曝氣生物濾池工藝用于污水廠準Ⅳ類出水提標

張昌明

（溫嶺市水務集團有限公司，浙江 臺州 317500）

1 工程概況

溫嶺市觀岙污水處理廠位于溫嶺市城南鎮三宅村，是目前溫嶺市中心城區污水處理系統配套的規模最大的一座污水處理廠，服務范圍總面積約為21.92 km2。污水廠歷經多次改擴建，歷年工程見表1。目前形成了14 萬m3/d 的處理規模，出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）中的一級A 標準，最終排入隘頑灣海域。

表1 觀岙污水廠歷年工程簡介表

2 工程現狀及存在問題

溫嶺市觀岙污水處理廠現狀規模已達14 萬m3/d，主體采用A/A/O+高密度沉淀池+高效纖維濾池工藝，設計出水水質執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A 標準。本次提標維持規模不變，出水水質執行臺州市地表準IV 類標準（其中TN 按照10 mg/L 考慮），建成后的污水處理設施能充分結合廠區內現狀工藝，較好提升區域水環境。

實際出水水質見表2。可知，現狀出水和原設計的一級A 標準相比，基本達標，并趨于穩定。但若以準地表IV 類標準衡量，CODCr、SS、NH3-N 的去除效果較好，可以接近到該標準的出水要求，而TN 和TP出水保障率較低，需要進一步保障去除效果。

表2 實際出水水質分析表

綜上所述，目前觀岙污水處理廠出水TN、TP 離穩定達標差距較大。相對其他污染物，總磷可通過化學強化去除，TN 的達標難度更大、技術更復雜，因此本次提標工程實現出水水質達到準地表水IV 類標準的主要矛盾是脫氮能力的強化，工藝應選擇兼顧TP的改善。同時由于用地嚴格受限，本項目提標改造可選工藝余地較少，廠內還要維持正常運行生產，對工藝設計提出了不小的挑戰。

3 提標改造工程設計

3.1 設計方案

依照各地對準地表水IV 類水質的把握程度的不同，以及各污水廠進水水質的差別和出水回用用途的差異，國內目前以準地表水IV 類為設計出水水質的污水處理廠選擇了多樣化的處理工藝。總的來說，北方城市以北京為代表，由于其進水水質較濃，而出水水質多對SS 進行了嚴格規定（1～5 mg/L），故各污水處理廠和提標工程均采用了膜過濾（包含超濾膜工藝和MBR 工藝）加臭氧脫色的工藝路線。而南方城市普遍采用改良的生物反應器加常規的混凝沉淀過濾作為主要工藝路線。

鑒于本工程出水NH3-N 已達到相應標準，同時考慮觀岙污水廠現狀以及建設運營成本，推薦采用目前適合南方城市使用的生物濾池（反硝化）/MBBR加混凝沉淀加過濾工藝。

3.2 方案的比較與確定

觀岙污水處理廠提標改造的設計思路，可分為兩方案：

方案一：采用新增曝氣生物濾池方案（BAF），續接現狀深度處理。

方案二：采用生物反應池改造方案（MBBR），續接現狀深度處理，無需增加構筑物。

方案比選見表3。可知，方案一具有處理效果好、運行穩定、不影響生產等優點[1]，能滿足提標要求，因此本工程提標改造技術路線可確定為新增曝氣生物濾池（BAF）方案。

表3 兩種工藝技術經濟綜合比較一覽表

3.2 主要構筑物

3.2.1 新增構建筑物

本次提標工程構筑物新增建（構）筑物見表4。

表4 新增建（構）筑物一覽表

新增單體設計參數：

（1）精細格柵及提升泵房

新建精細格柵及提升泵房1 座，平面尺寸9.6×19.2 m，有效水深6.5 m，與曝氣生物濾池合建。污水先經精細格柵后進入提升泵房，將二沉池出水提升進入曝氣生物濾池。

