重慶某污水處理廠提標改造工程工藝路線探討

吉曉鵬 陳 池 朱明銳 蔣偲超 劉紅婭 官 進

(重慶市排水有限公司,重慶 400012)

1 工程背景

隨著經(jīng)濟建設的高速發(fā)展，城鎮(zhèn)人口的不斷增加，污水排放量和污染負荷不斷增大，重慶市某污水處理廠一期工程設計規(guī)模3萬m3/d，出水執(zhí)行GB 18918—2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準一級B標準，污水排放受納水體為嘉陵江支流，該污水廠執(zhí)行的排放標準已不能滿足保護嘉陵江及三峽庫區(qū)水環(huán)境的需要。2015年4月，國務院印發(fā)了《水污染行動防治計劃》暨水十條，其中第二條明確要求：強化城鎮(zhèn)生活污染治理，敏感區(qū)域(重點湖泊、重點水庫、近岸海域匯水區(qū)域)城鎮(zhèn)污水處理設施應于2017年年底前全面達到一級A排放標準。因此，該污水廠必須進行提標改造工程，削減污染負荷，保護嘉陵江及三峽庫區(qū)下游水環(huán)境。

2 原污水廠概況及存在問題

2.1 原處理工藝及進出水水質

該污水廠一期采用奧貝爾氧化溝工藝，設計規(guī)模為3萬m3/d，工藝流程為原水→配水井→粗細格柵→旋流沉砂池→調節(jié)池→奧貝爾氧化溝→二沉池→接觸消毒池→達標排放。根據(jù)一期工程的運行數(shù)據(jù)，對該污水處理廠2016年7月～2017年6月的進出水水質進行統(tǒng)計分析。各項指標統(tǒng)計數(shù)據(jù)如圖1～圖6所示。

2.2 CODCr統(tǒng)計分析

從圖1可知，該污水處理廠當前進水COD值多數(shù)穩(wěn)定在160 mg/L左右，經(jīng)過氧化溝處理后，能夠穩(wěn)定達到20 mg/L以下，滿足一級A標的要求。因此該提標改造工程將不再針對COD達標排放增加新的構筑物，同時在后續(xù)提標運行中要考慮如何配合其他關鍵指標采取一些強化預處理工藝，進一步降低COD值，例如優(yōu)化原有工藝的運行參數(shù)，配合后續(xù)提標工程采用二次過濾或者高效沉淀等措施進一步降低出水COD值。

2.3 BOD5統(tǒng)計分析

由圖2可知，污水處理廠進水BOD值較低，位于35 mg/L～70 mg/L之間，盡管出水BOD值穩(wěn)定在mg/L以下，達到一級A標，但是B/C值較低，穩(wěn)定在0.3～0.4之間，可生化性較差，因此為了保證提標工程后續(xù)正常運行，針對原有工藝可以采取一些預處理工藝，例如去除有礙于微生物降解的某些高分子化合物及有毒物質或降低其濃度；分離并馴化能分解某些高分子化合物及有毒物質的微生物；必要時，增加碳源，保證微生物活性，提高生物處理效率[1，2]。

2.4 氨氮(以N計)統(tǒng)計分析

由圖3可知，該廠出水NH3-N值穩(wěn)定達一級A標，且含量很低，主要是因為通過氧化溝曝氣，氧化溝的富養(yǎng)條件使得NH3-N通過硝化作用轉化為NO3-N，但污水中的TN含量仍然較高。由于該廠的出水NH3-N大部分時間低于1 mg/L，完全滿足一級A的要求，因此為后期減小曝氣進行調試也留下了很多預留空間，在此建議可以適當減小曝氣量，使水中NH3-N濃度保持在1 mg/L，這樣既可以節(jié)約能源，又可以使氧化溝的外溝的DO濃度降低，使氧化溝中交替出現(xiàn)“好氧—厭氧—好氧—厭氧”的環(huán)境，更加有利于氧化溝的脫氮除磷。

2.5 總氮(以N計)統(tǒng)計分析

由圖4可知，該廠出水總N值在原有工藝條件下無法達到一級A標準。主要原因是TN的去除涉及硝化和反硝化兩個過程，反硝化過程需要消耗大量碳源，該廠進水BOD值較低，B/C<0.4，可生化性差，BOD5/TKN<4，碳源不足，故出水總N無法達到一級A標。在本次提標改造工程中對氧化溝進行局部改造，鋪設碳源投加管道，合理增加碳源投加點位，控制氧化溝外溝曝氣量，確保反硝化環(huán)境，合理利用碳源，同時在冬季適當提高污泥濃度等方法來抵抗低溫對反硝化的不利影響。

2.6 SS統(tǒng)計分析

由圖5可知，出水SS難以達到一級A標，該廠在沉砂池出水口新增兩道濾網(wǎng)，孔徑為1.5 cm和5目進行濾渣，并安排人員，對其進行清理。在二沉池出水渠內，增加三級濾網(wǎng)進行過濾，分別選擇50目、60目、90目的濾網(wǎng)進行濾水，并安排工作人員值守清堵，增加三級濾網(wǎng)后，仍不能保證能穩(wěn)定達到一級A標準。因此SS作為該廠出水達到一級A標的關鍵因子，也是本次提標改造工程的重點控制因子，在新建深度處理系統(tǒng)中增加過濾或混凝—沉淀等工藝，進一步降低出水SS，確保其達標排放。

