濾床的納污能力強，濾后水質好，反沖洗周期長。該工藝反沖洗采用氣、水聯合沖洗，分為單氣沖洗，由約55m3/m2·h 強度的空氣，使沙層在不膨脹的情況下，全面沸騰擦洗，使整個濾池不可能產生積泥死角，可對氣水同時沖洗；料層微膨脹，砂中污泥在氣體擦洗的同時由小流量的（約10m3/m2·h）反沖水浮出濾層，后單獨由約17m3/m2·h 強度的清水漂洗濾層至濾層徹底干凈；最后采用減速過濾技術，在整個反沖洗過程中，由一股 V 型槽流出的側向水流將反沖洗表面浮渣沖向中央排水渠，布氣布水采用長柄濾頭。

4.3 不銹鋼濾網過濾器工藝

使用不銹鋼濾網過濾器工藝時污水通過重力流入空心滾筒內，滾筒上為高強度致密的不銹鋼濾網。水由濾網內側向外流出，水中的細小顆粒及膠體在濾網的內側聚積。當微小顆粒及膠體在濾網內側聚積到一定程度時，濾網過水減少，筒內水位逐漸上升。當上升到一定程度時，將觸發液位傳感器發出信號并啟動筒體轉動，同時反沖洗泵啟動，筒體開始轉動，高壓沖洗水通過位于滾筒頂部的噴頭由外自內對濾網內側的聚積顆粒及膠體進行沖洗，反沖洗用水為過濾器本身的過濾后出水，沖洗分離出來的雜質流入過濾器內部反洗水收集槽，然后在重力作用下通過排污管排出。反沖洗的同時，過濾正常進行。整個工藝流程無毒、無污染、無須化學清洗，運行全自動化控制，并設有多重保護，日常不需專人操作管理。

4.4 三種深度處理過濾工藝對比分析（見表3）

表3 三種深度處理過濾工藝綜合比較表

通過比較發現，V型砂濾池占地面積大，本項目用地面積緊湊，不適宜選用。而高效沉淀池工藝與濾布濾池工藝作為深度處理工藝在污水處理行業中有大量的實際運行案例，因此本工程推薦選用纖維轉盤濾池。

5 運行效果分析

對污水廠2020年下半年的運行狀況結果進行分析，水質指標如圖1～6所示。

圖1 污水廠2020年月COD進出水變化

圖2 污水廠2020年月BOD進出水變化

圖3 污水廠2020年月TP進出水變化

圖4 污水廠2020年月TN進出水變化

圖5 污水廠2020年月氨氮進出水變化

圖6 污水廠2020年月SS進出水變化

由圖1～6可知，污水廠出水完全可滿足 GB18918《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準和廣東省地方標準《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）的第二時段一級標準的較嚴值。2020年6月至12月共處理水量475萬t，耗電131萬kWh，外運泥餅1435t，消耗PAM1.75t，PAC266t，經核算本工程的直接運行成本為0.51元/t。

6 結論

①AA/O微曝氧化溝工藝成熟、運行穩定、工藝運行調節靈活、運行管理方便，技術風險性小，設備少，維修簡單，推薦本工程選用。

②后置投加工藝在運行上有明顯的可控性，同時利于后續磷回收，因此推薦本工程的除磷工藝選用此工藝，擬在二沉池后設置高效沉淀池，將化學除磷藥劑的投加位點設于高效沉淀池進水處。

③纖維轉盤濾池工藝處理效率高、出水水質穩定、運行費用低、設備管理簡便和占地省等優點，且有大量的實際運行案例，推薦本工程選用。

④2020年6月至12月運行數據顯示廣東順德區國有企業建設的第一家城鎮污水處理廠一期工程運行效能，出水能夠穩定達到設計出水標準，污水處理廠的運行取得了良好的社會效益和環境效益。