污水處理廠A²O生化法+物化法工藝設計

聶建林

摘? 要：A2/O生化法、物化法是污水處理中較常用的技術，其在污染物質脫出和水質凈化過程中具有突出作用。為實現污水處理廠工業污水的高效處理，該文以某污水處理廠擴建工程為例，設計使用A2/O生化法+物化法工藝進行污水凈化處理，在實際處理中，強化工藝與水質管理，設計主要構筑物及相關參數，通過該工藝降低了污水處理成本，有效去除污水中的COD、TP、TN、NH3-N成分，提升污水凈化處理質量。

關鍵詞：污水處理;A2/O生化法;物化法;工藝效果

中圖分類號： X703? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

在工業化背景下，城市工業生產污水總量不斷增加，不僅破壞了城市水文生態環境，對人們的生活質量更造成了較大影響。深化污水處理工藝研究能有效提升城市污水凈化處理的效率和質量。目前，傳統的污水處理工藝在實際應用中上存在運行復雜、投資費用高的問題，因此需要進行污水處理工藝的進一步優化。該文結合某污水處理廠擴建工程實際，就A2/O生化法+物化法工藝在污水處理中的實際應用效果展開分析。

1 項目背景

鄆城縣第二污水處理廠擴建工程建設目的在于實現工業園區生產污水的凈化處理。該污水廠設計污水處理規模為2萬噸/天，在項目建設中預留1萬噸/天用地。就污水來源看，該園區污水主要是園區煤化工企業生產排水，采用A2/O生化法+物化法污水處理形式，在實際設計中，優化細格柵、集水井、調節池、臭氧反應池、缺氧池、好氧池、二沉池、中間水池、深度處理反應池、三沉池以及V型濾池、接觸消毒池設計，重點清除污水中的COD、TP、TN、NH3-N物質，經過該工藝處理后，園區污水得以有效凈化，同時滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）中的一級A排放標準。

2 污水處理工藝及流程設計

2.1 污水處理工藝設計

2.1.1 預處理階段

污水預處理主要是通過細格柵、提升泵房、調節池來實現的。預處理階段工藝設計中，一級處理構筑物及設備相同，因此設計的重點在于二級處理深度處理工藝方案及的設計。該階段內，可以采用水解酸化和臭氧氧化2種方式來增加進水中的BOD5組分。就水酸化處理來說，其能將眾多大分子物質轉化為小分子，提升廢水可生化性，然而其處理過程需要轉專性厭氧菌，該厭氧菌對于廢水毒性的耐受能力較差，同時工藝應用需占據較大面積。因此該項目采用臭氧氧化工藝進行處理，在該工藝中，主要是對有機物分子中的難降解基團進行結構破壞，以此來改善廢水的可生化性。

2.1.2 生化處理階段

生化處理是整個污水處理的核心所在，在生化處理階段，SBR工藝/ A/O工藝/改良型A/O工藝是3種較為常見的技術應用形態。

就SBR工藝來說，其本質上是利用曝氣和靜止沉淀間歇運行的一種活性污泥法，在實際應用中，通過進水、曝氣反應、沉淀、排水和閑置等工藝的處理，可以有效地實現脫氮除磷處理。該方法自控程度高，應用靈活，確無泥污碰撞，適用性較高。

A/O工藝實現了缺氧段和好氧段的連接，其不僅具有有機物講解的作用，而且除磷除氮按功能突出。該工藝流程圖如圖1所示。

改良型A/O工藝本身是一種復合型處理技術，其在生化載體技術的基礎上，融合使用生物增效技術。該工藝將固體停留時間控制在50 d～100 d，這為微生物的繁衍提供了有利條件。從處理效果來看，該工藝對于難降解有機污染物及氨氮的去除效率較為突出，處理過程更靈活、快捷。

從實際處理效果來看，改良型A/O工藝的工程量適中，經濟成本和廢水處理質量突出，因此選擇改良型A/O工藝作為該項目廢水生化處理的主要工藝。

2.1.3 深度處理階段

物化深度處理主要集中在二沉池后污水處理環節。該環節廢水深度處理工藝包含活性炭吸附工藝、臭氧催化氧化、芬頓氧化工藝、類芬頓+斜板絮凝沉淀工藝等形式。廢水處理過程中，如果單純采用活性炭吸附工藝，則很難長期有效地實現廢水穩定達標;而在芬頓氧化工藝體系中，廢水處理的成本較高，勞動強度較大，腐蝕性較強。因此該項目采用類芬頓催化氧化+絮凝沉淀工藝進行廢水物化深度處理。該工藝能在考慮廢水中生化處理后殘存有機污染物分子結構特點的基礎上，綜合考慮并控制反應pH、ORP、時間、加藥種類、加藥量和加藥次序等條件，進而在固液分離中實現廢水凈化處理，經濟質量效益較為突出。

