準Ⅳ類出水標準下污水處理廠工藝設(shè)計實踐

張建兵　陳偉楠　張明星　張國威

【摘? ? 要】： 針對進水難降解有機物較高、碳源不足且出水標準要求較高的城鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計，介紹了合肥于灣污水處理廠采用的處理工藝，實際運行結(jié)果表明，各項出水指標滿足準Ⅳ類出水排放標準。

【關(guān)鍵詞】： 污水處理廠；準Ⅳ類出水；工業(yè)廢水

【中圖分類號】：X703【文獻標志碼】：C【文章編號】：1008-3197（2023）05-52-04

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.05.013

Design Practice of Wastewater Treatment Plant under Quasi-IV Standard

ZHANG Jianbing CHEN Weinan ZHANG Mingxing ZHANG Guowei

（1. School of Environmental Science and Engineering， Tianjin University， Tianjin 300350， China;

2. Tianjin Municipal Engineering Design& Research Institute Co. Ltd.， Tianjin 300392， China）

【Abstract】：Aiming at the design of urban wastewater treatment plant with high inlet refractory organic matter， insufficient carbon source and high effluent standard， the paper introduces the treatment process adopted by Hefei Yuwan Wastewater Treatment Plant. The actual operation results show that all effluent indexes meet quasi-IV effluent discharge standard.

【Key words】：sewage-treatment plant; quasi-IV effluent; industrial wastewater

工業(yè)廢水水質(zhì)和水量波動較大、難降解有機物和有毒物質(zhì)含量多、成分復(fù)雜；而工業(yè)園區(qū)污水處理工藝針對性不強，成為水污染控制的難點。于灣污水處理廠收集的污水主要以工業(yè)廢水為主（約70%），根據(jù)實測水質(zhì)及周邊污水廠進水情況[1]，大部分時間表現(xiàn)為生物脫氮碳源不足。為有效減輕污水處理不達標排放對下游巢湖的污染，出水水質(zhì)在穩(wěn)定達到DB 34/2710—2016《巢湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠和工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》標準（適用于城鎮(zhèn)污水處理廠I類）的基礎(chǔ)上，生化需氧量（BOD）、總氮（TN）、氨氮（NH3-N）、化學(xué)需氧量（COD）4項主要指標濃度值分別不高于6、5、1.5、30 mg/L，達到地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅳ類標準（總氮指標除外）。

1 工程概況

于灣污水處理廠工程預(yù)處理段、污泥處理處置、生產(chǎn)輔助用房、出水設(shè)施按土建10×104 m3/d一次建成，其余構(gòu)（建）筑物（二級處理段、深度處理及附屬用房等）土建及設(shè)備安裝均按5×104 m3/d實施。

污水處理廠收集的污水主要以工業(yè)廢水為主（約70%），根據(jù)周邊污水處理廠進水水質(zhì)及工業(yè)園區(qū)多個污水排放口水質(zhì)綜合分析后，確定的本工程進水水質(zhì)；出水水質(zhì)標準需達到巢湖流域標準DB 34/2710—2016相關(guān)要求，主要指標達到地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅳ類標準（總氮指標除外）。見表1。

2 工藝選擇

根據(jù)設(shè)計進出水水質(zhì)情況，本工程重點水質(zhì)指標為TN和SS，其次是BOD、COD、NH3-N和TP。

2.1 對TN的去除

本工程設(shè)計進水水質(zhì)的碳氮比約為3，表觀值不太理想，全年有大部分時間表現(xiàn)為碳源不足，不能滿足脫氮要求。設(shè)計TN去除率≥90%，需充分考慮利用污水自身碳源，減少外加碳源，以節(jié)省成本。

多級A/O工藝是A2/O工藝的一種，由于節(jié)省了內(nèi)回流，降低了傳統(tǒng)A2/O工藝的能耗，因此在最近幾年受到廣泛關(guān)注[2]。多級A/O的理念來源于分點進水工藝，從運行模式上看屬于幾個A/O的串聯(lián)，但由于污水分段進入，使得多級A/O整體污泥濃度較傳統(tǒng)A/O工藝有較大提升，而出水的污泥負荷卻沒有增加，因此相對于傳統(tǒng)A/O工藝，多級A/O可有效的減少池容，節(jié)省工程投資。此外，由于污水分段進行反硝化，多級A/O的總體脫氮效率有很大提升，因此很適合應(yīng)用在對脫氮要求較高的情況，考慮到氮素的去除一直是污水處理廠關(guān)注的重點和難點，在對出水氮磷要求嚴格時，采用這種方法可較大提高TN出水達標率。因此，二級生物反應(yīng)池選擇多點進水多級A/O工藝以提高系統(tǒng)脫氮效率。

