西安某污水處理廠升級改造工程措施及運行效果

荊自凌，錢 亮（.西安四方建設(shè)監(jiān)理有限責任公司， 陜西 西安 7008；.浦華控股有限公司， 北京 00084）

0 引 言

根據(jù)2011年3月頒發(fā)的《西安市環(huán)境保護局關(guān)于提高全市污水處理廠排放標準的通知》（市環(huán)發(fā)[2011]50號），2013年1月1日起全市現(xiàn)有和在建的城鎮(zhèn)污水處理廠出水水質(zhì)由現(xiàn)行的GB 18918－2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》的一級B標準提高到一級A標準。因此，西安某污水處理廠決定在一級B標準基礎(chǔ)上進行一級A升級改造。

該工程充分挖掘現(xiàn)有設(shè)施潛力，并對現(xiàn)狀生化池進行改造并投加懸浮生物填料，增加濾布濾池深度處理單元，不僅滿足工藝要求，還有效解決了用地緊張的問題，減少了排入渭河以及下游流域的污染物排放量，保護水資源，改善水環(huán)境。

1 工程概況

西安某污水處理廠設(shè)計規(guī)模為40萬m3/d，現(xiàn)已建成一期工程20萬m3/d，于2010年6月建成投入運行；二期工程將隨著其服務(wù)范圍內(nèi)的城市建設(shè)進度要求進行實施，將按照最新出水水質(zhì)標準進行設(shè)計、建設(shè)。

升級改造工程對全廠已建成污水處理設(shè)施進行提標改造，建設(shè)規(guī)模為20萬m3/d。主要工程內(nèi)容為新建超細格柵、改造生化池、濾布濾池等。

2 原狀分析

一期工程設(shè)計污水處理能力為20萬m3/d，分為A、B、C、D四組并行運行，采用正置A2/O工藝，出水執(zhí)行GB 18918－2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》中的一級B標準。HRT（水力停留時間）分別為厭氧池2 h，缺氧池5.5 h，好氧池8.9 h。

表1為該污水廠2011年年平均進出水水質(zhì)情況[1]，由統(tǒng)計數(shù)據(jù)可見，實際進水各指標均超過設(shè)計負荷，但由于該廠實際進水流量為13萬m3/d，僅為設(shè)計流量的65%，相當于生化池停留時間延長了30%，所以處理水質(zhì)可達到一級B標準。考慮到日后進水水量必將增加到設(shè)計流量20萬m3/d，出水水質(zhì)必將惡化，因此升級改造勢在必行。

表1 改造前污水處理廠水質(zhì)狀況 單位：mg/L

根據(jù)污水廠運行情況，現(xiàn)有粗格柵及提升泵房、細格柵及曝氣沉砂池、初沉池、二沉池、接觸消毒池等均可滿足處理要求，主要處理設(shè)備如污泥脫水機、加氯系統(tǒng)等能力均可滿足要求，但生物處理系統(tǒng)出水不能滿足提標要求。經(jīng)核算，氧化溝容積稍有不足，需進行改造。SS和TP指標距達標值相差甚遠，需著重改進。

3 改造原則

（1）全面調(diào)研和分析污水廠水質(zhì)特點及運行情況，進行多方案技術(shù)經(jīng)濟比較；充分考慮當前的社會經(jīng)濟和資源環(huán)境條件，力求所選工藝性能先進成熟、流程簡單、對水質(zhì)適應(yīng)性強，出水達標率高，污泥易于處理、處置[2]。

（2）脫氮除磷這對矛盾主要表現(xiàn)為：NO3-N濃度高會對釋磷的厭氧環(huán)境造成破壞；硝化菌和聚磷菌對碳源存在相互競爭的關(guān)系。因此應(yīng)在確保TN達標的前提下，最大限度的利用生物除磷，減少化學除磷，節(jié)約運行成本。

4 工藝流程

升級改造工程工藝流程，如圖1所示。

圖1 升級改造工程工藝流程圖

5 升級改造工程措施

5.1 新增預處理和深度處理措施

在初沉池后增加了3.5 mm孔徑的回轉(zhuǎn)式網(wǎng)板超細格柵，大大減少生物池浮渣，改善了操作運行環(huán)境。

5.2 好氧池

好氧池設(shè)計總處理規(guī)模為20萬m3/d，分為四個相同的系列，每個系列處理能力為5萬m3/d。好氧段采用MBBR（Moving Bed Bio-film Reactor）工藝[3]，向內(nèi)溝投加可掛膜的懸浮填料，懸浮填料載體以流化的狀態(tài)在反應(yīng)器內(nèi)運動并在填料內(nèi)外表面形成生物膜。附著的生物膜增加了單位體積內(nèi)的生物量，反應(yīng)器中的活性污泥和填料上的生物膜形成了泥膜共生的雙泥齡系統(tǒng)。生物膜上富集世代周期較長的生物菌群，可彌補活性污泥泥齡短的不足。該技術(shù)可使水中的活性污泥濃度在一年內(nèi)變化較小，方便管理。同時，內(nèi)溝形成生物膜與活性污泥共生系統(tǒng)，具有耐負荷沖擊能力強，運行穩(wěn)定，去除效率高等特點。

