某化工園區污水處理廠擴容技改工程設計實例

荊王松

（東華工程科技股份有限公司，安徽合肥230024）

某化工園區污水處理廠自投入運行至今，現有兩期污水處理工藝，總處理規模為2.88×10m/d，其中一期1.44×10m/d，二期1.44×10m/d，主要接納處理高新園區內各企業排放廢水。一期工程分三系列進水。系列I為有機廢水，主體處理工藝為兩級生化（A/O+O）；系列II為生產廢水，主體處理工藝為活性污泥法A/O工藝；系列III為普通酸堿廢水。

為滿足園區不斷發展，二期工程展開建設并投產運行。為了保障一期出水穩定達標，將一期出水并入二期共同處理，出水滿足國家《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級B排放標準。

根據區域規劃要求，園區企業A廢水排放量擬增加1.3×10t/d，同時浙江地區將嚴格控制污水總氮排放指標。為滿足企業A廢水的處理及污水廠總氮達標排放要求，需要對園區污水處理廠進行擴容，并對現有工藝流程進行技術改造。

1 擴容技改工程

1.1 改造思路

園區污水處理廠污水來源多，成份復雜，可生化性較差，部分污水甚至具有毒性。除此之外，還存在污水含鹽量較高，Cl在3 000～5 000 mg/L，Ca在1 000～1 500 mg/L；運行負荷較高，MLSS大于5 g/L，但MLVSS/MLSS僅0.5左右；一期中系列Ⅰ處理工藝對氨氮去除效果優于Ⅱ系列等運行問題。考慮新增企業A排水為鈷鎳工業廢水，成分復雜且含有氨氮等污染物，兼顧廠區工藝流程，將園區企業A新增1.3×10t/d污水納入一期處理，即一期規模由1.44×10t/d擴建為2.74×10t/d，二期規模不做調整。

根據現有水量統計和水量預測，園區污水處理提標擴容技改工程規模為4.18×10t/d，需針對擴容后的一期生化處理工藝進行改造。綜合污水水質預測和論證，并結合現場實際運行情況，確定污水處理廠設計進水水質見表1。

表1 設計進水水質

提標后污水滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級A標準，污水處理廠擴容技改后設計出水水質見表2。

表2 設計出水水質

綜上所述，為最大可能提高廠區處理效率，需根據廠區實際運行情況，對前段工藝單體進行改造來去除COD、氨氮等有機物，同時針對總氮指標，補充設計相應工藝進行去除。

1.2 工程改造

（1）原一期工藝中混合池改為均質池

原一期設計處理水量1.44×10t/d，再納入企業A新增1.3×10t/d廢水，處理規模翻倍導致原均質池池容不能滿足設計停留時間需要，經過計算后將混合池改造為均質池，不僅可以去除部分有機物，分解大分子有機物，而且改善污水可生化性，促進有機氮轉化為NH-N，并在均質池內保留中和池，從而在保證均質池停留時間的同時也使中和反應的停留時間滿足規范要求。

（2）原一期事故池改為一段好氧池，缺氧池改為好氧池

原生化工藝實際運行負荷較高，且進水水量增加，去除有機物量增大。要保證水質去除效果，原有好氧池難以滿足處理負荷及停留時間需求，故通過改造增加好氧停留時間。加之排污企業多，水質波動在所難免。采用原有單一的預處理效果不明顯，且無法提高廢水的可生化性。好氧池將污水中大部分有機污染物降解，將污水中氨氮硝化成亞硝酸鹽和硝酸鹽。除此之外，生化系統污泥濃度大于5 g/L，系統運行不穩定，而且污泥濃度偏高，容易導致污泥膨脹和老化，還有可能導致傳氧速率較低，形成厭氧反應，因此通過對原有事故池和缺氧池進行改造來降低運行負荷和污泥濃度，以保證其在正常的范圍內運行。

（3）好氧池改造為接觸氧化池

該污水處理廠建設運行較早，隨著該廠改造及二期建設，廠區內建設用地日趨緊張，為避免規模增加導致新建池體，對原有好氧池進行工藝改造，將原活性污泥法工藝改造為生物膜法工藝，以提高其容積負荷，減少占地面積。改造為接觸氧化池也進一步緩解污泥濃度偏高的壓力，保持生化系統的穩定運行，保證系統良好的污水處理效果。

（4）增加反硝化池和碳化池

改造工程將工藝前段厭氧池改造為其他用途，工藝流程將總氮進入工藝后段處理，因此需增加反硝化池進行反硝化反應。由于反硝化菌為化能異養菌，反硝化過程中需投加有機碳源，為反硝化菌的生長提供基質，將廢水中的硝態氮和亞硝態氮還原為氮氣去除，因此在去除污水中總氮的過程中需要在反硝化區后設置脫碳區，通過好氧微生物的作用去除廢水中剩余有機污染物，對剩余有機物、氨氮進一步去除。

