A2O氧化溝-混凝沉淀-反硝化深床濾池工藝在大型經(jīng)開區(qū)污水處理中的應(yīng)用

于躍，李淵博

（安徽東華環(huán)境市政工程有限責(zé)任公司，合肥　230088）

A2O氧化溝-混凝沉淀-反硝化深床濾池工藝在大型經(jīng)開區(qū)污水處理中的應(yīng)用

于躍，李淵博

（安徽東華環(huán)境市政工程有限責(zé)任公司，合肥230088）

為降低污水排放對巢湖的污染，采用A2O氧化溝-混凝沉淀-反硝化深床濾池組合工藝處理某大型經(jīng)開區(qū)污水。分析了污水水質(zhì)特征，論述了處理工藝的選擇過程，介紹了工程設(shè)計參數(shù)和工程設(shè)計特點，以及實際運行情況。工程運行結(jié)果表明，該工藝出水水質(zhì)穩(wěn)定，可達到GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》中一級A標準，其中TP、TN、NH3-N、CODCr的質(zhì)量濃度分別不超過0.3、5、1.5和30mg/L。

A2O氧化溝； 反硝化；深床濾池

國家級合肥經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)位于合肥市南郊與肥西縣接壤地域，毗鄰巢湖。經(jīng)過多年發(fā)展，區(qū)內(nèi)進駐了大量企業(yè)，主要為家電電子、汽車及零部件、裝備制造、快速消費品等生產(chǎn)企業(yè)和電子信息、新材料、住宅產(chǎn)業(yè)化、生物醫(yī)藥等新興產(chǎn)業(yè)，同時區(qū)內(nèi)還有學(xué)校、居民小區(qū)等。該開發(fā)區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的工業(yè)廢水和生活污水通過管道收集至經(jīng)開區(qū)污水處理廠集中處理，處理達標后排放至派河，最終匯入巢湖。

巢湖是我國五大淡水湖泊之一，屬長江下游左岸水系。巢湖主要通過裕溪河與長江連通，因建巢湖閘和裕溪河閘，巢湖由原來的過水性、河流性湖泊變成了受人工控制的半封閉、封閉式湖泊，其水域的水基本上不與長江水交流。因此巢湖的自凈能力大為削弱，環(huán)境污染日益嚴重，已被列為國家重點治理的污染湖泊。根據(jù)《巢湖流域水污染防治條例》，巢湖湖體按地表Ⅲ類水環(huán)境保護，派河入湖水質(zhì)按地表Ⅳ類水標準保護。

為加強對巢湖水污染的防治，改善地表水環(huán)境質(zhì)量，該污水處理廠出水在穩(wěn)定達到GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》中一級A標準的基礎(chǔ)上，對TP、TN、NH3-N、CODCr4項指標提出了更高的要求。對于大型污水處理廠而言，出水較難穩(wěn)定達到GB 18918—2002中一級A標準，要達到地表Ⅳ類水標準更為不易。其主要問題是出水氮、磷指標很難達標。而大型經(jīng)開區(qū)污水處理廠一般處理規(guī)模較大，化學(xué)除磷的成本太高，通常只能作為輔助手段。在這種形式下，如何選擇能夠穩(wěn)定達到一級A標準的生物脫氮除磷工藝是新建污水處理廠和老污水處理廠升級改造所面臨的關(guān)鍵問題［1-2］。

1　工程概況

合肥經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)污水處理廠擴建工程設(shè)計規(guī)模為10萬m3/d，其廢水來源主要為生活污水及一類、二類工業(yè)廢水，其中工業(yè)污水無難生化的有機污染物，可生化性好，無高濃度NH3-N污水排入，工業(yè)廢水排放的接管標準應(yīng)符合CJ 343—2010《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標準》的有關(guān)規(guī)定。根據(jù)環(huán)評要求，本工程設(shè)計出水要求在達到GB 18918—2002一級 A標準的基礎(chǔ)上，TP、TN、NH3-N、CODCr4項指標的質(zhì)量濃度分別不高于0.3、5、1.5和30mg/L，因此在設(shè)計過程中需要重點考慮污水處理廠出水中有機物、氮、磷的去除。本文在總結(jié)以往設(shè)計經(jīng)驗的基礎(chǔ)上采用A2O氧化溝作為二級生物處理的主工藝，輔以化學(xué)除磷［3］，并在污水處理流程的末端設(shè)置反硝化深床濾池，通過外加碳源滿足反硝化脫氮的需要，使得出水中TN達標［4-5］。

