白銀市污水處理廠提標(biāo)改造工程優(yōu)化探討

摘要：隨著水污染問題日益突出，城鎮(zhèn)污水處理和排放標(biāo)準(zhǔn)逐漸提高，對污水處理廠的要求也更加嚴(yán)格。以白銀市污水處理廠提標(biāo)改造工程為研究對象，分析污水處理廠在一期和二期改造過程中采取的技術(shù)措施和工藝優(yōu)化方案。研究表明，通過多級厭氧/好氧（Anaerobic/Oxic，A/O）工藝、高密沉淀池和反硝化深床濾池等核心技術(shù)的應(yīng)用，白銀市污水處理廠的出水水質(zhì)得到顯著提高，除了總氮（Total Nitrogen，TN），各項指標(biāo)均達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。通過對工程的改造規(guī)模、工藝選擇、運(yùn)行效果等方面進(jìn)行綜合評估，為同類污水處理廠的提標(biāo)改造工程提供技術(shù)參考和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；提標(biāo)改造；厭氧/好氧（A/O）；高密沉淀池

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）12-0-0368

Exploration on the Optimization of Upgrading and Renovation Project of Baiyin Sewage Treatment Plant

BAI Qiaoxia1， HUO Xiaoyong2， BAI Longfei3

（1. Baiyin Vocational College of Mining and Metallurgy; 2. Baiyin City Shengshuiyuan Sewage Treatment Co.， Ltd.;"3. Jingyuan Coal Industry Group Liuhua Chemical Co.， Ltd.， Baiyin 730900， China）

Abstract： With the increasing prominence of water pollution problems in China， the urban sewage treatment and discharge standards have been gradually improved， and the requirements for sewage treatment plants have become more stringent. Taking the upgrading and renovation project of Baiyin Sewage Treatment Plant as the research object， the technical measures and process optimization scheme adopted during the renovation of the sewage treatment plant in Phase Ⅰ and Phase Ⅱ. The research shows that through the application of core technologies such as multilevel Anaerobic/Oxic （A/O） process， high-density sedimentation tank and denitrification deep-bed filter cell， the effluent water quality of Baiyin Sewage Treatment Plant has been significantly improved. Except for Total Nitrogen （TN）， all the indexes have reached the Ⅳ standard of Surface Water Environmental Quality Standards （GB 3838—2002）. Through the transformation of the project scale， process selection， operational effectiveness and other aspects of a comprehensive assessment， for similar sewage treatment plant upgrading and renovation projects to provide technical reference and practical experience.

Keywords： sewage treatment plant; upgrading and renovation; Anaerobic/Oxic （A/O）; high-density sedimentation tank

白銀市污水處理廠作為白銀市重要的污水處理設(shè)施，在長期運(yùn)行過程中暴露出進(jìn)水水質(zhì)濃度升高、總氮去除效率低、污泥處理能力不足等問題，嚴(yán)重影響污水處理效果和出水水質(zhì)的穩(wěn)定性。為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，提高污水處理效率，實(shí)現(xiàn)污染物的深度去除，白銀市污水處理廠先后進(jìn)行了兩期提標(biāo)改造工程。通過對比分析改造前后的水質(zhì)指標(biāo)，評估提標(biāo)改造工程的實(shí)際效果，可為其他城市污水處理廠的升級改造提供技術(shù)參考。

1 提標(biāo)改造工程概況

1.1 原水水質(zhì)分析

白銀市污水處理廠的設(shè)計處理能力為4×104 m3/d，主要接納行政區(qū)劃范圍內(nèi)的生活污水及少量工業(yè)廢水。原水特征污染物為高濃度有機(jī)物和懸浮物，化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）、生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand，BOD）、懸浮物（Suspended Substance，SS）濃度分別達(dá)到418、250、890 mg/L。氮磷含量較高，總氮（Total Nitrogen，TN）和NH3-N濃度分別為69 mg/L和63 mg/L，總磷（Total Phosphorus，TP）濃度為4.6 mg/L。原水水質(zhì)波動較大，對處理工藝的穩(wěn)定性要求較高[1]。

1.2 改造前工藝流程

污水處理廠選用卡魯塞爾2 000型氧化溝工藝流程，處理后出水可達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中的一級B標(biāo)準(zhǔn)。如圖1所示，工藝流程包括預(yù)處理、生物處理和沉淀等3個主要環(huán)節(jié)。其中，預(yù)處理階段使用格柵和調(diào)節(jié)池去除大顆粒雜質(zhì)并均衡水質(zhì)水量；生物處理階段采用氧化溝工藝，利用微生物降解有機(jī)物并去除部分氮磷；最后在沉淀階段通過終沉池實(shí)現(xiàn)固液分離，提高出水清澈度。

