某小型城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造工程實(shí)例

文_劉敬麟 佛山市騰源環(huán)保科技有限公司

1 項(xiàng)目簡介

江門市新會(huì)區(qū)某污水處理廠納污范圍包括附近墟鎮(zhèn)及周邊管理區(qū)的生活污水，服務(wù)人口約1.5萬人，采用雨污合流制。項(xiàng)目污水處理廠由江門市新會(huì)區(qū)某水處理有限公司以BOT形式建設(shè)，投資和運(yùn)營管理。設(shè)計(jì)處理規(guī)模為3000m3/d，已建成處理規(guī)模為3000m3/d。運(yùn)營分兩期，其中首期規(guī)模1500m3/d，已于2018年10月完成環(huán)保自主驗(yàn)收，并正式投入使用。污水處理廠原設(shè)計(jì)出水水質(zhì)按照國家標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)和廣東省地標(biāo)《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二時(shí)段一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的較嚴(yán)值執(zhí)行。

為落實(shí)《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)水污染防治行動(dòng)計(jì)劃的通知》和《廣東省人民政府關(guān)于印發(fā)廣東省水污染防治行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施方案的通知》，根據(jù)“關(guān)于印發(fā)《新會(huì)區(qū)潭江牛灣國考斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)2018年攻堅(jiān)任務(wù)分解清單》的通知”工作要求， 項(xiàng)目污水處理廠是本次提標(biāo)改造工程任務(wù)之一。將項(xiàng)目污水處理廠排放指標(biāo)提高到廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二時(shí)段一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和《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)的較嚴(yán)值。

2 項(xiàng)目現(xiàn)狀

2.1 現(xiàn)狀污水處理工藝

污水處理工藝改良型AAO工藝，污泥處理工藝采用廂式壓濾機(jī)脫水，脫水后的泥餅經(jīng)料倉短期儲(chǔ)存后外運(yùn)處置。污水處理廠尾水排入陳沖水道。

2.2 現(xiàn)狀建構(gòu)筑物設(shè)施概況

污水處理建構(gòu)筑物按3000m3/d 規(guī)模建設(shè)，處理設(shè)備設(shè)施按照3000m3/d 規(guī)模安裝。具體情況：格柵集水池1座，內(nèi)尺寸6.5m×6.5m×5.7m；厭氧池1座，內(nèi)尺寸14.5m×3.2m×5.5m；缺 氧 池1座，內(nèi) 尺寸14.5m×3.2m×5.5m；接 觸 氧 化 池2座，內(nèi) 尺 寸14.5m×6.9m×5.5m；沉 淀 池2座，內(nèi) 尺 寸7.0m×7.0m×8.1m；污泥池1座，內(nèi)尺寸8.5m×5.0m×3.3m；紫外線消毒池1座，內(nèi)尺寸4.0m×0.9m×2.8m；出水計(jì)量槽1座，內(nèi)尺寸4.0m×1.0m×2.35m；儀表間1座，內(nèi)尺寸3.0m×3.0m×3.0m；風(fēng)機(jī)房1座，內(nèi)尺寸12.20m×4.0m×3.8m；配藥房1座，內(nèi)尺寸12.0m×4.0m×3.8m；辦公室1座，內(nèi)尺 寸22.25m×4.5m×3.8m；設(shè) 備 維 修 間1座，內(nèi) 尺 寸12.0m×4.0m×3.8m。

2.3 項(xiàng)目污水處理廠運(yùn)行現(xiàn)狀

根據(jù)運(yùn)行資料顯示污水處理廠目前處于首期滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。項(xiàng)目污水處理廠污水廠平均進(jìn)水低于BOT協(xié)議水質(zhì)。污水廠各出水指標(biāo)均可達(dá)到現(xiàn)狀出水水質(zhì)考核標(biāo)準(zhǔn)，出水各指標(biāo)總體均低于BOT協(xié)議排放標(biāo)準(zhǔn)。糞大腸菌群數(shù)經(jīng)過紫外消毒后，也低于BOT協(xié)議排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 項(xiàng)目污水處理廠現(xiàn)狀存在問題

