城市生活污水處理廠提標到地表三類水工藝路轉及調試運行

王磊

（中核新能源投資有限公司，北京 100037）

在新技術、新設備的推動下，生活污水的凈化處理效果也在不斷提升。某城市生活污水處理廠為響應政府政策要求，對現有的工藝路線進行了升級改造，保證最終排水達到地表水Ⅲ類標準。在提標改造中，新增了反硝化深床濾池、提升池及反沖洗排水池等構筑物，加入了乙酸鈉、除磷藥劑和臭氧等材料，以及鼓風機、反沖洗泵等設備。完成提標改造后，經過調試運行并收集出水樣品進行實驗分析，樣品中COD、SS 和TN 等污染物的含量均在地表水Ⅲ類標準范圍內，提標改造效果良好。

1 提標改造的工藝路線設計

1.1 基本參數設計

某生活污水處理廠的污水處理規模為5 萬m3/d，出水指標執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）中一級標準的A 標準。經過本次提標改造后，要求最終排水的污染物指標達到《地表水環境質量標準》（GB/T14848-2017）中關于Ⅲ類水標準。從該處理廠排水中選擇多份樣品，進行化學成分分析，測量水樣中COD、SS、TN（總氮）的含量，并求平均值。進水水質和出水標準如表1 所示。

表1 生活污水進水水質和出水標準（單位：mg/L）

1.2 改造工藝流程

考慮到污水預處理對污染物去除率和出水水質的影響并不明顯，在此基礎上出于成本控制考慮，保留原工藝路線中的預處理程序不變。預處理流程為：收集起來的污水通過粗格柵完成固體顆粒無的過濾后，流入進水泵房。再通過細格柵去除懸浮物，進入旋流沉砂池。經過沉淀、吸附后，上層污水進入到氧化溝。利用外部鼓風機吹入氧氣，加速氧化過程，一段時間后流入二沉池。改造工藝從二沉池出發，主要改造內容為：

1.2.1 新增反硝化深床濾池。原來的工藝流程中，二沉池出水經提升水池后直接進入絮凝沉淀池。新工藝中增加了反硝化深床濾池，其功能是在外加碳源乙酸鈉的作用下，通過反硝化去除污水中的總氮。濾池底部濾料平均厚度為1m，反沖洗周期設定為36h，采用氣-水聯合方式進行反沖洗，反洗強度分別為30L/m2·s（氣）和6L/m2·s（水）。

1.2.2 增加了提升泵池及反沖洗排水池，其功能是滿足污水處理流程水力高程要求。將絮凝沉淀池的出水，利用提升水泵送至排水管網。提升水泵共4 臺，3 臺常用，1 臺備用，最大高程15m，功率22kW。反洗排水泵功率15kW，最大高程10m。

除此之外，還增加了臭氧催化接觸池、曝氣生物濾池等構筑物。改造后的工藝流程如圖1 所示。

圖1 改造后的工藝流程

2 提標改造工程的調試運行

2.1 調試前的準備事項

完成提標改造工藝路線的優化設計后，對現場的污水處理設備進行改造、安裝，經過驗收后開始著手進行新工藝系統的調試。開始調試前，做好以下準備工作：（1）檢查生化系統運行是否穩定，經過預處理程序后，二沉池出水水質應保持穩定；（2）安排技術人員對改造后的新工藝流程進行認真檢查，核對提升水泵、反沖洗泵等設備的型號與設計要求是否一致，檢查設備能否正常運行；（3）復核調試程序，并檢查調試運行所需的各類材料、藥劑等是否準備妥當。上述準備事項完成后，開始調試運行。

2.2 明確調試方案

本次調試主要包含兩個階段：其一是啟動階段，在提標改造完成并且通過質量驗收后，運行50 天。反硝化深床濾池和曝氣生物濾池接種掛膜，使系統維持在低負荷運行。當檢測到污水中各類污染物指標穩定以后，說明掛膜成功，然后循序漸進的提升進水負荷。其二是穩定階段，持續50 天。按照生活污水處理廠正常的處理量進水，分別記錄進水和出水中COD、TN 和SS等污染物的含量數據。