采用板式精細格柵，共計3 臺，單臺參數：B=1 600，H=1.5 m，柵距b=1～2 mm，功率W=1.5 kW，配套柵渣清洗壓榨系統。

設置提升泵4 臺，3 用1 備，其中1 臺變頻，單臺參數：Q=2 527 m3/h，H=8 m，P=90 kW。

（2）曝氣生物濾池

新建曝氣生物濾池1 座，與提升泵房、加藥間等合建。提升泵房將二沉池出水提升進入曝氣生物濾池。本次曝氣生物濾池主要功能為反硝化功能，目的是去除總氮和部分COD、BOD 等營養物質。

曝氣生物濾池內生物膜基本是由進行反硝化作用的異養型細菌構成，當污水通過濾床時，硝酸鹽被還原成氮氣[2]。由于反硝化生物濾池的進水為二級出水，存在碳源不足的情況，需投加適量的碳源進行反硝化作用。

曝氣生物濾池內集成了反沖洗清水池、廢液池、管廊、鼓風機房、控制室等附屬構建筑物。本次設計的曝氣生物濾池分10 格，單格過濾面積66 m2，主要設計參數見表5。

表5 曝氣生物濾池主要設計參數

（3）加藥間

新建加藥間1 座，與曝氣生物濾池合建，內設乙酸鈉加藥系統。

乙酸鈉作為碳源投加，投加BOD 量為40 mg/L，折合每天投加的商品乙酸鈉為：10 769 kg/d。乙酸鈉采用原液投加，投加濃度為30%，則其投加量為36 m3/d，設置乙酸鈉儲罐3 個，單個有效容積：60 m3，貯存時間：5 d。精細格柵及提升泵房、曝氣生物濾池及配套設施統一采用性能包招標。

（4）變配電間

新建變配電間1 座，主要為提標工程服務，建筑面積200 m2。

3.2.1 原有設計的優化

（1）生物除磷投藥點和藥劑的優選

本工程考慮生物除磷加輔助化學除磷來實現出水TP 達到≤0.3 mg/L 的目標。要實現這個目標，二沉池出水TP 需要降至1.0 mg/L。該工程在現有生物反應池出水預留化學除磷投藥點，以應對進水TP 波動和生物除磷效果不佳的情況，減輕后續構筑物壓力。

現有化學除磷的混凝劑采用聚合氯化鋁PAC。優選化學除磷試劑，可用FeCl3、CaCl2、工業硫酸鋁等[3]，不建議使用APC，建議由運營單位在實際生產中試用后確定；在生物池好氧段投加硫酸亞鐵，在曝氣作用下，二價鐵氧化為三價鐵，并與磷酸鹽反應生成磷酸鐵沉淀進入污泥，隨剩余污泥排出。此外，鐵的存在還可以促進生物活性。

（2）高效纖維束濾池的優化

目前污水處理廠對SS 的強化去除基本上靠過濾來完成，通過高密度沉淀池和高效纖維濾池組合的優化運行，可提高出水SS 達標的穩定性。目前二期實際運行水量為接近8 萬m3/d，出水SS 平均值已小于5 mg/L，但深度處理實際負荷較高（濾速20.6 m/h）。適當降低二期污水處理量至設計流量（7 萬m3/d），對應濾速18.1 m/h，并通過強化化學除磷、優化高密度沉淀池污泥回流比等措施，從而保障出水SS 穩定達標至最新排放標準（≤5 mg/L）要求。

本工程現狀深度處理采用的是高效纖維束過濾技術，是重力式過濾技術，屬深層過濾，適用于提高出水SS 標準[4]。可通過控制高效纖維濾池反沖洗頻率，增加纖維束密度等措施，提高出水SS 達標的穩定性和可靠性。

4 運行效果及經濟指標

該工程運行至今，出水一直穩定達標。工程總投資13 692.59 萬元，其中第一部分費用10 570.24 萬元。新增單位處理成本0.64 元/m3，新增單位經營成本0.48 元/m3。

5 結論

溫嶺市觀岙污水處理廠提標改造工藝主要針對出水TN、TP 達標率低的情況，通過增設曝氣生物濾池，強化體系脫氮除磷的能力。工程自投入運行后，出水一直穩定達標，安全可靠，可為類似污水處理廠提標改造的設計提供借鑒。