根據(jù)前面對項(xiàng)目污水處理廠現(xiàn)狀進(jìn)行的分析可以看出，污水處理廠總體運(yùn)行良好，各項(xiàng)指標(biāo)的處理效果基本可以穩(wěn)定達(dá)到原設(shè)計(jì)要求。綜合現(xiàn)狀情況分析，對污水處理廠現(xiàn)狀存在的問題進(jìn)行總結(jié)：①現(xiàn)狀平均進(jìn)水污染物濃度較低，與BOT協(xié)議進(jìn)水水質(zhì)濃度存在較大差異。②現(xiàn)狀污水收集管網(wǎng)偶有工業(yè)污水混入，造成瞬時(shí)濃度偏高，對系統(tǒng)造成沖擊，影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。③運(yùn)行水質(zhì)情況，污水處理廠出水水質(zhì)指標(biāo)基本可以達(dá)到一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，但相對一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，BOD5、SS、氨氮和總磷等存在超標(biāo)現(xiàn)象。④進(jìn)水營養(yǎng)物質(zhì)（BOD）偏低，即可生物降解性的有機(jī)物含量過低，主要體現(xiàn)在碳氮比（BOD/TN）較低，現(xiàn)狀運(yùn)行TN去除率較低。碳氮比對生物脫氮工藝中反硝化過程有直接影響，進(jìn)水碳氮比（BOD/TN）不足會(huì)使得反硝化細(xì)菌活性受到抑制，進(jìn)而降低了反硝化效率，最終影響總氮去除效率。

3 提標(biāo)改造方案論證

3.1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)及出水標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)狀平均進(jìn)水污染物濃度偏低，與BOT協(xié)議進(jìn)水水質(zhì)差異較大，且由于有部分工業(yè)廢水混入，瞬時(shí)濃度偶有偏高。為保證提標(biāo)改造方案的合理可行，本次提標(biāo)改造工程設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)達(dá)標(biāo)指標(biāo)以項(xiàng)目BOT協(xié)議水質(zhì)作為本次設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)。出水標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《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)以及廣東省《水污染排放限值》（DB44/26-2001）中較嚴(yán)者，具體進(jìn)出水要求見表1。

表1 項(xiàng)目污水處理廠提標(biāo)改造項(xiàng)目進(jìn)出水水質(zhì)

3.2 提標(biāo)改造工藝比選

3.2.1 總體設(shè)計(jì)思路

根據(jù)以上分析，對本次提標(biāo)改造工程的總體設(shè)計(jì)思路描述如下：①對于BOD、NH3-N的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，采用在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高曝氣量，增大選擇區(qū)污泥回流和提高污泥濃度或后續(xù)增加生物處理設(shè)施來保障。②對于TP的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，采用投加化學(xué)藥物進(jìn)行化學(xué)除磷。③對于SS的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，在二級(jí)處理工藝后增加過濾工藝進(jìn)行深度處理。

3.2.2 深度處理工藝的選擇

根據(jù)以上既定的總體設(shè)計(jì)思路，對本工程提標(biāo)改造方案論證如下：常規(guī)的深度處理工藝路線有物理過濾法、化學(xué)氧化法、絮凝—沉淀—過濾、生物處理法以及膜處理等，具體深度處理工藝的選擇應(yīng)基于二級(jí)強(qiáng)化處理出水的水質(zhì)及出水要求進(jìn)行選擇。

根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)初步選定以個(gè)方案進(jìn)行分析詳見表2。

表2 深度處理方案對比分析

項(xiàng)目污水處理廠提標(biāo)改造需要去除的污染物主要是BOD5、氨氮、SS和TP。經(jīng)綜合考慮確定深度處理主體工藝為“曝氣生物濾池+精密過濾器”，并在接觸氧化池出水進(jìn)入二沉池前投加除磷劑，以保障出水總磷達(dá)標(biāo)排放。

4 工程方案設(shè)計(jì)

4.1 總平面布置

本次提標(biāo)改造工程用地需求面積為300m2。擬將深度處理設(shè)施布置于一期內(nèi)，在該地塊布置中間水池、曝氣生物濾池、清水池、設(shè)備間等。

