高密度澄清池+纖維濾布濾池組合工藝在某縣城區(qū)污水處理廠提標(biāo)改造中的應(yīng)用

周榮清

(寧德市屏南環(huán)境監(jiān)測(cè)站， 福建 寧德 352300)

為落實(shí)《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，近岸海域匯水區(qū)域的敏感區(qū)域城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施應(yīng)于2017年底前全面達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)?？h城區(qū)污水處理進(jìn)行提標(biāo)改造勢(shì)在必行。當(dāng)前，深度處理技術(shù)主要有高密度澄清池工藝、濾布濾池工藝、V型濾池工藝、深床反硝化濾池工藝、膜處理工藝、活性炭吸附工藝、高級(jí)氧化工藝等[1-7]。我國(guó)大部分縣級(jí)城區(qū)污水管網(wǎng)不完善，雨污分流不徹底，使得進(jìn)水濃度、水量波動(dòng)大，特別是對(duì)于TP和SS兩個(gè)指標(biāo)，單純的依靠二級(jí)生物處理難以保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，須添加物化深度處理等方法。鑒于選擇深度處理工藝須將技術(shù)實(shí)用、生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)管理方便，操作維護(hù)簡(jiǎn)單，提高自動(dòng)化程度等因素綜合考慮，某縣污水處理廠選擇高密度澄清池+纖維濾布濾池組合工藝，它優(yōu)化了直接過濾抗水力沖擊較差的缺點(diǎn)，去除污水中污染物TP、SS成效明顯，出水水質(zhì)完全可以滿足“水十條”規(guī)定的要求。

1 污水處理廠概況

1.1 污水處理廠現(xiàn)狀

該縣城區(qū)污水處理廠一期工程的設(shè)計(jì)規(guī)模為1萬m3/d。污水處理工藝采用“粗格柵及進(jìn)水泵房+細(xì)格柵及旋流沉砂池+Carrousel-2000型氧化溝+二沉池+紫外消毒渠”，污泥處理工藝采用“儲(chǔ)泥池+帶式濃縮脫水一體機(jī)”?，F(xiàn)狀規(guī)模除細(xì)格柵及旋流沉砂池、儲(chǔ)泥池規(guī)模為2萬m3/d外，其他構(gòu)筑物均為1萬m3/d。提標(biāo)改造工程構(gòu)(建)筑物包含高密度沉淀池、纖維濾布濾池、鼓風(fēng)機(jī)房、污泥脫水機(jī)房(二期)、污泥調(diào)理池。設(shè)備按一期規(guī)模1萬m3/d安裝建成。為改善二級(jí)生物處理效果，必須對(duì)氧化溝進(jìn)行提升改造、同時(shí)工藝上進(jìn)行的提標(biāo)改造，在原二沉池末端增加深化處理工藝，出水排放標(biāo)準(zhǔn)由GB18918-2002中的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)為一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)分析

從2017年月均數(shù)據(jù)分析可以看出，該縣城區(qū)污水處理廠現(xiàn)狀處理設(shè)施運(yùn)行良好，出水水質(zhì)指標(biāo)穩(wěn)定，并且都能達(dá)標(biāo)，特別是CODCr、NH3-N等指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，主要是提高TN、SS和TP指標(biāo)的去除率，確保出水穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 實(shí)際處理水量分析

