臭氧氧化+改良AO工藝應(yīng)用于工業(yè)園區(qū)污水處理廠的提標(biāo)改造

王瑾旭

摘? 要：污水處理廠內(nèi)部設(shè)置了大量處理設(shè)備，不同設(shè)備擁有不同的功能，需要結(jié)合污水處理需求，設(shè)計(jì)出一條科學(xué)合理的工藝流程路線，才能順利去除污水中的各項(xiàng)污染物，達(dá)到國(guó)家要求的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。該文對(duì)某項(xiàng)目污水處理工藝展開研究，原有A/O工藝存在一定的限制，借此選用改良O/A工藝，增加曝氣池面積，配合臭氧催化氧化環(huán)節(jié)，快速轉(zhuǎn)化難降解物質(zhì)，提高可生化性的同時(shí)降低生物毒性。同時(shí)在設(shè)計(jì)工藝流程時(shí)，需考慮不同污染物的去除標(biāo)準(zhǔn)，最終該項(xiàng)目順利完成，并取得良好效益。

關(guān)鍵詞：臭氧氧化;改良AO工藝;工業(yè)園區(qū);污水處理廠;提標(biāo)改造

中圖分類號(hào)： X703? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

近些年投入大量資金建設(shè)污水處理廠，保護(hù)周邊水環(huán)境體系，取得了不小的成就。工業(yè)園區(qū)每天都會(huì)產(chǎn)生大量的工業(yè)污水，常規(guī)的污水處理廠并不能滿足工業(yè)園區(qū)的污水處理需求，需要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)污水處理廠進(jìn)行升級(jí)改造，才能達(dá)到預(yù)計(jì)處理效果。具體以某工業(yè)園區(qū)污水處理廠的提標(biāo)改造工程為研究實(shí)例，明確廢水水量、水質(zhì)及排放需求，設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的工藝流程，引入臭氧氧化+改良AO工藝，合理設(shè)置構(gòu)筑物，希望為今后的污水處理廠提標(biāo)改造提供一定的參考借鑒。

1 項(xiàng)目背景

該工程為污水處理廠一期提標(biāo)及二期擴(kuò)建工程，具體位于樟樹市演化工業(yè)基地污水處理廠，在擴(kuò)建結(jié)束后，可以達(dá)到3 000 m3/d 的日處理規(guī)模，預(yù)計(jì)在遠(yuǎn)期達(dá)到6 000 m3/d的總規(guī)模，總投資額約為17 664.57萬元。二期擴(kuò)建項(xiàng)目改進(jìn)污水處理廠工藝流程，引入臭氧氧化+改良A/O工藝，可以通過臭氧氧化的方式轉(zhuǎn)化難降解物質(zhì)，提高廢水可生化性，減少生物毒性，同時(shí)改良后的A/O生化池可以轉(zhuǎn)化有機(jī)物，回流后進(jìn)行反硝化處理，達(dá)到脫氮的目的，處理后的污水達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，完全符合國(guó)家污水處理要求。

2 廢水水量、水質(zhì)及排放要求

污水處理廠位于化工基地，在進(jìn)行提標(biāo)改造工程前，先確定污水廢水水量、水質(zhì)及排放要求，為后續(xù)的廢水處理奠定良好的基礎(chǔ)。首先，要確定廢水水量，結(jié)合處理廠實(shí)際能力及周邊化工基地的污水排放需求，預(yù)計(jì)廢水處理規(guī)?？梢赃_(dá)到10 000 m3/d。

對(duì)污水水質(zhì)進(jìn)行經(jīng)過實(shí)地考察研究后統(tǒng)計(jì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)，確定污水處理廠進(jìn)水pH值在6～7，水質(zhì)偏酸性一些，內(nèi)部含有大量的污染物：CODcr≤500 mg/L;SS≤400 mg/L;NH3-N≤35 mg/L;磷酸鹽≤8.0 mg/L;Cr≤2 000 mg/L。

根據(jù)國(guó)家規(guī)范制定合理的排放要求，污水處理廠遵循《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》新改擴(kuò)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)提標(biāo)改造以后，還需要增加芬頓氧化深度處理單元，要求污水處理廠出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各類污染物含量做出明確的規(guī)定：CODcr≤60 mg/L;SS≤20 mg/L;NH3-N≤15 mg/L;磷酸鹽≤1.0 mg/L。

