某污水處理廠提標(biāo)改造方案分析

張艾星

摘要：城北污水處理廠位于安豐路以北，解放北路東側(cè)，污水處理區(qū)由南向北布置，依次為：粗格柵間及進(jìn)水泵房、細(xì)格柵及旋流沉砂池、厭氧池配水井及厭氧池、氧化溝、二沉池及集配水井，污水最終排入污水廠北側(cè)水系。目前出水水質(zhì)月平均值基本可以達(dá)到原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但提高排放標(biāo)準(zhǔn)后，由于原工藝流程中缺氧段容積和停留時(shí)間不足，反硝化不充分，經(jīng)核算出水TN指標(biāo)不能達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，需改變運(yùn)行參數(shù)，增加必要設(shè)備，提高生化處理構(gòu)筑物脫氮效果，以滿(mǎn)足新的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

關(guān)鍵詞：污水；方案；經(jīng)濟(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674—3024（2016）11—252—02

引言

城北污水處理廠運(yùn)行投產(chǎn)以來(lái)，由于實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)相比較設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)偏低，各項(xiàng)主要污染物基本能達(dá)標(biāo)排放。但隨著老城區(qū)雨污分流工作的進(jìn)一步深化，城市污水管網(wǎng)的不斷完善，城北污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)將不斷提高，由于原生化處理系統(tǒng)未設(shè)置前置反硝化段和深度處理段，今后當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)濃度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，出水水質(zhì)無(wú)法達(dá)標(biāo)排放。出水SS、TP不能達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，需進(jìn)行深度處理以滿(mǎn)足新的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求?，F(xiàn)狀尚未設(shè)消毒設(shè)施，須增加消毒工藝，以確保出水水質(zhì)中的糞大腸菌群數(shù)滿(mǎn)足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的要求。原有設(shè)計(jì)以生化除磷為主，隨著出水標(biāo)準(zhǔn)提高，需要增加除磷藥劑投加系統(tǒng)。

1生化處理改造方案

污水處理廠一期工程生化處理采用的是氧化溝工藝。由于氧化溝自身的特點(diǎn)，溝中不斷形成缺氧區(qū)和好氧區(qū)，這正是氨氮進(jìn)行硝化反硝化的必要條件，因此該工藝除對(duì)具有降解COD_Cr、BOD₅、SS的功能外，還有一定的脫氮功能。

由于出水標(biāo)準(zhǔn)提高到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)脫氮的要求更高了。提高脫氮效果常用的有生物法和化學(xué)法兩種。比較而言，化學(xué)法投資和日常運(yùn)行費(fèi)用較高，而生物法可以通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的氧化溝進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑?，?yōu)化氧化溝的反硝化條件，進(jìn)一步提高脫氮效果，實(shí)現(xiàn)新標(biāo)準(zhǔn)下的達(dá)標(biāo)排放。這種方法對(duì)原有的處理工藝調(diào)整很小，通過(guò)合理安排，基本上可不影響原有處理工藝的正常運(yùn)行。經(jīng)濟(jì)上也最為節(jié)省。因此，本次初步設(shè)計(jì)推薦將原氧化溝工藝改建為多點(diǎn)進(jìn)水強(qiáng)化脫氮氧化溝工藝，提高脫氮效果。

（1）多點(diǎn)進(jìn)水強(qiáng)化脫氮氧化溝工藝方案

城北污水處理廠所采用的工藝必須是成熟、可靠的，同時(shí)也要考慮工藝的先進(jìn)性、運(yùn)行的穩(wěn)定性、調(diào)整的靈活性和出水的安全性。

分析城北污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)特點(diǎn)，2008年1月～2010年8月統(tǒng)計(jì)其BOD₅變化范圍為63.9～108.5mg/L，呈現(xiàn)合流制污水系統(tǒng)水質(zhì)特點(diǎn)，因此在工藝選擇中應(yīng)充分考慮處理工藝能夠適應(yīng)水質(zhì)大幅度變化，尤其是要適應(yīng)在低水質(zhì)濃度時(shí)能夠達(dá)標(biāo)排放。

綜合以上情況，并結(jié)合氧化溝工藝的特點(diǎn)，將原氧化溝工藝改造為多點(diǎn)進(jìn)水強(qiáng)化脫氮氧化溝工藝，改造后氧化溝可根據(jù)不同的進(jìn)水特點(diǎn)合理分配碳源。