污水處理廠提標(biāo)改造前，2017年日均進(jìn)水量為0.45～1.03萬m3/d(旱季少，雨季多)，老城區(qū)管道大部分雨污分流不徹底，進(jìn)水CODCr、NH3-N等濃度波動(dòng)大，NH3-N和TP等指標(biāo)又相對(duì)偏高，造成C/N、C/P比值不合理，加上氧化溝設(shè)計(jì)有效水深太深(5.9 m)、再由于設(shè)計(jì)75kW的2臺(tái)表曝機(jī)，供氧量明顯偏大，造成活性污泥曝氣過量，導(dǎo)致活性污泥的活性降低。表曝機(jī)葉輪直徑比設(shè)計(jì)不合理，推流能力極差，造成氧化溝水動(dòng)力差，底部淤泥沉積嚴(yán)重，造成局部活性污泥污泥齡偏長(zhǎng)。同時(shí)在兼氧區(qū)、厭氧區(qū)基本沒有反硝化反應(yīng)，導(dǎo)致出水TN濃度偏高，以上原因?qū)е卵趸瘻仙锵到y(tǒng)脫氮除磷效果比較差。因此，在提標(biāo)改造設(shè)計(jì)時(shí)，包括對(duì)氧化溝提升改造(增加微孔管式曝氣器192套+潛水推流器(缺氧器)2臺(tái)，淘汰了表暴機(jī))和新增“高密度澄清池+纖維濾布濾池”組合工藝兩個(gè)部分。同時(shí)，必須充分考慮該組合工藝的耐水量負(fù)荷沖擊能力。

2 提標(biāo)改造設(shè)計(jì)

2.1 提標(biāo)改造設(shè)計(jì)水質(zhì)

隨著該縣雨污管網(wǎng)建設(shè)逐步完善，進(jìn)水濃度將逐步提高，出水指標(biāo)也會(huì)受影響。進(jìn)水水質(zhì)仍在該污水處理廠能夠處理的范圍，并且進(jìn)水CODCr、BOD5等指標(biāo)提高后，反而使得C/N、C/P比值提高，在改善現(xiàn)有氧化溝曝氣功能、水循環(huán)等條件的前提條件下，更有利于氧化溝生物脫氮和除磷，因此，進(jìn)水濃度提高后將使得生物處理單元運(yùn)行更好，系統(tǒng)更為穩(wěn)定。同時(shí)還能緩解了“高密度澄清池+纖維濾布濾池”工藝的水量負(fù)荷沖擊能力。

2.2 提標(biāo)改造工藝選擇原則

選用的工藝流程必須符合國(guó)家的有關(guān)規(guī)定；技術(shù)先進(jìn)、穩(wěn)妥可靠、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活、減少二次污染，并盡量降低運(yùn)行成本，在保證處理效果的前提下，提高自動(dòng)化程度以盡可能減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，并與一期工程相結(jié)合，統(tǒng)籌兼顧。結(jié)合該污水處理廠的特點(diǎn)和處理要求，選擇纖維濾布濾池工藝具有占地面積小、工藝流程簡(jiǎn)潔、維護(hù)管理簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度較高、水頭損失小、抗水力沖擊強(qiáng)、出水水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

綜上所述，該污水處理廠提標(biāo)改造深化處理工藝采用“高密度澄清池+纖維濾布濾池”組合。二沉池出水用提升泵提升至高密度澄清池，經(jīng)混合、絮凝、澄清進(jìn)一步混凝沉淀去除二級(jí)生化處理階段未能去除的膠體物質(zhì)、部分重金屬和有機(jī)污染物，即降低尾水SS、TP指標(biāo)后，進(jìn)入纖維濾布濾池進(jìn)一步過濾去除水中的懸浮物，以及部分難溶性 CODCr、TP、BOD5等。本次提標(biāo)改造在氧化溝前段添加氫氧化鈉投放點(diǎn)，一方面通過提升氧化溝pH值，強(qiáng)化生物除磷，進(jìn)一步降低出水TP值，保證出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放；另一方面通過投加PAC，吸附水中的懸浮顆粒，在顆粒之間起鏈接架橋作用，使細(xì)顆粒形成比較大的絮團(tuán)，改善污泥沉降性能，并且加快了沉淀的速度減少沉降時(shí)間，以應(yīng)對(duì)污泥沉降性能較差和進(jìn)水水量過大等原因?qū)е露脸胤唷⒏∧?、污泥沉淀效果差等問題，確保出水水質(zhì)SS穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

2.3 構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)

