某市第一污水處理廠升級(jí)改造項(xiàng)目處理方案比選

劉凱

摘 要：根據(jù)某市第一污水處理廠的原有情況，對(duì)其升級(jí)改造項(xiàng)目提出三種可行方案。通過技術(shù)分析、設(shè)備選用、經(jīng)濟(jì)投入等方面對(duì)三種方案進(jìn)行綜合比選，最終推薦方案一“多段多級(jí)AO工藝+微絮凝過濾”作為本廠升級(jí)改造工藝。

關(guān)鍵詞：升級(jí)改造; 方案比選;多段多級(jí)AO工藝

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著人們對(duì)環(huán)境的更加重視，國家對(duì)城市污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)要求也相應(yīng)提高，即由《城市污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)B排放標(biāo)準(zhǔn)提高到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。目前，某市第一污水處理廠即鄧家村污水處理廠的設(shè)計(jì)出水標(biāo)準(zhǔn)為國家一級(jí)B排放標(biāo)準(zhǔn)，已無法達(dá)到國家對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放要求。為了盡快與國家排放標(biāo)準(zhǔn)接軌，同時(shí)貫徹執(zhí)行某市政府的有關(guān)規(guī)定，鄧家村污水處理廠必須升級(jí)改造，才能確保對(duì)環(huán)境和城市發(fā)展的要求。升級(jí)改造主要是通過對(duì)現(xiàn)有工藝的調(diào)整變化，使出水水質(zhì)由一級(jí)B排放標(biāo)準(zhǔn)提升到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，要滿足此要求，在盡量維持現(xiàn)有總平面布置的基礎(chǔ)上，必須對(duì)污水處理廠的處理構(gòu)筑物和各種設(shè)備進(jìn)行復(fù)核并做相應(yīng)改造，最大程度地利用或改造現(xiàn)有處理構(gòu)筑物，提高污水處理工藝生物脫氮除磷及有效去除SS的能力。

1 污水廠原有工藝概況

污水處理：本廠二級(jí)處理的12×104m3/d分為兩部分，其中6×104m3/d進(jìn)入中負(fù)荷系統(tǒng)處理，另外6×104m3/d經(jīng)A2O系統(tǒng)處理后再進(jìn)行深度處理，經(jīng)深度處理的水作為工業(yè)企業(yè)回用水和市政雜用水。污泥處理：中負(fù)荷剩余污泥流入初沉池，和初沉池污泥一起經(jīng)過消化后進(jìn)入脫水機(jī)房脫水;A2O系統(tǒng)剩余污泥經(jīng)濃縮后直接機(jī)械脫水后外運(yùn)。具體流程如圖1所示。

由于原有構(gòu)筑物，如格柵、各類機(jī)房、分水井、調(diào)節(jié)池等、機(jī)械設(shè)備存在老化現(xiàn)象，缺少維護(hù)?，F(xiàn)狀實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)劣于設(shè)計(jì)值，各構(gòu)筑物超負(fù)荷運(yùn)行，最終出水水質(zhì)，尤其是SS、氮磷指標(biāo)無法達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2 升級(jí)改造項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)模、水質(zhì)

本次升級(jí)改造工程設(shè)計(jì)規(guī)模為12×104m3/d（升級(jí)改造后處理規(guī)模未變更）。根據(jù)某市第一污水處理廠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和污水廠2008年—2012年運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，該廠的污水進(jìn)水水溫≥12℃，pH=6～9;污水處理廠出水水質(zhì)嚴(yán)格執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)[1]。最終確定了升級(jí)改造工程的進(jìn)、出水水質(zhì)，如表1所示。

3 工藝方案比選

根據(jù)上述內(nèi)容可以看出，污水處理工藝選擇主要是視各工程的具體情況而定。對(duì)于本工程，由于是升級(jí)改造工程，受已有工藝及運(yùn)營管理等因素限制，而且本工程升級(jí)改造的重點(diǎn)是提高出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，特別是除磷脫氮以及去除懸浮物。因此根據(jù)進(jìn)出水水質(zhì)的要求，結(jié)合出水消毒及化學(xué)除磷等需要，提出三種工程改造方案。

