污水處理廠擴建工程的工藝選擇研究

摘要：污水處理廠是城市水系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其規(guī)模受社會生產(chǎn)、居民生活和經(jīng)濟發(fā)展速度等因素影響。結(jié)合現(xiàn)狀污水處理廠的污水處理流程與效果、未來污水處理需求，設(shè)計擴建工程的污水處理工藝，并對主要環(huán)節(jié)采用的關(guān)鍵技術(shù)進行說明。研究成果可以為后續(xù)污水處理工藝的選擇提供借鑒。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；擴建工程；工藝選擇；厭氧-缺氧-好氧（A2/O）；生物反應(yīng)池

中圖分類號：X703 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）01-0-03

Study on Process Selection for Sewage Treatment Plant Expansion Project

Abstract： Sewage treatment plants are a critical component of urban water systems， and their scale is influenced by factors such as social production， residents’ livelihoods and economic development speed. Based on the current sewage treatment process and effectiveness of the sewage treatment plant， as well as future sewage treatment needs， the sewage treatment process for the expansion project has been designed， and the key technologies adopted in the main links have been explained. The research results can provide reference for the selection of subsequent sewage treatment processes.

Keywords： sewage treatment plant; expansion project; process selection; Anaerobic-Anoxic-Oxic （A2/O）; biological reaction tank

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活的改善，城市生活及生產(chǎn)產(chǎn)生的污水給污水處理廠帶來較大的壓力。同時，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，污水處理工藝不斷革新。基于微生物處理技術(shù)的污水處理工藝優(yōu)勢明顯，應(yīng)用十分廣泛[1]。以泉州市東海污水處理廠為例，結(jié)合現(xiàn)狀污水處理工藝和后續(xù)處理需求，分析擴建工程采用的污水處理工藝和主要環(huán)節(jié)采用的關(guān)鍵技術(shù)，為后續(xù)污水處理工藝的選擇提供借鑒。

1 污水處理廠運行現(xiàn)狀

泉州市東海污水處理廠規(guī)劃規(guī)模為5萬m3/d，現(xiàn)狀規(guī)模為2.5萬m3/d，場地建設(shè)用地面積約為6萬m2，服務(wù)面積為30.8 km2，服務(wù)人口為30萬人?，F(xiàn)狀污水處理工藝為改良型氧化溝工藝（生物處理），污泥處理工藝為污泥濃縮池+帶式壓濾機工藝，除臭工程采用加蓋除臭單元設(shè)計，其處理工藝為生物滴濾池法，出水執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準》（GB 3838—2002）的Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準，進出水水質(zhì)如表1所示。主要水質(zhì)評價指標(biāo)有五日生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand after 5 days，BOD5）、化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，CODCr）、懸浮物（Suspended Substance，SS）、氨氮（NH3-N）、總氮（Total Nitrogen，TN）和總磷（Total Phosphorus，TP）。

東海污水處理廠現(xiàn)狀工藝流程如圖1所示。粗格柵及進水泵房為圓形沉井式施工泵房，內(nèi)部分隔，形成進水粗格柵間和進水泵房，采用潛水排污泵；細格柵及旋流沉砂池有2座，每座內(nèi)徑為3.65 m。生物池一座內(nèi)設(shè)厭氧區(qū)、缺氧區(qū)和好氧區(qū)，厭氧區(qū)設(shè)置2臺潛水?dāng)嚢铏C，缺氧區(qū)和好氧區(qū)設(shè)置潛水推流器，共計7臺，好氧區(qū)設(shè)置底部曝氣頭。高效沉淀池設(shè)置1座，用于去除污水中較易沉積的SS、BOD5和TP，同時有效去除污水中的浮渣。反硝化深床濾池設(shè)置1座，分成4格，過濾介質(zhì)為石英砂。反沖洗清水池、廢水池及泵房各有1座，以滿足單格濾池反沖洗及廢水排放的需要。

經(jīng)統(tǒng)計，現(xiàn)狀污水處理廠進出水的各指標(biāo)累計頻率如圖2所示?，F(xiàn)狀污水處理廠出水水質(zhì)較好，全面達到Ⅳ類地表水標(biāo)準，所有指標(biāo)達標(biāo)率均為100%。目前，污水處理廠運行效果較為穩(wěn)定，運行能耗合理，工藝構(gòu)筑物基本滿足排放標(biāo)準要求。該污水處理廠實際進水量基本滿負荷，為1.3～3.3萬m3/d，進水量超負荷運行天數(shù)約占全年的25%，而進廠污水量仍快速增長，說明污水增長速度已經(jīng)嚴重超過設(shè)計負荷量。此外，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市居民對生活環(huán)境的要求越來越高，后續(xù)污水處理廠負荷量仍會增長。因此，開展污水處理廠擴建工程已經(jīng)刻不容緩。

