東莞錦廈三洲水質(zhì)凈化廠尾水提標(biāo)改造工程實踐

文_麥婷軒 安徽省城建設(shè)計研究總院股份有限公司

東莞市長安鎮(zhèn)錦廈三洲水質(zhì)凈化廠尾水，由于受納水體的茅洲河流域人口和污染物負(fù)荷的快速增長以及水環(huán)境容量本底值較小、城市規(guī)劃、管網(wǎng)工程及污水處理工程相對滯后和上游來水污染等原因影響，導(dǎo)致茅洲河流域水環(huán)境污染情況嚴(yán)重。本文從對長安鎮(zhèn)錦廈三洲水體污染物特點入手，針對性的選擇處理工藝方案，實現(xiàn)了出水水質(zhì)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中的IV類水體標(biāo)準(zhǔn)。

1 尾水提標(biāo)工程概述

1.1 尾水提標(biāo)工程概述

城鎮(zhèn)污水中居民區(qū)部分所產(chǎn)生的污水，其污染物質(zhì)較為固定，類型及含量都較為固定，能夠較為便利的設(shè)計出針對性的處理方案。然而在一些商業(yè)區(qū)，如餐飲行業(yè)集中的地區(qū)、洗衣房及汽車美容店等不僅產(chǎn)生的污水總量多，而且內(nèi)含有多種類污染物質(zhì)，給污水處理帶來了諸多的困難。特別是近年來國家及地方對環(huán)境保護(hù)要求的進(jìn)一步提高，要求新建污水處理工程出水水質(zhì)執(zhí)行GB18918-2002中一級A標(biāo)準(zhǔn)，而原出水執(zhí)行一級B標(biāo)準(zhǔn)的已建項目則要求陸續(xù)進(jìn)行改造，使出水水質(zhì)提高到一級A標(biāo)準(zhǔn)，部分則要求依據(jù)受納水體的水質(zhì)要求，提高至IV類水標(biāo)準(zhǔn)。東莞市長安鎮(zhèn)錦廈三洲水質(zhì)凈化廠工程總投資17868.12萬元建設(shè)15萬m3/d規(guī)模的尾水提標(biāo)工程，工程占地面積約19474.28m2。水質(zhì)凈化廠尾水提標(biāo)工程進(jìn)水水質(zhì)即為前端污水處理出水排放水質(zhì)，根據(jù)污水水質(zhì)實測資料及需要達(dá)到的《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中的IV類水體標(biāo)準(zhǔn)可知主要污染物為脫氮除磷二級處理出水中殘留的懸浮物、溶解性的有機(jī)物和懸浮性的有機(jī)物以及氮和磷。

1.2 處理難點

一方面，根據(jù)本工程的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其要求出水主要指標(biāo)執(zhí)行準(zhǔn)Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，因此需在常規(guī)處理工藝后增加深度處理設(shè)施。另一方面，污水處理廠的正常運營影響著整座城市的正常運行，依目前嚴(yán)峻的環(huán)保形勢，無法長時間停產(chǎn)改造。故需要采用對現(xiàn)有設(shè)施改動較少、出水水質(zhì)優(yōu)良、運行可靠的處理工藝。

2 進(jìn)出水水質(zhì)設(shè)計

2.1 進(jìn)水水質(zhì)設(shè)計

鑒于本工程是東莞市長安鎮(zhèn)錦廈三洲水質(zhì)凈化廠尾水提標(biāo)工程，進(jìn)水水質(zhì)只要符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，即可按照前端污水處理出水排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。前端污水處理出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)依照行業(yè)國標(biāo)和地方標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，根據(jù)水質(zhì)凈化廠前端污水水質(zhì)特征，選取了多項主要指標(biāo)進(jìn)行檢測，詳見表1。

2.2 出水水質(zhì)設(shè)計

為應(yīng)對環(huán)保的日趨重視、排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，為避免將來由于出水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高而面臨的再次改造，本工程的設(shè)計出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)擬采用較高標(biāo)準(zhǔn)，即主要指標(biāo)執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中的IV類水體標(biāo)準(zhǔn)（除總氮外）。主要涉及的標(biāo)準(zhǔn)及本次提標(biāo)出水水質(zhì)指標(biāo)見表1。

表1 尾水提標(biāo)工程設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)主要指標(biāo)