1.3 污水處理廠面臨的主要問題

首先，進(jìn)水水質(zhì)濃度大幅升高，超出設(shè)計值，導(dǎo)致無法保證出水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。其次，進(jìn)水TN濃度遠(yuǎn)超設(shè)計值，氧化溝的池容有限，出現(xiàn)缺氧區(qū)停留時間過短、反硝化效果差等現(xiàn)象，造成總氮超標(biāo)。再次，高濃度進(jìn)水導(dǎo)致好氧區(qū)曝氣不足，引發(fā)污泥膨脹和終沉池翻泥，影響去除SS。最后，污泥產(chǎn)量增加，現(xiàn)有脫水設(shè)備無法滿足大批量的污泥處理需求，降低處理效率[2]。

2 一期提標(biāo)改造工程

2.1 改造目標(biāo)和規(guī)模

白銀市污水處理廠一期改造工程于2014年10月底啟動，旨在解決出水水質(zhì)不穩(wěn)定、污泥處理能力不足等問題。改造工程包括污水處理再生利用和污泥處理兩部分。再生水生產(chǎn)能力達(dá)到4萬t/d，污泥處理處置能力為48 m3/d（含水率80%）。改造目標(biāo)是使出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中的一級A標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 改造后進(jìn)出水水質(zhì)對比

改造后，污水處理廠的處理效果顯著提升。進(jìn)水水質(zhì)保持不變，COD、BOD、TN、NH3-N、SS和TP的濃度分別為418、250、69、63、890、4.6 mg/L。出水水質(zhì)大幅改善，COD、BOD、TN、NH3-N、SS和TP的濃度分別降至50、10、15、5、10、0.5 mg/L。各項指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于一級A標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)改造工程的顯著成效。

2.3 工藝流程優(yōu)化

優(yōu)化后的工藝流程如圖2所示。原水經(jīng)格柵和調(diào)節(jié)池預(yù)處理后，分別進(jìn)入氧化溝、側(cè)流水解（Side Stream Hydrolysis，SSH）池、回流活性污泥工藝（Active Return Sludge Process，ARP）池進(jìn)行生物處理，隨后通過二沉池實(shí)現(xiàn)泥水分離。二沉池出水先后進(jìn)入砂濾，進(jìn)行深度處理，最后經(jīng)過濾池進(jìn)行終端過濾后，達(dá)標(biāo)排放出水[2]。

3 二期提標(biāo)擴(kuò)建工程

3.1 擴(kuò)建規(guī)模和水質(zhì)目標(biāo)

白銀市污水處理廠二期提標(biāo)擴(kuò)建工程于2019年建成投產(chǎn)。擴(kuò)建后的設(shè)計處理能力提高至6×104 m3/d，較一期工程提高50%。水質(zhì)目標(biāo)大幅提升，除了TN，處理后的再生水水質(zhì)可達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）中的Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。擴(kuò)建工程的實(shí)施，為白銀市的綠化、工業(yè)供水和人工湖供水提供可靠的水源保障，在節(jié)約水資源和改善生態(tài)環(huán)境中發(fā)揮重要作用[3]。

3.2 優(yōu)化后的工藝流程

二期提標(biāo)擴(kuò)建工程對污水處理工藝流程進(jìn)行了全面優(yōu)化和升級。優(yōu)化后的工藝流程圖如圖3所示，新的工藝流程中引入了多級厭氧/好氧（Anaerobic/Oxic，A/O）工藝、高密沉淀池和反硝化深床濾池等先進(jìn)處理單元。

3.3 核心工藝單元分析

3.3.1 多級A/O工藝的設(shè)計與運(yùn)行

多級A/O工藝是二期工程的核心生物處理單元。生物池采用東西分格設(shè)計，總停留時間為1.5 h，有效水深為6.4 m。厭氧段、好氧段及缺氧段的容積分別約為1 700 m3、7 000 m3及11 000 m3。厭氧段溶解氧濃度控制在0.2 mg/L以下，好氧段溶解氧濃度控制在2.3 mg/L左右，缺氧段溶解氧濃度維持在0.2～0.5 mg/L。污水分段進(jìn)入生物池的厭氧段和兩個缺氧段，形成多級串聯(lián)形式。各級均設(shè)置內(nèi)回流，通過調(diào)節(jié)內(nèi)回流比強(qiáng)化反硝化效果。