2 污水處理工藝

2.1 污水處理總體方案

擴建工程規(guī)模為2.5萬m3/d，選用的污水處理工藝流程如圖3所示。擴建后的污水處理方案核心為厭氧-缺氧-好氧（Anaerobic-Anoxic-Oxic，A2/O）生物反應(yīng)池。A2/O工藝方案技術(shù)先進，運行費用低，處理效果好，占地面積小，但設(shè)備控制要求較高。該方案有效容積大，耐污水沖擊負荷更好，動力效率更優(yōu)，除臭設(shè)計簡單，適用于該污水處理廠。該污水處理工藝成型后，進入污水處理廠的污水首先經(jīng)過粗格柵及進水泵房提升至預(yù)處理設(shè)施進行預(yù)處理，其次直接進入A2/O生物反應(yīng)池，經(jīng)生物處理后進入二沉池進行泥水分離，出水進入深度處理單元，最后進入消毒池進行消毒處理，尾水外排到海域。二沉池排出的污泥送至污泥泵房進行二次處理，泥水分離，分離的污水回流至A2/O生物反應(yīng)池進一步處理，淤泥進一步濃縮脫水處理。該工藝的預(yù)處理設(shè)施包括細格柵及旋流沉砂池，用于去除水中的懸浮物、漂浮物和砂粒，以保證后續(xù)構(gòu)筑物的正常運行。A2/O生物反應(yīng)池由厭氧區(qū)、缺氧區(qū)及好氧區(qū)組成，污水經(jīng)厭氧區(qū)流入缺氧區(qū)，再進入好氧區(qū)，好氧區(qū)與缺氧區(qū)間設(shè)置回流設(shè)施，強化TN的去除能力。

2.2 處理工藝關(guān)鍵技術(shù)分析

本工程中，污水處理工藝的關(guān)鍵技術(shù)包括A2/O生物反應(yīng)池、深度處理工程以及污水除臭技術(shù)。污水與回流污泥進入?yún)捬醭兀哿拙萌芙庑缘腂OD5大量增殖，然后進入缺氧池。在缺氧池中，反硝化菌以污水中的BOD5為碳源，將好氧池內(nèi)回流的硝酸鹽還原為N2釋放。好氧池中占優(yōu)勢的菌種聚磷菌利用氧化BOD5提供的能量吸磷合成聚磷酸鹽，并隨污泥排走，從而將磷去除[2]。A2/O工藝是最簡單的同步脫氮除磷工藝，總水力停留時間少于同類工藝，在厭氧、缺氧與好氧的交替運行下，絲狀菌不會大量繁殖，不會產(chǎn)生污泥膨脹，有利于二沉池的泥水分離，污泥磷含量高。A2/O工藝一般采用鼓風(fēng)曝氣，其充氧效率高于表曝，A2/O工藝脫氮效果受混合液內(nèi)回流比的影響，一般認為，內(nèi)回流比為300%～500%時，脫氮效率最佳[3]。

深度處理工藝設(shè)計的核心是實現(xiàn)TN、TP、NH3-N和SS的穩(wěn)定達標(biāo)，本工程采用二級生物處理+高效沉淀+反硝化濾池脫氮工藝。二沉池出水先進入提升泵房，滿足后續(xù)深度處理工藝單元的水頭要求。提升后，首先進入進水分配井，確保2組深度處理裝置實現(xiàn)進水的均勻分配。配水后進入高密度沉淀池，在反應(yīng)區(qū)內(nèi)投加聚合氯化鋁作為混凝劑，同時作為除磷劑，投加聚丙烯酰胺作為絮凝劑，強化絮凝，進行化學(xué)除磷和絮凝反應(yīng)，出水進入澄清區(qū)，進行沉淀分離，使TP濃度達標(biāo)，SS濃度一般為8～12 mg/L。

污水處理廠排放的臭氣濃度應(yīng)滿足《惡臭污染物排放標(biāo)準》（GB 14554—1993）的二級標(biāo)準，具體指標(biāo)要求如表2所示。其中，作為無量綱，臭氣濃度限值為20。在滿足該標(biāo)準的前提下，污水處理廠采用充填塔式生物濾池除臭法，該法不但適用于各種濃度和規(guī)模的臭氣處理，而且占地小、投資省、運行成本低，日常運行操作簡單易行，除臭效果穩(wěn)定[4]。

3 結(jié)論

污水處理廠擴建過程中，污水處理方案的選擇對于擴建質(zhì)量、全生命周期成本投入以及后期運行質(zhì)量等方面具有重要的影響。該污水處理廠擴建工程采用以A2/O生物反應(yīng)池為核心的污水處理工藝，通過二級生物處理+高效沉淀+反硝化濾池工藝進行脫氮，TN、TP、NH3-N和SS實現(xiàn)穩(wěn)定達標(biāo)，為后續(xù)污水處理廠的工藝選擇提供參考。

參考文獻

1 賈洪柏，許 超，楊云成，等.填料-厭氧-好氧消化+復(fù)合酶工藝對城市污水處理及污泥減量的效能[J].凈水技術(shù)，2024（10）：99-105.

2 戴 雅，謝新敏.膜生物工藝優(yōu)化及其在煤礦廢水零排放中的應(yīng)用[J].能源與節(jié)能，2024（10）：135-137.

3 從天祥，竇賢龍，李 清，等.皖南山區(qū)農(nóng)村污水運行狀況及水質(zhì)分析：以池州市貴池區(qū)為例[J].廣州化工，2024（19）：133-135.

4 賀 達.城鎮(zhèn)污水處理工藝選擇研究：以湘潭市XX污水廠為例[J].價值工程，2024（27）：88-90.