3 尾水提標(biāo)工藝方案選用原則

3.1 符合設(shè)定進(jìn)、出水水質(zhì)原則

污水提標(biāo)處理的目標(biāo)是使得出水水質(zhì)能夠達(dá)到安全排放標(biāo)準(zhǔn)，不破壞周邊環(huán)境，因此其首要原則即為應(yīng)用的處理工藝要符合凈化工程設(shè)定的進(jìn)、出水水質(zhì)的要求。若進(jìn)水水質(zhì)差，進(jìn)水水量超出設(shè)計或者含有的成分超過了設(shè)定的凈化能力，則會造成污水處理效果不甚理想，無法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 適用性原則

選擇的處理工藝首先要具備去除東莞市長安錦廈三洲污水中主要污染物的能力，應(yīng)滿足污水處理廠實際用地情況的要求。

3.3 可靠性原則

所選擇的工藝方案必須是有了一定實踐基礎(chǔ)，且在其他地區(qū)已經(jīng)應(yīng)用并修改完善了的方法技術(shù)，在工程運行時可以長期穩(wěn)定運營，能適應(yīng)錦廈三洲水量水質(zhì)的沖擊負(fù)荷，具備可靠性。

3.4 經(jīng)濟(jì)可行原則

為了能夠長期運行，尾水提標(biāo)處理工藝方案的選擇也要符合經(jīng)濟(jì)使用原則，所選用的設(shè)備以及處理過程中的耗費要經(jīng)濟(jì)可行。

3.5 獨立性原則

該工程為尾水提標(biāo)工程，跟前端污水處理工程無直接相關(guān)性，該部分設(shè)備的運行應(yīng)相對獨立，減少對現(xiàn)有設(shè)施正常運行的影響。

4 尾水提標(biāo)處理工藝的比選

尾水提標(biāo)處理的目標(biāo)是使得出水水質(zhì)能夠達(dá)到安全排放標(biāo)準(zhǔn)，不破壞周邊環(huán)境，需在詳細(xì)了解進(jìn)水污水中污染物成分關(guān)系、規(guī)模等因素的基礎(chǔ)上，得出多種備選工藝，再去評判其綜合利用價值，以達(dá)到效益最大化。

4.1 脫氮工藝比選

在水質(zhì)凈化處理工藝中，主要采用生物濾池和活性砂濾池進(jìn)行脫氮見表2。其中，生物濾池的脫氮流程主要分為兩部分，一是依靠附著于載體表面的生物膜對污染物的吸附、氧化和分解，可使污水凈化，粒狀濾料層同時具有物理截留過濾作用。二是采用反硝化技術(shù)，將生物池中的含氮物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氮氣后逸出，從而確保出水總氮達(dá)標(biāo)。而活性砂濾是一種連續(xù)清洗的砂濾器，依靠空間上分隔過濾和洗砂兩個工藝步驟，在過濾過程中臟砂在一個清洗容器中清洗，污染物隨清洗水一起排出。

表2 脫氮工藝介紹對比

根據(jù)污水處理工藝方案選擇原則及尾水提標(biāo)工程針對性用途，選用生物濾池作為深度脫氮工藝。

4.2 化學(xué)除磷工藝比選

在化學(xué)除磷工藝中，“化學(xué)法”因為工藝復(fù)雜、運行成本高、污泥量多且難于處理。但就一般的城市污水水質(zhì)，按現(xiàn)在普遍采用的生物除磷脫氮工藝，較難達(dá)到國家相關(guān)部門和行業(yè)要求的最高標(biāo)準(zhǔn)。因此，在明確純生物法的局限性以及化學(xué)法的工藝使用及經(jīng)濟(jì)問題后，得出在生物法的后續(xù)加以化學(xué)法進(jìn)行除磷工作，即能夠達(dá)到出水總磷達(dá)標(biāo)，也能夠使得工藝盡可能的簡單化又經(jīng)濟(jì)適用。

本次除磷工藝中的化學(xué)法部分，采用后置投加法，按照圖1所示流程進(jìn)行。其主要優(yōu)勢：一是整個工藝流程過程，各環(huán)節(jié)相對獨立，確保除磷效果的穩(wěn)定性；二是后置投加可以根據(jù)水質(zhì)情況實施精準(zhǔn)控制。

圖1 后置投加除磷工藝流程圖

4.3 過濾工藝比選

過濾工藝的用途是污水的深度處理與污水回用，種類根據(jù)其結(jié)構(gòu)、運行方式、濾料等的不同，主要分為V型砂濾池、活性砂濾池、濾布濾池。然而相對于V型砂濾池和活性砂濾池更多用于深度處理，對較高濃度氮元素去除效率可靠性差的特點，濾布濾池則具備對于多種污染物的處理具有很好的過濾效果，且其能夠長時間全自動運轉(zhuǎn)等特點。雖然濾布濾池總投資略高，但年運營費用較低，就綜合考慮整體處理成本而言，具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，因此本工程過濾處理工藝推薦采用濾布濾池。

