城鎮(zhèn)污水處理工藝選擇的優(yōu)化探究

文_宋鵬飛 廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司

1 城鎮(zhèn)污水處理工藝優(yōu)化路線

城鎮(zhèn)污水廠處理工藝的選擇需要綜合考慮當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件、工程地質(zhì)和管理水平，同時(shí)結(jié)合當(dāng)?shù)匚鬯乃|(zhì)、水量、出水水質(zhì)要求等因素，在工藝選擇上，優(yōu)先選用工藝簡單、經(jīng)濟(jì)效益高、運(yùn)行管理方便和占地面積少的污水處理工藝。城鄉(xiāng)建設(shè)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國城鎮(zhèn)常用的污水處理工藝主要有 AAO及其改良工藝、氧化溝及改良型生物處理工藝、生物膜工藝、SBR及其改良工藝等，這些工藝已經(jīng)成為我國城鎮(zhèn)城市污水處理普遍采用的常規(guī)工藝，也在大量的工程實(shí)踐中被證明工藝處理的有效性。

隨著現(xiàn)階段污水處理工藝深度的加大和能耗增加，污水處理工藝選擇不僅關(guān)系到能否滿足更高的排放標(biāo)準(zhǔn)要求，還直接影響到污水處理成本。為克服污水處理過程中進(jìn)水不穩(wěn)定、能耗大、碳源不足、碳氮比低、TN去除較難、TP生物處理效果差等現(xiàn)實(shí)難題，實(shí)現(xiàn)高排放標(biāo)準(zhǔn)和有效成本控制目標(biāo)，在城鎮(zhèn)污水處理工程實(shí)踐工藝選擇上，采取“先源頭控制，后強(qiáng)化處理；先功能定位，后單元比選；先優(yōu)化運(yùn)行，后工程措施”為總體技術(shù)優(yōu)化原則。同時(shí)，實(shí)施技術(shù)路線上可以從六個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化:①強(qiáng)化源頭控制，確保進(jìn)水穩(wěn)定并符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)強(qiáng)化污水預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)污水可生化性的增強(qiáng)；②結(jié)合工程特點(diǎn)，優(yōu)化工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)工藝優(yōu)化，科學(xué)添加外碳源物質(zhì)，強(qiáng)化生化處理，③結(jié)合污水處理廠情況，采用新增深度處理工藝和處理設(shè)施，進(jìn)行深度處理；④結(jié)合工程實(shí)踐需求，加強(qiáng)對(duì)附屬工藝（隔音、除臭、污泥處置）的改造；⑤結(jié)合改造方案和工藝技術(shù)要求對(duì)工藝機(jī)械、設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)；⑥在試驗(yàn)研究和工程應(yīng)用中，進(jìn)行相關(guān)組成要素在實(shí)施方式上不同工藝組合模式實(shí)現(xiàn)工藝的優(yōu)化。

2 城鎮(zhèn)污水處理工藝與選擇對(duì)比

2.1 活性污泥法

活性污泥法主要是以活性污泥為主體的好氧生物處理方法，主要功能是去除污水中可生化有機(jī)物、懸浮固體、部分含氮、含磷的污染物，是目前城鎮(zhèn)污水處理工藝中應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)。目前城鎮(zhèn)污水處理常用的活性污泥法衍生工藝主要有MBR工藝、吸附—生物降解工藝、序批式活性污泥工藝及其衍生工藝系統(tǒng)、氧化溝工藝、AAO 脫氮除磷工藝。各工藝特點(diǎn)和選擇對(duì)比歸納如表1所示。

表1 活性污泥法衍生工藝特點(diǎn)與選擇對(duì)比

2.2 生物膜法

生物膜法是通過借助固著于濾料載體上的微生物實(shí)現(xiàn)污水污染物降解的一種污水好氧生物處理技術(shù)，主要在一些小型污水廠和工業(yè)廢水、污水回用方面應(yīng)用。目前城鎮(zhèn)污水處理常用的生物膜法主要有曝氣生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化法處、移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器等。各工藝特點(diǎn)和選擇對(duì)比歸納如表2所示。

