SBR工藝污水處理廠一級(jí)A提標(biāo)改造工程實(shí)例分析

郝 艷

（寧夏環(huán)境科學(xué)研究院（有限責(zé)任公司），銀川 750000）

寧夏某污水處理廠建成于2001年12月，占地面積為9.6 hm，設(shè)計(jì)規(guī)模為10 萬(wàn)m/d，來(lái)水為城鎮(zhèn)生活污水，服務(wù)面積為21.5 km。提標(biāo)改造前，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002） 的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，日處理規(guī)模平均為9.8 萬(wàn)m/d。按照《寧夏回族自治區(qū)水污染防治工作方案》要求，該廠于2018年5月完成升級(jí)改造，出水執(zhí)行一級(jí)A 排放標(biāo)準(zhǔn)。該廠位于建成區(qū)，四周已被住宅小區(qū)包圍，提標(biāo)改造用地受限，所有工程只能在原廠址內(nèi)進(jìn)行，同時(shí)污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的臭氣對(duì)周圍居民的影響成為制約升級(jí)改造的重要因素。

1 污水處理廠提標(biāo)改造前運(yùn)行情況

1.1 進(jìn)出水情況

通過(guò)分析提標(biāo)改造前兩年運(yùn)行數(shù)據(jù)，該污水處理廠進(jìn)水的化學(xué)需氧量（COD）、五日生化需氧量（BOD）、懸浮物（SS）、總磷（TP）月均濃度均超過(guò)設(shè)計(jì)進(jìn)水濃度限值，出水濃度穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值要求。其他監(jiān)測(cè)指標(biāo)有氨氮（NH-N）和總氮（TN）。提標(biāo)改造前進(jìn)、出水水質(zhì)如表1所示。

表1 提標(biāo)改造前進(jìn)、出水水質(zhì)

1.2 處理工藝情況

提標(biāo)改造前，該污水處理廠已滿負(fù)荷運(yùn)行，最大處理水量達(dá)到10.5 萬(wàn)m/d。其間，污水處理采用序批式活性污泥法（SBR），主要構(gòu)筑物包括粗格柵提升泵房、細(xì)格柵曝氣沉砂池、SBR 反應(yīng)池、加氯接觸池和巴氏計(jì)量槽等，工藝流程如圖1所示。

圖1 改造前污水處理工藝流程

1.3 存在的問(wèn)題

提標(biāo)改造前，出水無(wú)法達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）的一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)，這是該污水處理廠提標(biāo)改造首先需要解決的問(wèn)題。通過(guò)分析過(guò)去幾年的運(yùn)行情況，提標(biāo)改造需要一并解決3 個(gè)問(wèn)題。一是實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)高于設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，按新排放標(biāo)準(zhǔn)，水力停留時(shí)間嚴(yán)重不足。二是鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備老化，無(wú)法按設(shè)計(jì)水位運(yùn)行，運(yùn)行中無(wú)反硝化脫氮時(shí)間。三是曝氣沉砂池水力停留時(shí)間較短，沙粒無(wú)法沉淀，卻在生化系統(tǒng)沉淀積累，影響設(shè)備運(yùn)行。

2 提標(biāo)改造工藝

2.1 工藝參數(shù)

提標(biāo)改造前，該污水處理廠已經(jīng)滿負(fù)荷運(yùn)行，綜合考慮占地受限、處理工藝等因素，本次提標(biāo)改造的規(guī)模與現(xiàn)狀規(guī)模一致，為10 萬(wàn)m/d。對(duì)該污水處理廠提標(biāo)改造前兩年進(jìn)水水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，采取頻率統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行預(yù)測(cè)，確定提標(biāo)改造后進(jìn)水水質(zhì)。根據(jù)《寧夏回族自治區(qū)水污染防治工作方案》，確定改造后出水水質(zhì)。改造后污水處理廠進(jìn)、出水水質(zhì)如表2所示。

表2 提標(biāo)改造后進(jìn)、出水水質(zhì)

2.2 工藝選型

該污水處理廠提標(biāo)改造工程受用地條件限制，原總圖設(shè)計(jì)時(shí)，各構(gòu)筑物布置比較寬松，占地面積較大，土地利用率不高，因此能否有效利用原有空地成為本工程實(shí)施的關(guān)鍵，各工藝的用地大小也成為方案選擇的重要限制條件。目前，國(guó)內(nèi)污水處理廠提標(biāo)改造方案大致有3種。一是減少污水處理量，即減少原處理構(gòu)筑物的負(fù)荷，以達(dá)到出水水質(zhì)要求。二是處理水量保持不變，通過(guò)新建部分構(gòu)筑物，減少原構(gòu)筑物的負(fù)荷，以滿足新標(biāo)準(zhǔn)要求。三是采取措施，如提高污泥濃度、調(diào)整運(yùn)行工藝，使處理效率提高，達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)該污水處理廠改造工藝選擇的原則（處理水量不變，也不能另行征地，改造工程只能在廠內(nèi)完成），工藝的選擇只能圍繞方案二和方案三。改造工程將以方案二和方案三為基礎(chǔ)，但方案核心還是脫氮除磷工藝、深度處理工藝的選擇。