污水處理廠提標(biāo)改造工程對(duì)出水水質(zhì)有明確的要求，結(jié)合污水實(shí)際情況，設(shè)計(jì)出合理的路程工藝，才能滿足污水處理廠每天10 000 m3的處理任務(wù)。為此，該項(xiàng)目引入多種新型處理工藝，同時(shí)對(duì)整個(gè)流程工藝進(jìn)行優(yōu)化改造，利用臭氧氧化原理處理難降解物質(zhì)，利用A/O生化池處理有機(jī)物，同時(shí)達(dá)到脫氮的目的，浮濾一體化工藝可以去除懸浮物，為后續(xù)的臭氧氧化提供良好的反應(yīng)環(huán)境，使出水水質(zhì)達(dá)到預(yù)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[1]。

3 工藝流程

該項(xiàng)目污水處理工程改良工藝流程如圖1所示。

首先，污水處理廠收集到的原水會(huì)先進(jìn)入到細(xì)格柵內(nèi)，主要是為了去除大顆粒物質(zhì)、長(zhǎng)纖維懸浮物等，可以為后續(xù)污水處理環(huán)節(jié)減輕負(fù)擔(dān)。格柵屬于一種輔助設(shè)備，由平行柵條構(gòu)成，傾斜放置在集水池的入口位置，一般保持60°～80°的傾斜角度，可以實(shí)現(xiàn)固液分離。接下來，還要配備適合的配水井，主要用于分配污水，可以讓下一級(jí)構(gòu)筑物得到均勻的污水[2]。

調(diào)節(jié)池主要是用于調(diào)節(jié)水流量的構(gòu)筑物，可以減少流量變化對(duì)于污水處理廠的影響，設(shè)置在細(xì)格柵后面，在完成對(duì)污水的固液分離處理以后，流入調(diào)節(jié)池，在池內(nèi)混合均勻，為后續(xù)的污水處理環(huán)節(jié)提供設(shè)計(jì)水量。

臭氧預(yù)氧化反應(yīng)池可以攻擊難降解基團(tuán)，對(duì)其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生徹底破壞，使廢水具備更強(qiáng)的可生化性，同時(shí)還可以通過氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化出大量的長(zhǎng)分子物質(zhì)，通過降解處理后得到小分子物質(zhì)，減少生物毒性。根據(jù)臭氧氧化處理工藝特點(diǎn)，將該工藝用于生化預(yù)處理階段，污水進(jìn)入到臭氧反應(yīng)池后會(huì)經(jīng)歷一系列的變化，提高整體的生化性，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一些污泥物質(zhì)，同時(shí)設(shè)置中間沉淀池，主要是為了用于消化回流細(xì)菌。

該工程采用了改良型A/O生化池，污水進(jìn)入生化池以后，可以將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳及水，同時(shí)回流混合液還可以發(fā)生反硝化反應(yīng)，達(dá)到脫氮的目的，還原水中的氮氧化物。改良型A/O工藝仍然采用原來的池型，系統(tǒng)固體停留時(shí)間在50 d～100 d以內(nèi)，甚至可以生長(zhǎng)更長(zhǎng)的時(shí)間，系統(tǒng)處理的微生物數(shù)量更多，并且產(chǎn)泥率較低。A/O改良池與缺氧池和好氧池合建到儀器，中間合理設(shè)置擋板裝置，可以更好改造曝氣池，結(jié)合實(shí)際的處理需求適當(dāng)增加曝氣池容積，可以有效減輕有機(jī)負(fù)荷。較原有A/O工藝相比，改良后的A/O工藝對(duì)曝氣強(qiáng)度提出更高的要求，可以達(dá)到85%以上的去除率，為此將A/O池設(shè)置在生化處理段[3]。

在污水完成生化處理以后，進(jìn)入到二沉池內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)淤泥和污水的分離處理，在這個(gè)過程中，還可以去除一定的SS及COD。二沉池主要在沉淀期發(fā)揮作用，在曝氣和攪拌結(jié)束以后，活性污泥就會(huì)在重力作用下逐漸沉降到下方，上清液則處于池子的上部位置，污泥沉降基本處于靜止?fàn)顟B(tài)，不會(huì)受到外界的干擾，可以快速沉淀，并且沉淀效率相對(duì)較高。在A/O工藝運(yùn)行期間，污水先進(jìn)入缺氧池及好氧池，處理后進(jìn)入二沉池，產(chǎn)生一部分的污泥物質(zhì)。

