某高排放標準污水處理廠提標改造工程設計及運行分析

文_崔永利 劉永代

1.天津濱海新區(qū)環(huán)塘污水處理有限公司；2.天津濱海環(huán)保產業(yè)發(fā)展有限公司

1 工程概況

某污水處理廠位于海河流域，設計規(guī)模15萬m3/d，進水以生活污水為主，占比約70%，原設計工藝采用“改良AA/O+深床濾池+紫外線消毒”，原設計出水水質為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準，投產運行以來，污水處理廠運行良好，實際出水水質能夠完全達到原設計的出水水質標準，該工程極大地削減了區(qū)域內污染物的排放量。隨著2015年10月天津市地方標準《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（DB12/599-2015）的頒布實施，對城鎮(zhèn)污水處理廠提出了2018年1月1日開始執(zhí)行新標準要求，因此，2018年該廠天津A標準提標改造工程基本完成，主要建設內容包括生物池Bardenpho工藝改造、新建磁混凝澄清池、深床濾池恒水位改造、新建臭氧催化氧化系統(tǒng)等。

2 設計進、出水水質及工藝流程

2.1 設計進、出水水質

污水處理廠提標改造工程設計進水水質根據(jù)進水原設計值、90%保證率下，近兩年該廠進水實測水質對應的濃度值、以及《污水排入下水道標準》（CJ343-2010）中A等級值進行綜合考慮確定，該廠提標改造工程設計進、出水水質如表1所示。

表1 設計進、出水水水質

2.2 工藝流程

為強化生物脫氮除磷，生物處理單元采用“改良bardenpho”工藝，深度處理單元采用“磁混凝澄清池+深床濾池+臭氧電磁催化高級氧化”工藝，其中磁混凝澄清池進一步去除TP和SS，“臭氧電磁催化高級氧化”工藝強化去除難降解COD和色度，消毒采用紫外線消毒工藝，污泥處理采用離心式污泥濃縮脫水工藝，處理達到80%以下含水率后污泥外運處置，除臭采用生物濾池工藝，主要工藝流程圖1。

圖1 污水處理廠提標改造工程工藝流程

2.3 總平面布置

原水經粗格柵、進水泵房、細格柵、曝氣沉砂池后進入初沉池，經初次沉淀的污水進入生物池，之后經集配水井進入二沉池后，由中間提升泵房提升至磁混凝澄清池，再經深床濾池后，由三級提升泵房提升至臭氧催化氧化接觸池處理，經消毒后出水一部分排入河流，一部分進入后續(xù)再生水廠，實現(xiàn)污水的再生循環(huán)利用。

3 主要構筑物及設計參數(shù)

3.1 粗格柵及進水泵房

粗格柵與進水泵房合建。粗格柵間共設三組渠道，單渠寬度1.3m，配置3臺寬1200mm，柵條間隙15mm的回轉式機械格柵，2用1備。進水泵房內配置5臺（4用1備，1臺變頻）可提升不堵塞潛水離心泵，水泵參數(shù)Q=2124m3/h，H=13m，N=110kW。

3.2 細格柵及曝氣沉砂池

細格柵站共設計4條渠道，曝氣沉砂池與細格柵站合建。進水渠安裝有4臺轉鼓式細格柵，渠寬度2.1m，柵條間隙6mm。曝氣沉砂池2組，有效水深4.1m，水力停留時間9min；配置羅茨鼓風機2臺，h=7m，Q=29m3/h，功率N=22kw；砂水分離器1臺Q=70m3/h。

3.3 生物池

生物池共2座，共4個系列。改造工程bardenpho工藝生物池由原 改良AAO工藝生物池改造而成，即將原“回流污泥反硝化池-厭氧池-缺氧池-好氧池”改為“回流污泥反硝化池-厭氧池-缺氧池1-好氧池1-缺氧池2-好氧池2”。在第一好氧區(qū)出水端設內回流泵，將混合液回流至第一缺氧區(qū)?？偰帻gSRT為19.85天，污泥負荷為0.057kgBOD/kgMLSS，污泥產率為0.91kgSS/kgBOD，平均流量下設計水力停留時間25.2h，其中回流污泥反硝化段1.4h，厭氧段1.4h，第一缺氧段9.4h，第一好氧段11.5h，第二缺氧段1h，第二好氧段0.5h，內回流比100%～200%，外回流比最大為100%；混合液懸浮固體濃度MLSS由原設計3500mg/L提高至4000mg/L。主要工藝流程圖2。

