污水處理廠提標(biāo)改造工藝研究及運(yùn)行效果分析

周華嶺

（東臺市潤東凈水有限公司，江蘇 鹽城 224200）

隨著時代的發(fā)展和人們生活品質(zhì)的提高，生活污水、工業(yè)污水的排放量日益增加，使污水治理工作越來越艱巨。例如，有些工業(yè)園區(qū)污水運(yùn)輸排放管網(wǎng)并不完善，導(dǎo)致污水處理設(shè)施和工藝無法達(dá)標(biāo)運(yùn)行。現(xiàn)以鹽城市某污水處理廠為例，該污水處理廠的提標(biāo)改造工作在污水處理中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，可使全城污水管網(wǎng)的布置率高達(dá)95%，而高布置率的污水管網(wǎng)可以保證污水處理設(shè)施穩(wěn)定和高效運(yùn)行。

1 污水處理廠污水處理工藝介紹

1.1 鹽城某污水處理廠工藝概況

目前常見的污水處理方法有生物原理法、化學(xué)原理法和物理原理法。生物原理法主要指好氧生物處理法、序批式活性污泥法和A-A-O法等；化學(xué)原理方法主要指直流電流滲析法、酸堿中和法、氧化劑氧化還原法等；物理原理法是利用沉淀池、曝氣砂沉淀池、微濾網(wǎng)等設(shè)備，通過物理作用實(shí)現(xiàn)對水中懸浮污染物的初步去除。

以鹽城市某污水處理廠為例，其處理污水能力為90 000 m3/d。該廠一期治污能力為20 000 m3/d，運(yùn)用了以奧貝爾氧化溝為核心的二級生化技術(shù)治污工藝；二期治污能力為20 000 m3/d，運(yùn)用了以A-A-O氧化溝為核心的二級生化技術(shù)治污工藝，并使用先進(jìn)的機(jī)械式壓縮脫水設(shè)備去除污泥，再運(yùn)用具有生物原理的濾池進(jìn)行除臭；三期治污能力為50 000 m3/d，運(yùn)用了最新的DE型治污工藝，其曾在2019年更新了生物技術(shù)濾池除污、除臭系統(tǒng)，又在2020年完善了各個系統(tǒng)的處理單元，同時引入了先進(jìn)的污水深度處理技術(shù)和再生水回收利用單元，以此提高了污水的處理能力和對污染物質(zhì)的凈化率。

常用污水水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)包括在線式NH3-N監(jiān)測分析、在線式化學(xué)需氧量監(jiān)測分析、在線式氫離子濃度指數(shù)監(jiān)測分析等。在實(shí)際應(yīng)用中，可在污水處理廠的污水進(jìn)口和出口各自安裝一個監(jiān)測裝置，在線監(jiān)測系統(tǒng)接收到監(jiān)測裝置反饋的指令后，每間隔1 h進(jìn)行取樣，對被監(jiān)測水質(zhì)進(jìn)行成分特征的數(shù)據(jù)化處理，然后系統(tǒng)會根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序自動檢驗(yàn)、自動分析、并將優(yōu)化后的信息發(fā)送到污水處理廠的控制單元和地方環(huán)衛(wèi)機(jī)構(gòu)，這樣就可以準(zhǔn)確、及時、有效地將水質(zhì)特征和污水處理數(shù)據(jù)送達(dá)。

1.2 接納工業(yè)廢水水質(zhì)特征

該污水處理廠進(jìn)水端的監(jiān)控單元數(shù)據(jù)顯示，最大接收污水的總量高達(dá)設(shè)計處理量的95%，最小接收污水總量也超過了設(shè)計處理量的60.5%，年平均工作負(fù)荷高達(dá)89.6%，平均每天接收污水78 996.4 t，其污水處理量巨大。在2020年1月至12月期間，該污水處理廠重鉻酸鹽指數(shù)月均進(jìn)水濃度超過167.3 mg/ L，最高進(jìn)水濃度達(dá)501.6 mg/L；生化需氧量月均進(jìn)水濃度超過81.5 mg/L，最高進(jìn)水濃度達(dá)162.5 mg/L；懸浮固體月均進(jìn)水濃度超過92.6 mg/L，最高進(jìn)水濃度達(dá)172.9 mg/L；氨氮月均進(jìn)水濃度超過20 mg/L，最高進(jìn)水濃度達(dá)40.1 mg/L；總磷月均進(jìn)水濃度超過3.36 mg/L，最高進(jìn)水濃度達(dá)5.98 mg/L；總氮月均進(jìn)水濃度超過36.2 mg/L，最高進(jìn)水濃度達(dá)45 mg/L?，F(xiàn)有污水處理系統(tǒng)基本能接管以上主要污染物指標(biāo)[1]。

