石河子污水處理廠一期工程提標改造工藝選擇與分析

李佳

摘 要： 石河子污水處理廠一期工程以百樂克生物池為主體，現狀出水僅達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）二級標準，目前，石河子污水廠面臨提標改造，出水達到《地表水環境質量標準》 （GB3838-2002）中規定的Ⅳ類標準（總氮15mg/L）。分析了進出水水質及變化規律，并針對存在問題提出了改造方案，以期為污水廠提標改造設計提供參考。

關鍵詞： 污水廠；提標改造；工藝分析

1 現狀污水廠進出水質及運行情況

1.1 現狀水質及工藝流程

根據水質監測資料顯示，一期現狀出水達到原設計出水水質要求（一期設計出水為二級標準），但無法達到《地表水環境質量標準》 （GB3838-2002）中規定的Ⅳ類標準（TN 除外），一期的 BOD5、NH3 -N、SS、TP 與此標準差距較大，各項指標需進一步提高。現狀工藝流程見圖1。

1.2 生物反應池設計參數

生化處理系統采用百樂克生物反應池。生物反應池共分為4組，每組生物池分為厭氧酸化段、好氧曝氣段、污泥沉淀段、后穩定段、消毒段5個工段。每組生物池處理能力為2.5萬m3/d，總處理能力總計10萬m3/d。單組池容29689m3，其厭氧段1500m3，缺氧段3085m3，好氧段25104 m3。厭氧段、缺氧段、好氧段池容比例為1：2：16.7。設計污泥負荷0.05 kg BOD5/（kgMLSS），泥齡為23d，設計水溫12℃。沉淀池污泥回流比為 100%。

2 進水水質情況及改造關鍵點分析

2.1進水水質的分析與確定

石河子市污水處理廠由于要收納石河子市的生活污水以及各行業的工業廢水，水質情況十分復雜 ，如2016年 6-9月份抽檢結果中，pH 最低時為 7.91，最高時為 11.37。 2016年1月至 2017年5月污水處理廠一期、二期實際進水水質如下圖所示。

由圖2圖3可知，COD 、BOD5變化幅度不大，生活污水的可生化性普遍較好，但SS值波動較大，TP 及NH 3 -N值較高。

根據相關資料，綜合污水廠收納片區的人口密度、工業企業現狀及發展前景，按照污水廠實測水質濃度保證率的方法，采用85%～90%保證率取值①，最終確定改造工程設計進出水水質為表1所示。

2.2 改造工藝關鍵點分析

污水廠處理工藝錯綜復雜，選擇一條合理的、科學的改造工藝需要系統、全面斟酌考慮。一般都應從以下幾個方面著手分析考證。

首先，客觀分析現狀進出水水質情況，針對重點關注指標對癥下藥。核實生物池池容、水力停留時間（HRT）及泥齡是否滿足設計要求。傳統污水處理方法A2O工藝實際運用已非常成熟可靠，改造工程中注意厭氧、缺氧、好氧體系是否完整、池容比例是否合理。如進水氨氮、總氮較高且出水不達標時，可適當增加反硝化池容進一步強化脫氮，或者縮短初沉池停留時間、超越初沉池及投加碳源以增大生物反應池內碳氮比值。

當現有污水廠占地、池型條件有限制時可以考慮在生物池內投加填料，達到增加微生物濃度，形成泥膜共存環境，以達到強化去除COD、BOD5 、氨氮等污染物的目的。

深度處理單元臭氧、活性炭工藝運用較為廣泛，根據對各類污水的多次實驗發現，雖然臭氧能氧化多種有機物和無機物，對污水中的 COD 有一定的去除效果，但部分污水在經過臭氧后其 COD 可能會升高，將臭氧放在深度處理的末端可能會使出水 COD 升高。

另外鑒于出水要求 TP≤0.1mg/L，若 TP 中有機磷含量多，則采用絮凝也難以除去，因此考慮在絮凝前增設預臭氧接觸池對有機磷進行氧化，氧化為無機磷后便于絮凝加藥去除②。

