污水處理廠提標(biāo)改造工藝研究及運(yùn)行效果分析

劉穎

（安慶市建筑管理處，安徽 安慶 246000）

引言

污水處理廠提標(biāo)改造工程沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案，且由于污水處理廠之間所使用的工藝、設(shè)施等都不盡相同，且提質(zhì)的側(cè)重點(diǎn)也并不同，因此限制了成功改造工程案例的復(fù)制。在此背景下，研究?jī)?yōu)秀的污水處理廠提標(biāo)改造方案，根據(jù)其改造技術(shù)路線來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)歸納分析，并針對(duì)提標(biāo)側(cè)重點(diǎn)給出建議方案，對(duì)于今后污水處理廠借鑒、創(chuàng)新、發(fā)展有著重大意義。

一、污水處理廠污水處理工藝介紹

（一）污水處理廠工藝概況

當(dāng)前的污水處理方式主要分為物理處理法、化學(xué)處理法和生物處理法，目前污水處理廠具體的處理工藝采用多段AAO+超濾工藝、MBR 工藝?，F(xiàn)如今又不斷地增添了生物濾池除臭技術(shù)，并不斷優(yōu)化生化處理單元，采用“重力濃縮+機(jī)械脫水”工藝來(lái)不斷提高污水處理率。具體在污水水質(zhì)檢測(cè)方面借助了在線氨氮分析、pH 分析、總氮總磷分析儀，設(shè)置了相應(yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)和采集點(diǎn)，對(duì)于水質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行兩小時(shí)一采樣的工作。尤其是建立了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行水質(zhì)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，能夠讓污水處理廠在進(jìn)行污水處理環(huán)節(jié)及時(shí)了解現(xiàn)有的水質(zhì)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行水質(zhì)問(wèn)題的及時(shí)傳輸，更好地提升水質(zhì)質(zhì)量。

（二）接納廢水水質(zhì)特征

根據(jù)脫氮除磷的需求，提標(biāo)改造工程主要對(duì)現(xiàn)有二級(jí)生物處理單元進(jìn)行分析，進(jìn)而提出合理的提標(biāo)改造工藝路線。現(xiàn)如今來(lái)看目前污水處理廠主要是生活污水中形成的污染物，需要根據(jù)轄區(qū)內(nèi)污水處理廠進(jìn)行適時(shí)管理并做好日常的排放工作，污水處理廠中BOD5 和COD 是污水生物處理過(guò)程中常用的兩個(gè)水質(zhì)指標(biāo)，用BOD5/COD 值評(píng)價(jià)污水的可生化性是廣泛采用的一種最為簡(jiǎn)易的方法，一般情況下，BOD5/COD 值越大，說(shuō)明污水可生物處理性越好。

（三）泵站進(jìn)水口水質(zhì)分析

污水處理廠在泵站進(jìn)水口方面都安裝了在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)于廢水的pH值和COD 進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控確認(rèn)，保證出水滿足具體接管要求。如污染物濃度出現(xiàn)超標(biāo)，則關(guān)閉閥門(mén)，將廢水倒入集水池進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。污水處理廠采取了在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)分析當(dāng)前水質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)，并組織相關(guān)技術(shù)人員分析數(shù)據(jù)和檢查設(shè)備中的出水指標(biāo)，并開(kāi)展提標(biāo)改造工作，來(lái)不斷地優(yōu)化處理工藝。

二、污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)的確定

（一）污水處理廠現(xiàn)狀處理水質(zhì)

污水處理廠進(jìn)水污染物濃度偏低，且部分指標(biāo)不穩(wěn)定，該污水處理廠服務(wù)范圍主要為老城區(qū)，部分排水為雨污合流，受雨季雨水的影響，導(dǎo)致進(jìn)水水質(zhì)濃度偏低且不穩(wěn)定。

（二）提標(biāo)改造設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)

隨著污水系統(tǒng)提質(zhì)增效的推進(jìn)，老城區(qū)雨水分流改造逐漸實(shí)施，污染物濃度應(yīng)逐漸提高，結(jié)合《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50014—2006）及參考類似污水處理廠污水處理情況，確定污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)的主要指標(biāo)。