2.2.1 生物脫氮除磷工藝

提標(biāo)改造時(shí)，應(yīng)根據(jù)污水的水質(zhì)特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件，選擇核心處理工藝。通過(guò)分析原有生物系統(tǒng)及可利用地塊，SBR+填料工藝（移動(dòng)床生物流化床）可利用原有生物反應(yīng)池進(jìn)行改造，最大限度地減少改造難度。其中，SBR+填料工藝具有出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)、占地相對(duì)較少（僅增加SBR 反應(yīng)池與填料）、剩余污泥量少、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。

2.2.2 深度處理和除臭工藝

根據(jù)污水處理廠原出水指標(biāo)，通過(guò)前面生化系統(tǒng)改造后，深度處理只需要解決SS、TP 的達(dá)標(biāo)問(wèn)題。當(dāng)系統(tǒng)生物除磷效果較差，化學(xué)除磷投藥量較高時(shí)，應(yīng)用較為廣泛的“二次提升+高密度沉淀池+纖維轉(zhuǎn)盤濾池”工藝可避免反沖洗周期較短且出水難穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的問(wèn)題。工程實(shí)踐證明，生物除臭法具有除臭效果好、綠化環(huán)境、使用壽命長(zhǎng)和運(yùn)行管理方便的優(yōu)勢(shì)，本次提標(biāo)改造配套建設(shè)生物濾池除臭設(shè)備。

2.3 提標(biāo)改造總體思路

原有8 座SBR 反應(yīng)池設(shè)計(jì)規(guī)模為10 萬(wàn)m/d，單池長(zhǎng)為50 m，寬為22 m，高為6.0 m，有效水深為5.7 m，有效池容為6 817 m，總有效容積為54 537 m，工作周期為4 h，其中進(jìn)水1 h、曝氣（含進(jìn)水）2 h、沉淀1 h，潷水閑置1 h，停留時(shí)間為13 h，總泥齡為15 d，反應(yīng)池總池容不足，停留時(shí)間、泥齡偏短，沒(méi)有獨(dú)立的反硝化時(shí)間，設(shè)計(jì)BOD負(fù)荷偏小。

根據(jù)提標(biāo)改造調(diào)整后的設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，按《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）的一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)污水處理廠原有污水處理設(shè)施處理能力進(jìn)行復(fù)核，確定污水處理設(shè)施提標(biāo)改造方案：一是原有SBR 反應(yīng)池規(guī)模減量至5 萬(wàn)m/d，新建8 座SBR反應(yīng)池，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為5 萬(wàn)m/d；二是新建SBR+填料生物脫氮除磷系統(tǒng)；三是新建“混凝+沉淀+過(guò)濾”深度處理系統(tǒng)，解決SS 和TP 達(dá)標(biāo)問(wèn)題；四是新建生物濾池除臭系統(tǒng)，減少惡臭排放。提標(biāo)改造后，污水處理工藝流程如圖2 所示。經(jīng)過(guò)調(diào)試運(yùn)行，該污水處理廠出水COD、BOD、SS 等六項(xiàng)污染物濃度均達(dá)到一級(jí)A 排放標(biāo)準(zhǔn)，提標(biāo)改造效果明顯。

圖2 提標(biāo)改造后污水處理工藝流程

3 結(jié)論

本文結(jié)合具體案例，分析SBR 工藝污水處理廠的一級(jí)A 提標(biāo)改造，明確了提標(biāo)改造的重點(diǎn)及難點(diǎn)。生物脫氮是利用自然界氮的循環(huán)原理，采用人工方法進(jìn)行控制。首先，污水中的含氮有機(jī)物轉(zhuǎn)化成氨氮，在好氧條件下，通過(guò)硝化菌作用變成硝酸鹽氮，隨后在缺氧條件下通過(guò)反硝化菌作用，由外加碳源提供能量，使硝酸鹽氮變成氮?dú)庖莩觯麄€(gè)生物脫氮過(guò)程就是氮的分解還原反應(yīng)，反應(yīng)能量從有機(jī)物中獲取。在硝化與反硝化過(guò)程中，影響其脫氮效率的因素是溫度、溶解氧、pH 以及反硝化碳源。生物脫氮系統(tǒng)中，硝化菌增長(zhǎng)速度較緩慢，所以，要有足夠的污泥齡期。反硝化菌的生長(zhǎng)主要在缺氧條件下進(jìn)行，并且要有充裕的碳源提供能量，才可保證反硝化順利進(jìn)行。因此，創(chuàng)造適合硝化菌、反硝化菌的生長(zhǎng)環(huán)境，強(qiáng)化生物脫氮能力是本次提標(biāo)改造的重點(diǎn)。提標(biāo)改造要求出水TP小于0.5 mg/L、去除率不小于96%，常規(guī)生物除磷工藝無(wú)法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，因此要優(yōu)化生物除磷工藝，在運(yùn)行管理中盡量避免低pH 的沖擊，在深度處理中進(jìn)一步考慮除磷問(wèn)題，強(qiáng)化除磷效果。提標(biāo)改造要求出水SS 小于10 mg/L、去除率不小于98%，因此采用“二次提升+高密度沉淀池+纖維轉(zhuǎn)盤濾池”深度處理工藝，使SS 有較高的去除率，兼顧除磷問(wèn)題，確保出水達(dá)標(biāo)。該項(xiàng)目的成功實(shí)施可以為受嚴(yán)格用地限制、采用SBR 工藝的污水處理廠提標(biāo)改造提供重要參考。