以A系列為例具體改造措施如下：①在好氧池末端劃出一段HRT為2.4 h的填料區(qū)，新建隔墻及導流墻作為填料區(qū)，填料區(qū)設(shè)計專用的跑道結(jié)構(gòu)，使填料在池內(nèi)自行循環(huán)、周而復始，可從出水端自流回到填料區(qū)前端，省去傳統(tǒng)的填料回流裝置，懸浮填料投加比為15%，使填料在此區(qū)域不斷隨污水往復循環(huán)；②通過曝氣布置使填料流化，在現(xiàn)狀生物池填料區(qū)末端新建隔墻并設(shè)置攔網(wǎng)以免填料隨出水流失；③在新建攔截網(wǎng)下方，設(shè)曝氣管道，網(wǎng)前增加專用低速攪拌器和防堵塞清掃系統(tǒng)，并增加液位報警裝置；④在填料區(qū)隔墻兩側(cè)適當位置布設(shè)填料設(shè)備專用水下推進器，以增強填料區(qū)的推流作用，主要新增設(shè)備為填料區(qū)專用推進器4臺，φ1080，N=4kW。

本工程中，好氧填料不僅增加了系統(tǒng)的BOD5去除能力，更重要的是其上富集的硝化菌導致系統(tǒng)硝化速率大大增加，出水NH3-N可長年維持在1 mg/L以下，同時MBBR技術(shù)使池內(nèi)污泥SVI下降，提高了污泥沉降性能。

5.3 深度處理

考慮到本工程為升級改造，廠區(qū)用地緊張并且進出水水頭固定，因此深度處理增加了4組濾布濾池，單個設(shè)備日處理量50 000 m3。其過濾面積大，占地極省，并且水頭損失小。出水SS穩(wěn)定達標。

6 生產(chǎn)調(diào)試

本工程在施工時，對各處理系列依次進行改造，因而對污水廠未造成停產(chǎn)影響。調(diào)試運行階段總結(jié)了以下經(jīng)驗。

（1）五污存在碳源在初沉池流失嚴重的情況，導致厭氧區(qū)碳源不夠聚磷菌釋磷所用。廠內(nèi)設(shè)計平流初沉池10組，HRT為1.5 h，適當減少初沉池運行個數(shù)可以減少碳源的流失，提高生物除磷可利用的碳源，因此滿負荷運行時，僅開啟4組平流沉淀池。

（2）好氧池末端DO需控制在1.5 mg/L左右，DO太低會導致出水NH3-N超標，DO濃度太高影響終沉池反硝化效果，導致外回流NO3-N濃度升高影響厭氧段除磷效果。

（3）厭氧段ORP控制在－300 mV以下，釋磷現(xiàn)象明顯，可作為生物除磷厭氧環(huán)境的指示參數(shù)。缺氧反硝化段ORP數(shù)值在－200 mV～320 mV之間為佳。此時系統(tǒng)脫氮除磷效果最好，在缺氧末端可使硝酸鹽濃度降低到1 mg/L以下。

（4）理論上內(nèi)回流比越高，出水TN越好，但回流比提升到一定數(shù)值后，脫氮效率提升不明顯，且能耗增加。經(jīng)實踐證明內(nèi)回流比調(diào)整到200%左右比較合適，生物脫氮效果穩(wěn)定。

（5）每將1 kgNO3-N轉(zhuǎn)化為N2，需消耗有機物（以BOD5計）2.86 kg，外回流污泥NO3-N濃度高，將導致水中ORP上升，PAOs活性受抑制，同時消耗水大量碳源。通過實際運行數(shù)據(jù)比較表明，終沉池泥位較高的情況下，底部泥層反硝化反應(yīng)明顯。五污終沉池深4.5 m，當泥位接近1.5 m的情況下，外回流中的NO3-N濃度可比出水降低了5 mg/L～10 mg/L。這大大降低了外回流污泥中硝酸鹽對厭氧段釋磷的影響，因此維持終沉池泥位在1.5 m左右有利于系統(tǒng)生物除磷（終沉池泥位不宜太高，容易發(fā)生跑泥現(xiàn)象）。污泥回流比由原來的100%降低至80%時，減少回流硝酸鹽對厭氧區(qū)的影響，生物除磷脫氮效率穩(wěn)定。

7 運行效果

升級改造工程自投運以來，在滿負荷運行狀況下，除春節(jié)放假期間來水中碳源嚴重不足，導致生物池對TP的去除率出現(xiàn)短期波動，需要通過化學除磷彌補。其它時間僅僅通過生物除磷出水TP維持在0.4 mg/L以下。出水的各項水質(zhì)指標均穩(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排放標準，總出水達標率高達97%。表2為改造完成后進出水質(zhì)平均值，出水水質(zhì)較之改造前大大改善。

表2 改造后進、出水水質(zhì) 單位：mg/L

8 結(jié) 語

西安某污水處理廠升級改造工程預處理增加網(wǎng)板式超細格柵，二級生物處理在好氧區(qū)末端分隔出填料區(qū)，按MBBR工藝運行，經(jīng)調(diào)試運行和優(yōu)化運行，生物脫氮除磷效率高，深度處理采用濾布濾池過濾工藝，并在極少數(shù)時間里輔助化學除磷?，F(xiàn)出水水質(zhì)穩(wěn)定達到GB 18918－2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》的一級A標準。

該工程占地面積小，土建工程量少，施工周期短，有效地解決了污水廠現(xiàn)狀工程用地緊張、改造工程要求工期短的問題。整個處理工藝針對性強，處理效果穩(wěn)定，工程投資低，運行成本低，管理維護簡單，可供同類污水處理廠升級改造借鑒。