西安市第十污水處理廠提標(biāo)改造工程研究

樓海婷 高 航

(長(zhǎng)安大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安 710054)

為應(yīng)對(duì)水環(huán)境的惡化、減緩水域富營(yíng)養(yǎng)化，國(guó)家環(huán)保局2002年12月24日發(fā)布了GB 18918-2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠排水提出了更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn);《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)節(jié)能減排綜合性工作方案的通知》“十一五”期間單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗降低20%左右，主要污染物排放總量減少10%的約束性指標(biāo)。為加強(qiáng)水資源的循環(huán)利用、降低污染負(fù)荷，陜西省同樣要求各污水處理廠都需要提高排放標(biāo)準(zhǔn)，盡快改善渭河流域水體質(zhì)量[1]。選擇正確的工藝是提標(biāo)改造的基礎(chǔ)。研究以西安市第十污水處理廠為例，簡(jiǎn)述兩種改造工藝方案及比選，為其他水廠的提標(biāo)改造研究提供依據(jù)和參考。

1 提標(biāo)改造的意義及指導(dǎo)思想

污水廠提標(biāo)改造是近年來(lái)的熱點(diǎn)問(wèn)題，自太湖藍(lán)藻事件，使污水處理廠的升級(jí)改造工作加快了步伐，陜西省為了加快解決渭河流域污染防治問(wèn)題，下發(fā)了《渭河流域“六市一區(qū)”環(huán)境保護(hù)城市聯(lián)盟框架協(xié)議》，推進(jìn)了環(huán)境保護(hù)在可持續(xù)發(fā)展中的地位。污水廠提標(biāo)改造即通過(guò)升級(jí)污水廠工藝流程，將原水質(zhì)為國(guó)家一級(jí)B排放標(biāo)準(zhǔn)的出水提升為一級(jí)A，可以有效的做到污水再利用以及保護(hù)排放水不污染生態(tài)環(huán)境，是可持續(xù)發(fā)展的必然環(huán)節(jié)。提標(biāo)改造工程首先應(yīng)該做到技術(shù)的合理性、適用性和可靠性，把技術(shù)和工程的風(fēng)險(xiǎn)降到最低。選擇的工藝方案的處理效果應(yīng)該穩(wěn)定可靠、工藝控制調(diào)節(jié)靈活、投資運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省。對(duì)于提標(biāo)改造中出現(xiàn)的新工藝、新設(shè)備應(yīng)該在技術(shù)成熟的條件下使用。在除磷方面，應(yīng)先生物除磷，再化學(xué)除磷[2]，加強(qiáng)節(jié)能減排，提高效益。

2 污水廠工程概況

西安市第十污水處理廠工程設(shè)計(jì)規(guī)模為近期40 000 m3/d，遠(yuǎn)期80 000 m3/d。污水處理采用微孔曝氣氧化溝工藝，污泥處理采用機(jī)械濃縮脫水工藝。此廠氧化溝工藝混合液濃度為3 500 mg/L，HRT為20.8 h，SRT為15 d，出水水質(zhì)能達(dá)到國(guó)家一級(jí)B排放標(biāo)準(zhǔn)。其進(jìn)出水水質(zhì)見表1。

表1 西安第十污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)

該廠出水排入渭河(Ⅲ類水體)[3]，參照GB 18918-2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，提標(biāo)改造后處理污水達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。其出水水質(zhì)見表2。

表2 西安市第十污水處理廠出水水質(zhì)[4] mg/L

微孔曝氣氧化溝內(nèi)回流比R=4～15，因此具有更高的脫氮率。同時(shí)，混合液回流不需另加動(dòng)力設(shè)備，利用溝中水力條件即可完成。避免了其他工藝反硝化的硝酸鹽需要從好氧區(qū)回流，以及反硝化碳源不足的缺點(diǎn)[5]，因此可以穩(wěn)定的脫氮。COD，BOD以及NH3-N均能穩(wěn)定除去，但是SS和TP還需進(jìn)一步處理。一般城市污水處理廠提標(biāo)改造常用辦法是將生物除磷和化學(xué)除磷相結(jié)合，實(shí)踐證明，兩種方法結(jié)合除磷具有很好的效果，也更經(jīng)濟(jì)。而選取正確的過(guò)濾工藝才能更有效去除SS，保證出水達(dá)到國(guó)家一級(jí)A。

