改良A/A/O工藝在污水廠中的設計方案

劉 玲 張微薇

（1.南京市市政設計研究院有限責任公司，江蘇 南京 210018；2.南京工業大學城市建設學院，江蘇 南京 211816）

0 引言

貴港市位于廣西東南部是一座內河港口城市，近年來貴港市建設發展迅速，城市范圍不斷擴大，現有污水處理廠容量已漸趨飽和，為了避免地表水體和地下水源遭到污染，亟需建設城東污水處理廠，保護天然水體環境。城東污水處理廠規模為近期4萬m/d，遠期8萬m/d。建筑用地實際面積：40500m，建構筑物總占地面積：10307m。該項目總投資為12362.8萬元，其中工程費用7353.8萬元。根據進出水水質和處理要求，并結合項目區域規劃建設的實際情況和建設發展要求，確定該污水處理廠工程主要處理工藝：改良A/A/O+高效沉淀池；出水達到一級A標準。

在該污水處理廠未建設前，貴港市現有污水處理廠分別為城西污水處理廠、江南污水處理廠。

城西污水處理廠處理規模為10萬m/d，實際污水處理量已接近滿負荷，服務范圍為江北片老城區、城北新區、糖城片及西江片區，處理工藝為氧化溝工藝；出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）一級B標準。江南污水處理廠處理規模為5萬m/d，服務范圍：江南流域及江南工業園流域，處理工藝為氧化溝工藝；出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）一級B標準，2009年開始建設，已建設完成。

隨著貴港市城市建設步伐的加快，城北區東部片區建設正在如火如荼地進行，根據排水專項規劃要求，該片區污水應匯入城東污水處理廠統一處理，但城東污水處理廠至今都未列入建設計劃，大量污水無法處理，必然導致郁江水體環境惡化。

1 污水量預測

污水由給水轉化而來，通過分析城鎮給水情況，可以確定城鎮污水量及主要構成。城市用水量的預測，是確定城市供水規模、工程投資及污水量的依據。針對城東污水處理廠服務范圍，考慮采用現狀用水量推算法和用水指標預測法來進行污水量預測。確定城東污水處理廠近期規模為4萬m/d，遠期規模為8萬m/d。

2 進出水水質及工藝流程

城市污水水質如何，直接影響污水處理工藝及其參數的選擇、工程造價以及污水廠經營成本。因此須調查了解現狀城市排放的污水水質，并結合城市居民生活水平狀況情況，參考類似城市污水廠原污水水質的取值，合理確定城東污水處理廠原污水水質，進而選擇經濟合理、技術先進的污水處理工藝。

從我國污水處理廠的統計資料來看，一般北方城市污水收集系統比較完善，用水量較小，污水廠進水水質的BOD及值較高；而南方城市的污水收集系統不太完善，用水量較大，污水廠進水水質的BOD及值偏低。

污水處理的工藝流程應根據進水污染物濃度及設計出水水質進行選擇。由于城東污水處理廠尚未建成，其服務范圍內的沙江泵站（設計流量1.24萬m/d）及圣湖泵站（設計流量0.54萬m/d）的污水現由城西污水處理廠進行處理。目前2個泵站服務范圍內尚未完全分流，進水中存在部分雨水。近期對服務范圍內幾處污水檢測結果如表1所示。

表1 泵站及主要排污點檢測結果（mg/L）

城西污水處理廠已運行多年，有較為翔實的水質數據，針對其進水水質數據進行涵蓋率分析如表2所示。

貴港城西污水處理廠的服務范圍主要為老城區，管網基本為雨污合流，通過截流干管收集污水，常年進水水質相對較低，通過表2可以看出，在涵蓋率85%的情況下，對應COD濃度僅為100mg/L，BOD濃度約為60mg/L，總氮及氨氮的濃度也較低。

表2 不同涵蓋率進水水質匯總表（mg/L）

城東污水處理廠來水主要為生活用水，服務范圍內規劃污水管均為分流制，在建成后進水水質受原有合流制管網的影響程度較小。因此結合污水水質情況，確定城東污水處理廠的進水水質。設計出水水質根據貴港市人民政府辦公室正式印發的《貴港市水污染防治行動計劃工作方案》（貴政辦通【2016】5號）要求，新建城東污水處理廠的出水執行一級A標準，具體指標見表3。

