改良A2/O+深度處理工藝在城市生活污水處理中應(yīng)用案例

文_鄧淑怡 廣州鵬凱環(huán)境股份有限公司

某城新城區(qū)規(guī)劃建設(shè)污水處理廠1座，服務(wù)范圍為新城區(qū)的綜合生活污水，總建設(shè)規(guī)模為2萬m3/d，先建設(shè)一期工程為1萬m3/d。

1 污水處理程度及污染物分析

1.1 污水處理程度

設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)參考老城區(qū)生活污水處理廠實際進(jìn)水水質(zhì)，出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)各指標(biāo)執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）V類標(biāo)準(zhǔn)。具體進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)及污染物濃度及去除率詳見表1。

表1 污染物負(fù)荷及去除率

常規(guī)活性污泥對有機(jī)物、SS去除能滿足要求， 但對N、P去除有限，必須采用具有生物脫氮除磷功能的處理工藝，才能對COD、BOD5、SS、TN、NH3-N、TP等污染物有較高的去除率，但是本工程排放標(biāo)準(zhǔn)教高，需在脫氮除磷處理活性污泥處理工藝的基礎(chǔ)上增加深度處理工藝。

1.2 污水進(jìn)水水質(zhì)評價

污水采用生化處理工藝，特別是生物除磷脫氮工藝，對進(jìn)水中污染物質(zhì)的配比和平衡有一定的要求，現(xiàn)將本工程進(jìn)水水質(zhì)配比指標(biāo)列表分析見表2。

表2 進(jìn)水水質(zhì)各污染物分析

根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)評價，可采用生物處理工藝，選擇合適的工藝設(shè)計參數(shù)，確保有機(jī)物的去除率，同時進(jìn)水碳源嚴(yán)重不足，需設(shè)外加碳源系統(tǒng)；生物除磷工藝也可適用，在生物段中設(shè)置厭氧池，充分釋放磷，并在好氧池過量吸收磷，從而保證系統(tǒng)磷的去除率，考慮出水總磷指標(biāo)要求較高，應(yīng)設(shè)置化學(xué)除磷設(shè)施。

2 處理工藝的選擇

2.1 生物處理工藝的選擇

綜合處理規(guī)模、設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)、投資成本、操作管理難度以及提升水質(zhì)空間等多方面因素，推薦生物處理工藝采用A2/O工藝，但常規(guī)A2/O工藝存在4方面缺點：①系統(tǒng)脫氮的外界條件是有機(jī)負(fù)荷較低，污泥齡較長，而除磷要求相反，脫氮和除磷對外界條件是相互矛盾，很難權(quán)衡； ②厭氧區(qū)居前，污泥回流過程硝酸鹽對厭氧區(qū)產(chǎn)生不利影響；③缺氧區(qū)位于生化系統(tǒng)中部，反硝化在碳源分配上居于不利地位，因而影響了系統(tǒng)的脫氮效果；④常規(guī)的A2/O工藝進(jìn)水點及內(nèi)外回流點均已固定，運行調(diào)節(jié)不靈活，在進(jìn)水碳源不足的情況下，由于反硝化細(xì)菌和聚磷菌之間存在對優(yōu)質(zhì)碳源的競爭，除磷和脫氮效果均會下降。

改良A2/O工藝與A/O 脫氮工藝的區(qū)別之處是在曝氣池末端又增設(shè)了一個缺氧段和一個好氧段。缺氧段Ⅱ的作用是進(jìn)一步完善脫氮過程，而好氧段Ⅱ的作用是提高混合液中的溶解氧，防止在二沉池內(nèi)發(fā)生反硝化作用，以及改善污泥的沉降性能。同時，為提高該工藝的除磷效果，在該工藝流程的基礎(chǔ)上，增加了一個厭氧段，使之在高效脫氮的同時，除磷效果與A2/O 工藝相當(dāng)。工藝流程見圖1。

圖1 采用改良A2/O工藝流程圖

2.2 深度處理工藝的選擇

對于改良A2/O工藝，其主要污染物依靠單純二級生物處理工藝可以完全達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級B標(biāo)準(zhǔn)，但不能完全達(dá)到特別排放限制標(biāo)準(zhǔn)，需進(jìn)行深度處理。為保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，現(xiàn)階段推薦采用目前被廣泛認(rèn)同、且應(yīng)用較為廣泛的混凝沉淀過濾全流程工藝。混合絮凝沉淀部分采用高效澄清池，同時設(shè)置化學(xué)除磷設(shè)施。考慮到未來進(jìn)水水質(zhì)變化較大的情況下出水水質(zhì)仍能達(dá)標(biāo)，且具有進(jìn)一步提高出水水質(zhì)的余地，適應(yīng)性更強(qiáng)，故本工程推薦采用深床濾池工藝。