圖2 改良 bardenpho工藝流程

生物池總容積為176250m3，有效水深7m，推流式好氧池每個渠道設置菱形空氣調節(jié)閥實現(xiàn)對曝氣量的調節(jié)。非曝氣區(qū)設置潛水推進器48臺，第二缺氧段設置攪拌器8臺，在好氧區(qū)設置圓形微孔曝氣器，第一好氧段末端設置8臺混合液回流泵，設計參數(shù)Q=1800m3/h，H=1.5m，N=20kW。

3.4 集配水井及二沉池

集配水井是集生物池出水收集和分配的作用于一體，負責對上游混合液和二沉池的回流污泥進行收集和緩沖，完成向二沉池的穩(wěn)定配水功能，集配水井中心為污泥泵房同時通過外回流泵將集配水井中一定數(shù)量的活性污泥回流，達到維持生化系統(tǒng)活性污泥的濃度的作用，剩余污泥排至污泥均質池。主要配置設備：外流污泥泵3臺，流量Q=1044m3/d，揚程H=5m；剩余污泥泵2臺，流量Q=50m3/d，揚程H=10m。

二沉池為周進、周出輻流式，設計表面負荷qmax=1.31m3/m2·h，二沉池8座，單池直徑32m，有效水深4.1m，池內配置單管吸泥機，周邊線速2.4m/min。

3.5 磁混凝澄清池

磁混凝澄清池主要用于進一步去除SS和TP等污染物指標，主要通過向混凝沉淀工藝中添加磁粉，加速絮體沉淀速度，大幅提高表面負荷，提高懸浮物SS去除效率，設有磁粉回收區(qū)，分由磁粉回收泵、高剪機、磁分離機（磁鼓）組成，實現(xiàn)磁粉回收循環(huán)使用。設計表面負荷qmax=16.5m3/m2·h，化學除磷藥劑投加量根據(jù)實際進水TP濃度進行確定，PAM投加量0.5mg/L，污泥回流比為3%～5%。主要配置設備：磁分離機2臺，Q=120m3/h，P=5.5kW；高剪機2臺，Q=120m3/h，P=4kW；攪拌機6臺，P=4kW；污泥回流泵6臺，4用2備，Q=100m3/h，H=8m，P=7.5kW；磁粉提升泵4臺，2用2備，Q=100m3/h，H=8m，P=7.5kW。主要工藝流程如圖3。

3.6 深床濾池

深床濾池為下向流濾池，可進一步去除污水中的懸浮物、TN等污染物，共11組渠，單排布置，用濾磚做承托層，過濾層采用鵝卵石（粒徑3～40mm）和石英砂（粒徑2～3mm），濾料深為1.83m，正常濾速7.06m3/h，反沖洗氣洗強度90m3/m2·h，反沖洗水洗強度15m3/m2·h。當生物系統(tǒng)出水TN不能滿足出水TN要求時，深床濾池可按脫氮反硝化濾池運行，考慮到現(xiàn)狀深床濾池進水跌水復氧問題，改造工程對深床濾池進行恒水位改造。

3.7 臭氧電磁催化高級氧化系統(tǒng)

用于進一步去除溶解性難生物降解COD、脫色及消毒功能，采用“臭氧電磁催化高級氧化技術”，通過高效臭氧溶氣裝置投加臭氧，利用電磁作用改變污水分子的微觀物質形態(tài)，有利于氣相分子的溶解，達到提高臭氧氣體溶解效率、有效減少臭氧投加量的目的，并在水中會引發(fā)自由基反應，產生一定量的-OH（氧化還原電位2.8eV），使得水中大部分難降解有機物發(fā)生斷鏈反應形成短鏈的有機物或直接被氧化成CO2和H2O。主要設計參數(shù)：臭氧與去除COD 比值1.5：1，投加點分配比例2：1：1，水力停留時間50min，最大COD去除量17mg/l在進水水質SS≤5mg/l、COD≤47mg/l、色度（稀釋倍數(shù)）≤50下，系統(tǒng)出水水質可達到：SS≤5mg/l、COD≤30mg/l、色度（稀釋倍數(shù)）≤15。