2.3.1 改造氧化溝

氧化溝是該污水處理廠的核心處理單元，同時(shí)也影響了提升改造處理工藝的效果。根據(jù)該污水處理廠實(shí)際情況，提出取消表曝機(jī)，改用2用1備合計(jì)3臺(tái)羅茨鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)+192 套微孔管式曝氣器。單臺(tái)羅茨鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)Q=21.25 m3/min，P=73.5 kPa，N=45 kW；缺氧區(qū)增設(shè)1臺(tái) 4.0 kW推流器，192 套微孔管式曝氣器。實(shí)際運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)表明，改造后提高氧化溝的生物處理能力，尤其是TN的去除率提升明顯，確保出水TN達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.2 高密度澄清池

高密度澄清池前端設(shè)置污水中間提升泵井。高密度澄清池一座總平面尺寸為17.40 m×14.85 m，有效高度為6.7 m，處理能力1萬m3/d，由混合區(qū)、絮凝區(qū)、澄清區(qū)組成，各區(qū)有效容積分別為33.7，112，550.8 m3；各區(qū)實(shí)際水力停留時(shí)間分別為3，10，49 min。尾水在斜管區(qū)的實(shí)際上升流速：12.2 m/h，進(jìn)一步沉淀去除尾水中的SS、TP等污染物。

2.3.3 纖維濾布濾池

纖維濾布濾池一座總平面尺寸為13.00 m×6.45 m，有效高度為2.5 m，處理能力2萬m3/d，設(shè)備安裝1萬m3/d，纖維濾布濾池是目前世界上最先進(jìn)的過濾器，主要用于廢水的深度處理和中水回用。常設(shè)置于常規(guī)二級(jí)生物處理系統(tǒng)之后，可去除總懸浮固體、結(jié)合投加藥劑可去除磷、 重金屬、色度等。纖維濾布濾池系統(tǒng)包括:濾布濾盤、清洗裝置、排泥裝置等。具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)新穎、占地面積小、斗形池底設(shè)計(jì)、反沖洗高效、沖洗歷時(shí)短、無須反沖洗水池、運(yùn)行自動(dòng)化、出水水質(zhì)好、檢修量小、水頭損失小、易于安裝等。

3 運(yùn)行效果分析

提標(biāo)改造深度處理工藝采用“高密度澄清池+纖維濾布濾池”組合。通過運(yùn)營(yíng)一年多數(shù)據(jù)與改造前對(duì)比，出水TP平均降低了0.42 mg/L，出水SS平均降低了8.00 mg/L，TP、SS削減量均有所提高。從表1分析可知，“高密度澄清池+纖維濾布濾池”組合工藝對(duì)SS和TP的去除效果明顯。由于深化處理工藝的沉淀和過濾作用，出水水質(zhì)指標(biāo)均有一定程度的提高。

提標(biāo)改造后，運(yùn)行單耗也發(fā)生了變化，高密度澄清池單元PAC(液體，有效成分10%)平均投加量為33.1 g/t，PAM平均投加量為0.75 mg/L，提標(biāo)改造反而降低了電耗，表曝機(jī)被微孔管式曝氣器代替，減少了用電量用于增加高密度澄清池+纖維濾布濾池組合工藝還有剩余。

表1 2020年1-9月各深度處理工藝段進(jìn)出水TP、SS濃度

4 結(jié)論

對(duì)某縣級(jí)城區(qū)污水處理廠TN、SS和TP不能穩(wěn)定達(dá)一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)的情況，原氧化溝優(yōu)化和提標(biāo)改造處理工藝采用“高密度澄清池+纖維濾布濾池”組合。通過近2年運(yùn)行表明，出水水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)全面達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918-2002)一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，減少影響水質(zhì)污染物的排放，對(duì)該縣某溪總體水質(zhì)的改善具有正效益。獲取了較為實(shí)用運(yùn)營(yíng)參數(shù)數(shù)據(jù)，對(duì)小型氧化溝為主的污水處理廠提標(biāo)改造具有一定的指導(dǎo)借鑒作用。