目前，污水處理廠的污水主要來自機(jī)械制造業(yè)、化工生產(chǎn)業(yè)和食品加工領(lǐng)域等排放的污水。這些污水中含有化學(xué)需氧量、生化需氧量、總磷和化學(xué)污染物質(zhì)等，多數(shù)為陰離子附著的活性劑、重金屬等。根據(jù)各地區(qū)污水處理廠管理制度，相關(guān)單位需將排放的污水在內(nèi)部進(jìn)行預(yù)處理，達(dá)到接收標(biāo)準(zhǔn)后才能排放至污水處理廠進(jìn)行深度處理。根據(jù)《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 31962—2015），污水處理廠重鉻酸鹽指數(shù)的接納指標(biāo)為500 mg/ L、生化需氧量的接納指標(biāo)為350 mg/L、NH3-N的接納指標(biāo)為45 mg/L、TP的接納指標(biāo)為70 mg/L、TN的接納指標(biāo)為8 mg/L。

2 污水處理廠提標(biāo)改造研究

2.1 提標(biāo)改造項(xiàng)目的工藝流程圖

提標(biāo)改造需要在前三期治污工藝維持不變的前提下，綜合考慮污水處理廠的現(xiàn)有設(shè)施、工作能力和接收量，以完善生化技術(shù)處理系統(tǒng)。提標(biāo)改造項(xiàng)目引入了先進(jìn)的污水深度處理技術(shù)和再生水回收利用單元，運(yùn)用了如圖1所示的“微絮凝、微濾、沉淀、微濾、消毒、生水回用或尾水排放”工藝，提高了污水中菌群、懸浮固體、總氮的去除率，其中，水中污泥則使用機(jī)械壓縮脫水后送至外部進(jìn)行處理[2]。

圖1 提標(biāo)改造項(xiàng)目工藝流程圖

2.2 提標(biāo)改造設(shè)備及建筑物的平面布置

很多污水處理廠在推進(jìn)提標(biāo)改造工程時，普遍會遇到工程用地有限的問題，導(dǎo)致各道污水處理工序的設(shè)施以及建筑很難按常規(guī)流水線布局，只能將部分設(shè)施和建筑合二為一。具體工程如下：首先，要拆掉先前的機(jī)械設(shè)備維修房，然后把加氯消毒廠房與再生水化學(xué)反應(yīng)池合并建設(shè)，地上設(shè)置加氯消毒廠房，地下設(shè)置再生水化學(xué)反應(yīng)池；其次，合并位于中間的反硝化深床過濾池、污水雙向提升泵站和反洗綜合用室，上層建設(shè)煤氣鼓風(fēng)機(jī)反沖洗室，下層建設(shè)矩形反沖洗清水池和反沖洗廢水池。然后在已建一、二期物理反應(yīng)池及加氯消毒廠房的用地上建設(shè)中間污水雙向提升泵站、反硝化深床過濾池及反沖洗池綜合用室（再建前需要先拆除原有的設(shè)施和建筑）；最后，在已建的機(jī)修房的用地上設(shè)置消毒渠，其坐落于氧化溝的對面，同時，在污泥濃縮池的用地上建設(shè)碳源添加房及變配電站，其坐落于濃縮脫水機(jī)室的東北方向，并在綜合樓的西側(cè)、食堂的東南方向建設(shè)機(jī)修房。

2.3 預(yù)處理單元的提標(biāo)改造

為了確保后續(xù)治污處理工序的順利完成，污水在送入生物技術(shù)處理裝置前必須進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理裝置包括微型過濾格柵、污水雙向提升泵站、污水沉淀罐等。預(yù)處理可初步去除掉污水中的泥砂、柵渣、油污等，其中，截污收集管的后端設(shè)置了微型過濾格柵和污水雙向提升泵站。在實(shí)際運(yùn)行中，污水處理廠的第一步預(yù)處理工序?yàn)槲⑿透駯胚^濾，主要去除大尺寸的懸浮物質(zhì)和影響后續(xù)處理工作的雜物，以保證后續(xù)裝置的有效運(yùn)轉(zhuǎn)。