3 工藝比選

研究選取纖維轉(zhuǎn)盤濾池和反硝化深床濾池兩種工藝進(jìn)行方案比選。

3.1 纖維轉(zhuǎn)盤濾池

目前在全世界已經(jīng)有350個(gè)污水廠采用該項(xiàng)技術(shù)，纖維轉(zhuǎn)盤濾池的運(yùn)行狀態(tài)包括過(guò)濾、反沖洗、排泥三個(gè)過(guò)程。污水中懸浮態(tài)存在的雜質(zhì)在特別設(shè)計(jì)的混凝土濾池內(nèi)得以去除，使處理水的SS達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.1 纖維轉(zhuǎn)盤濾池特點(diǎn)

1)較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力。

2)處理水出水的水質(zhì)穩(wěn)定。

3)水頭損失小，整座濾池(包括配水)最大水頭損失僅約為0.7 m。

4)反沖洗方便，無(wú)需設(shè)置反沖洗泵房和鼓風(fēng)機(jī)房。

5)能耗低:轉(zhuǎn)盤過(guò)濾器總裝機(jī)功率低，例如處理量20 000 t/d的轉(zhuǎn)盤過(guò)濾器，單套設(shè)備裝機(jī)功率5.55 kW。

6)運(yùn)行費(fèi)用低。

7)可以節(jié)省藥劑用量20%～30%左右。

8)控制簡(jiǎn)單，管理方便，無(wú)需人為操作，減少人工工作強(qiáng)度。

3.1.2 纖維轉(zhuǎn)盤濾池工藝流程

纖維轉(zhuǎn)盤濾池工藝流程見圖1。

3.1.3 纖維轉(zhuǎn)盤濾池運(yùn)行效果

纖維轉(zhuǎn)盤濾池中濾布轉(zhuǎn)盤用于過(guò)濾活性污泥終沉池出水，設(shè)計(jì)水質(zhì):進(jìn)水(二級(jí)處理出水水質(zhì))30 mg/L(最高可承受80 mg/L～100 mg/L)，出水SS≤5 mg/L，可見此工藝對(duì)懸浮物去除能力很強(qiáng)，結(jié)合投加藥劑可去除磷，實(shí)驗(yàn)表明，TP的去除率最高可達(dá)到80%以上，也可去除重金屬等廢水。

3.1.4 纖維轉(zhuǎn)盤濾池投資費(fèi)用計(jì)算

纖維轉(zhuǎn)盤濾池平均按日處理1萬(wàn)t的濾池(混凝土)，占地面積不大于15 m2，高度3.3 m。按西安市第十污水廠遠(yuǎn)期8萬(wàn)t設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)投資費(fèi)用1 159.01萬(wàn)元，運(yùn)行成本0.06元/m3。

3.2 反硝化深床濾池

反硝化深床濾池通過(guò)運(yùn)用深床過(guò)濾池為生物反應(yīng)器來(lái)達(dá)到反硝化的效果，使微生物在礫石表面和濾層中生長(zhǎng)。這種生物過(guò)濾過(guò)程通過(guò)處理二級(jí)污水可達(dá)到出水一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。此工藝將反硝化功能與深床過(guò)濾功能有機(jī)結(jié)合在一起，根據(jù)中試試驗(yàn)，處理效果理想。反硝化過(guò)程中硝酸鹽氮(NO3-N)被還原為氮?dú)猓獨(dú)鈿馀菰跒V床中被懸浮物以及反硝化生物膜所截留。反硝化系統(tǒng)為降流式重力過(guò)濾池，去除懸浮物效果好，因此無(wú)需澄清池或者額外的污水深度過(guò)濾器。在反硝化過(guò)程中，污水是被強(qiáng)制圍繞氮?dú)鈿馀萘鲃?dòng)，隨后污水會(huì)在過(guò)濾器的濾層中聚集，以提高生物接觸與過(guò)濾效果。通過(guò)自動(dòng)投加控制系統(tǒng)可添加外部碳源，以有效去除NO3-N。

3.2.1 反硝化深床濾池工藝特點(diǎn)

