某污水处理厂提标改造方案分析

张艾星

摘要：城北污水处理厂位于安丰路以北，解放北路东侧，污水处理区由南向北布置，依次为：粗格栅间及进水泵房、细格栅及旋流沉砂池、厌氧池配水井及厌氧池、氧化沟、二沉池及集配水井，污水最终排入污水厂北侧水系。目前出水水质月平均值基本可以达到原设计标准，但提高排放标准后，由于原工艺流程中缺氧段容积和停留时间不足，反硝化不充分，经核算出水TN指标不能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A标准，需改变运行参数，增加必要设备，提高生化处理构筑物脱氮效果，以满足新的出水水质标准的要求。

关键词：污水；方案；经济

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1674—3024（2016）11—252—02

引言

城北污水处理厂运行投产以来，由于实际进水水质相比较设计进水水质偏低，各项主要污染物基本能达标排放。但随着老城区雨污分流工作的进一步深化，城市污水管网的不断完善，城北污水处理厂的进水水质将不断提高，由于原生化处理系统未设置前置反硝化段和深度处理段，今后当进水水质浓度达到设计标准时，出水水质无法达标排放。出水SS、TP不能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A标准，需进行深度处理以满足新的出水水质标准的要求。现状尚未设消毒设施，须增加消毒工艺，以确保出水水质中的粪大肠菌群数满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A标准的要求。原有设计以生化除磷为主，随着出水标准提高，需要增加除磷药剂投加系统。

1生化处理改造方案

污水处理厂一期工程生化处理采用的是氧化沟工艺。由于氧化沟自身的特点，沟中不断形成缺氧区和好氧区，这正是氨氮进行硝化反硝化的必要条件，因此该工艺除对具有降解COD_Cr、BOD₅、SS的功能外，还有一定的脱氮功能。

由于出水标准提高到一级A标准，对脱氮的要求更高了。提高脱氮效果常用的有生物法和化学法两种。比较而言，化学法投资和日常运行费用较高，而生物法可以通过对现有的氧化沟进行适当的改造，优化氧化沟的反硝化条件，进一步提高脱氮效果，实现新标准下的达标排放。这种方法对原有的处理工艺调整很小，通过合理安排，基本上可不影响原有处理工艺的正常运行。经济上也最为节省。因此，本次初步设计推荐将原氧化沟工艺改建为多点进水强化脱氮氧化沟工艺，提高脱氮效果。

（1）多点进水强化脱氮氧化沟工艺方案

城北污水处理厂所采用的工艺必须是成熟、可靠的，同时也要考虑工艺的先进性、运行的稳定性、调整的灵活性和出水的安全性。

分析城北污水处理厂进水水质特点，2008年1月～2010年8月统计其BOD₅变化范围为63.9～108.5mg/L，呈现合流制污水系统水质特点，因此在工艺选择中应充分考虑处理工艺能够适应水质大幅度变化，尤其是要适应在低水质浓度时能够达标排放。

综合以上情况，并结合氧化沟工艺的特点，将原氧化沟工艺改造为多点进水强化脱氮氧化沟工艺，改造后氧化沟可根据不同的进水特点合理分配碳源。

（2）多点进水强化脱氮氧化沟工艺的运行模式

多点进水强化脱氮氧化沟工艺可以形成以下几种运行模式：

1）模式1——常规生物脱氮除磷法

污水从①进入厌氧池，污泥外回流从①进入厌氧池，混合液回流从③进入缺氧池，形成了常规生物脱氮除磷法。

常规生物脱氮除磷处理工艺流程详见下图。

2）模式2——强化生物脱氮法

调整污水进入点，污水按比例从①、②分别进入厌氧池和缺氧池，部分污水进入缺氧池可补充反硝化所需的碳源，提高脱氮效果，这就形成了强化生物脱氮法。

多点进水强化脱氮氧化沟工艺流程详见下图。

（3）多点进水处理工艺运行表述

本次氧化沟改造选用模式1—常规生物脱氮除磷法，改造后生化处理系统共分2组。每组处理规模4万m³/d，均由厌氧段、缺氧段和好氧段组成；厌氧段为原污水厂厌氧池，总有效容积为5000 m³，缺氧段与好氧段利用原氧化沟分隔而成，总有效容积分别为26571m³和24729m³。

厌氧区设计污泥回流比为50～100%，缺氧区设计混合液回流比为200～400%。

（4）该方案的技术优势和特点

该氧化沟工艺可以根据进水水质的变化，运用不同运行模式来保证处理效果。提高污水处理的稳定性。有以下技术特点：

1）通过污水和混合液进水的合理布点，可以合理选择污水进水点和混合液回流点，实现不同运行工况。

2）同时通过对进水不同位置的流量分配，达到碳源合理分配的目的。

3）根据进水水质、水量的变化，通过调整实现不同运行工况，充分发挥各种处理工艺的特点，对污水进行有针对性的处理。

2深度处理工艺的选择

2.1需深度处理去除的污染物

根据进、出水水质分析，二级处理出水水质与设计一级A标准的要求尚有一定的差距，主要超标因子为BOD₅、SS和TP，因此，在二级生化处理的基础上增加深度处理工艺是必要的。污水处理厂深度处理的重点是BOD₅、SS和TP，同时进一步提高有机物的去除率，对去除TN和NH₃-N的贡献率则有限。