2　設(shè)計規(guī)模及進、出水水質(zhì)

2.1設(shè)計規(guī)模

本污水處理廠擴建工程設(shè)計規(guī)模為10萬m3/d，其中工業(yè)廢水約占55%。

2.2設(shè)計進、出水水質(zhì)

大型經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)污水處理廠擴建工程進水來源主要為生活污水及一類、二類工業(yè)廢水，其中工業(yè)廢水應(yīng)達到CJ 343—2010的有關(guān)規(guī)定后，才能排入市政管網(wǎng)。根據(jù)本工程環(huán)評批復(fù)要求，出水在穩(wěn)定達到GB 18918—2002中一級A標準的基礎(chǔ)上，TP、TN、NH3-N、CODCr4項指標的質(zhì)量濃度分別不高于0.3、5、1.5和30mg/L。

大型經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)污水處理廠主要進、出水水質(zhì)見表1。

本工程污水處理廠進水m（BOD5）/m（CODCr）值約為0.5，屬于可生化性好的污水。本工程月平均水質(zhì)指標m（BOD5）/m（TN）值為3.6，屬于碳源尚充足的污水。一般二級生化處理出水TN的質(zhì)量濃度難以達到5mg/L以下，因此需設(shè)置后置反硝化段作為把關(guān)工序。本工程月平均水質(zhì)指標m（BOD5）/ m（TP）值為30，屬于碳源充足的污水，可采用生物除磷工藝；但根據(jù)進水水質(zhì)和確保出水達標要求，需輔以化學(xué)除磷的方式。

表1　設(shè)計進、出水水質(zhì)Tab.1　Design inf1uent and eff1uent water qua1ity

3　工藝流程

3.1處理工藝流程選擇

污水二級處理工藝的選擇是根據(jù)進水水質(zhì)情況和出水水質(zhì)要求來確定的。從進廠污水的組分來看，污水中有毒有害物質(zhì)甚微，且污水m（BOD5）/ m（CODCr）值約為0.5，可生化性好，只要嚴格控制有毒有害物質(zhì)進入污水處理廠，其正常運行是有保障的。對于本工程，采用常規(guī)的活性污泥處理工藝已不能滿足處理要求，必須采用具有脫氮除磷功能的生化處理工藝。常見的生物脫氮除磷工藝一般都包含獨立的好氧區(qū)、缺氧區(qū)和厭氧區(qū)，以強化對污水中NH3-N、硝酸鹽和磷的去除。目前在國內(nèi)使用較多的，無外乎常規(guī)A2O工藝、CAST工藝、A2O氧化溝工藝等。而A2O氧化溝具有以下一些突出的優(yōu)點：①回流活性污泥回流至A2O氧化溝厭氧段，在此區(qū)域內(nèi)混合液的基質(zhì)濃度很高，有利于聚磷菌對基質(zhì)的攝取。②好氧段采用完全混合式的循環(huán)流流態(tài)，相對于推流式A2O工藝，其對水質(zhì)水量變化的適應(yīng)能力更強，能耐受一定的沖擊負荷。③氧化溝內(nèi)局部曝氣，在其流道上交替出現(xiàn)缺氧、好氧區(qū)域，能形成短程硝化反硝化反應(yīng)，有利于生化脫氮［6-7］。因此，本工程二級生化處理工藝采用A2O氧化溝工藝。

由于本工程的出水標準要求很高，常規(guī)或強化的二級生化處理工藝不能或難以穩(wěn)定地達到此要求，必須通過深度處理進一步去除二級處理不能完全去除的污染物，以最終滿足出水水質(zhì)要求。深度處理設(shè)計的主要考慮因素是TN、TP的去除，不考慮CODCr、NH3-N的去除。根據(jù)深度處理工段進出水的水質(zhì)特點和性能要求，深度處理需要有化學(xué)除磷和反硝化脫氮的功能。本工程考慮將后沉淀化學(xué)除磷與后置反硝化生物濾池分開設(shè)置，因此本工程的深度處理采用混凝反應(yīng)斜板沉淀池（后沉淀化學(xué)除磷）-后置反硝化深床濾池的工藝。