（三）進(jìn)水水質(zhì)各污染物配比

一是BOD5/COD 值。一般認(rèn)為，該比值≥0.3 的污水才適于采用生化處理技術(shù)。污水處理廠BOD5/COD=0.45，可生化性較好。二是碳氮比（BOD5/TN）。該比值越大，代表碳源越充足，反硝化進(jìn)行得越徹底，實(shí)際運(yùn)行資料表明，BOD5/TN ＞3.0 時(shí)可使反硝化過(guò)程正常進(jìn)行。污水處理廠該指標(biāo)為1.725，必須外加碳源才能達(dá)到理想的脫氮效果。三是碳磷比（BOD5/TP）。要想具有較好的除磷效果，人們需要保證碳磷比＞17，該比值越大，除磷效果越好，污水處理廠碳磷比為19.1，可以采用生物除磷，另外輔以化學(xué)除磷工藝，確保出水達(dá)標(biāo)。

三、污水處理廠提標(biāo)改造工藝改造方案

（一）生化處理工段

新建厭氧池、缺氧池，保證生化池的脫氮除磷作用；在缺氧池投加乙酸鈉等碳源，滿足BOD/TN ≥3，提高污泥濃度，提高生化池的生物降解及硝化作用，使出水氨氮達(dá)標(biāo)。

（二）深度處理工段

1.COD 的去除

提高污水處理廠COD 去除率的方案有兩種：方案一是在生化池添加填料，以求提高生化池的處理效果；方案二是在生化處理后增加化學(xué)氧化工藝，通過(guò)氧化劑的氧化能力提高COD 的去除率?，F(xiàn)狀出水BOD5 極低，代表可生物降解的污染物基本完全除去，出水中的COD 基本難以進(jìn)行生物降解，增加填料并不能有效提高COD 去除率，所以選擇化學(xué)氧化工藝。臭氧氧化工藝具有投資低、占地面積小、不產(chǎn)生污泥、系統(tǒng)自動(dòng)化程度高、運(yùn)行成本低、抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)及調(diào)整速度快等諸多優(yōu)點(diǎn)，確定采用臭氧氧化工藝。

2.BOD5 的去除

校核工程AAO 的設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，只需要略微提高污泥負(fù)荷或污泥濃度，BOD 的去除就能達(dá)到10mg/L。

3.SS 的去除

采用現(xiàn)有工藝難以保證出水SS 穩(wěn)定達(dá)到小于10mg/L，因此新建磁混凝沉淀池+V 型濾池。

4.NH3-N 的去除

NH3-N 的排放標(biāo)準(zhǔn)由5mg/L 提高至1.0mg/L，校核工程AAO 的設(shè)計(jì)參數(shù)，只需要略微提高污泥負(fù)荷或污泥濃度，即可滿足要求。但因冬季水溫較低，生化法去除氨氮效果不穩(wěn)定，擬新增一套氨氮去除劑投加系統(tǒng)，在生化池出水氨氮超標(biāo)時(shí)投加，保證出水氨氮穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

5.TN 的去除

進(jìn)水BOD5 偏低且不穩(wěn)定，碳源不足，因此污水處理廠增加碳源投加系統(tǒng)，保證出水TN 的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

6.TP 的去除

出水標(biāo)準(zhǔn)要求TP ≤0.3mg/L，由于生物處理同脫氮除磷有一定的矛盾，污水處理廠增加化學(xué)除磷輔助措施，以確保出水TP 達(dá)標(biāo)。最終確定深度處理工段采用磁混凝沉淀+濾池+臭氧氧化組合工藝。

四、污水處理廠提標(biāo)改造工藝研究及運(yùn)行效果分析

（一）提標(biāo)改造項(xiàng)目工程流程

污水處理廠提標(biāo)改造項(xiàng)目開(kāi)展過(guò)程中，首先需要結(jié)合具體的污水處理廠實(shí)際情況，優(yōu)化生化處理單位，不斷增加深度處理和再生水處理，在三期現(xiàn)狀二沉池南側(cè)新增污泥濃縮池。一二期改造采用MBR 工藝的處理方式來(lái)不斷提高污泥水的處理率，并在實(shí)際處理過(guò)程中借助預(yù)處理+二級(jí)生物處理+深度處理工藝與預(yù)處理+膜生物反應(yīng)器（MBR）工藝進(jìn)行處理。