3 工藝單體設(shè)計

3.1 設(shè)計規(guī)模及流量

粗格柵及進(jìn)水泵房、中間提升泵房、污泥濃縮脫水機(jī)房及附屬生產(chǎn)建筑物的土建規(guī)模按2萬m3/d一次建成，設(shè)備按照規(guī)模1萬m3/d配置，主要處理構(gòu)筑物按1萬m3/d建成。

3.2 各階段水質(zhì)控制目標(biāo)

生物處理、深度處理對各污染物的去除水質(zhì)控制目標(biāo)見表3。

表3 各階段水質(zhì)控制目標(biāo)

3.3 工藝單體設(shè)計

粗格柵間的作用是去除較大漂浮物及直徑大于20mm的物質(zhì)，確保后續(xù)提升系統(tǒng)正常運行。粗格柵間設(shè)置1座，分為2條渠道。配套粗格柵、柵渣輸送機(jī)等設(shè)備。

進(jìn)水泵房作用是將污水提升，以滿足整個污水處理廠豎向水力流程的要求。進(jìn)水泵房與粗格柵間與合建。配套污水提升泵。

細(xì)格柵間作用為去除污水中漂浮物及粒徑大于6mm的固體物質(zhì)，確保后續(xù)污水處理、污泥處理正常運行。細(xì)格柵間設(shè)置1座，分為2條渠道，配套機(jī)械格柵、螺旋輸送機(jī)等設(shè)備。

曝氣沉砂池作用是通過曝氣沉淀0.2mm以上無機(jī)砂粒的同時去除浮渣和部分油脂，以保證后續(xù)流程的正常進(jìn)行。曝氣沉砂池設(shè)置1座，分為2格。設(shè)計水平流速0.1m/s，曝氣量0.2m3空氣/m3污水，沉砂量0.03L/m3污水，設(shè)計流量下水力停留時間為6min。配套設(shè)備刮砂橋、吸砂泵、砂水分離器、鼓風(fēng)機(jī)和曝氣管等設(shè)備。

生物池作用是通過活性污泥中的微生物完成有機(jī)物、N、P的去除，實現(xiàn)凈水目的。生物池設(shè)置1座，分獨立2池，總有效池容20000m3。設(shè)計流量下總停留時間36.59h，其中厭氧為1.5h，缺氧為13.8h，好氧為17.79h，后缺氧+后好氧3.5h。總泥齡為21d，污泥負(fù)荷為 0.02 kgBOD/kgMLSS，反硝化速率為0.015kgNO3-N/kgSS·d，計算產(chǎn)泥率1.4 kgSS/kgBOD，剩余污泥含水率為99.2%，產(chǎn)生量為3940 kg/d，，內(nèi)回流比最大125%，混合液懸浮固體濃度為4000 mg/l，最高時需氧量為570.4 kgO2/h，氣水比為7:1，最高時總空氣量為4608Nm3/h，根據(jù)池內(nèi)溶解氧值通過調(diào)節(jié)閥門實現(xiàn)調(diào)節(jié)空氣量。主要設(shè)備包括潛水推進(jìn)器、膜式曝氣器、混合液回流泵等設(shè)備。

采用周邊進(jìn)水、周邊出水二沉池，作用是混合液固、液分離。設(shè)置2座二沉池，設(shè)計表面負(fù)荷1.29m3/m2·h，配套單管式吸泥機(jī)等設(shè)備。二沉池集配水井作用是向二沉池均勻配水，污泥泵房作用是回流活性污泥至生化處理系統(tǒng)，同時將剩余污泥排出系統(tǒng)。設(shè)計回流比為100%。主要配套設(shè)備回流污泥泵、剩余污泥泵。

中間提升泵房的作用是將污水提升，以滿足污水深度處理廠豎向水力流程的要求，主要配套設(shè)備污水提升泵。

高效澄清池作用是通過混合、絮凝、沉淀進(jìn)一步去除水中的總磷及懸浮物，同時前端增加活性炭混合池，在進(jìn)水COD超標(biāo)時保證出水COD達(dá)標(biāo)排放。高效沉淀池設(shè)置1座，包括預(yù)留活性炭混合池、混合池、反應(yīng)池、沉淀池、設(shè)備間。沉淀池設(shè)計表面負(fù)荷為12.0m/h，液態(tài)硫酸鐵最大投加量為20mg/L（10%濃度），PAM最大投加量為1.0mg/L，化學(xué)污泥量為1160kg/d，污泥含水率99.5%。主要配套設(shè)備機(jī)械攪拌器、刮泥機(jī)、污泥泵、斜管等設(shè)備。