3.1 工藝方案說明

方案一：多段多級(jí)AO 工藝+微絮凝過濾。具體工藝流程如圖2所示。

本方案的設(shè)計(jì)思想為：①按照多段多級(jí)AO除磷脫氮工藝的要求改造現(xiàn)有生物池，改善微生物的生長環(huán)境，從而達(dá)到高效去除污染物的效果。②由于現(xiàn)狀生物池停留時(shí)間較短，滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，不能達(dá)到較好的除磷脫氮效果，故新建一座生物池，分流現(xiàn)有生物池的部分流量，增加水力停留時(shí)間，強(qiáng)化除磷脫氮效果。③由于出水水質(zhì)要達(dá)到一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)，為保證改造后出水SS達(dá)標(biāo)，新建一座微絮凝濾池，進(jìn)一步去除水中污染物，確保出水達(dá)標(biāo)排放。

本方案特點(diǎn)：充分利用多段多級(jí)AO 除磷脫氮工藝分點(diǎn)配水造成的高污泥濃度，使聚磷菌群及硝化菌群處于生長優(yōu)勢(shì)，充分為反硝化菌進(jìn)行反硝化提供碳源，分級(jí)多次進(jìn)行硝化反硝化及短程硝化反硝化的特點(diǎn)，提高除磷脫氮效率，達(dá)到提高出水水質(zhì)的目的。

本改造方案的優(yōu)點(diǎn)：本改造方案最大程度地利用了原有的設(shè)備設(shè)施，充分挖潛了原有處理構(gòu)筑物的處理能力，充分合理地利用了污水中的碳源，為聚磷菌釋磷及反硝化菌脫氮?jiǎng)?chuàng)造適宜的環(huán)境，微生物活性高，脫氮除磷效果穩(wěn)定可靠。

該方案需要新建的工藝處理構(gòu)筑物有：①多段多級(jí)AO 池-3（設(shè)計(jì)規(guī)模：4×104m3/d）;②微絮凝濾池（設(shè)計(jì)規(guī)模：12×104m3/d）;③紫外消毒渠（設(shè)計(jì)規(guī)模：12×104m3/d）。

方案二：（A2O、中負(fù)荷工藝）（好氧段增設(shè)生物填料）+填料式改良A2O +微絮凝過濾方案。具體工藝流程如圖3所示。

本方案的設(shè)計(jì)思想為：①維持現(xiàn)有A2O工藝和中負(fù)荷工藝不變，在生物池好氧段設(shè)置填料，增大微生物濃度，最大程度提高現(xiàn)有生物池的處理能力。即將現(xiàn)有的污水處理工藝改造為活性污泥法與生物膜法相接合的工藝，保證污水處理效果。②由于現(xiàn)狀生物池停留時(shí)間較短，滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，不能達(dá)到較好的除磷脫氮效果，故新建一座填料式改良A2O 生物池，分流現(xiàn)狀生物池的部分流量，增加水力停留時(shí)間，強(qiáng)化除磷脫氮效果。③由于出水水質(zhì)要達(dá)到一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)，為保證改造后出水SS達(dá)標(biāo)，新建一座微絮凝濾池，進(jìn)一步去除水中污染物，確保出水達(dá)標(biāo)排放。

本方案特點(diǎn)：把生物填料融入到活性污泥法中，充分利用了活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)及生物填料具有有效表面積大，適合微生物吸附生長的特性，使該工藝具有容積負(fù)荷高、耐沖擊性強(qiáng)，性能穩(wěn)定，運(yùn)行可靠的特點(diǎn)。

本方案優(yōu)缺點(diǎn)：本改造方案最大程度地利用了原有的設(shè)備設(shè)施，充分挖潛了原有處理構(gòu)筑物的處理能力，但老化的生物膜只能靠自行脫落，不易從系統(tǒng)中排除，長期滯留于填料間，影響處理效果;填料使用壽命有限，后期維護(hù)費(fèi)用較高。