（二）提標(biāo)改造項(xiàng)目建筑物平面布置

結(jié)合污水處理廠區(qū)進(jìn)行提標(biāo)改造，具體的提標(biāo)改造中一期規(guī)模為7500m3/d，采用SBR 工藝，后經(jīng)改造后采用AAO 工藝，二期規(guī)模為7500m3/d，采用氧化溝工藝，三期工程規(guī)模2 萬(wàn)m3/d，采用AAO 工藝。但現(xiàn)階段由于部分工程用地有限，處理構(gòu)造物常規(guī)方式的時(shí)候單獨(dú)設(shè)置和不設(shè)較為困難，需要部分構(gòu)筑物合建。首先需要從中間提升泵井、反硝化濾池等合建，在反洗清水池和反洗廢水池設(shè)置在下層進(jìn)行反硝化濾池的建設(shè)，并要在拆除原先的構(gòu)建筑物的基礎(chǔ)上不斷加強(qiáng)與再生水接觸時(shí)，還要拆除原有的機(jī)修間建設(shè)。同時(shí)針對(duì)污水濃縮脫水機(jī)房的南側(cè)，也要建立起污水濃縮池用地。

（三）預(yù)處理單元提標(biāo)改造

為了有效貫徹可持續(xù)發(fā)展的理念，在發(fā)展經(jīng)濟(jì)同時(shí)需要加大對(duì)于環(huán)境保護(hù)。對(duì)于污水處理廠進(jìn)行升級(jí)改造工程開(kāi)展環(huán)節(jié)進(jìn)行提標(biāo)改造中所采取的預(yù)處理方案為采用沉砂池。具體的預(yù)處理單元包括粗格柵、污水提升泵房等主要是去除污水中的沙粒，其中細(xì)格柵及沉砂池平面尺寸為11m×12m。其中污水提升泵房設(shè)在截污干管的尾端，粗格柵進(jìn)入污水處理廠前所開(kāi)設(shè)的預(yù)處理設(shè)施，能夠針對(duì)大尺寸的懸浮物、BOD5、TOC、TOD 等進(jìn)行處理，以此來(lái)保證進(jìn)水泵的正常運(yùn)行。為了更好地清除大范圍的雜物，有時(shí)候在淤泥清除環(huán)節(jié)要更換酸化池添加曝氣攪拌裝置，選擇100m 的無(wú)縫鋼管，采用相應(yīng)的閥門(mén)部件，并加大對(duì)于生物接觸氧化池生物填料的適時(shí)更換。同時(shí)要在沉淀池內(nèi)部拆除舊的斜板，并建立起相應(yīng)的槽鋼對(duì)污泥進(jìn)行適時(shí)清理。尤其是要針對(duì)過(guò)去污水處理廠中沉淀池設(shè)備老化問(wèn)題進(jìn)行解決，及時(shí)清除淤泥，并解決污泥積聚的問(wèn)題。污水處理廠污泥處理處置須達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）要求，以減量化為主，污泥經(jīng)濃縮脫水處理后（污泥含水率≤80%），泥餅外運(yùn)集中處理處置。

