某工業(yè)污水廠升級改造及運(yùn)行效益分析

郭 娜

（博瑞德環(huán)境集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210023）

引言

我國東部沿海及長江流域的經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)往往建設(shè)較早，在近年入駐企業(yè)加速發(fā)展，以及印染、化工等行業(yè)排污標(biāo)準(zhǔn)提高的前提下，提高終端污水廠處理設(shè)施效率很有必要，且建成后對于保護(hù)重點(diǎn)海域的水環(huán)境質(zhì)量，滿足區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，改善人民生活水平，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，創(chuàng)建和諧社會都具有重要意義。

1 項(xiàng)目概況

浙江某污水廠于2010年投產(chǎn)運(yùn)行，處理規(guī)模為3萬 m3/d，主要接納園區(qū)內(nèi)印染、化工企業(yè)的預(yù)處理廢水以及園區(qū)企業(yè)生活廢水。主體處理工藝為“A2O+二沉池”工藝，生化出水加氯消毒后排放，剩余污泥脫水后外運(yùn)處置，出水指標(biāo)滿足GB 18918-2002[1]中二級標(biāo)準(zhǔn)，其中TN≤20 mg/L、NH3-N≤8 mg/L、TP≤1 mg/L，遵循一級B要求，具體執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 污水廠原設(shè)計(jì)水質(zhì)

為滿足城鎮(zhèn)污水處理廠出水排入國家和省確定的重點(diǎn)流域及湖泊、水庫等封閉、半封閉水域時(shí)，須嚴(yán)格執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污水排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）[1]中一級標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn)，故亟需對現(xiàn)有污水廠進(jìn)行提質(zhì)升級改造。

2 污水廠現(xiàn)狀

2.1 設(shè)計(jì)水質(zhì)

污水廠原設(shè)計(jì)進(jìn)水、出水設(shè)計(jì)指標(biāo)如表1所示。

2.2 運(yùn)行現(xiàn)狀

污水廠現(xiàn)狀進(jìn)、出水水質(zhì)如表2所示，由表中數(shù)據(jù)可以看出，出水水質(zhì)基本滿足GB 18918-2002[1]中的二級標(biāo)準(zhǔn)，其中TN、NH3-N及TP滿足一級B的排放要求。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，當(dāng)進(jìn)水沖擊負(fù)荷大時(shí)，工藝處理效果不佳，耐沖擊負(fù)荷能力較差，COD偶有超標(biāo)現(xiàn)象；來水色度較大時(shí)，由于工藝流程缺少脫色單元，僅靠末端二氧化氯消毒，脫色效果有限，且能耗較大。

表2 污水廠運(yùn)行進(jìn)、出水水質(zhì) 單位：mg/L

3 改造工程設(shè)計(jì)

3.1 改造工藝方案分析及確定

綜合考慮來水主要為上游印染、化工企業(yè)預(yù)處理后出水，此類廢水具有組分復(fù)雜、可生化性差，并經(jīng)預(yù)處理后仍存在一部分難生物降解的COD[2]，以及運(yùn)行現(xiàn)狀存在問題，本次提標(biāo)改造工程主要從以下幾方面進(jìn)行。

3.1.1 調(diào)整AAO工藝

將原有厭氧池+缺氧池+活性污泥池，即AAO工藝調(diào)整為缺氧池+MBBR+活性污泥池工藝，進(jìn)一步強(qiáng)化COD、TN、NH3-N的去除，特別是TN、NH3-N指標(biāo)的達(dá)標(biāo)。其核心工藝采用MBBR，該工藝本質(zhì)是將活性污泥與生物膜相結(jié)合的一體化工藝，在擁有傳統(tǒng)活性污泥法降解有機(jī)污染物的優(yōu)勢外，還利用附著在載體表 面，微生物聚集的生物膜（該膜幾乎全部附著于載體的內(nèi)表面，備受保護(hù)，很難受到外界沖擊，豐富了系統(tǒng)中微生物的多樣性），通過硝化回流至缺氧端，再利用反硝化菌將NO3-N、NO2-N脫氮。該工藝具有負(fù)荷高、強(qiáng)化脫碳等性能[3]，同時(shí)耐沖擊性強(qiáng)、性能穩(wěn)定、運(yùn)維簡便。

原AAO生化池的土建可繼續(xù)維持現(xiàn)狀，通過調(diào)整缺氧池池容，將原好氧池進(jìn)行MBBR和活性污泥池的合理分區(qū)及投加填料即可。改造施工簡單，后續(xù)投產(chǎn)運(yùn)行維護(hù)簡便，勞動強(qiáng)度低，投資較省[4]。