3.3.2 反硝化深床濾池的應(yīng)用與效果

反硝化深床濾池作為二期工程的末端處理單元，具有多功能特性。濾池平面尺寸為37.6 m×29.1 m，分為6格，單格尺寸為18.29 m×3.6 m。平均濾速為3.7 m/h，反硝化容積負(fù)荷為0.36 kg/（m3·d）。濾料采用粒徑為2～3 mm的石英砂，濾床深度為2.44 m，下設(shè)5層不同粒徑的鵝卵石支撐層。濾池設(shè)計采用氣水反沖洗系統(tǒng)，配備高效反沖洗設(shè)備。硝化深床濾池的應(yīng)用不僅能改善出水水質(zhì)，還為系統(tǒng)提供應(yīng)對水質(zhì)波動的緩沖能力，是實(shí)現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)出水的關(guān)鍵。

4 二期改造工程運(yùn)行效果分析

4.1 各單元處理效率評估

多級A/O工藝在有機(jī)物去除和氮磷轉(zhuǎn)化方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，COD和BOD的去除率分別達(dá)到96%和99%。高密沉淀池在懸浮物和磷去除方面表現(xiàn)突出，SS去除率超過99%，TP去除率達(dá)到97%。反硝化深床濾池作為深度處理單元，進(jìn)一步提高了氮的去除效率，TN去除率達(dá)到90%。

4.2 能耗及運(yùn)行成本分析

多級A/O工藝的優(yōu)化設(shè)計減少了外加碳源的使用，降低了運(yùn)行成本。高密沉淀池的應(yīng)用減少了化學(xué)藥劑的消耗。反硝化深床濾池的多功能設(shè)計提高了設(shè)備利用率。初步統(tǒng)計結(jié)果表明，改造后的噸水處理成本較改造前降低約15%，年運(yùn)行成本節(jié)約顯著，體現(xiàn)出工程中經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一。

5 污水處理廠提標(biāo)改造工程經(jīng)驗(yàn)

5.1 工藝選擇的關(guān)鍵因素

白銀市污水處理廠提標(biāo)改造工程的成功實(shí)施，凸顯了工藝選擇的重要性。工藝選擇的關(guān)鍵因素如下：第一，分析進(jìn)水水質(zhì)特征，準(zhǔn)確把握污染物組成和濃度變化趨勢；第二，明確改造目標(biāo)，選擇合適的處理工藝；第三，充分利用原有構(gòu)筑物，降低投資成本；第四，選擇高效、穩(wěn)定的工藝組合，如多級A/O、高密沉淀和反硝化深床濾池等；第五，考慮運(yùn)行成本，權(quán)衡處理效果和能耗。合理的工藝選擇是污水處理廠順利開展提標(biāo)改造工程的基礎(chǔ)。

5.2 運(yùn)行管理的優(yōu)化策略

提標(biāo)改造后，運(yùn)行管理的優(yōu)化對于維持高效穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。優(yōu)化策略如下：第一，建立完善的在線監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時掌握水質(zhì)變化情況，及時調(diào)整運(yùn)行參數(shù)；第二，優(yōu)化工藝控制策略，如調(diào)節(jié)多級A/O工藝的內(nèi)回流比例、控制高密沉淀池的藥劑投加及切換反硝化深床濾池的運(yùn)行模式等；第三，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，確保關(guān)鍵設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行；第四，優(yōu)化能耗管理，通過智能控制系統(tǒng)降低能源消耗。

6 結(jié)論

隨著環(huán)境保護(hù)要求的不斷提高和新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，污水處理廠的提標(biāo)改造工程已成為一個持續(xù)過程。目前，通過工藝優(yōu)化、構(gòu)筑物擴(kuò)建等手段，在污水處理方面取得了階段性成效。相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)對新工藝、新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用支持，建立健全污水處理廠運(yùn)營管理的長效機(jī)制，推動城市污水處理向更高水平邁進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

1 張 強(qiáng).城市污水處理現(xiàn)狀及污水處理廠提標(biāo)改造[J].山西化工，2023（12）：255-257.

2 呂瑞濱，汪喜生，沈怡雯，等.反硝化深床濾池工藝在污水處理廠的應(yīng)用效果[J].凈水技術(shù)，2020（2）：106-108.

3 王舜和，郭淑琴，魏新慶.分段進(jìn)水多級A/O工藝計算與探討[J].中國給水排水，2014（18）：81-85.

基金項目：2025年甘肅省高校教師創(chuàng)新基金項目“白銀市污水處理廠提標(biāo)改造工程應(yīng)用研究”（編號2025B-532）。

作者簡介：白巧霞（1986—），女，甘肅白銀人，碩士，講師。研究方向：水處理。