（2）多點(diǎn)進(jìn)水強(qiáng)化脫氮氧化溝工藝的運(yùn)行模式

多點(diǎn)進(jìn)水強(qiáng)化脫氮氧化溝工藝可以形成以下幾種運(yùn)行模式：

1）模式1——常規(guī)生物脫氮除磷法

污水從①進(jìn)入?yún)捬醭兀勰嗤饣亓鲝蘑龠M(jìn)入?yún)捬醭?，混合液回流從③進(jìn)入缺氧池，形成了常規(guī)生物脫氮除磷法。

常規(guī)生物脫氮除磷處理工藝流程詳見(jiàn)下圖。

2）模式2——強(qiáng)化生物脫氮法

調(diào)整污水進(jìn)入點(diǎn)，污水按比例從①、②分別進(jìn)入?yún)捬醭睾腿毖醭兀糠治鬯M(jìn)入缺氧池可補(bǔ)充反硝化所需的碳源，提高脫氮效果，這就形成了強(qiáng)化生物脫氮法。

多點(diǎn)進(jìn)水強(qiáng)化脫氮氧化溝工藝流程詳見(jiàn)下圖。

（3）多點(diǎn)進(jìn)水處理工藝運(yùn)行表述

本次氧化溝改造選用模式1—常規(guī)生物脫氮除磷法，改造后生化處理系統(tǒng)共分2組。每組處理規(guī)模4萬(wàn)m³/d，均由厭氧段、缺氧段和好氧段組成；厭氧段為原污水廠厭氧池，總有效容積為5000 m³，缺氧段與好氧段利用原氧化溝分隔而成，總有效容積分別為26571m³和24729m³。

厭氧區(qū)設(shè)計(jì)污泥回流比為50～100%，缺氧區(qū)設(shè)計(jì)混合液回流比為200～400%。

（4）該方案的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)

該氧化溝工藝可以根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的變化，運(yùn)用不同運(yùn)行模式來(lái)保證處理效果。提高污水處理的穩(wěn)定性。有以下技術(shù)特點(diǎn)：

1）通過(guò)污水和混合液進(jìn)水的合理布點(diǎn)，可以合理選擇污水進(jìn)水點(diǎn)和混合液回流點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)行工況。

2）同時(shí)通過(guò)對(duì)進(jìn)水不同位置的流量分配，達(dá)到碳源合理分配的目的。

3）根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)、水量的變化，通過(guò)調(diào)整實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)行工況，充分發(fā)揮各種處理工藝的特點(diǎn)，對(duì)污水進(jìn)行有針對(duì)性的處理。

2深度處理工藝的選擇

2.1需深度處理去除的污染物

根據(jù)進(jìn)、出水水質(zhì)分析，二級(jí)處理出水水質(zhì)與設(shè)計(jì)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的要求尚有一定的差距，主要超標(biāo)因子為BOD₅、SS和TP，因此，在二級(jí)生化處理的基礎(chǔ)上增加深度處理工藝是必要的。污水處理廠深度處理的重點(diǎn)是BOD₅、SS和TP，同時(shí)進(jìn)一步提高有機(jī)物的去除率，對(duì)去除TN和NH₃-N的貢獻(xiàn)率則有限。

2.2主要深度處理工藝綜述

由于污水成分的復(fù)雜性及污水深度處理后的再生水用途的不同，污水深度處理工藝也千差萬(wàn)別。在實(shí)際的污水深度處理過(guò)程中往往由于單一的某種處NI藝很難完全達(dá)到再生水水質(zhì)要求，因而需要多種污水處理技術(shù)的合理組合，且這種組合與各處理單元的互容性和經(jīng)濟(jì)上的可行性有關(guān)。

（1）基本的深度處工藝方案

工藝方案一：二級(jí)出水+消毒

工藝方案：二級(jí)出水+微絮凝過(guò)濾+消毒

工藝方案三：二級(jí)出水+混凝沉淀+過(guò)濾+消毒

工藝方案四：二級(jí)出水+混凝沉淀+過(guò)濾+活性炭吸附+消毒

上述工藝是目前常用的城市污水深度處理工藝，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中可根據(jù)污水二級(jí)處理出水效果進(jìn)行具體調(diào)整。

工藝方案一在污水再生利用的初級(jí)階段使用較為普遍，但對(duì)本工程顯然不適用。

工藝方案二傳統(tǒng)、簡(jiǎn)單、實(shí)用，適用于工業(yè)循環(huán)冷卻用水，城市道路澆灑、綠化、景觀、消防、補(bǔ)充河湖等市政用水和居民住宅沖洗廁等雜用水，以及不受限制的農(nóng)業(yè)用水。發(fā)達(dá)國(guó)家在二十世紀(jì)八十年代以前曾廣泛使用這種工藝，是一種水質(zhì)適用面廣處理費(fèi)用低、安全實(shí)用的常規(guī)污水深度處理工藝。