3.1.2 增設(shè)深度及保障處理單元

即增加高效澄清池，進(jìn)一步去除污水中的COD及SS。由于上游來水為印染、化工企業(yè)預(yù)處理排水，隨季節(jié)排水波動較大，根據(jù)現(xiàn)有運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及監(jiān)測數(shù)據(jù)，經(jīng)強(qiáng)化后生化處理出水很難穩(wěn)定達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于COD、TP、SS、色度的限值，需要進(jìn)一步進(jìn)行深度處理。

考慮到本工程用地較緊張，并且為確保處理效果的穩(wěn)定、可靠，本次改造設(shè)計(jì)在高效澄清池前端增設(shè)機(jī)械絮凝池，根據(jù)后期進(jìn)水水質(zhì)的波動情況，除常規(guī)投加PAC、PAM外，同時(shí)預(yù)留粉末活性炭投加及制備裝置，以保證出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

3.1.3 保留原接觸消毒池

保留原接觸消毒池作為末端屏障，通過投加二氧化氯，在殺菌消毒的同時(shí)，利用其強(qiáng)氧化性降解有機(jī)污染物、脫色，進(jìn)一步改善出水水質(zhì)。本次設(shè)計(jì)擬將現(xiàn)狀二氧化氯消毒池繼續(xù)保留備用，并根據(jù)出水情況增設(shè)旁路，以便切換運(yùn)行。

3.1.4 增加污泥脫水后干化設(shè)施

即增加低溫干化設(shè)備，將污泥減量化后外運(yùn)處置。現(xiàn)狀污水廠脫水后污泥量較大，通常為暫存后外拉處置，現(xiàn)場環(huán)境較差，且近年來污泥處置成本較高；現(xiàn)狀污泥脫水車間空間緊張，無法再新增設(shè)備；新增高效澄清池后，化學(xué)污泥量增大，本次改造設(shè)計(jì)在脫水后對污泥進(jìn)一步減容減重，改善其所處環(huán)境，減少勞動強(qiáng)度及運(yùn)營成本。

3.1.5 加蓋收集及臭氣處理

針對來水，粗/細(xì)格柵提升泵房以及生化池、污泥池、污泥處理間進(jìn)行加蓋（罩）收集，將污水處理過程中產(chǎn)生的臭氣收集至臭氣處理系統(tǒng)。臭氣處理采用“生物濾池+活性炭吸附”處理工藝，利用附著在濾床上的微生物細(xì)胞，對臭氣中的氮氧化物、硫系物等物質(zhì)進(jìn)行吸附及代謝降解；通過循環(huán)泵不斷將循環(huán)液供給微生物，為其提供營養(yǎng)，增濕其所需適宜環(huán)境并提高其活性；再利用活性炭較大的比表面積吸附、分解廢氣中殘留的污染物，從而進(jìn)一步凈化后達(dá)標(biāo)高空排放。

綜上所述，本次改造工程推薦采用“粗格柵及進(jìn)水泵房（利舊）+細(xì)格柵及旋流沉砂池（利舊）+AO池（現(xiàn)狀A(yù)AO池改造）+二沉池（利舊）+高效澄清池（新建）+接觸消毒池（現(xiàn)狀）”工藝流程，改造后工藝流程詳見圖1所示。

圖1 改造后的工藝流程

3.2 各處理單元去除率

根據(jù)污水進(jìn)出水水質(zhì)及工藝流程，各污染指標(biāo)的去除率預(yù)估如表3所示。

表3 污染物指標(biāo)去除率預(yù)估表 單位：mg/L

3.3 改造工程量內(nèi)容

3.3.1 AO池

將原厭氧池及缺氧池均改為缺氧池，池容為10 800 m3，有效水深為6 m，除保留原來潛水?dāng)嚢铏C(jī)外，新增10臺潛水?dāng)嚢铏C(jī)，N=4 kW/臺；原好氧池共為6條廊道，將其1/3改為MBBR池，配套新增篩網(wǎng)4套、填料1批、穿孔曝氣管道2套，另外2/3池容保留原活性污泥池，配套新增曝氣系統(tǒng)2套、混合液回流泵2臺，單臺參數(shù)為：Q=625 m3/h,H=1 m,N=3 kW；原鼓風(fēng)機(jī)房內(nèi)，新增空氣懸浮風(fēng)機(jī)2臺，單臺參數(shù)為：Q=120 m3/min,H=7 m,N=187.5 kW。