污水深度處理工藝段采用具有反硝化脫氮功能的生物濾池工藝，在濾池進水端投加乙酸鈉作為反硝化菌的有機碳源，以保障系統(tǒng)出水總氮達標。

2.2 對SS的去除

設(shè)計SS去除率超過95%，在二級生物反應(yīng)池段選擇適當?shù)奈勰酀舛?；在污水深度處理工藝段選擇高效循環(huán)澄清池，同時通過化學(xué)加藥輔助沉淀及過濾單元，提高SS出水標準[3～5]。

2.3 工藝流程

污水處理采用曝氣沉砂池→多點進水多級A/O生物反應(yīng)池→矩形周進周出二沉池→循環(huán)澄清池→反硝化深床濾池→次氯酸鈉消毒的工藝。污泥處理采用離心式機械濃縮脫水一體機工藝，脫水后的污泥，含水率降低至80%以下，經(jīng)完全密封的槽罐式運泥車運至污泥處置地。見圖1。

污水處理廠進水經(jīng)進水泵房提升后進入細格柵和曝氣沉砂池，然后由管道分配進入多點進水多級A/O生物反應(yīng)池，污水經(jīng)生物降解后進入周進周出二沉池；經(jīng)沉淀后的污泥除回流至生物反應(yīng)池，其余作為剩余污泥進入污泥脫水流程外運處置。二沉池出水進入循環(huán)澄清池，污水經(jīng)混合反應(yīng)沉淀沉淀處理后進入反硝化深床濾池，沉淀下來的污泥與剩余污泥一起進入污泥脫水流程外運處置。反硝化深床濾池出水進入接觸消毒池進行消毒，消毒出水就近排放至店埠河。

3 主要構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)

3.1 總圖布置

污水處理廠共設(shè)兩處大門，分別位于廠區(qū)東西兩側(cè)，西側(cè)出入口接龍脊山路，東側(cè)出入口接祥和路；東側(cè)主入口主要為廠區(qū)人員等進出使用，西側(cè)次入口主要是廠區(qū)運輸藥劑、污泥等使用。廠前區(qū)融入綠色花園工廠設(shè)計元素，區(qū)內(nèi)設(shè)有適當?shù)木巴ぜ熬G化，將園林式工廠景觀造型的概念融匯于設(shè)計。污水處理廠為七大區(qū)塊，分別為：預(yù)處理區(qū)；二級生物處理區(qū)；深度處理區(qū)；污泥處理區(qū)；生產(chǎn)輔助區(qū)；綜合管理區(qū)；預(yù)留區(qū)。見圖2。

3.2 多點進水多級A/O生物池

設(shè)1座多點進水多級A/O生物反應(yīng)池，2個系列，主要由一級厭氧池和四級串聯(lián)AO段組成，其中厭氧區(qū)1段、缺氧區(qū)分為4段、好氧區(qū)分為4段。厭氧區(qū)設(shè)置在一級缺氧區(qū)之后、一級好氧區(qū)之前。污水分4段分別接入缺氧區(qū)，反硝化菌在缺氧的環(huán)境下，利用污水中的有機污染物作為碳源，將上一級好氧區(qū)（除第一級缺氧區(qū)，其處理的硝態(tài)氮來自于二沉池回流污泥）處理后的混合液中大量的硝態(tài)氮還原成氮氣，完成脫氮過程。在最末段好氧區(qū)4設(shè)置至前一缺氧池4的內(nèi)回流，在最后一段缺氧池4設(shè)置碳源投加管。

反應(yīng)池設(shè)計規(guī)模5×104 m³/d，總有效容積30 360 m³，有效水深6.5 m。一級至四級進水比例分別為20%、30%、30%、20%，污泥負荷0.081 kgBOD/（kgMLSS·d），平均混合液濃度4 530 mg/L，總泥齡15 d，水力停留時間15 h，外回流比100%。

3.3 矩形周進周出二沉池

設(shè)1座矩形周進周出二沉池，分4格，與生物池聯(lián)建，沉淀池是對生化后污水進行泥水分離，以保證出水水質(zhì)，是全廠核心的處理構(gòu)筑物之一，其運行的效果和穩(wěn)定性對全廠水質(zhì)會產(chǎn)生重要影響。設(shè)計參數(shù)不同，相同原理的周進周出二沉池也會出現(xiàn)不同的處理效果?；亓魑勰酀舛? 000～12 000 mg/L。