3.2處理工藝流程說明

根據(jù)處理工藝流程選擇，得出本工程的工藝總體流程為粗格柵提升泵站-細格柵-曝氣沉砂池-A2O氧化溝-二沉池-混凝反應(yīng)斜板沉淀池-反硝化深床濾池-消毒。工藝流程詳見圖1。

圖1　污水處理工藝流程Fig.1　Process f1ow of wastewater treatment

由經(jīng)開區(qū)污水主干管送來的污水首先進入污水處理廠的粗格柵井內(nèi)，經(jīng)粗格柵去除較大的漂浮物后，經(jīng)提升進入細格柵，進一步攔截和去除污水中的細小懸浮物，再經(jīng)過曝氣沉砂池處理，分離并去除污水中的砂粒與浮渣。經(jīng)上述一級處理后的污水和回流污泥一起進入氧化溝的厭氧段，進行生物除磷，并改善污水沉降性能。厭氧段出水進入缺氧段，進行反硝化反應(yīng)，使污染物得到降解。好氧段內(nèi)設(shè)倒傘型表曝機，充分供氧，降解去除大部分有機污染物并將大部分有機氮、NH3-N轉(zhuǎn)化成硝酸鹽和亞硝酸鹽。在好氧段與缺氧段間設(shè)置內(nèi)回流門，將硝化液回流至缺氧段實現(xiàn)反硝化。

生化處理后的污水經(jīng)配水井流入二沉池，進行固液分離。二沉池出水提升至混凝反應(yīng)斜板沉淀池，在混凝反應(yīng)斜板沉淀池中投加鋁鹽進行化學(xué)除磷。然后進入反硝化深床濾池，并在反硝化深床濾池中投加甲醇，進一步去除TN、SS［8-9］。濾池出水進入消毒池進行消毒，消毒后的污水達標排放。二沉池分離出的剩余污泥以及斜板沉淀池產(chǎn)生的污泥經(jīng)提升后送污泥濃縮脫水間，經(jīng)污泥脫水機脫水后泥餅外運。

4　主要構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)

（1）細格柵及沉砂池。細格柵采用柵隙3 mm的板式細格柵，柵前后渠寬0.9 m，格柵渠寬1.4 m，渠道總長7.7 m，沉砂池采用曝氣沉砂池，共2座，單座尺寸為16.0 m×4.0 m×2.5 m（有效水深），停留時間為3.3min。

（2）A2O氧化溝。設(shè)計規(guī)模10萬m3/d，采用卡魯塞爾2000型氧化溝，共2座，單座尺寸為150.0 m×60.0 m×5.0 m（有效水深）。水力總停留時間為21.50 h，其中選擇池停留時間為0.35 h、厭氧段停留時間為2.00 h、前置缺氧段停留時間為3.75 h，好氧段停留時間為15.40 h，混合液回流比為2∶1～4∶1，污泥回流比為1∶1，好氧段溶解氧的質(zhì)量濃度在2～4mg/L，混合液MLSS的質(zhì)量濃度為4g/L，污泥負荷為0.06kg［BOD5］/（kg［MLSS］·d）（不計厭氧段及缺氧段），污泥齡為20d。

（3）二沉池。采用中心進水周邊出水輻流式沉淀池，共4座，單座直徑為40.0 m，池邊水深為4.5 m，表面負荷為1.15 m3/（m2·h），水力停留時間為3.5 h，出水采用環(huán)形集水槽，雙側(cè)溢流堰出水。

（4）混凝斜板沉淀池。共設(shè)4個系列，單系列平面尺寸為15.0 m×12.5 m（有效寬度）?；旌蠒r間為40 s，絮凝反應(yīng)時間為14min；斜板沉淀表面水力負荷為7.2 m3/（m2·h）。

