石河子污水處理廠一期工程提標(biāo)改造工藝選擇與分析

李佳

摘 要： 石河子污水處理廠一期工程以百樂(lè)克生物池為主體，現(xiàn)狀出水僅達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，目前，石河子污水廠面臨提標(biāo)改造，出水達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 （GB3838-2002）中規(guī)定的Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)（總氮15mg/L）。分析了進(jìn)出水水質(zhì)及變化規(guī)律，并針對(duì)存在問(wèn)題提出了改造方案，以期為污水廠提標(biāo)改造設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞： 污水廠；提標(biāo)改造；工藝分析

1 現(xiàn)狀污水廠進(jìn)出水質(zhì)及運(yùn)行情況

1.1 現(xiàn)狀水質(zhì)及工藝流程

根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料顯示，一期現(xiàn)狀出水達(dá)到原設(shè)計(jì)出水水質(zhì)要求（一期設(shè)計(jì)出水為二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)），但無(wú)法達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 （GB3838-2002）中規(guī)定的Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)（TN 除外），一期的 BOD5、NH3 -N、SS、TP 與此標(biāo)準(zhǔn)差距較大，各項(xiàng)指標(biāo)需進(jìn)一步提高。現(xiàn)狀工藝流程見圖1。

1.2 生物反應(yīng)池設(shè)計(jì)參數(shù)

生化處理系統(tǒng)采用百樂(lè)克生物反應(yīng)池。生物反應(yīng)池共分為4組，每組生物池分為厭氧酸化段、好氧曝氣段、污泥沉淀段、后穩(wěn)定段、消毒段5個(gè)工段。每組生物池處理能力為2.5萬(wàn)m3/d，總處理能力總計(jì)10萬(wàn)m3/d。單組池容29689m3，其厭氧段1500m3，缺氧段3085m3，好氧段25104 m3。厭氧段、缺氧段、好氧段池容比例為1：2：16.7。設(shè)計(jì)污泥負(fù)荷0.05 kg BOD5/（kgMLSS），泥齡為23d，設(shè)計(jì)水溫12℃。沉淀池污泥回流比為 100%。

2 進(jìn)水水質(zhì)情況及改造關(guān)鍵點(diǎn)分析

2.1進(jìn)水水質(zhì)的分析與確定

石河子市污水處理廠由于要收納石河子市的生活污水以及各行業(yè)的工業(yè)廢水，水質(zhì)情況十分復(fù)雜 ，如2016年 6-9月份抽檢結(jié)果中，pH 最低時(shí)為 7.91，最高時(shí)為 11.37。 2016年1月至 2017年5月污水處理廠一期、二期實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)如下圖所示。

由圖2圖3可知，COD 、BOD5變化幅度不大，生活污水的可生化性普遍較好，但SS值波動(dòng)較大，TP 及NH 3 -N值較高。

根據(jù)相關(guān)資料，綜合污水廠收納片區(qū)的人口密度、工業(yè)企業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景，按照污水廠實(shí)測(cè)水質(zhì)濃度保證率的方法，采用85%～90%保證率取值①，最終確定改造工程設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)為表1所示。

2.2 改造工藝關(guān)鍵點(diǎn)分析

污水廠處理工藝錯(cuò)綜復(fù)雜，選擇一條合理的、科學(xué)的改造工藝需要系統(tǒng)、全面斟酌考慮。一般都應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手分析考證。

首先，客觀分析現(xiàn)狀進(jìn)出水水質(zhì)情況，針對(duì)重點(diǎn)關(guān)注指標(biāo)對(duì)癥下藥。核實(shí)生物池池容、水力停留時(shí)間（HRT）及泥齡是否滿足設(shè)計(jì)要求。傳統(tǒng)污水處理方法A2O工藝實(shí)際運(yùn)用已非常成熟可靠，改造工程中注意厭氧、缺氧、好氧體系是否完整、池容比例是否合理。如進(jìn)水氨氮、總氮較高且出水不達(dá)標(biāo)時(shí)，可適當(dāng)增加反硝化池容進(jìn)一步強(qiáng)化脫氮，或者縮短初沉池停留時(shí)間、超越初沉池及投加碳源以增大生物反應(yīng)池內(nèi)碳氮比值。

當(dāng)現(xiàn)有污水廠占地、池型條件有限制時(shí)可以考慮在生物池內(nèi)投加填料，達(dá)到增加微生物濃度，形成泥膜共存環(huán)境，以達(dá)到強(qiáng)化去除COD、BOD5 、氨氮等污染物的目的。

深度處理單元臭氧、活性炭工藝運(yùn)用較為廣泛，根據(jù)對(duì)各類污水的多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，雖然臭氧能氧化多種有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，對(duì)污水中的 COD 有一定的去除效果，但部分污水在經(jīng)過(guò)臭氧后其 COD 可能會(huì)升高，將臭氧放在深度處理的末端可能會(huì)使出水 COD 升高。

另外鑒于出水要求 TP≤0.1mg/L，若 TP 中有機(jī)磷含量多，則采用絮凝也難以除去，因此考慮在絮凝前增設(shè)預(yù)臭氧接觸池對(duì)有機(jī)磷進(jìn)行氧化，氧化為無(wú)機(jī)磷后便于絮凝加藥去除②。