該方案需要新建的工藝處理構(gòu)筑物有：①填料式A2O生物池（設(shè)計(jì)規(guī)模：4×104m3/d）;②微絮凝濾池（設(shè)計(jì)規(guī)模：12×104m3/d）;③紫外消毒渠（設(shè)計(jì)規(guī)模：12×104m3/d）。

方案三：A2O工藝、中負(fù)荷工藝+曝氣生物濾池+微絮凝過濾方案，具體工藝流程如圖4所示。

本方案的設(shè)計(jì)思想為：①原生物處理工藝保持不變。②由于出水標(biāo)準(zhǔn)提高，生物處理已經(jīng)不能滿足有機(jī)物去除要求，特別是對(duì)總氮的去除更為困難，故增建一組曝氣生物濾池，分為反硝化段和硝化段，進(jìn)一步去除污水中的氮及其他污染物，利用曝氣生物濾池的過濾截留作用進(jìn)一步去除水中的污染物，從而達(dá)到提高出水水質(zhì)的目的。

本方案特點(diǎn)：通過增加曝氣生物濾池，充分利用曝氣生物濾池集生物氧化和截留懸浮固體于一體，節(jié)省了后續(xù)沉淀池，容積負(fù)荷、水力負(fù)荷大，水力停留時(shí)間短，出水水質(zhì)好，從而確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

本方案的優(yōu)缺點(diǎn)為：本改造方案不再對(duì)現(xiàn)狀生物進(jìn)行工藝改造，采取增加后續(xù)處理構(gòu)筑物的方式，因此在改造過程中無需停產(chǎn)，只需短時(shí)的管道對(duì)接。由于曝氣生物濾池水頭損失大，需新建一座提升泵房，另外，當(dāng)進(jìn)水TN 含量高時(shí)，需外投碳源，進(jìn)行反硝化脫氮，增加了運(yùn)行費(fèi)用。

該方案需要新建的工藝處理構(gòu)筑物有：①曝氣生物濾池（設(shè)計(jì)規(guī)模：12×104m3/d）;②微絮凝濾池（設(shè)計(jì)規(guī)模：12×104m3/d）;③紫外消毒渠（設(shè)計(jì)規(guī)模：12×104m3/d）。

3.2 工藝方案技術(shù)及設(shè)備參數(shù)比較

對(duì)上述三項(xiàng)升級(jí)改造方案進(jìn)行構(gòu)筑物設(shè)備參數(shù)的全面匯總和對(duì)比，具體內(nèi)容如表2所示。

3.3 方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

上節(jié)中根據(jù)鄧家村污水處理廠的實(shí)際情況提出了三種改造工藝，下面將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。比選工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較如表3所示。

4 結(jié)語

通過分析比較，以上工藝方案均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。而方案一“多段多級(jí)AO 除磷脫氮”工藝在工程投資、單位電耗、新增成本、管理難易程度及生產(chǎn)定員綜合評(píng)比中占有很大的優(yōu)勢(shì)，因此設(shè)計(jì)推薦污水處理工藝方案采用多段多級(jí)AO除磷脫氮工藝，即將方案一作為某市第一污水處理廠升級(jí)改造項(xiàng)目的推薦工藝。

5 改造后出水水質(zhì)指標(biāo)

目前，一污運(yùn)行水量基本穩(wěn)定在（11～12）×104m3/d。本污水處理廠升級(jí)改造后，將2012-2015年的出水水質(zhì)匯總?cè)绫?所示。

由表4可以看出，經(jīng)過升級(jí)改造后，原有和新建主體構(gòu)筑物的污水處理負(fù)荷減小，加之對(duì)構(gòu)筑物設(shè)備的修建和改造，最終使城市污水處理廠的處理能力得到顯著提高?？梢姺桨敢粚?duì)于污水SS、脫氮除磷的去除效果十分理想，出水水質(zhì)最終達(dá)到《城市污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。方案一為我國的污水廠工藝設(shè)計(jì)提供了良好的借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1] 張辰，林毅，張大群，等.城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置系列標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施指南[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.