1)濾池采用氣水分布濾磚技術(shù)，氣水反沖力度強(qiáng)，氣水分布均勻。

2)濾料表面為高強(qiáng)度的石英砂，濾料不磨損、不跑砂，終身無(wú)需補(bǔ)料。

3)運(yùn)行靈活，既能具有反硝化功能的反硝化深床濾池(外加碳源)的特點(diǎn)(去除TN，SS和TP)，又能具有深床濾池(取消外加碳源)的特點(diǎn)(去除SS和TP)。

4)造價(jià)低，一池可當(dāng)兩池用，深度處理費(fèi)用低。

5)終身免修維護(hù)，無(wú)易損易耗件。

3.2.2 反硝化深床濾池工藝流程

反硝化深床濾池工藝流程見圖2。

3.2.3 反硝化深床濾池運(yùn)行效果

根據(jù)中試試驗(yàn)測(cè)定，在外加碳源的情況下，COD，SS，TN和濁度的去除效果穩(wěn)定且優(yōu)于一級(jí)A，若控制外加碳源，TN去除效果低于5 mg/L。

3.2.4 反硝化深床濾池投資費(fèi)用計(jì)算

二級(jí)處理水進(jìn)入深床反硝化濾池，設(shè)計(jì)規(guī)模按遠(yuǎn)期:Q=8×104m3/d，濾池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，分4格，每格設(shè)計(jì)容積為700.3 m3，預(yù)計(jì)投資費(fèi)用 1 562.83 萬(wàn)元，運(yùn)行成本 0.07 元/m3。

4 工藝方案選擇

上述兩種工藝均能有效的將二級(jí)處理出水進(jìn)行進(jìn)一步過(guò)濾，保證TN，SS和TP等指標(biāo)同時(shí)穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn) 。兩種工藝均能滿足工程的需要，各具優(yōu)勢(shì)。最終采用何種工藝主要還是要看哪種工藝投資更省、運(yùn)行成本更低。具體比較見表3。

表3 方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

通過(guò)表3看出，在處理能力，運(yùn)行靈活性等技術(shù)性標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)?shù)那闆r下纖維轉(zhuǎn)盤濾池工藝具有投資省、運(yùn)行成本低的優(yōu)勢(shì)，因此，推薦使用纖維轉(zhuǎn)盤濾池。除磷方面，由于西安市第十污水處理廠原設(shè)計(jì)在微孔曝氣氧化溝前設(shè)置了厭氧區(qū)，使氧化溝具有較高的生物除磷能力，本次改造工程只需補(bǔ)充化學(xué)除磷即可滿足處理要求。除磷藥劑投加點(diǎn)設(shè)于終沉池配水井內(nèi)，產(chǎn)生的除磷污泥在終沉池沉淀后與剩余污泥一起排放。

5 結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)入“十二五”以來(lái)，國(guó)家一直致力于提高污水處理回用以及利用率，處理水質(zhì)的提高更是國(guó)家走可持續(xù)發(fā)展道路的強(qiáng)有力后盾。對(duì)于西安市十污的提標(biāo)改造工程，提出了兩種技術(shù)方案，并進(jìn)行介紹及比選。纖維轉(zhuǎn)盤濾池和反硝化深床濾池工藝應(yīng)用較廣，工藝成熟，都能達(dá)到國(guó)家一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。纖維轉(zhuǎn)盤濾池具有投資小，占地省，人工操作少等優(yōu)點(diǎn)。工程投資估算1 159.01萬(wàn)元，運(yùn)行成本0.06元/m3，故西安市第十污水處理廠提標(biāo)改造深度處理工藝選擇纖維轉(zhuǎn)盤濾池。

[1] 陜政辦發(fā)[2011]116號(hào).渭河流域水污染防治三年行動(dòng)方案(2012年～2014年)[Z].

[2] 王阿華.城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造的若干問(wèn)題探討[J].中國(guó)給水排水，2010(15):36-37.

[3] 陜政辦發(fā)[2004]100號(hào).陜西省水功能區(qū)劃[Z].

[4] DB 61/224-2011，黃河流域(陜西段)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5] 鄭興燦，李 激，孫永利，等.無(wú)錫蘆村污水處理廠一級(jí)A達(dá)標(biāo)難度分析與對(duì)策措施探討[J].給水排水，2009，35(6):24.

[6] 楊興豹，李 激，闞薇莉，等.Denite深床反硝化濾池在污水廠升級(jí)改造中的應(yīng)用[J].中國(guó)給水排水，2011(2):71-72.