2.2主要深度处理工艺综述

由于污水成分的复杂性及污水深度处理后的再生水用途的不同，污水深度处理工艺也千差万别。在实际的污水深度处理过程中往往由于单一的某种处NI艺很难完全达到再生水水质要求，因而需要多种污水处理技术的合理组合，且这种组合与各处理单元的互容性和经济上的可行性有关。

（1）基本的深度处工艺方案

工艺方案一：二级出水+消毒

工艺方案：二级出水+微絮凝过滤+消毒

工艺方案三：二级出水+混凝沉淀+过滤+消毒

工艺方案四：二级出水+混凝沉淀+过滤+活性炭吸附+消毒

上述工艺是目前常用的城市污水深度处理工艺，在实际运行过程中可根据污水二级处理出水效果进行具体调整。

工艺方案一在污水再生利用的初级阶段使用较为普遍，但对本工程显然不适用。

工艺方案二传统、简单、实用，适用于工业循环冷却用水，城市道路浇洒、绿化、景观、消防、补充河湖等市政用水和居民住宅冲洗厕等杂用水，以及不受限制的农业用水。发达国家在二十世纪八十年代以前曾广泛使用这种工艺，是一种水质适用面广处理费用低、安全实用的常规污水深度处理工艺。

工艺方案三在工艺二的基础上增加了沉淀单元，即通过混凝沉淀进一步去除二级生化处理系统未能除去的胶体物质、部分重金属和有机污染物，确保过滤效果，延长过滤周期，因而出水水质更优，适用面更广，效果更稳定。目前城市污水再生利用大多采用这种工艺。

工艺方案四是在工艺方案三的基础上增加了活性炭吸附，对微量有机污染物、微量金属离子、色度及病毒等有毒污染物的去除效果明显。该工艺处理流程长，适用于除直接饮用外各种工农业用水和城市杂用水。

（2）以膜分离和臭氧为主的高级深度处工艺

污水深度处工艺使用的膜处理技术有微滤、超滤、渗板、纳滤、反渗透和电渗析等，用以替代传统工艺中的沉淀过滤单元。臭氧的作用主要是将有机物低分子化，可以提高铁、锰的去除率，此外还可以去除异臭味。

（3）以活性炭和膜分离为主的高级深度处工艺

活性炭可有效吸附水中的低分子量有机物，再利用膜加以截留去除，更重要的是活性炭可有效地防止膜污染。

（4）以生物膜法为主的脱氮除磷深度处理工艺

该工艺的主要作用是将出水中的TN含量降至极低的水平（4mg/l以下）。由于二级出水中可生物降解的有机物基本上已消耗殆尽，系统中已没有反硝化脱氮所需要的碳源，因此必须外加碳源，应用最普遍的外加碳源是工业甲醇。

显而易见，污水深度处理基本工艺方案中的方案二和方案三是目前最适宜的污水深度处理工艺。而其他高级深度处理工艺尽管从技术上更加先进可靠，但从经济合理性分析，显然不适合本项目。

2.3推荐深度处理工艺方案

比较上述方案二和方案三不难发现，方案三仅在方案二的基础上增加了沉淀这一处理单元。混凝的作用是通过胶体双电层压缩吸附、电中和吸附架桥以及沉析物网捕等一系列反应形成絮凝体，而沉淀是指在重力作用下混凝形成的絮凝体从水中分离的过程，从而去除包含在絮凝体中的悬浮物、磷和氮等污染物质。根据《污水再生利用工程设计规范》，宜采用混凝、沉淀（澄清）—过滤—消毒这一基本工艺。这一基本工艺也是国内外许多污水回用工程的实际工艺。日本名古屋、东京、大阪及美国加州等均采用这—基本工艺。我国一些污水回用工程也采用这一基本工艺，如北京华能热电厂、大连柳春河回用水示范工程等均采用澄清—砂滤—消毒工艺。而方案二的微絮凝、过滤工艺相对方案三的絮凝、沉淀、过滤的运行维护工作量较小；占地省：投资相对较底；投药量略小。

同时本工程采用的二级处理工艺为成熟而稳定的氧化沟工艺，耐冲击负荷能力较好，出水水质稳定性较好，故无需进行沉淀，本次深度处理设计推荐采用方案二——二沉池出水+微絮凝过滤+消毒。

3结语

目前，在国内外的中水回用工程中，高效的“过滤”作为二级处理后的深度处理有着广泛的应用，如在国内有着很多成功实例的活性砂过滤器工艺和D型滤池工艺。目前，随着安徽淮河、巢湖两大重点流域污水厂提标改造工程的实施及运行经验的积累，这两种工艺的优缺点逐渐显现出来，从已建污水处理厂两种工艺的实际运行效果来看，活性砂过滤器工艺相比D型滤池工艺有着更为明显的优势，并且更加适合**市城北污水处理厂的运行情况。