主要配置設備：臭氧發(fā)生器系統(tǒng) 2 套，單臺Q=80kg/h，P=861kw，互為備用 ；尾氣破壞器2套，880kg/h，P=40kW；一級射流泵3臺，2用1備，Q=12003/h，H=24m，N軸=98.1kW；二級射流泵6臺，4用2備Q=6003/h，H=24m，N軸=49kW。主要工藝流程如圖4。

3.8 紫外線消毒渠

通過生化處理后的污水與紫外線接觸，并保證一定的接觸時間，殺滅污水中細菌，確保出水糞大腸菌群數(shù)≤1000個/L。共設3條廊道，設3個紫外消毒模塊，含320W紫外燈管132 支。

3.9 鼓風機房

為污水處理好氧池提供足夠的空氣量，標準狀況下設計供氣量45600Nm3/h，設計氣水比約7：1主要配置設備有多級低速離心鼓風機5臺（4用1備，變頻），參數(shù)Q=190Nm3/min、H=8m、N=315KW。

3.10 污泥濃縮脫水機房

圖3 磁混凝澄清池工藝流程

圖4 臭氧電磁催化高級氧化系統(tǒng)工藝流程

通過污泥濃縮、脫水，降低污泥含水率，減少污泥體積，便于污泥外運。由于進出水水質的改變，提標改造后污泥量進一步增加，增加泥量6990kgDS/d，總產泥量約為53250kgDS/d，其中初沉干污泥量21000kg/d，剩余干污泥量28000kg/d，化學污泥量4250kg/d，混合污泥設計含水率98.81%。主要配置設備有離心式污泥濃縮脫水一體機5臺，Q=50m3/h ，最大污泥負荷2000kg/h，N=55+37kW。

3.11 生物除臭系統(tǒng)

全廠共設6套生物除臭池，除臭單元覆蓋粗格柵及進水泵房、細格柵站、曝氣沉砂池、初次沉淀池、回流污泥反硝化池、厭氧池、缺氧池、污泥均質池以及污泥濃縮脫水機房，總設計處理臭氣量90000m3/h，生物濾池除臭系統(tǒng)主要包括污染場所密封系統(tǒng)、臭氣收集及輸送系統(tǒng)和生物濾池除臭單元，采用濾料作為微生物生存的載體，通過氣體與載體上的微生物相接觸，用微生物吞噬空氣中的臭氣成分，被微生物氧化講解，完成除臭的過程。主要工藝流程如圖5。

圖5 生物除臭系統(tǒng)工藝流程

4 運行效果

通過采取基于消氧區(qū)的內回流混合液DO濃度控制、推流式好氧池曝氣量動態(tài)調控、內碳源（進水碳源和污泥內碳源）高效利用、外碳源優(yōu)化投加、充分利用生物除磷等精細化運行措施，提標改造工程工藝系統(tǒng)脫氮除磷效果良好，出水水質可穩(wěn)定達到天津地標（DB12/599-2015）A標準要求。2019年1～12月實際監(jiān)測進出水水質數(shù)據(jù)月均值如表2所示。

表2 2019年1～12月月均實測進、出水水質

5 結語

通過該廠近一年多的生產運行實踐表明，在采取精細化運行措施下，“改良bardenpho+磁混凝澄清池+深床濾池+臭氧電磁催化高級氧化+紫外線消毒”的高排放標準污水處理廠提標改造工藝具有良好的運行效果，出水水質穩(wěn)定，達到了天津市地方標準《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（DB12/599-2015）A類標準，可為類似高排放標準城鎮(zhèn)污水處理廠的精細化工程設計和運行管理提供參考借鑒。