1.3 工藝流程

污水處理廠提標擴容后處理工藝流程簡圖見圖1。

圖1 污水處理廠改造后工藝流程圖

2 主要構筑物設計

2.1 均質池

均質池：1座，設計尺寸為40 m×22.25 m×4 m，結構形式為半地下式鋼砼，水力停留時間為5.4 h，主要設備為混合攪拌機1臺；中和池：1座，設計尺寸為2 m×22.25 m×4 m，結構形式為半地下式鋼砼，水力停留時間為10 min。

2.2 好氧池

一段好氧池：1座，設計尺寸為46 m×18 m×4 m，結構形式為半地下式鋼砼，水力停留時間為15 h，污泥濃度為3 g/L，COD污泥負荷為0.1 kg COD/（kg MLSS·d），主要設備為可提升微孔曝氣器300套。

好氧池：1座，設計尺寸為30 m×26.3 m×4.5 m，結構形式為半地下式鋼砼，水力停留時間為15 h，污泥濃度為3 g/L，COD污泥負荷為0.1 kg COD/（kg MLSS·d），主要設備為可提升微孔曝氣器560套。

2.3 接觸氧化池

接觸氧化池：1座，設計尺寸為60 m×25.8 m×4.5 m，結構形式為半地下式鋼砼，水力停留時間為10.7 h，污泥濃度為3 g/L，COD容積負荷為0.11 kg COD/（m·d），主要設備為可提升微孔曝氣器550套，彈性填料為10 500 m。

2.4 反硝化池

反硝化池：2座，設計尺寸分別為36 m×65 m×8.0 m和35 m×25 m×8.0 m，結構形式均為半地下式鋼砼，水力停留時間分別為10 h和4 h，有效水深均為7.5 m，主要設備為懸浮填料7 000 m，填料區專用推流器為36臺，羅茨鼓風機1臺。

2.5 碳化池

碳化池：1座，設計尺寸為44 m×70 m×7 m，結構形式為半地下式鋼砼，水力停留時間為12 h，主要設備為懸浮填料6 000套，曝氣系統1套。

3 調試效果

該項目進入調試階段后，于2020年8月開始接近設計負荷進水進行調試。針對此次改造過程中新建工藝單體流化床（硝化）和流化床（碳化）進行性能分析，調試期間進水水質基本穩定。進水COD濃度為130~300 mg/L；進水NH-N濃度為4~12 mg/L；進水TN濃度為10~70 mg/L。對為期一個月的進出水水質指標COD、NH-N、TN進行分析。

3.1 CODCr去除效果

擴容技改后反硝化池以及碳化池等單體進出水COD指標見圖2。

圖2 擴容技改后進出水CODCr

由圖2可知，混合進水經過處理后的出水COD濃度大幅度降低，對于COD去除率最高可達83%，且調試后期運行出水COD低于55 mg/L，表明新增碳化池對于工藝后段COD的去除效果明顯，能夠有效保障園區污水COD穩定達標排放。

3.2 NH3-N去除效果

擴容技改后反硝化池以及碳化池等單體進出水NH-N指標見圖3。

圖3 擴容技改后進出水NH3-N

由圖3可知，進水經過處理后的出水NH-N濃度均低于4 mg/L，對于NH-N的去除率基本大于65%，最高可達85%，且調試后期運行出水NH-N低于2 mg/L，表明新增后段反硝化池去除NH-N的效果明顯，反硝化工藝針對該園區污水的處理有效可行。

3.3 TN去除效果

擴容技改后反硝化池以及碳化池等單體進出水TN指標見圖4。

圖4 擴容技改后進出水TN

由表4可知，混合進水經過處理后的出水TN濃度均低于10 mg/L，對于TN的去除率大于87%，最高可達91%，且調試后期運行出水TN低于2 mg/L，表明新增后段反硝化池去除TN的效果明顯，反硝化工藝針對該園區污水的處理有效可行。

4 結論

（1）通過對一期前段工藝的改造，增加均質池池容，能夠有效保障均質池的有效停留時間，同時也增加了預氧化功能，極大提高了廢水的可生化性。

（2）通過增加一期好氧池池容，能夠有效解決運行負荷較高的問題；將活性污泥法改造為生物膜法，能夠大幅度提高生化池的容積負荷，保障整個生化系統的穩定運行，有效去除污水中的COD。

（3）根據設計工藝及參數設置的中試實驗結果：增加反硝化池能有效去除污水中的TN，TN去除率最高可達91%；碳化池對COD的去除也有比較好的去除率，最高可達83%；保障園區污水處理廠出水達標排放。

（4）園區污水處理廠改造要求水質滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）中的一級A標準，該工程的設計為類似工程提供了可借鑒的設計實例。