3.4 循環(huán)澄清池

本工程對TP和SS去除率要求極高，流程中采用循環(huán)澄清池工藝，一是最大限度減少后續(xù)濾池SS過濾負荷，將SS降至最低，讓濾池主要負責脫氮反硝化功能；二是TP的高效去除，減少前序生化段除磷對碳源的消耗而影響生物脫氮。

循環(huán)澄清池由混合區(qū)、絮凝區(qū)、沉淀區(qū)、回流污泥剩余污泥泵房等組成。在混合區(qū)投加混凝劑PAC，在絮凝區(qū)投加助凝劑PAM。PAC考慮采用原液罐車裝載入廠，泵入藥液儲池后直接液體投加，減少配藥勞動工作量及改善配藥工作環(huán)境；PAM由于溶液揮發(fā)性及不易保存等原因，考慮采用現(xiàn)場制備后投加。

設(shè)循環(huán)澄清池1座，分2格，混合絮凝區(qū)停留時間15 min，沉淀池2格，直徑13 m。沉淀區(qū)表面負荷為9.69 m3/（m2·h），PAC（10%液體）投加量115 mg/L，PAM投加量0.5～1 mg/L。

3.5 反硝化深床濾池

為進一步強化TN和SS的去除效率及穩(wěn)定性，污水經(jīng)二級生物處理構(gòu)筑物處理后，在循環(huán)澄清池后設(shè)反硝化深床濾池。向濾池中投加碳源，通過濾池中生物膜的異養(yǎng)型反硝化菌將硝酸鹽被還原成氮氣，從而使出水總氮達標；濾料的過濾作用使出水SS同步達標。

設(shè)反硝化深床濾池1座，集生物脫氮及過濾功能于一體，分6格，濾料層厚度2.44 m，正常濾速為7.4 m/h，反沖洗水沖強度為14.7 m3/（h·m²），氣洗強度為120 m³/（h·m²），采用球形陶粒濾料，有效粒徑2～3 mm。

4 工程特點

4.1 建設(shè)標準高

出水水質(zhì)穩(wěn)定達到DB 34/2710—2016相關(guān)要求，主要指標達到地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅳ類標準（總氮指標除外），尾水排放至店埠河，對巢湖流域的水環(huán)境質(zhì)量提升提供重要支撐。

4.2 集成化較高占地面積較小

本工程占地面積較小且處理標準較高，將生物反應(yīng)池、二沉池、污泥泵房進行聯(lián)建，減少了工程占地；同時，在生物反應(yīng)池的池頂加蓋進行了綠化處理，提高廠區(qū)綠化率的同時，使得整個廠區(qū)的綠化環(huán)境更友好。

4.3 處理工藝靈活可靠

由于本工程服務(wù)范圍內(nèi)來水中有較多工業(yè)廢水，處理難度高，水質(zhì)波動大；采用曝氣沉砂池→多點進水多級A/O生物反應(yīng)池→矩形周進周出二沉池→循環(huán)澄清池→反硝化深床濾池→次氯酸鈉消毒的處理工藝并預(yù)留了水解酸化及臭氧高級氧化工藝用地，分別針對TN、TP、SS、難降解COD都設(shè)置相應(yīng)的處理手段，可以穩(wěn)定可靠運行。

5 運行效果

該污水處理廠已穩(wěn)定運行超過一年，近期連續(xù)2個月的實際運行出水水質(zhì)見表2。

根據(jù)實際運行出水水質(zhì)情況，該污水處理廠在預(yù)留了水解酸化及臭氧高級氧化工藝的條件下，實際出水水質(zhì)均優(yōu)于設(shè)計值，滿足了目前出水標準要求。

6 結(jié)語

合肥于灣污水處理廠工程采用曝氣沉砂池→多點進水多級A/O生物池→矩形周進周出二沉池→循環(huán)澄清池→深床反硝化濾池→二氧化氯消毒工藝，預(yù)留了水解酸化、高級催化氧化工藝，運行結(jié)果表明，各項出水指標滿足了出水排放標準。對含有大部分工業(yè)廢水的城鎮(zhèn)污水處理廠，當進水難降解有機物較高、碳源不足且出水標準要求較高時，可參考本工程的工藝流程及相關(guān)設(shè)計參數(shù)，處理穩(wěn)定達標運行。

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