污水進(jìn)入二沉池以后可以分離污泥及清水，出水則會(huì)進(jìn)入到中間水池，暫存在池內(nèi)一段時(shí)間，等待后續(xù)對(duì)污水的深度處理，結(jié)合實(shí)際的出水需求，提供穩(wěn)定連續(xù)的進(jìn)水，確保污水處理工藝可以正常運(yùn)行，避免受到出水量的影響[4]。

臭氧催化氧化反應(yīng)池主要是利用臭氧+催化劑技術(shù)，讓臭氧和有機(jī)物充分反應(yīng)，提供固相催化效率，在污水環(huán)境下，臭氧催化劑會(huì)激發(fā)羥基自由基，在強(qiáng)氧化性的環(huán)境下化學(xué)鍵斷鏈，容易降解的有機(jī)物，逐漸被氧化為二氧化碳及水資源，達(dá)到COD排放標(biāo)準(zhǔn)。

4 主要構(gòu)筑物及參數(shù)設(shè)計(jì)

4.1 細(xì)格柵及配水井

細(xì)格柵及配水井構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)類型為地下鋼砼結(jié)構(gòu)矩形池，設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)水量為1 085 m3/h，外形尺寸為12.9 m×3.7 m×2.35 m。主要設(shè)備有2臺(tái)寬1.6 m、長(zhǎng)505 m、柵隙1 mm的機(jī)械細(xì)格柵、2只集渣桶、4只尺寸為600 mm×600 mm的鑄鐵鑲銅閘門、3條尺寸為1200 mm×300 mm的出水堰。

4.2 調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池結(jié)構(gòu)類型為地下鋼砼結(jié)構(gòu)矩形池，設(shè)計(jì)參數(shù)如下。1）設(shè)計(jì)水量：835 m3/h。2）停留時(shí)間：12 h。3）有效容積：10 000 m3。4）有效水深：5.5 m。5）外形尺寸：50 m×36 m×6.0m。主要設(shè)備為4臺(tái)雙曲面攪拌器、3臺(tái)調(diào)節(jié)池提升泵（2用1備）。其中雙曲面攪拌器葉槳轉(zhuǎn)速：20 r/min～30 r/min，葉輪直徑： 2 800 mm，電機(jī)功率： 11kW;調(diào)節(jié)池提升泵為臥式離心泵，流量： 415 m3/h，揚(yáng)程： 11 m，功率： 22 kW。

4.3 臭氧反應(yīng)及A/O池

4.3.1 臭氧反應(yīng)池

臭氧反應(yīng)池結(jié)構(gòu)類型為半地下鋼砼結(jié)構(gòu)矩形池，設(shè)計(jì)參數(shù)如下。1）設(shè)計(jì)水量：835 m/h。2）停留時(shí)間：1.2 h。3）有效容積：1 030 m3。4）總?cè)莘e：1 108 m3。5）外形尺寸：53m×3m×7m。主要設(shè)備為臭氧發(fā)生器，還有90個(gè)口徑為φ200，服務(wù)面積為 1.13 m2，氧利用率為 30%的鈦板曝氣器。

4.3.2 A/O池

A/O池結(jié)構(gòu)類型為半地下鋼砼結(jié)構(gòu)矩形池，設(shè)計(jì)參數(shù)如下。1）設(shè)計(jì)水量：835 m2/h。2）ML SS：3 500 mg/L。3）停留時(shí)間：26.4 h。4）外形尺寸：53m×65m×7m。4臺(tái)雙曲面攪拌器、24臺(tái)潛水推流器、4臺(tái)消化液回流泵、1 660只管式微孔曝氣器以及3臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)為主要設(shè)備。

4.4 二沉池

二沉池池結(jié)構(gòu)類型為半地下鋼砼結(jié)構(gòu)圓形池，設(shè)計(jì)參數(shù)如下。1）設(shè)計(jì)水量：420 m3/h。2）表面負(fù)荷：0.68 m3/m2·h。3）有效容積：2 250 m3。4）總?cè)莘e：2 480 m3。5）外形尺寸：φ28 m×4 m。主要設(shè)備有3個(gè)。1）2臺(tái)全橋周邊傳動(dòng)刮泥機(jī)。設(shè)備參數(shù)：池體尺寸φ28 m×4 m。周邊線度2 m/min～3 m/min。電機(jī)功率2×1.1 kW。2）3臺(tái)污泥回流泵（2用1備）。設(shè)備參數(shù)：Q=415 m3/h; H=3 m; N=7.5 kW。3）3臺(tái)剩余污泥泵（2用1備）。設(shè)備參數(shù)：Q=50 m3/h;H=15m; N=5.5 kW。

