污水處理廠水質(zhì)提標改造的可行性研究

許亞洲 楊雪梅

（1.鞏義市環(huán)境保護局，河南 鞏義 451200;2.焦作大學化工與環(huán)境工程學院，河南 焦作 454003）

鞏義市污水處理廠一期工程位于伊洛河南岸，連霍高速以北，石河道以西圍堤內(nèi)，處理能力為2萬m3/d，采用氧化溝工藝，設計出水標準為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準 （GB18918-2002）》中二級標準。為進一步加大水環(huán)境保護力度，按照鞏義市環(huán)保局對污水處理廠出水水質(zhì)要求提高標準，達到一級A標準。然而現(xiàn)有的處理設施不能滿足該標準的要求，因此必須進行技術改造，增加深度處理設施，使出水水質(zhì)達到一級A標準。

1.污水廠現(xiàn)狀

鞏義市污水處理廠一期工程規(guī)模2萬m3/d，氧化溝工藝，工藝流程如下圖所示。

圖1 鞏義市污水處理廠一期污水處理工藝流程

現(xiàn)有工程處理后出水水質(zhì)達到COD≤100mg/L，BOD5≤20mg/L，SS≤20mg/L，NH3-N ≤25mg/L?，F(xiàn)有污染物的排放量分別為COD730t/a、NH3-N182.5t/a、BOD5146t/a、SS146t/a， 無 法 滿 足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準的要求。

2.技術方案

由于污水成分的復雜性，污水深度處理工藝也千差萬別。在實際的污水深度處理過程中單一的某種處理工藝往往很難完全達到出水水質(zhì)要求，因而需要多種污水處理技術的合理組合，且這種組合與各處理單元的互容性和經(jīng)濟上的可行性有關。

根據(jù)多方案工藝技術比較，結合鞏義市污水處理廠一期工程的現(xiàn)狀，確定改造工程的工藝為改良型卡魯塞爾氧化溝+深度處理工藝，鞏義市生活污水經(jīng)排污管道進入污水處理廠，先經(jīng)粗格柵過濾，再經(jīng)水泵提升，經(jīng)新建配水井對現(xiàn)有細格柵、氧化溝和新建細格柵、氧化溝分配水量，然后匯合流入平流式沉淀池沉淀，經(jīng)中途二次提升泵房抽至反硝化池深度處理后，再經(jīng)紫外線消毒，最后達標排放，工藝流程如圖2所示。

圖2 鞏義市污水處理廠一期改造后污水處理工藝流程

3.項目技術改建內(nèi)容

本項目是在現(xiàn)有工程基礎上進行提標改造，將現(xiàn)有處理工藝改造為改良型卡魯塞爾氧化溝+深度處理工藝，改造后污水處理廠處理規(guī)模不發(fā)生變化。本項目具體內(nèi)容如下。

（1）基本情況

本項目基本情況見表1、表2。

表1 本項目基本情況一覽表

表2 項目設計進出水質(zhì)

（2）主體工程

本次工程技術改造建設內(nèi)容分為兩部分：新建的污水深度處理工程和現(xiàn)有一期工程部分構筑物的改造工程，詳見表3。

表3 項目提標改造建設內(nèi)容

（3）本次工程與現(xiàn)有一期工程的依托關系

本次工程與現(xiàn)有一期工程的依托關系見表4。

表4 本次工程與現(xiàn)有一期工程的依托關系

①氧化溝：新建一座氧化溝，使生化處理階段的總停留時間增加，增強系統(tǒng)對于COD、BOD、NH3-N、SS、TN和TP的去除以及抗沖擊能力。對現(xiàn)有氧化溝進行改造，改造為帶獨立缺氧區(qū)的改良型卡魯賽爾氧化溝，核減現(xiàn)有氧化溝進水量，更換現(xiàn)有曝氣設備。

②反硝化深床濾池：采用的濾料是微生物固著棲息、繁殖生長的載體，同時對污水中的懸浮物具有物理截留過濾作用。一般有人工陶粒濾料、輕質(zhì)濾料、石英砂濾料，本項目采用石英砂濾料，粒徑 2-3mm。

③污泥脫水車間：加鈣穩(wěn)定干化設施位于現(xiàn)有脫水機房旁，將現(xiàn)有污泥棚改造為干化車間，并在東側共壁新建18m×5.4m×5m（與現(xiàn)有泥棚等高）的污泥棚，工程新建建筑面積約100m2。