4.4 消毒工藝比選

在水質(zhì)凈化過程中，不僅要消除污染物，還要對水中可能存在的細(xì)菌進(jìn)行消殺?？梢杂迷谒邢镜墓に嚪椒ㄖ饕幸郝?、二氧化氯和紫外線等。液氯消毒具有殺菌能力強(qiáng)、價格便宜、使用簡單、消毒可靠又有成熟經(jīng)驗等優(yōu)點，但采用加氯消毒也可以引起一些不良的副作用，如廢水中含酚一類有機(jī)物質(zhì)時，有可能形成致癌化合物（THMS）等。二氧化氯對水中的病原微生物，包括病毒、細(xì)菌芽孢等均具有較好的殺滅作用，但由于從污水中逸出的二氧化氯與空氣中的有機(jī)物反應(yīng)，致使二氧化氯消毒水有特殊的氣味。此外，二氧化氯制作工藝復(fù)雜，且危險性較高，會增加諸多隱性成本。紫外線消毒原理為使用紫外光照使得細(xì)菌無法進(jìn)行遺傳物質(zhì)的復(fù)制，進(jìn)而喪失繁殖能力，實現(xiàn)消毒的效果，使用簡單、安全?？紤]到紫外消毒不對水體產(chǎn)生的毒副產(chǎn)品，無二次污染，同時具有高效殺菌、殺滅病毒的優(yōu)勢，且運行維護(hù)簡單，占地小的優(yōu)勢，本工程采用紫外消毒。

5 尾水提標(biāo)處理工藝設(shè)計與實現(xiàn)

5.1 尾水提標(biāo)工藝流程

長安錦廈三洲水質(zhì)凈化廠提標(biāo)工程的工藝流程為“原計量后出水→二級提升泵房→硝化池→反硝化池→高效沉淀池→濾布濾池→紫外消毒池→計量排放”。本工程尾水提標(biāo)處理主體工藝采用硝化池（去除COD、氨氮）+反硝化池（去除TN）+濾布濾池（去除SS及其它）+紫外消毒（去除糞大腸菌群）工藝，污泥處理工藝?yán)脧S區(qū)已建的機(jī)械濃縮脫水后外運。

污水從前端污水處理廠區(qū)原出水計量井后尾水管接入二級提升泵房，經(jīng)水泵提升，進(jìn)入硝化池，由硝化池去除有機(jī)物、氨氮。然后進(jìn)入反硝化池，將生物池中的含氮物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氮氣后逸出，從而確保出水總氮達(dá)標(biāo)。接著進(jìn)入高效沉淀池進(jìn)行化學(xué)除磷，通過后置投加法可獲得很好的除磷效果，出水TP濃度可低于0.3mg/L。然后經(jīng)濾布濾池進(jìn)一步降低水中SS和TP等其他污染物，經(jīng)紫外消毒，隨后經(jīng)計量排放進(jìn)入茅洲河（東寶河）。提標(biāo)系統(tǒng)產(chǎn)生的SS及生物固體物通過污泥管，進(jìn)入脫水機(jī)房脫水處理至含水率≤80%，統(tǒng)一外運處理。處理工藝流程見圖2。

圖2 尾水提標(biāo)工藝流程簡圖（紅色部分）

5.2 尾水提標(biāo)的實現(xiàn)

東莞市長安鎮(zhèn)錦廈三洲水質(zhì)凈化廠尾水提標(biāo)工程建成后，通過連續(xù)多月對進(jìn)出水水質(zhì)進(jìn)行實時監(jiān)測，具體數(shù)據(jù)如表3。

表3 尾水提標(biāo)工程各主要污染物去除率表

通過以上數(shù)據(jù)可知，本文中通過尾水提標(biāo)工藝的比選方案及設(shè)計的工藝流程能夠滿足設(shè)計時對于出水水質(zhì)的要求，達(dá)到安全排放標(biāo)準(zhǔn)，也證明了本方案的可靠性。

6 結(jié)語

東莞市長安鎮(zhèn)錦廈三洲水質(zhì)凈化廠提標(biāo)工程項目通過“硝化池（去除COD、氨氮）+反硝化池（去除TN）+濾布濾池（去除SS及其它）+紫外消毒（去除糞大腸菌群）”的工藝，對SS、BOD5、NH3-N和TP等主要污染物去除比例分別為71%、79%、78%、77%，最終得到的尾水出水質(zhì)量符合安全排放標(biāo)準(zhǔn)。