（5）反硝化深床濾池。共設(shè)8格，單格尺寸為18.3 m×6.1 m×5.6 m（總池深）。去除負荷為0.62kg［NO3--N］/（m3·d），濾料粒徑為1.70～3.35 mm，平均濾速為4.8 m3/（m2·h），峰值濾速為6.24 m3/（m2·h），濾料層厚1.83 m。

（6）消毒池。消毒采用二氧化氯消毒。尺寸為35.0 m×22.5 m×3.5 m（有效水深），停留時間為30min。

5　工藝特點

（1）A2O氧化溝采用卡魯塞爾2000型氧化溝?？斎麪?000氧化溝內(nèi)設(shè)置了特有的前置反硝化區(qū)及混合液內(nèi)回流調(diào)控機制，可實現(xiàn)強化生物脫氮。本工程中氧化溝屬延時曝氣工藝，NH3-N得到充分氧化，二沉池出水中NH3-N濃度能達到要求。氧化溝的污泥負荷低，整體上為完全混合式生物反應(yīng)器，具有較強的抗沖擊負荷的能力，出水能穩(wěn)定達到處理要求。同時，混合液體通過繞豎直軸低速旋轉(zhuǎn)的表曝機而充氧，表曝機具有操作簡單、維修方便、充氧效率高等特點。

（2）二沉池后接混凝反應(yīng)斜板沉淀池。二沉池出水SS質(zhì)量濃度一般在20mg/L，且TP濃度也不能滿足排放要求，需輔以化學(xué)除磷措施。因此在二沉池后接混凝反應(yīng)斜板沉淀池，并在混凝反應(yīng)斜板沉淀池內(nèi)進行化學(xué)除磷。這樣的工藝選擇有如下3個優(yōu)點：①后化學(xué)沉淀除磷避免了對氧化溝及濾池的干擾。②斜板沉淀池出水中SS質(zhì)量濃度降低至10mg/L左右，有效延長濾池運行周期，增強濾池的脫氮效果。③二沉池出水的SS濃度要求可適當(dāng)放寬，二沉池的水力負荷也可提高，節(jié)約投資成本。

（3）反硝化深床濾池具有明顯的反硝化脫氮能力以及抗進水溶解氧干擾的能力。深床濾池濾料層在缺氧環(huán)境下運行，濾料表面附著大量的反硝化生物菌群，進水借助重力流通過濾料層，污水中的硝態(tài)氮被濾料載體生物膜吸附，還原成氮氣從污水中釋放出來，從而實現(xiàn)污水的反硝化脫氮，顆粒濾料同時具有截留SS的作用。

進水中溶解氧濃度如果過高，異養(yǎng)菌將會占用濾料層高度，影響反硝化脫氮效果。本工程反硝化深床濾池TN去除負荷選擇較低（0.62kg［NO3--N］/（m3·d）），具有較高的抗沖擊負荷以及抗進水溶解氧干擾的能力，保證濾池出水穩(wěn)定達標。在實際運行過程，當(dāng)濾池進水溶解氧的質(zhì)量濃度為6～8mg/L時，其反硝化脫氮功能依然保持穩(wěn)定。

6　運行效果

該工程于2015年10月份正式投入試運行。根據(jù)調(diào)試及正式運行的情況來看，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，出水良好，經(jīng)監(jiān)測，出水水質(zhì)各項指標基本達到設(shè)計要求。2016年主要運行指標的監(jiān)測值詳見表2。

從表2可以看出，污水處理廠出水基本上能穩(wěn)定達標，當(dāng)進水TP、TN、NH3-N、CODCr接近設(shè)計值（如進水質(zhì)量濃度分別為5.68、49.6、28.6和421.0mg/L）時，出水中各指標值分別為0.12、4.5、0.6和23.4mg/L，均達到了設(shè)計要求。這說明，A2O氧化溝-混凝沉淀-反硝化深床濾池工藝在設(shè)計負荷下能穩(wěn)定實現(xiàn)達標排放的要求。

表2　污水處理廠出水污染物指標Tab.2　Eff1uent water qua1ity of wastewater treatment p1ant

7　工程投資及運行成本

本工程建安費及設(shè)備購置費共約為20 250萬元，其中建筑工程費約為8 820萬元，安裝工程費約為2 910萬元，設(shè)備購置費約為8 520萬元。