本項目為提標改造工程，更換氧化溝曝氣設備和平流沉淀池刮渣機等老舊設備，新增氧化溝配水井、二次提升泵房、紫外線消毒渠、反硝化深度處理、加藥間、巴氏計量槽，并新增一座氧化溝和一套污泥濃縮機。

卡魯塞爾氧化溝：它是一個由多渠串聯(lián)組成的氧化溝系統(tǒng)。廢水與活性污泥的混合液在氧化溝中不停地流動，在溝的一端設置曝氣器，使系統(tǒng)中形成好氧區(qū)和缺氧區(qū)，使其具有生物脫氮的處理功能。本次工程新建一座氧化溝并更換曝氣等老舊設備，相應核減原有氧化溝處理水量，增加氧化溝中污水停留時間，提高原有氧化溝處理效率。原有氧化溝為半地下式鋼砼結構，數(shù)量2座，改造后承擔項目41.39%進水量，新建氧化溝為半地下式鋼砼結構一座，總容積7080m3，有效水深4.5m，承擔58.61%進水量。

反硝化深度處理：由濾料床、反沖洗排泥系統(tǒng)、配水及出水收集系統(tǒng)組成。本工程反硝化深床濾池中設計碳源投加控制系統(tǒng)，保證恰當?shù)奶荚赐都恿浚蛊浼葷M足反硝化脫氮需要，又不會投加過量導致出水BOD5、COD超標，從而保證處理出水穩(wěn)定達標。項目投加的碳源為乙酸鈉。

反硝化深度處理作用：①去除TN：利用適量優(yōu)質(zhì)碳源，附著生長在石英砂表面上的反硝化細菌，把NO3-N轉(zhuǎn)換成N2，完成脫氮反應過程。在反硝化過程中，由于硝酸氮不斷被還原為氮氣，深床濾池中會集聚大量的氮氣，這些氣體會使污水繞竄介質(zhì)之間，這樣增強了微生物與水流的接觸，同時也提高了過濾效率；②去除 SS：每毫克SS中含BOD50.4～0.5mg，因此去除出水中固體懸浮物的同時，也降低了出水中的BOD5。另外，出水中固體懸浮物含有氮、磷及其他重金屬物質(zhì)，去除固體懸浮物通常能降低1mg/L以上的上述雜質(zhì)，配合適當?shù)幕瘜W處理，能使出水總磷穩(wěn)定降至0.3mg/L以下；③去除TP：絮凝直接過濾除磷，是省去沉淀過程而將混凝與過濾過程在濾池內(nèi)同步完成的一種接觸絮凝過濾工藝技術。

除磷：本項目污水除磷主要以生物除磷為主，同時輔以化學除磷的工藝，確保出水磷濃度達標排放。本設計投藥點設在反硝化深度處理池，在該池內(nèi)完成膠體脫穩(wěn)、磷酸鹽沉淀物的生成和絮凝反應，生成物在反硝化深床濾池中被過濾分離出去，降低污水的濁度和 COD、BOD5及TP濃度，絮凝劑為堿式氯化鋁。

4.社會效益及環(huán)境效益

水質(zhì)提標改造工程的建設，顯著減少了排入伊洛河的污染物量，同時，提高了污水處理廠尾水排放標準，使污水回用變得可能。項目提標改造完成后，廢水污染物增減量為COD-365t/a，BOD5-73t/a，SS-73t/a，NH3－N-146t/a，TP-6.35t/a， 相比改造前，污染物排放量降低。改造后全廠主要污染物產(chǎn)排情況見表5。

表5 改造后全廠主要污染物產(chǎn)排情況

5.結論

(1)城鎮(zhèn)污水處理廠的提標改造，應充分考慮各個廠自身的工藝及運行情況，分析制約達到一級A標準的因素，有的放矢。

（2）根鞏義市污水處理廠一期工程的實際運行工況，充分利用原有的構筑物，通過優(yōu)化運行參數(shù)，采用投加碳源，強化生物脫氮。

（3）升級改造中優(yōu)先強化生物脫氮，難以使出水SS、TP穩(wěn)定達到一級A標準，為節(jié)省投資可采用化學輔助除磷，深度處理進一步去除TP、SS，使得出水水質(zhì)全面達到一級A標準。