3.3.2 高效澄清池

新建1座組合池，設(shè)計(jì)規(guī)模為625 m3/h，按2條線獨(dú)立設(shè)計(jì)（可實(shí)現(xiàn)同時(shí)及獨(dú)立運(yùn)行），L×B×H=32×21×7.2 m，沉淀區(qū)表面負(fù)荷為6.5 m3/m2.h，配套混凝池立式攪拌機(jī)2臺，N=3 kW/臺；絮凝池立式攪拌機(jī)4臺，N=5.5 kW/臺；沉淀池中心刮泥機(jī)2套，單臺參數(shù)：D=16 m，N=1.1 kW；污泥回流/污泥泵3臺，2用1備，單臺參數(shù)：Q=40 m3/h，H=20 m，N=7.5 kW；10%PAC加藥系統(tǒng)1套，含儲罐、卸料泵及投加泵等；PAM加藥系統(tǒng)1套，含制備機(jī)、投加泵；粉末活性炭加藥裝置1套，含料倉、射流器、控制系統(tǒng)等。

3.3.3 臭氣處理系統(tǒng)

對粗/細(xì)格柵提升泵房、離心脫水機(jī)設(shè)備采用不銹鋼骨架+PC耐力板整體加罩，收集罩內(nèi)配置硫化氫、甲烷的在線監(jiān)測和報(bào)警裝置；對AO生化池、污泥池等敞口水池采用玻璃鋼拱型蓋板密封，使用玻璃鋼管道收集廢氣，送至處理系統(tǒng)集中處理。臭氣處理設(shè)計(jì)規(guī)模為30 000 m3/h，采用“生物濾池+活性炭吸附”的組合工藝進(jìn)行處理，配套一體化生物濾池1套，規(guī)格為16 000（L）×9 500（W）×3 300（H）mm，除本體外，內(nèi)含填料、自動加藥系統(tǒng)、噴淋循環(huán)系統(tǒng)等；活性炭吸附塔1套，規(guī)格為3 000（L）×3 000（W）×3 300（H）mm，除本體外內(nèi)含裝卸料口、檢修平臺等；離心風(fēng)機(jī)1臺，Q=30 000 m3/h，風(fēng)壓為3 500 Pa，N=55 kW；排氣筒1套，高度不低于地面15 m；設(shè)低點(diǎn)排水裝置、檢查孔、檢測孔、防雨帽、監(jiān)測平臺、護(hù)欄、爬梯等。

3.3.4 污泥干化

將原污泥脫水間外的污泥堆棚拆除，新建污泥干化間，尺寸為15 000（L）×12 000（W）×6（H）m；配套污泥干化機(jī)1套，去水量為700 kg/h；熱泵模塊4套，N=220 kW，水冷；水平及傾斜輸送機(jī)各1套，N=2.2 kW。

4 運(yùn)行效果及經(jīng)濟(jì)效益分析

該工程試運(yùn)行以來，運(yùn)行情況良好，出水水質(zhì)各指標(biāo)均可滿足設(shè)計(jì)要求。改造工程投資為3 920 萬元，其中土建費(fèi)用約為880萬元（含原有設(shè)備拆除費(fèi)用），設(shè)備材料費(fèi)用為2 100萬元，安裝工程費(fèi)用約為630萬元。改造后污水廠噸水處理成本約為1.20元/m3，其中電耗為0.55元，藥劑費(fèi)用為0.18元，污泥處理成本為0.4元。

5 結(jié)論及展望

本項(xiàng)目基于現(xiàn)有污水廠的升級改造，土建盡可能在原有基礎(chǔ)上拆除新建，不新增用地，并通過優(yōu)化、改造主體工藝流程，使其改造流程較短。在工藝選擇上更加合理，且運(yùn)行靈活、方便后期運(yùn)維管理，并降低了運(yùn)維成本和勞動強(qiáng)度，減少了污染物排放總量，改善了污水廠及周邊環(huán)境衛(wèi)生。項(xiàng)目帶動了周邊房地產(chǎn)的開發(fā)和人口數(shù)量的增加，有利于園區(qū)工業(yè)的招商引資，拉動開發(fā)區(qū)建設(shè)并推動綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

隨著工業(yè)政策的逐步調(diào)整，污水將逐步作為工業(yè)用水的替代水源。本次升級改造中，基于出水標(biāo)準(zhǔn)的提高，污水廠相應(yīng)強(qiáng)化了生化處理并增設(shè)深度處理單元，出水可根據(jù)使用功能劃分為水質(zhì)要求不高的雜用水和工業(yè)用水。同時(shí)，污水廠處理后出水可再經(jīng)中水回用（雙膜處理）至工業(yè)企業(yè)，作為其循環(huán)冷卻補(bǔ)水或用于農(nóng)業(yè)綠化、生態(tài)補(bǔ)水，實(shí)現(xiàn)最大程度的回用。