2.7 總P統(tǒng)計分析

由圖6可知，廢水通過生化工藝氧化溝處理后出水總磷穩(wěn)定在0.7左右，難以達到一級A標，這是由于生物除磷效率較低，需結合化學除磷方能滿足新的排放標準。結合該廠實際運行工況，在提標改造工程投用之前可以通過工藝調控，補充碳源和除磷劑來控制，即在出水口投加除磷劑對出水總磷進行管控，因此出水總磷是否達標也是本次提標改造工程著重解決的問題，在新增深度處理系統(tǒng)中增設除磷設備從而有效降低出水總磷，確保出水總磷達到一級A標。

3 提標改造工藝探討

污水處理工藝的選擇應根據(jù)進出水水質、處理程度要求、用地面積和工程規(guī)模等多因素綜合考慮，適宜的污水處理工藝不僅可以降低工程投資，還有利于污水處理廠的運行管理以及減少污水處理廠的運行費用，保證出廠水水質。

通過對現(xiàn)階段污水廠水質運行工況的分析，本次提標改造工程的重點集中在出水SS和總磷兩個指標，同時需對原有工藝進行部分改造，優(yōu)化原處理系統(tǒng)的運行參數(shù)。針對主要去除對象及考慮因素，根據(jù)國內外污水深度處理工程的實踐經(jīng)驗，本設計對以下方案進行比較。

3.1 方案一

方案一：二級處理出水→高效沉淀池→濾布濾池工藝。

高效沉淀池處理效率較高，而且同時將沉淀及污泥濃縮兩個功能結合為一體，最大程度的節(jié)省了建設用地。該工藝特點尤其適合于本工程進水SS濃度高，而且波動幅度大的進水水質情況，工藝可靠性較高[3,4]。濾布濾池是采用過濾轉盤外包濾布來代替?zhèn)鹘y(tǒng)濾池的砂濾料可截留粒徑為幾微米(μm)的微小顆粒，使得出水SS≤10 mg/L(實際運行時出水SS一般都不大于5 mg/L)。該工藝不足之處是設備數(shù)量較多，濾布清洗頻繁，電耗稍高[5，6]。

3.2 方案二

方案二：二級處理出水→加藥混合→過濾工藝(接觸過濾法)。

接觸過濾，即加藥混合后直接過濾的工藝，是省去沉淀過程而將混凝與過濾過程在濾池內同步完成的一種新型過濾工藝技術。這種過濾技術可簡化污水廠處理流程，降低投資費用，減少運行費用。適用于低濁度進水。缺點是出水水質保證率不及方案一(特別是TP)。若二級處理出水仍含有較多污染物，經(jīng)過絮凝反應后直接過濾，造成濾池負荷較大，易堵塞，反沖次數(shù)增多，濾池維護工作量大。

3.3 方案比較

考慮到污水處理廠現(xiàn)狀出水水質中SS，TP均不能穩(wěn)定達一級A標準，特別是TP達標率很低，以及廠區(qū)預留用地有限，因此為保證出水水質穩(wěn)定達到一級A標，本設計推薦采用方案一高效沉淀池—濾布濾池工藝。

4 提標改造設計

4.1 工藝流程

該污水處理廠提標改造工程規(guī)模為3萬m3/d，二級生物處理采用奧貝爾氧化溝工藝，能夠有效去除有機物和氨氮，深度處理系統(tǒng)采用高效沉淀池—濾布濾池組合工藝，能夠有效去除該提標工程重點控制因子SS和總P。

4.2 高程設計

本工程設計地面標高與現(xiàn)狀廠區(qū)保持一致。根據(jù)現(xiàn)狀構筑物水面標高，并考慮新增構筑物及聯(lián)絡管路水頭損失，確定新增構筑物水面標高。由于現(xiàn)狀構筑物按二級處理工藝流程設計，未預留深度處理的水頭損失，因此本工程需設提升泵井，對二沉池出水進行提升。

4.3 平面布置

利用二期擴建預留部分用地，合理安排高效沉淀池和濾布濾池構筑物位置，力求經(jīng)濟合理地利用土地，同時與現(xiàn)有工程結合良好，施工過程應盡量避免對現(xiàn)有工程的運行造成影響。廠區(qū)構筑物與周邊建筑有一定寬度的衛(wèi)生防護距離，減小污水廠對周邊環(huán)境的影響。

5 結語

該污水處理廠提標改造工程規(guī)模為3萬m3/d，深度處理系統(tǒng)采用高效沉淀池—濾布濾池組合工藝，能夠有效去除該提標工程重點控制因子SS和總P，同時對原有氧化溝工藝進行局部改造，控制氧化溝外溝的曝氣量，增設碳源投加管道，進一步優(yōu)化運行參數(shù)，確保出水水質達到GB 18918—2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準一級A標準。