2.3 穩定運行效果分析

2.3.1 深度處理對COD 去除效果

在提標改造后的污水處理工藝中，反硝化深床濾池在乙酸鈉的作用下，能夠實現碳源降解，從而去除一部分COD；在絮凝沉淀池中，以膠體和懸浮物存在的COD，也能夠被濾除；剩下的少量難以降解的COD，在臭氧的氧化作用下，也被分解成為小分子的有機酸，在曝氣生物濾池中被分解完全，因此COD 去除效果較為徹底。在調試運行中，50 天內污水中COD 含量變化如圖2 所示。

圖2 深度處理中COD 去除效果

結合圖2 可知，在穩定運行階段，二沉池出水中COD 的含量相對穩定，維持在58-75mg/L 之間。去除率在76%-87%之間波動，平均去除率為82.4%。

2.3.2 深度處理對TN 去除效果

污水中總氮（TN）主要在反硝化深床濾池中，實現從硝態氮向氮氣的轉化。在反應器掛膜成功后，進入穩定運行階段，TN 去除效果如圖3 所示。

圖3 深度處理中TN 去除效果

結合圖3 可知，二沉池出水中TN 含量在10.5-16.0mg/L 之間波動；最終出水中TN 含量，在前15 天內波動較為明顯，最高含量可以達到7mg/L。進入穩定運行階段后，TN 含量比較穩定，維持在3.5-5.0mg/L 之間。TN 去除率在前15 天起伏較大，運行穩定后平均去除率為64.5%。

2.3.3 深度處理對SS 去除效果

生活污水中懸浮物（SS）首先經過反硝化深床濾池進行過濾，之后通過絮凝沉淀池時，一部分SS 沉淀下來，污水中SS 含量進一步減少。最后再通過曝氣生物濾池、纖維轉盤濾池，可以使SS 的去除更為徹底。在工程穩定運行后，SS 去除效果如圖4所示。

圖4 深度處理中SS 去除效果

結合圖4 可知，二沉出水中SS 含量在55-70mg/L 之間波動，最終出水中SS 含量穩定維持在2-4mg/L 之間。去除率較為穩定，在88-92%之間，平均去除率為90.6%。

2.3.4 深度處理穩定運行效果

統計調試運行中COD、TN 和SS 的去除數據，該系統深度處理穩定運行后效果如表2 所示。

表2 深度處理穩定運行效果（單位：mg/L）

根據表2 提供數據可以發現，經過提標改造后的污水工藝中，二沉池出水（進水）的COD 含量在60-75mg/L 之間波動，而經過處理后最終出水在10-16mg/L 之間波動。根據相關規定，地表Ⅲ類水標準中，COD 含量不得超過20mg/L。由此可見，提標改造后污水排放滿足標準。另外，在TN 和SS 兩項污染物的指標中，出水均達到排放標準，調試運行效果良好。

3 提標改造工程效果分析

該生活污水處理廠經過此次提標改造后，取得了如下效益：（1）環保效益。新工程上線以后，生活污水經處理后，COD、SS、TN、TP 等各類污染物的含量均明顯降低，并且達到了Ⅲ類水標準?？勺鳛橹兴厥昭h利用，對防止地下水、河流水污染起到了積極效果。（2）社會效益。本次改造以較低的成本投入，取得了理想效果，除了為生活污水處理廠進行工藝改造提供了經驗借鑒，也為工廠進行工業廢水處理工藝的升級產生了積極影響。通過嚴格控制污水排放標準，有利于城鎮水質的極大改善，對地方經濟可持續發展有積極幫助。

4 結論

在環保要求日益嚴格、對違規排污打擊力度不斷提升的背景下，生活污水處理廠必須要加快進行新技術、新設備的引進，實現污水處理工藝的升級，進一步提高排水水質。本次提標改造工程中，在原來的工藝流程中增加了反硝化深床濾池、提升池及反沖洗排水池等構筑物，并且使用了乙酸鈉、臭氧等制劑，輔助進行污水中COD、SS 的去除。調試運行結果表明，改造后的污水處理系統對污染物的去除更加徹底，最終出水得到了III 類標準，具有推廣價值。