4.2 提標(biāo)改造工程工藝流程

在原污水處理工藝改良型AAO工藝基礎(chǔ)下，改造新增“曝氣生物濾池和精密過濾器”。具體污水處理工藝流程見圖1。

圖1 改造后污水處理工藝流程圖

曝氣生物濾池以顆粒狀填料及其附著生長的生物膜為主要處理介質(zhì)，充分發(fā)揮生物代謝作用、物理過濾作用和填料的物理吸附作用，實(shí)現(xiàn)污染物在同一單元反應(yīng)器內(nèi)去除。其填料的過濾攔截作用，可省略后續(xù)的沉淀工藝。池內(nèi)底部設(shè)承托層，其上部則是作為濾料的填料，在承托層設(shè)置曝氣用的空氣管及空氣擴(kuò)散裝置，處理水集水管兼做反沖洗水管再設(shè)置在承托層內(nèi)。

曝氣生物濾池的運(yùn)行特性可概括為3個(gè)過程。

①生物氧化降解過程：污水在垂直方向上向下通過濾料層時(shí)，利用濾料的高比表面積帶來高濃度生物膜的氧化降解能力對污水進(jìn)行快速凈化。

②截留作用：污水流經(jīng)濾料層是，濾料呈壓實(shí)狀態(tài)，利用濾料粒徑較小的特點(diǎn)及生物膜的生物絮凝作用，過濾截留污水中的懸浮物，且保證脫落的生物膜不會(huì)隨水漂出。

③反沖洗過程：運(yùn)行一定時(shí)間后，因水頭損失的增加，利用處理后的出水對濾池進(jìn)行反沖洗，以釋放截留的懸浮物并更新生物膜，排除增殖的活性污泥。

4.3 曝氣生物濾池工藝設(shè)計(jì)說明

4.3.1 設(shè)計(jì)規(guī)模

本工程設(shè)曝氣生物濾池一座，內(nèi)部分為三組，設(shè)計(jì)規(guī)模：3000m3/d，變化系數(shù)1.84。

4.3.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

單組過濾面積：15m2/格；單組平面尺寸：5m×3m；濾池濾速：5.1m/h；濾料厚度：3200mm；濾料粒徑：3～5mm；過濾周期：24h；氣水比約為3：1；空床水力停留時(shí)間約70min。

4.3.3 反沖參數(shù)（可根據(jù)具體運(yùn)行情況調(diào)節(jié)）

第一步，單獨(dú)氣沖，氣沖洗強(qiáng)度12L/（s·m2），反沖歷時(shí)3min。第二步，氣水聯(lián)合反沖，氣沖洗強(qiáng)度12L/（s·m2），水沖洗強(qiáng)度6L/（s·m2），反沖歷時(shí)4min。第三步，單獨(dú)水反沖，水沖洗強(qiáng)度8L/（s·m2），反沖歷時(shí)5min。

4.3.4 其他要求

濾池應(yīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，采用恒水位過濾；濾池中各堰口尺寸，標(biāo)高應(yīng)嚴(yán)格按圖紙尺寸設(shè)計(jì)，誤差均不得超過1mm；安裝后的濾頭；濾板平整度誤差單組不超過±2mm，全池不超過±5mm；濾頭安裝前應(yīng)進(jìn)行反沖試水，沖掉在管道及濾池底部的污物；濾頭安裝后應(yīng)進(jìn)行密封耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為0.03MPa。

5 項(xiàng)目分析

5.1 應(yīng)用成效

經(jīng)提標(biāo)改造的污水處理系統(tǒng)處理后尾水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，2021年5～10月份，出水CODcr平均為24.2mg/L，BOD5平均為8.6mg/L，氨氮平均為4.8mg/L，總氮平均為10mg/L，總磷平均為0.39mg/L，均滿足設(shè)計(jì)出水水質(zhì)要求。提標(biāo)改造采用“曝氣生物濾池+精密過濾器”工藝發(fā)揮了良好的消碳脫氮除磷作用。

5.2 改造工程主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

設(shè)計(jì)處理水量3000m3/d，實(shí)際占地面積約180m2，換算處理每噸污水用地0.06m2；電耗約0.3kWh/m3；處理成本約0.32元/m3。

6 結(jié)語

對于小型污水處理廠提標(biāo)改造項(xiàng)目，采用消碳脫氮除磷效果良好的“曝氣生物濾池和精密過濾器”組合工藝具有占地面積小，節(jié)省基建投資，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)與自動(dòng)化程度高運(yùn)行管理方便等優(yōu)勢，適合應(yīng)用在我國南方小型城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造工程，因此具有推廣應(yīng)用價(jià)值。