污水處理運行成本約為0.68元/m3，其中電費為0.25元/m3，人工費為0.08元/m3，藥劑費為0.22元/m3，污泥清運費為0.08元/m3，設(shè)備維修費為0.05元/m3。

8　結(jié)語

（1）工程實踐表明，采用A2O氧化溝-混凝沉淀-反硝化深床濾池工藝處理大型經(jīng)開區(qū)排放的污水，整體工藝穩(wěn)定，出水水質(zhì)在達到GB 18918—2002一級A標準的基礎(chǔ)上，TP、TN、NH3-N、CODCr4項指標接近地表Ⅳ類水標準，滿足當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的要求。

（2）增設(shè)在線碳源投加裝置，能較為精確地控制碳源投加量，滿足反硝化的需求，使得出水中TN達標，同時做到經(jīng)濟節(jié)能，穩(wěn)定運行。

（3）反硝化深床濾池TN去除負荷設(shè)計取值應(yīng)考慮進水溶解氧的影響。實際運行效果表明，反硝化深床濾池具有抗進水溶解氧干擾的能力。

［1］徐亞同.污水的生物除磷［J］.環(huán)境科學(xué)研究，1994，7（5）：1-6.

［2］羊壽生.城市污水處理廠設(shè)計中熱點問題剖析［J］.給水排水，1999，25（9）：1-3.

［3］沈光范.關(guān)于城市污水處理廠設(shè)計的若干問題剖析［J］.中國給水排水，2000，16（3）：20-23.

［4］任潔，顧國維，楊海真.改良型A2O工藝處理城市污水的中試研究［J］.給水排水，2000，26（6）：7-10.

［5］李思敏，劉佳，孫冬岳，等.改良型A2/O工藝對低碳源城市污水的脫氮除磷效果［J］.工業(yè)用水與廢水，2013，44（2）：11-14.

［6］李楠，王秀衡，任南琪，等.我國城鎮(zhèn)污水處理廠脫氮處理工藝的應(yīng)用現(xiàn)狀［J］.給水排水，2008，34（3）：39-42.

［7］沈曉玲，李大成，蔣嵐嵐，等.深床反硝化濾池在污水廠提標擴建工程中的應(yīng)用［J］.中國給水排水，2010，26（4）：32-34.

［8］夏文輝，楊興豹，張超，等.污水廠Denite深床反硝化濾池升級改造工程設(shè)計［J］.中國給水排水，2011，27（8）：71-74.

［9］宋瑞平，陶如均，周文明，等.A2O工藝在污水處理廠提標擴容工程中的應(yīng)用［J］.中國給水排水，2013，29（18）：100-102.

Application of A2O oxidation ditch-coagulation sedimentation-deep bed denitrification filter process in treatment of wastewater from large economic-technological development area

YU Yue，LI Yuan-bo
（Anhui East China Environment and Municipal Engineering Co.，Ltd.，Hefei 230088，China）

In order to reduce the inf1uence of wastewater towards Chaohu Lake，A2O oxidation ditch-coagu-1ation sedimentation-deep bed denitrification fi1ter combined process was adopted to treat wastewater discharged from a 1arge economic-techno1ogica1 deve1opment area.The characteristics of the said kind of wastewater were ana1yzed；besides，the se1ection procedure of the combined process was e1aborated with the parameters and characteristics of the project design introduced at the same time.The running resu1ts of the project showed that，the qua1ity of the eff1uent water from the said process was stab1e，which met the specification of A 1eve1 grade one in GB 18918—2002 Discharge Standard of Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plant，and the mass concentrations of TP，TN，NH3-N，CODCrwere not above 0.3，5，1.5，and 30mg/L respective1y.

A2O；oxidation ditch；denitrification；deep bed fi1ter

消防設(shè)計

X703.1

B

1009-2455（2016）03-0062-04

于躍（1972-），男，安徽阜陽人，高級工程師，本科，主要從事環(huán)保工程的設(shè)計工作，（電話）0551-62523585（電子信箱）yuyue@chinaecec.com。

2016-05-26（修回稿）