3 改造工藝設(shè)計(jì)

3.1 一期預(yù)處理工段、二級(jí)生化處理工段改造設(shè)計(jì)

一期工程預(yù)處理工藝現(xiàn)狀為“粗細(xì)格柵+提升泵房+平流沉砂池”，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研情況來(lái)看，一期預(yù)處理設(shè)施設(shè)備老化較為嚴(yán)重，但池體土建結(jié)構(gòu)未有明顯損壞。本次設(shè)計(jì)考慮利用原有各土建池體，對(duì)其中老化損壞嚴(yán)重的設(shè)備如粗細(xì)格柵、雙橋式吸刮砂機(jī)進(jìn)行更換，本次更換細(xì)格柵柵縫采用 1mm，并且采用柵筒式細(xì)格柵。由于進(jìn)水中懸浮物濃度較高，污泥量較大。本次設(shè)計(jì)在預(yù)處理單元之后增設(shè)初沉池，從水力高程上看，增加初沉池不影響原有高程布局。設(shè)計(jì)初沉池采用輻流式沉淀池，刮泥設(shè)備采用周邊傳動(dòng)刮泥機(jī)，方便運(yùn)行管理。根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)情況，初沉池可超越或只運(yùn)行一座以控制有機(jī)物去除率（尤其當(dāng)碳源不足時(shí)）。

一期工程二級(jí)處理工藝為百樂(lè)克工藝，后于 2010 年進(jìn)行過(guò)一次改造，出水僅達(dá)到二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)狀百樂(lè)克生化池原設(shè)計(jì)停留時(shí)間較長(zhǎng)（生化段停留時(shí)間約為30.6h），污染物可得到較充分的降解去除，因次本次設(shè)計(jì)不對(duì)百樂(lè)克生化池進(jìn)行過(guò)多改造，將百樂(lè)克生化池改造為脫氮除磷效果好，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)的常規(guī) A2O 生化池，不需整體投加填料；另外由于設(shè)計(jì)進(jìn)水 TN 較高，為了增強(qiáng)脫氮效果，本次設(shè)計(jì)在百樂(lè)克生化池曝氣段的末端再隔出一個(gè)缺氧池（停留時(shí)間 3h），一個(gè)好氧池（停留時(shí)間 2.0h），從而整體形成兩級(jí)硝化反硝化的處理工藝。同時(shí)由于本次污水廠出水要求COD、NH3 -N 值較低，本次設(shè)計(jì)在新隔出的好氧池內(nèi)充填填料（彈性填料），形成生物接觸氧化工藝，通過(guò)生物膜上微生物的新陳代謝功能進(jìn)一步強(qiáng)化去除污水中的 COD 及 NH3 -N。

3.2 深度處理工段設(shè)計(jì)

由于本工程的出水要求達(dá)到地表水類IV類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)目前污水廠水量水質(zhì)特點(diǎn)與變化特征，且考慮本工程所處地區(qū)為嚴(yán)寒地區(qū)，所選的深度處理工藝不僅要具有去除 SS 的功能，還必須具有一定的去除 COD、NH3 -N 及 TP 的功能，與此同時(shí)還必須具有很強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力。

本次深度處理選用“ 預(yù)臭氧接觸池+ 高效沉淀池+臭氧接觸池+炭砂雙層濾料濾池”作為深度處理工藝。炭砂雙層濾料濾池，即活性炭、石英砂雙層濾料濾池，可以在保留砂濾池原有的對(duì)顆粒物去除截留的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加活性炭對(duì)有機(jī)物的吸附作用和強(qiáng)化濾層中微生物對(duì)污染物的生物降解作用，顯著提高對(duì)有機(jī)物和氨氮的去除效果。

將臭氧接觸池設(shè)于炭砂雙層濾料濾池的前端，形成“臭氧-活性炭”組合工藝，通過(guò)濾池的保障作用，可避免可能出現(xiàn)的出水 COD 升高現(xiàn)象，臭氧在前端對(duì)難降解性有機(jī)物的分解也提高了后端濾池中微生物對(duì)污染物的生物降解作用。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）石河子污水廠2016-2017年進(jìn)水水質(zhì)分析顯示，氨氮、TP較高，提標(biāo)改造難度大，尤其是TP要求≤0.1mg/L，一般采用生物除磷為主化學(xué)除磷為輔的方法進(jìn)行去除。

（2）鑒于氨氮和TN處理難度大，建議增加脫氮單元，通過(guò)在原有設(shè)施基礎(chǔ)上增加反硝化單元強(qiáng)化脫氮效果③。

（3）對(duì)現(xiàn)狀污水處理設(shè)施進(jìn)一步升級(jí)挖潛，如提高污泥濃度、改造A/A/O運(yùn)行模式，使處理效率提高。

參考文獻(xiàn)

[1] 城市污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)的確定方法.《給水排水雜志》2007.7第14期.

[2]《城鎮(zhèn)污水處理廠一級(jí)A穩(wěn)定達(dá)標(biāo)技術(shù)》 鄭興燦 2015.8 第二版 ：48-51.

[3] 李國(guó)金，王小玲，劉琳等.馬頭崗污水處理廠一期工程升級(jí)改造選擇與分析.《給水與排水》2011，37（9）：34～37.