五段生物法工藝在城市污水廠提標(biāo)改造中的應(yīng)用

王正平，孟露，鄭一江

(華電水務(wù)控股股份有限公司，北京 100160)

0 引言

伴隨“生態(tài)文明”、“美麗中國”環(huán)保新概念的提出，更為嚴(yán)格的地方標(biāo)準(zhǔn)相繼出臺(tái)，污水處理行業(yè)迎來了持續(xù)快速發(fā)展的新階段。根據(jù)水廠現(xiàn)狀,因地制宜地選擇改造方式，實(shí)現(xiàn)出水指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，同時(shí)提升能量、藥物使用效率，具有極大的社會(huì)和環(huán)境效益。

五段生物法是一種懸浮生長活性污泥法工藝，它將生化池按水流方向依次分為厭氧、缺氧、好氧、缺氧、好氧五個(gè)部分[1][2]。本文以天津市某污水處理廠為例，對(duì)五段生物法工藝在污水廠提標(biāo)改造中的方案設(shè)計(jì)及應(yīng)用效果進(jìn)行了分析，為污水廠提標(biāo)改造、實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)提供依據(jù)。

1 工程概況

天津市某污水廠總設(shè)計(jì)規(guī)模為5.5×104m3/d，分兩期建設(shè)，其中二期工程于2015年建成通水，規(guī)模4.5×104m3/d。污水廠出水中的1.0×104m3/d用于供給附近熱電廠作為中水水源，剩余4.5×104m3/d就近排入廠區(qū)東側(cè)景觀渠作為生態(tài)補(bǔ)水。二期工程原采用圖1的流程。

改造前污水廠出水穩(wěn)定達(dá)到GB18918-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)水水質(zhì)符合設(shè)計(jì)進(jìn)水要求(設(shè)計(jì)及實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)見表1)。但根據(jù)天津市的要求，在用城鎮(zhèn)污水處理廠于2018年1月1日起出水需執(zhí)行天津市地方的DB12/599-2015《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。為達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)，需對(duì)污水廠二期進(jìn)行提標(biāo)改造。

圖1 改造前污水廠工藝流程

2 提標(biāo)改造技術(shù)路線

通過對(duì)改造前出水水質(zhì)的比較分析(表1)，項(xiàng)目提標(biāo)改造的重點(diǎn)和難點(diǎn)為進(jìn)一步去除污水中的TN、TP，并保證COD的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)[3]。

2.1 去除TN的改進(jìn)方案

通過對(duì)污水廠工藝分析，TN僅能通過生物法去除，這需要強(qiáng)化微生物的硝化及反硝化作用。由于廠區(qū)內(nèi)無富裕用地，無法新建反硝化單元，因此本次改造的重點(diǎn)為提升原生化池處理能力[4]。

通過綜合考慮，利用改良Bardenpho工藝的原理，將原A2O生化池重新劃分為AAO+AO五段工藝，合理分配厭氧、缺氧、好氧停留時(shí)間，并增加碳源投加點(diǎn)及同步化學(xué)除磷投加點(diǎn)。AAO+AO五段工藝中后置缺氧池的作用是將好氧段所產(chǎn)生的硝酸鹽作為電子供體，利用內(nèi)源有機(jī)碳或外加碳源產(chǎn)生額外的反硝化作用，強(qiáng)化總氮(TN)的去除。最后的好氧段用以吹脫剩余的氮?dú)猓氖Ｓ嗵荚?，并增加污水中溶解氧濃度，盡量減少磷在二次沉淀池中的釋放。

此外，在污泥側(cè)流段增加菌種選擇器，并改變進(jìn)水方式。菌種選擇器可優(yōu)化回流污泥中的菌種構(gòu)成，抑制好氧菌生長，同時(shí)消耗回流液中的溶解氧，從而促進(jìn)了厭氧池及缺氧池反應(yīng)效率，提高脫氮除磷效果[5-8]。

表1 設(shè)計(jì)及實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)表 mg/L

注：每年11月1日至次年3月31日?qǐng)?zhí)行括號(hào)內(nèi)的排放限值。

2.2 去除TP的改進(jìn)方案

通過加強(qiáng)工藝控制精度，及上述菌種選擇器等手段，可促進(jìn)生化除磷，彌補(bǔ)改造前生化池除磷效果差的缺陷，降低后續(xù)化學(xué)除磷藥劑用量。同時(shí)，在AAO+AO池最末端增加化學(xué)除磷投加點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)同步沉淀除磷。最后，利用高效澄清池后置沉淀為除磷做保障。