表3 設計進、出水水質（mg/L）

處理廠進水的BOD/COD＞0.3，可進行生化處理，采用可靠的二級處理工藝完全可使出水COD≤50mg/L，達到一級A標準。

為了保證污水處理廠的正常運行和出水水質的穩定，接管污水必須符合《污水排入城市下水道水質標準》（GB/T31962—2015）中規定。

城東污水處理廠采用污水處理工藝為“預處理+改良A/A/O生化池+高效沉淀池+紫外線消毒工藝”。

3 工藝技術特點

傳統A/A/O法即厭氧/缺氧/好氧活性污泥法。污水在流經3個不同功能分區的過程中，在不同微生物菌群的作用下，去除污水中的有機物、氮和磷。厭氧、缺氧和好氧3個區嚴格分開，有利于不同微生物菌群的繁殖生長，因此除磷脫氮效果較好。目前，該法在國內外使用較為廣泛。A/A/O工藝是應用最廣泛的生物除磷脫氮技術，但從理論上講，前置反硝化不可能實現100%的脫氮，因此，回流污泥中硝酸鹽對生物除磷的影響總是存在的，為了盡量減少這種不利影響，針對回流污泥中的硝酸鹽進行反硝化的改良型A/A/O工藝得到了研究的應用。

改良型A/A/O工藝是在傳統A/A/O法的厭氧池之前設置回流污泥反硝化池（圖1），來自二沉池的回流污泥和10%左右的進水進入反硝化池（另90%左右的進水直接進入厭氧池），停留時間為20min~30min，微生物利用10%進水中的有機物作碳源進行反硝化，去除回流污泥帶入的硝酸鹽，消除硝態氮對厭氧池釋磷的不利影響，保證除磷效果。

圖1 改良型A/A/O工藝流程

深度處理旨在進一步降低出水中的COD、BOD、SS、TN、TP等污染物指標，從一級B標準到一級A標準，氮、磷等指標的去除率要求較高，必須通過深度處理單元才能滿足出水要求。

污水深度處理工藝應根據水質目標選擇，工藝單元的組合形式進行多方案比較，滿足實用、經濟、運行穩定的要求。污水深度處理工藝單元主要包括混凝、沉淀、過濾、消毒，必要時可采用活性炭吸附、膜過濾、臭氧氧化和自然處理等工藝單元。根據城西污水處理廠現狀及目標出水水質、現有工藝流程與布局以及廠區可用地情況，該工程深度處理方案就混凝、沉淀、過濾、消毒進行論證。

高效混凝沉淀是以體外污泥循環回流為主要特征的一項沉淀澄清新技術，借助高濃度優質絮體群的作用，大幅度提高絮凝和沉淀效果而得名。過濾是保證出水水質的重要環節，主要去除進水中的懸浮固體。過濾裝置類型較多，一般有普通快濾池、雙閥濾池、無閥濾池、虹吸濾池、移動沖洗罩濾池等。近年來，在傳統過濾裝置基礎上又發展形成了連續流砂過濾器、濾布濾池等成套、定型過濾設備。目前城市污水深度處理中常用的有濾布濾池和深床濾池等。

城東污水廠采用的深度處理工藝為高效混凝沉淀，它具有總投資相對較低、出水水質穩定、配套設備相對較少、運行管理簡便等優點。高效混凝沉淀池是“混合凝聚、絮凝反應、沉淀分離”3個單元的綜合體，即把混合區、絮凝區、沉淀區在平面上呈一字形緊密串接成為一個有機的整體。該工藝是在傳統的斜管式混凝沉淀池的基礎上，充分利用加速混合原理、接觸絮凝原理和淺池沉淀原理，把機械混合凝聚、強化絮凝、斜管沉淀分離3個過程進行優化組合，從而獲得常規技術所無法比擬的優良性能。“高效”體現在2個方面：1）集混合、絮凝、沉淀、泥渣濃縮于一體，水頭損失小，系統效率高；2）采用斜管沉淀、泥渣回流等措施大幅提高沉淀區表面負荷，沉淀效率高。高效混凝沉淀池處理效率高，出水水質穩定，越來越多地應用于污水深度處理中。

高效混凝沉淀池中絮體循環使用提高了絮凝劑使用效率，節約10%~30%的藥劑；斜管的布置提升了沉淀效果，具有較高的沉淀速度，可達20m/h~40m/h；排放的污泥濃度較高，可達30g/L~50g/L；耐沖擊負荷，對進水波動不敏感；處理效率高，單位面積產水量大，土建投資低，尤其適用于改擴建工程。

4 主體構筑物及工藝參數

4.1 粗細格柵及進水泵房

粗格柵是去除污水中較大的漂浮物，攔截直徑大于20mm的雜物，以保護水泵不致堵塞和磨損，并保證后續處理構筑物的正常運行。采用2套三索式格柵除污機，渠寬1600mm，柵前水深0.85m，格柵間隙20mm，安裝傾角=75°。

進水泵房是將污水一次提升，使污水以重力依次流過各處理構筑物，以保證污水廠的正常運轉。采用4臺潛污泵，3用1備。

4.2 細格柵及進水泵房

細格柵進一步去除污水中的漂浮物及直徑大于5mm的雜物，保證后續處理構筑物的正常運行。采用2套回轉式細格柵清污機，渠寬1600mm，柵前水深1.0m，格柵間隙5mm，安裝傾角=75°。