改造過程如下：首先，要更換水解酸化池的曝氣攪拌裝置，清除內(nèi)部的淤泥，要選用內(nèi)徑為120 mm、壁厚為4 mm的無縫鋼管作為曝氣攪拌裝置的母材，再裝上配套的法蘭盤、開關(guān)件；然后，要重新更換淹沒式生物濾池的活性生物填料，增設(shè)一臺風(fēng)壓為15 kPa～0.2 MPa的鼓風(fēng)機(jī)，同時將曝氣管網(wǎng)單元的鐵銹清理干凈；最后，要拆掉沉淀池的破舊斜板，采用槽鋼作為支撐，再清理干凈沉淀池的污泥，這樣才能改善沉淀池的設(shè)備老化和污泥淤積的問題。

2.4 生化處理單元的提標(biāo)改造

原污水處理系統(tǒng)一期采用ORBAL橢圓氧化溝治污工藝，二期采用A-A-O治污工藝，三期采用DE型治污工藝，這是一種可以完成除磷脫氮的生物技術(shù)處理工藝，這種工藝去除TN的能力高達(dá)95%，是常規(guī)工藝的5倍。而運(yùn)用生物合成后，去除TP的能力從14%～19%提升至81%～91%，大多數(shù)情況下能夠可靠完成治污指標(biāo)。在污水處理廠提標(biāo)改造工作中必須考慮目前生化池的特征，需添加適量的碳源、完善各單元的運(yùn)作方式。例如，增加生化池中活性污泥的含量可增強(qiáng)總氮與總磷的去除能力，添加碳源以保證脫氮工作的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。同時，還需對氧化溝的污水處理工藝進(jìn)行優(yōu)化升級，要引進(jìn)新的設(shè)備，淘汰舊設(shè)備、落后工藝。在運(yùn)用A-A-O治污工藝時，通過增大污染物質(zhì)在污水中的回流比，在保證污染物質(zhì)不發(fā)生膨脹以及其他化學(xué)反應(yīng)的前提下來選擇更高的污泥濃度。對于運(yùn)用DE型工藝的，可以通過改變轉(zhuǎn)刷低轉(zhuǎn)速工作的時間，來提高反硝化效率，使其脫氮能力達(dá)到提標(biāo)改造的要求。

污水處理廠的升級改造，在前三期的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善了污水處理工藝，如果污水中碳源成分比較低，可以在確保不削弱其除磷能力的情況下，添加適量碳源，可明顯提高脫氮除磷能力[3]。

2.5 深度處理單元的提標(biāo)改造

要使處理后的污水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）中一級A 的排放標(biāo)準(zhǔn)，必須將污水中的TN、TP和懸浮固體等污染物質(zhì)去除，因此建議在前面幾期的二級生化技術(shù)處理完后設(shè)置一體化污水深度處理裝置，以提高污水處理效果。

根據(jù)處理指標(biāo)和要求的不同，污水深度處理可采用的工藝較多，提標(biāo)改造工作需引用先進(jìn)的微絮凝、微濾、沉淀、微濾、消毒、再生水回用或尾水排放技術(shù)，可增強(qiáng)去除懸浮固體、總氮等污染物質(zhì)的能力。選用一體式反硝化深床濾池進(jìn)行深度過濾具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）過濾料表面會產(chǎn)生一層微型生物膜，可以在過濾池前半段添加碳源，以提升深床過濾池的生化脫氮效果；（2）有效去除污水中的磷物質(zhì)；（3）快速去除污水中的懸浮物，將懸浮固體含量降低到4 mg/L；（4）使用過濾磚結(jié)構(gòu)的反硝化濾池過濾效果要比長柄過濾頭和過濾板工藝好，且便于安裝和維護(hù)；（5）將反沖洗水量降低至1.9%左右；（6）帶有微絮凝過濾功能的深床過濾池，簡化了現(xiàn)有的混凝沉淀單元，減少了工程成本；（7）深床過濾池具有運(yùn)行靈活、建設(shè)及運(yùn)營成本低的優(yōu)點(diǎn)，目前的運(yùn)營管理體系較為成熟。

3 結(jié)語

綜合評價以上提標(biāo)改造項(xiàng)目，根據(jù)污水處理廠水質(zhì)在線監(jiān)測儀器檢測顯示，處理后的污水中化學(xué)需氧量平均濃度為13.4 mg/L，懸浮固體平均濃度、總氮平均濃度、總磷平均濃度、氨氮混合物平均濃度分別為7.3、3.5、0.21、2.24 mg/L，經(jīng)污水處理廠處理后排放的污水的各項(xiàng)污染物指標(biāo)均符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)，本次提標(biāo)改造項(xiàng)目工作取得了令人滿意的成績。