2.3 COD 穩(wěn)定達(dá)標(biāo)方案

根據(jù)污水廠實(shí)際運(yùn)行水質(zhì)，出水COD平均值已在30 mg/L以下，僅在個(gè)別時(shí)間段超過該標(biāo)準(zhǔn)。因此，在目前進(jìn)水水質(zhì)條件下，通過加強(qiáng)工藝控制，降低厭氧段的ORP、增強(qiáng)厭氧段和缺氧段的水解酸化能力、合理調(diào)整回流量及曝氣量、輔助兩級(jí)加藥沉淀，出水COD即可穩(wěn)定在30 mg/L以下。

根據(jù)以上分析，該污水廠提標(biāo)改造工藝確定為五段生物法工藝輔以外加碳源和同步除磷工藝，確保出水穩(wěn)定達(dá)到天津地方標(biāo)準(zhǔn)。

3 改造方案工程設(shè)計(jì)

3.1 A2O生化池改造

污水廠二期工程將生化池好氧段進(jìn)行功能劃分使生化池實(shí)現(xiàn)AAO+AO的五段式運(yùn)行模式：在好氧池末端廊道內(nèi)增加隔板，將原有的好氧部分重新劃分為好氧、缺氧、好氧三個(gè)部分；調(diào)整內(nèi)回流方式，將回流起點(diǎn)從生化池最末端調(diào)整至第二缺氧池進(jìn)水端；增加配套潛水?dāng)嚢杵鞑⒄{(diào)整相應(yīng)曝氣方式。提標(biāo)改造前后工藝對(duì)比如圖2所示。

3.2 增設(shè)菌種選擇器

利用生化池前側(cè)空地，在污泥回流側(cè)流上新增菌種選擇器，并將部分原水分流至菌種選擇器。進(jìn)水及回流污泥在菌種選擇器內(nèi)混合，通過提升泵送至厭氧池進(jìn)水端。

3.3 碳源投加系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在后置缺氧區(qū)進(jìn)水端新增設(shè)碳源投加管路，于生化池旁空地就近配置乙酸鈉儲(chǔ)罐。碳源采用液體乙酸鈉，其設(shè)計(jì)投加量為30 mg/L，實(shí)際運(yùn)行中，可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)靈活調(diào)整。

3.4 除磷藥劑投加系統(tǒng)設(shè)計(jì)

后置好氧區(qū)末端增設(shè)化學(xué)藥劑投加管路，藥劑采用液態(tài)聚合氯化鋁(PAC)。當(dāng)進(jìn)水總磷較高時(shí)，按照除磷藥劑與污水中磷當(dāng)量比1：1.5投加，實(shí)現(xiàn)同步化學(xué)除磷。

圖2 生化池改造前后對(duì)比圖

3.5 設(shè)備及電氣自動(dòng)化改造

根據(jù)改造后運(yùn)行要求，增加進(jìn)水分配、污泥投配、碳源投加控制等自控系統(tǒng)，并配置相應(yīng)在線監(jiān)測(cè)儀表，提高構(gòu)筑物系統(tǒng)運(yùn)行的精確性和響應(yīng)速度。

4 改造工程運(yùn)行效果

該提標(biāo)改造工程于2016年底完成至今，污水廠主要出水，TN≤10 mg/L、 TP≤0.3 mg/L、 COD≤30 mg/L，穩(wěn)定達(dá)到天津地標(biāo)A標(biāo)準(zhǔn)，具體出水水質(zhì)見圖3。

改造后生物脫氮除磷效果得到明顯提升，除磷藥劑PAC加藥量較改造前下降30 mg/L，外加碳源為10 mg/L左右，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

圖3 改造后(2017年)出水水質(zhì)

污水廠改造后工藝的處理效果和穩(wěn)定性都得到較大提升。每年進(jìn)一步減少CODcr328.5噸，BOD 65.7噸，SS 82.1噸，NH3-N 57.51噸，TN 82.13噸，TP 4.95噸，提升能量、藥劑使用效率，極大改善了受納河流水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境。

5 結(jié)論

該污水廠提標(biāo)改造方案引入五段生物法脫氮除磷理念，充分挖掘現(xiàn)有生化池處理能力，無需新增占地、改造周期短、投資成本低，改造后運(yùn)行效果及穩(wěn)定性都得到大幅提升，具有良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。因此，該方案在我國城市污水廠升級(jí)改造中具有較大推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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