3 改造工藝設計

3.1 一期預處理工段、二級生化處理工段改造設計

一期工程預處理工藝現狀為“粗細格柵+提升泵房+平流沉砂池”，現場調研情況來看，一期預處理設施設備老化較為嚴重，但池體土建結構未有明顯損壞。本次設計考慮利用原有各土建池體，對其中老化損壞嚴重的設備如粗細格柵、雙橋式吸刮砂機進行更換，本次更換細格柵柵縫采用 1mm，并且采用柵筒式細格柵。由于進水中懸浮物濃度較高，污泥量較大。本次設計在預處理單元之后增設初沉池，從水力高程上看，增加初沉池不影響原有高程布局。設計初沉池采用輻流式沉淀池，刮泥設備采用周邊傳動刮泥機，方便運行管理。根據進水水質情況，初沉池可超越或只運行一座以控制有機物去除率（尤其當碳源不足時）。

一期工程二級處理工藝為百樂克工藝，后于 2010 年進行過一次改造，出水僅達到二級排放標準。現狀百樂克生化池原設計停留時間較長（生化段停留時間約為30.6h），污染物可得到較充分的降解去除，因次本次設計不對百樂克生化池進行過多改造，將百樂克生化池改造為脫氮除磷效果好，抗沖擊負荷能力強的常規 A2O 生化池，不需整體投加填料；另外由于設計進水 TN 較高，為了增強脫氮效果，本次設計在百樂克生化池曝氣段的末端再隔出一個缺氧池（停留時間 3h），一個好氧池（停留時間 2.0h），從而整體形成兩級硝化反硝化的處理工藝。同時由于本次污水廠出水要求COD、NH3 -N 值較低，本次設計在新隔出的好氧池內充填填料（彈性填料），形成生物接觸氧化工藝，通過生物膜上微生物的新陳代謝功能進一步強化去除污水中的 COD 及 NH3 -N。

3.2 深度處理工段設計

由于本工程的出水要求達到地表水類IV類水質標準，根據目前污水廠水量水質特點與變化特征，且考慮本工程所處地區為嚴寒地區，所選的深度處理工藝不僅要具有去除 SS 的功能，還必須具有一定的去除 COD、NH3 -N 及 TP 的功能，與此同時還必須具有很強的抗沖擊負荷能力。

本次深度處理選用“ 預臭氧接觸池+ 高效沉淀池+臭氧接觸池+炭砂雙層濾料濾池”作為深度處理工藝。炭砂雙層濾料濾池，即活性炭、石英砂雙層濾料濾池，可以在保留砂濾池原有的對顆粒物去除截留的基礎上，通過增加活性炭對有機物的吸附作用和強化濾層中微生物對污染物的生物降解作用，顯著提高對有機物和氨氮的去除效果。

將臭氧接觸池設于炭砂雙層濾料濾池的前端，形成“臭氧-活性炭”組合工藝，通過濾池的保障作用，可避免可能出現的出水 COD 升高現象，臭氧在前端對難降解性有機物的分解也提高了后端濾池中微生物對污染物的生物降解作用。

4 結語

（1）石河子污水廠2016-2017年進水水質分析顯示，氨氮、TP較高，提標改造難度大，尤其是TP要求≤0.1mg/L，一般采用生物除磷為主化學除磷為輔的方法進行去除。

（2）鑒于氨氮和TN處理難度大，建議增加脫氮單元，通過在原有設施基礎上增加反硝化單元強化脫氮效果③。

（3）對現狀污水處理設施進一步升級挖潛，如提高污泥濃度、改造A/A/O運行模式，使處理效率提高。

參考文獻

[1] 城市污水處理廠設計進水水質的確定方法.《給水排水雜志》2007.7第14期.

[2]《城鎮污水處理廠一級A穩定達標技術》 鄭興燦 2015.8 第二版 ：48-51.

[3] 李國金，王小玲，劉琳等.馬頭崗污水處理廠一期工程升級改造選擇與分析.《給水與排水》2011，37（9）：34～37.