工藝方案三在工藝二的基礎(chǔ)上增加了沉淀單元，即通過(guò)混凝沉淀進(jìn)一步去除二級(jí)生化處理系統(tǒng)未能除去的膠體物質(zhì)、部分重金屬和有機(jī)污染物，確保過(guò)濾效果，延長(zhǎng)過(guò)濾周期，因而出水水質(zhì)更優(yōu)，適用面更廣，效果更穩(wěn)定。目前城市污水再生利用大多采用這種工藝。

工藝方案四是在工藝方案三的基礎(chǔ)上增加了活性炭吸附，對(duì)微量有機(jī)污染物、微量金屬離子、色度及病毒等有毒污染物的去除效果明顯。該工藝處理流程長(zhǎng)，適用于除直接飲用外各種工農(nóng)業(yè)用水和城市雜用水。

（2）以膜分離和臭氧為主的高級(jí)深度處工藝

污水深度處工藝使用的膜處理技術(shù)有微濾、超濾、滲板、納濾、反滲透和電滲析等，用以替代傳統(tǒng)工藝中的沉淀過(guò)濾單元。臭氧的作用主要是將有機(jī)物低分子化，可以提高鐵、錳的去除率，此外還可以去除異臭味。

（3）以活性炭和膜分離為主的高級(jí)深度處工藝

活性炭可有效吸附水中的低分子量有機(jī)物，再利用膜加以截留去除，更重要的是活性炭可有效地防止膜污染。

（4）以生物膜法為主的脫氮除磷深度處理工藝

該工藝的主要作用是將出水中的TN含量降至極低的水平（4mg/l以下）。由于二級(jí)出水中可生物降解的有機(jī)物基本上已消耗殆盡，系統(tǒng)中已沒(méi)有反硝化脫氮所需要的碳源，因此必須外加碳源，應(yīng)用最普遍的外加碳源是工業(yè)甲醇。

顯而易見(jiàn)，污水深度處理基本工藝方案中的方案二和方案三是目前最適宜的污水深度處理工藝。而其他高級(jí)深度處理工藝盡管從技術(shù)上更加先進(jìn)可靠，但從經(jīng)濟(jì)合理性分析，顯然不適合本項(xiàng)目。

2.3推薦深度處理工藝方案

比較上述方案二和方案三不難發(fā)現(xiàn)，方案三僅在方案二的基礎(chǔ)上增加了沉淀這一處理單元?；炷淖饔檬峭ㄟ^(guò)膠體雙電層壓縮吸附、電中和吸附架橋以及沉析物網(wǎng)捕等一系列反應(yīng)形成絮凝體，而沉淀是指在重力作用下混凝形成的絮凝體從水中分離的過(guò)程，從而去除包含在絮凝體中的懸浮物、磷和氮等污染物質(zhì)。根據(jù)《污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，宜采用混凝、沉淀（澄清）—過(guò)濾—消毒這一基本工藝。這一基本工藝也是國(guó)內(nèi)外許多污水回用工程的實(shí)際工藝。日本名古屋、東京、大阪及美國(guó)加州等均采用這—基本工藝。我國(guó)一些污水回用工程也采用這一基本工藝，如北京華能熱電廠、大連柳春河回用水示范工程等均采用澄清—砂濾—消毒工藝。而方案二的微絮凝、過(guò)濾工藝相對(duì)方案三的絮凝、沉淀、過(guò)濾的運(yùn)行維護(hù)工作量較??；占地省：投資相對(duì)較底；投藥量略小。

同時(shí)本工程采用的二級(jí)處理工藝為成熟而穩(wěn)定的氧化溝工藝，耐沖擊負(fù)荷能力較好，出水水質(zhì)穩(wěn)定性較好，故無(wú)需進(jìn)行沉淀，本次深度處理設(shè)計(jì)推薦采用方案二——二沉池出水+微絮凝過(guò)濾+消毒。

3結(jié)語(yǔ)

目前，在國(guó)內(nèi)外的中水回用工程中，高效的“過(guò)濾”作為二級(jí)處理后的深度處理有著廣泛的應(yīng)用，如在國(guó)內(nèi)有著很多成功實(shí)例的活性砂過(guò)濾器工藝和D型濾池工藝。目前，隨著安徽淮河、巢湖兩大重點(diǎn)流域污水廠提標(biāo)改造工程的實(shí)施及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累，這兩種工藝的優(yōu)缺點(diǎn)逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，從已建污水處理廠兩種工藝的實(shí)際運(yùn)行效果來(lái)看，活性砂過(guò)濾器工藝相比D型濾池工藝有著更為明顯的優(yōu)勢(shì)，并且更加適合**市城北污水處理廠的運(yùn)行情況。