旋流沉砂池：利用物理原理去除水中比重大于2.65，粒徑大于0.2mm的無機顆粒，如泥沙、煤渣等，保證后續處理構筑物的正常運行。污水經細格柵進入1套旋流沉砂設備，直徑3100mm，高=3.0m，配套設備攪拌機2套=0.75kW。螺旋壓榨機，=300mm，=1.5kW和砂水分離器，=12L/s~20L/s，=0.37kW各一臺。

4.3 改良A/A/O生化池

改良A/A/O生化池由預缺氧池、厭氧池、缺氧池、好氧池組成，有效降解污水中有機物、TN、TP、SS等污染物。其土建、設備均按近期考慮，為4.0萬m/d。總體尺寸為60m×58m×6m。設計參數如下：污泥濃度MLSS為3.5g/L，污泥回流比為50%~100%，混合液回流比為100%~300%，污泥總產率系數為0.6kgMLSS/kgBOD，校核污泥負荷為0.063kgBOD/kgMLSSd，污泥齡為15d，總停留時間HRT為12h（其中，預缺氧區0.5h、厭氧區1h、缺氧區4.0h、好氧區6.5h）。預缺/厭氧池各設兩套潛水攪拌器。缺氧池設4套潛水推流器。曝氣裝置采用薄膜盤式微孔曝氣器，Φ260mm，=2.4m/（個·h）。

4.4 二沉池

二沉池是活性污泥系統的重要組成部分，其作用主要是使污泥分離，使混合液澄清、濃縮和回流活性污泥。其工作效果能夠直接影響活性污泥系統的出水水質和回流污泥濃度。設計2座周進周出式輻流式沉淀池，其直徑為32m，池邊水深：4.0m。平均表面水力負荷：1.04m/（mh），最高表面水力負荷：1.35m/（mh），平均固體負荷：174.1kg/（md）。每座二沉池配中心傳動單管吸泥機1臺，其直徑=32m，=0.55kW。

4.5 高效沉淀池

高效沉淀池是“混合凝聚、絮凝反應、沉淀分離”3個單元的綜合體，在傳統的斜管式混凝沉淀池的基礎上，充分利用加速混合原理、接觸絮凝原理和淺池沉淀原理，把機械混合絮凝、機械強化絮凝、斜管沉淀分離三個過程進行優化組合，從而獲得常規技術無法比擬的優良性能。該污水廠設計及高效混凝沉淀池1座，平面尺寸：×=25.0m×26.0m，有效水深：6.5m。其設計參數如下：變化系數取1.31，混合時間=3min，絮凝時間=15min，斜板沉淀池平均表面負荷：8.0m/（m·h）。配備混合攪拌機1臺，絮凝反應攪拌機2臺，濃縮刮泥機2臺，回流污泥螺桿泵2臺，剩余污泥螺桿泵2臺，備用污泥螺桿泵2臺。

4.6 紫外消毒渠與巴氏計量槽

紫外消毒渠目的為進一步提高出水水質，滿足排放水質要求。紫外消毒渠1座，變化系數：取1.31，平面尺寸：×=11.7m×5.1m，有效水深：1.0m。巴氏計量槽1座，設計規模按遠期考慮，為8.0萬m/d。變化系數：取1.31，尺寸：××=15.0m×2.0m×1.5m。

4.7 尾水泵房

污水處理廠尾水最終排至郁江，結合郁江50年一遇水位，根據高水高排、低水低排的設計理念，汛期時通過尾水泵房排至郁江。采用4臺潛污泵，3用1備。

4.8 污泥處置

根據相關協議，該工程污泥脫水后（含水率低于80%）送至污泥集中處置中心進行堆肥處置。該工程污泥處理處置采用污泥脫水+好氧堆肥+土地利用的技術路線。生化系統產生的剩余污泥、混凝沉淀產生的污泥暫存至污泥貯池內，然后進入脫水機房進行濃縮脫水。綜合考慮技術、經濟、環境與運行管理因素，該工程污泥脫水設備選擇帶式濃縮脫水一體機。

5 結語

該設計方案廢水處理設備在運行上有較大的靈活性及可調性，以適應水質、水量的變化。在平面布置方面，力求占地面積小，盡量降低工程造價。流程簡單，操作、管理方便。主要處理工藝為A/A/O+高效沉淀池；出水達到一級A標準。處理單元去除效果預測待處理污水經上述各構筑物處理以后，出水能夠達到預期的目的，對改善水體、水環境質量，提高人民生活質量，保證人民身體健康，貫徹可持續發展戰略，建立和諧社會，建設貴港市城東污水處理廠是十分必要的。