（四）生化處理單元提標(biāo)改造

當(dāng)前污水處理廠均采用的是“重力濃縮+機(jī)械脫水”工藝進(jìn)行的，污水處理廠污泥處理處置須達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）要求。而在污水處理環(huán)節(jié)所采用的是生物脫氮除磷功能的污水處理工藝，其本身具有除磷脫氮功能的生物處理技術(shù)，該工藝能夠?qū)⒖偟コ视沙Ｒ?guī)生化處理的20%左右提高到80%左右。在一定程度下能夠保證污水處理的可持續(xù)性。同時(shí)總磷去除率也是在不斷地提升，由原先的20%左右不斷地向80%左右提升，能夠大幅度削減COD、BOD5、SS 以及TN、NH3-N、TP 等污染物濃度，確保處理達(dá)標(biāo)排放。污水處理廠提標(biāo)改造工程也能夠結(jié)合具體生化池的現(xiàn)狀并適時(shí)的優(yōu)化運(yùn)行模式，碳源較充足可采用生物脫氮工藝在其中不斷提高生化池的活性污泥量，以便更好地提高TN 和TP 的處理率，通過(guò)增加碳源來(lái)滿足脫氮的需求。工程BOD5/TP=33，可以采用生物除磷工藝，在污泥回流比進(jìn)行處理環(huán)節(jié)，選擇AAO類型來(lái)不斷提高污泥的濃度，采用生物法對(duì)污水進(jìn)行脫氮除磷處理的基礎(chǔ)上不斷提升工藝，尤其是在保證生物除磷的低限是BOD5/TP=20 處理效果的前提下，不斷加大了脫氮除磷率。

（五）深度處理單元提標(biāo)改造

為了有效提高污水處理廠污染物的處理和排放，生化處理環(huán)節(jié)不斷增加了深度處理單元，并進(jìn)一步除去水中的氮、磷等相應(yīng)的污染物。具體工藝選擇過(guò)程中會(huì)依據(jù)處理目的需求不同，選擇方案一：預(yù)處理+二級(jí)生物處理+深度處理工藝與方案二預(yù)處理+膜生物反應(yīng)器（MBR）較多的工藝。其中深度處理的工藝流程，視處理目的和要求的不同，可以是以下工藝的組合：混凝沉淀、過(guò)濾、生物脫氮、活性炭吸附、臭氧氧化等。一般來(lái)說(shuō)所采用的混凝沉淀工藝則為該工藝的優(yōu)點(diǎn)是能夠有效地將濾池前端來(lái)補(bǔ)充碳源，能夠起到更好地生物脫氮功能，除此之外具有較強(qiáng)的除磷功能，能夠在一定范圍內(nèi)對(duì)于懸浮物、BOD5 及COD 進(jìn)行適時(shí)的去除。通過(guò)濾池工藝，借助反硝化濾池加強(qiáng)濾板技術(shù)工作，反硝化深床濾池是集生物脫氮及過(guò)濾功能合二為一的處理單元，是國(guó)際領(lǐng)先的脫氮及過(guò)濾并舉的先進(jìn)處理工藝。并采用高效沉淀池來(lái)節(jié)省復(fù)雜的混凝沉淀系統(tǒng)，整個(gè)濾池實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中運(yùn)行成本較低，也具有較為成熟的管理經(jīng)驗(yàn)。通常情況下所采用的方案二：預(yù)處理+膜生物反應(yīng)器（MBR）方式能夠有效提升去除效果，一體式MBR 將膜組件直接浸沒(méi)于生物反應(yīng)器內(nèi)的活性污泥混合液中。原水進(jìn)入生物反應(yīng)器后，大部分污染物被混合液中的活性污泥降解，處理水通過(guò)負(fù)壓抽吸或壓差經(jīng)膜表面流出，使水質(zhì)能夠保持在一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行適時(shí)的排放。

結(jié)束語(yǔ)

隨著排水標(biāo)準(zhǔn)的日益提高，污水處理廠提標(biāo)改造勢(shì)在必行。由國(guó)內(nèi)外污水處理廠提標(biāo)改造案例來(lái)看，提標(biāo)改造主要的方向基于原有的工藝特點(diǎn)和出水水質(zhì)情況，對(duì)生化池因地制宜改造成脫氮除磷效果更好的相關(guān)工藝和加入深度處理以及兩者結(jié)合實(shí)施；對(duì)于難以達(dá)標(biāo)的參數(shù)，在針對(duì)性采取措施的同時(shí)，也要考慮設(shè)備工藝之間的相互影響和制約，做到一體化建設(shè)。隨著城市管網(wǎng)的日漸完善，最好能預(yù)留用地來(lái)應(yīng)對(duì)將來(lái)必然會(huì)逐漸提高進(jìn)水濃度所帶來(lái)的難題和新一輪的提質(zhì)增效工程。