深床濾池作用是將沉淀處理后污水進(jìn)一步實現(xiàn)泥水分離，保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。設(shè)置1座，分4格，單格過濾面積38m2，濾速5.5m/h，濾料層高度1.83m，設(shè)計懸浮物1.31kgSS/m2·d，設(shè)計脫氮容積負(fù)荷：0.36kgNO3-N/m2·d。反沖洗氣洗強(qiáng)度90m3/m2·h，水洗強(qiáng)度15m3/m2·h，沖洗周期為24h。主要配套布?xì)獠妓到y(tǒng)、濾料、潛水污水泵（反沖洗用）、潛水污水泵（排廢水用）、羅茨鼓風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)等設(shè)備。

接觸池及計量渠作用是出水消毒，達(dá)標(biāo)計量排放，設(shè)計接觸時間為30min，配套巴氏計量槽等設(shè)備。風(fēng)機(jī)房作用是為污水處理提供足夠的空氣量。標(biāo)準(zhǔn)狀況下總供氣量為4608m3/h，最大流量下氣水比為7：1，配套空氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備。

加藥間為污水化學(xué)除磷處理提供混凝劑-液態(tài)硫酸鐵。加藥點為高效澄清池，最大加藥量20mg/L，助凝劑PAM最大投加量1mg/L，平均0.5mg/L，采用流量比例投加，配套設(shè)備PAC投加裝置和PAM投加裝置等設(shè)備。

碳源投加間作用是若廠內(nèi)運行時出現(xiàn)碳源不足，導(dǎo)致TN無法達(dá)標(biāo)，則投加乙酸鈉于缺氧反應(yīng)池，滿足脫氮的碳源需求。設(shè)計最大投加量為500mg/L。配套碳源儲存及投加裝置等裝置。

加氯間作用是處理水中投加次氯酸鈉，滿足處理水的殺菌要求，最大投加量為200kg/d，主要配套次氯酸鈉儲罐及投加系統(tǒng)等設(shè)備；進(jìn)水COD偏高時，可在高效澄清池投加活性炭，滿足出水的要求，配套粉末活性炭儲罐與投加系統(tǒng)等設(shè)備；將剩余污泥、初沉污泥及化學(xué)污泥在污泥均質(zhì)池內(nèi)混合均勻，并設(shè)一定池容，以調(diào)節(jié)排放的污泥和脫水機(jī)房的運行時間，設(shè)計剩余污泥量3964 kgDS/d，污泥含水率99.2%，污泥體積495.5m3/d，化學(xué)污泥量為1160 kgDS/d，污泥含水率為99.5%，污泥體積為232m3/d，污泥總重為5124kg/d，污泥平均含水率98.9%，污泥總體積為728m3/d，最大停留時間8h；將均質(zhì)后的污泥在污泥濃縮脫水機(jī)房內(nèi)進(jìn)行脫水處理，減少污泥體積，便于后續(xù)污泥處理，污泥干重為5124kg/d，脫水后含水率80%，工作時間為12h，配套帶式污泥濃縮脫水一體機(jī)等設(shè)備。

4 成本計算

工程建設(shè)投資為3486.56萬元，年運營總成本為483.30萬元，單位經(jīng)營成本為1.32元/t。年經(jīng)營總成本計算表見表4。

表4 年經(jīng)營總成本計算表

5 結(jié)語

綜合處理規(guī)模設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)、投資成本、操作管理難度以及提升水質(zhì)空間等多方面因素，確定工程采用“改良A2/O+高效澄清池+深床濾池”工藝。改良A2/O工藝是在A/O 脫氮工藝基礎(chǔ)上曝氣池末端又增設(shè)了一個缺氧段和一個好氧段。同時，為提高該工藝的除磷效果，在該工藝流程的基礎(chǔ)上，增加了一個厭氧段，改良A2/O克服了傳統(tǒng)A2/O的缺點，具有出水水質(zhì)好、運行成本低、氧利用率高、節(jié)省能源、運行穩(wěn)定、耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)等優(yōu)點。工程建設(shè)投資為3486.56萬元，單位經(jīng)營成本為1.32元/t。