4.5 中間水池

中間水池結(jié)構(gòu)類型為半地下鋼砼結(jié)構(gòu)矩形池，設(shè)計(jì)參數(shù)如下。1）設(shè)計(jì)水量：420 m3/h。2）（2）有效容積：90 m3/h。3）總?cè)莘e：105 m3。4）外形尺寸：6m×5m×3.5m。主要設(shè)備為3臺(tái)中間水池提升泵，類型為臥式離心泵，設(shè)備參數(shù)：Q=415 m3/s; H=7 m; N=15 kW。

4.6 浮濾一體化系統(tǒng)

V型濾池在浮濾一體化系統(tǒng)中起到了重要的作用，結(jié)構(gòu)類型為半地下鋼砼結(jié)構(gòu)矩形池，設(shè)計(jì)參數(shù)有6種。1）平均設(shè)計(jì)水量：0.0575 m3/s。2）設(shè)計(jì)濾速：8 m/h。3）過濾面積：30 m2。4）結(jié)構(gòu)尺寸：10m×3.0 m×4.7 m。5）反洗水強(qiáng)度：5 L/m2·s。6）反洗氣強(qiáng)度：15 L/m2·s。

主要設(shè)備包括4臺(tái)方閘門、3臺(tái)反沖洗泵以及3臺(tái)反洗風(fēng)機(jī)。

4.7 臭氧催化氧化反應(yīng)池

臭氧催化氧化反應(yīng)池結(jié)構(gòu)類型為地上式鋼砼結(jié)構(gòu)矩形池，設(shè)計(jì)參數(shù)如下。1）設(shè)計(jì)水量：1 250 m/h。2）池?cái)?shù)：6座。3）單池水量：240 m3/h。4）空速1.5 m-l。5）上升流速：6 m/h。6）外形尺寸6.3m×6.3m×8m （單池）。主要設(shè)備有規(guī)格為3 mm～5 mm的多相催化劑、規(guī)格為8 mm～32 mm的催化劑粒子墊層、2臺(tái)反洗風(fēng)機(jī)、2臺(tái)回用水泵、3臺(tái)一期出水至催化反應(yīng)塔提升水泵（2用1備）。

5 運(yùn)行效果

5.1 污水處理效果

結(jié)合樟樹鹽化工業(yè)基地污水處理廠的水質(zhì)較復(fù)雜的特點(diǎn)，該文工程項(xiàng)目將調(diào)節(jié)池+臭氧預(yù)氧化+改良AO+二沉池+高效沉淀池+V型濾池+臭氧催化氧化作為處理工藝。投入運(yùn)行后，運(yùn)行效果較為明顯。具體而言，運(yùn)行結(jié)果為：出水氨氮濃度<5mg/L，出水含磷量<0.5mg/L，污泥含水率≤65%，臭氣處理達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，此外在脫氮除磷時(shí)也能有效降解有機(jī)物，污水處理效果大大提高。

5.2 綜合效益

由于采用改良后A/O工藝，運(yùn)行費(fèi)用有所減少，投資成本方面得到有效控制，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的提高。通過采用改良工藝進(jìn)行污水處理，避免出現(xiàn)較好的污染問題，而且工藝具有環(huán)保節(jié)能特點(diǎn)，環(huán)保效益也有所提高[5]。

6 結(jié)語

在工業(yè)園區(qū)污水處理廠提標(biāo)改造過程中，最大的亮點(diǎn)就是應(yīng)用臭氧氧化+A/O工藝，可以有效處理難降解有機(jī)物，結(jié)合污水處理要求設(shè)置大量的構(gòu)筑物，包括細(xì)格柵、調(diào)節(jié)池、A/O池、二沉池、臭氧催化氧化反應(yīng)池等，將這些構(gòu)筑物合理設(shè)置在污水處理流程路線上，預(yù)處理階段采用臭氧氧化預(yù)處理工藝，生化處理段采用改良型A/O工藝，深度處理段采用氧化催化氧化工藝，由于臭氧擁有良好的消毒滅菌效果，可以快速消滅細(xì)菌及病原體，所以不需要額外設(shè)置消毒工藝。通過一系列的設(shè)計(jì)改造，最終順利制定護(hù)理工藝路線，出水水質(zhì)完全達(dá)到預(yù)計(jì)目標(biāo)，達(dá)到國(guó)家污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

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