表2 生物膜法衍生工藝特點(diǎn)與選型對(duì)比

3 城鎮(zhèn)污水處理工程實(shí)例

廣東某污水處理廠處理規(guī)模為20×104m3/d，原污水處理工藝為AAO，出水水質(zhì)達(dá)一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合需求進(jìn)行改造，使出水水質(zhì)滿足一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)要求。結(jié)合原工藝等因素考慮，最終確定改造工藝為改良AAO(填料)+膜過濾或?yàn)V布濾池，具體工藝流程見圖1。

圖1 廣東某污水處理廠改造工藝流程

結(jié)合我國城鎮(zhèn)污水處理工藝分析技術(shù)措施，本改造工程在工藝技術(shù)措施優(yōu)化上主要有：

①加強(qiáng)廢水源頭排放，結(jié)合進(jìn)水不穩(wěn)定情況，在前段技術(shù)優(yōu)化上采取設(shè)置初沉池等。

②針對(duì)污水進(jìn)水難降解有機(jī)物多、B/C比低和出水COD偏高等現(xiàn)狀，在生化段技術(shù)優(yōu)化上，可以采用添加生物填料等措施；在后段工藝技術(shù)優(yōu)化上可采取增設(shè)深度處理工藝，如增加濾布濾池與纖維轉(zhuǎn)盤膜過濾池等。

③針對(duì)進(jìn)水碳氮比偏低情況，在前段工藝技術(shù)應(yīng)用上可采取添加外碳源、取消初沉池等措施；在生化段工藝技術(shù)優(yōu)化上可采用利用內(nèi)碳源，采用多點(diǎn)進(jìn)水方式。

④針對(duì)出水SS偏高的現(xiàn)狀，在生化段工藝技術(shù)應(yīng)用上可通過在二沉池中投加化學(xué)混凝劑等措施；在后段工藝技術(shù)優(yōu)化上可通過設(shè)置生物過濾、物理過濾設(shè)施。

⑤針對(duì)出水TN偏高現(xiàn)狀，在生化段工藝技術(shù)優(yōu)化上可采用強(qiáng)化生物脫氮、增加外碳源等措施；在后段工藝技術(shù)優(yōu)化上可通過設(shè)置反硝化濾池、膜過濾、生物濾池等措施。

⑥針對(duì)出水TP偏高現(xiàn)狀，在生化段工藝技術(shù)優(yōu)化上可采取強(qiáng)化生物除磷等措施；在后段工藝技術(shù)優(yōu)化上可采用增加化學(xué)輔助除磷等措施。

大量污水處理實(shí)踐表明，對(duì)于污染物的去除，主要優(yōu)先選用前段和生化段工藝優(yōu)化，不應(yīng)把污染物去除任務(wù)放在后段處理上，這樣才能確保工藝的經(jīng)濟(jì)和適用性。

4 結(jié)語

城鎮(zhèn)污水處理需要因地制宜進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)水環(huán)境質(zhì)量總體改善。結(jié)合高品質(zhì)再生水利用要求，目前我國有些城市在污水處理工藝上已經(jīng)取得一定成就，不僅全面推行一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)要求，還形成了高標(biāo)準(zhǔn)深度除磷脫氮發(fā)展需求。但我國城鎮(zhèn)污水處理普遍存在無機(jī)懸浮固體含量高、水質(zhì)水量變化幅度大和碳氮比偏低等問題，加大了污水處理技術(shù)難度和工程投資運(yùn)行成本。因此，城鎮(zhèn)污水處理要實(shí)現(xiàn)重大技術(shù)突破，需要結(jié)合當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)污水處理特點(diǎn)，進(jìn)行工藝選擇的優(yōu)化，解決污水處理改造和運(yùn)行面臨的技術(shù)瓶頸。