2.1.4 消毒階段

污水廠排出的廢水含有較多的糞大腸菌群，這些菌群的數量保持在105個/L～106個/L，采用常規消毒方式，很難實現菌群的處理。在工業廢水消毒中，物理消毒和化學消毒是2種主要的消毒方式。在該項目設計中，基于前期催化氧化工藝的應用，廢水中CODCr含量小，色度良好，且出水濁度低，因此采用紫外線消毒工藝進行消毒處理，該工藝占地小、快速且無化學藥劑，此外無二次污染。

2.1.5 污泥處理階段

污泥處理需滿足以下3個要求。1）注重污泥有機物含量控制，確保污泥穩定化。2）該工藝要能有效減少污泥體積，同時污泥處理費用較低。3）污泥處理工藝要減少有害物質，利用有害物質，同時盡可能地減少二次污染。由于該項目深度處理工藝，采用類芬頓工藝，投加了鐵鹽及石灰作為pH回調，污泥的沉降性及可脫水性較好，基于此，該項目采用直接濃縮，并利用板框脫水方式進行污泥處理，出水污泥含水率控制在60%以下。

2.2 工藝流程設計

規范化的控制污水處理流程，能有效提升污水處理質量。該項目設計污水處理工藝：細格柵—>集水井—>調節池—>臭氧反應池—>缺氧池—>好氧池—>二沉池—>中間水池—>深度處理反應池—>三沉池—>V型濾池—>紫外消毒池。其具體工藝流程如圖2所示[1]。

該項目污水主要來源于煤化工企業生產排水，這些污水經過預處理后，隨著市政管線流向污水處理廠，并在提升泵房的集水井匯集。就處理廠集水井來說，其前面設置機械格柵，這些格柵能去除污水中的大顆粒懸浮物（SS）、漂浮物，有效地避免了后期處理中水泵、配件及管線堵塞問題[2]。將集水井設置在建筑的最低處，收集經過細格柵的污水，當水位到一定高度后，通過水泵將其抽至調節池。調節池的作用在于均勻水質，并且為后續工藝提供需要水量。經調節池處理后，污水進入臭氧反應池，需要注意的是，在調節出口附近需設事故池，當污水處理廠發生事故時，事故池用來存儲未經處理的污水，這能有效避免污染事件發生。通過氧化反應池臭氧氧化，能實現有機物分子的降解破壞，提升廢水可生化性，并進一步降低廢水生物毒性。完成臭氧氧化處理的污水進入到改良型A/O生化池，采用改良A/O生化工藝，進行脫氮處理。隨后，完成脫氮處理的廢水在二沉池去除SS及部分COD，實現泥水分離。在深度處理反應池對生化出水中的難降解有機物進行進一步物化處理，并在三沉池中深度處理SS及部分COD。經深度處理廢水進入V型濾池，在該池內，通過濾料對廢水進行過濾，實現水中懸浮固體和部分細菌、微生物等的有效截留。最終在接觸消毒池對廢水進行消毒，并將消毒后的水引入會泳池待用。

2.2.2 水質要求

污水凈化處理直接關系到人們的用水質量，在實際處理過程中，應關注污水水質的變化清理，確保經處理后，污水水質符合國家GB18918—2002處理排放標準。該污水處理廠處理中，煤化工企業排放污水及經處理后污水的水質情況見表3。需要注意的是，針對NH3-N物質的處理指標管理，要求在水溫不超過12 ℃條件下，其質量濃度應不超過8 mg/L[4]。

3 主要構筑物及其參數

主要構筑物及其參數如下。1）來水渠道。尺寸B×H=0.8m×1m;地下-1m。2）細格柵渠道。地下鋼砼結構矩形渠道尺寸B×H=1m×1.5m，設兩道;地下-1.30 m，地上0.20 m。3）集水井及提升泵房。尺寸L×B×H=10 m×5 m×6.7 m，集水井設置3臺提升泵。提升泵2用1備，Q=600 m3/h;H=10 m;N=30 kW。4）調節池。尺寸L×B×H=40 m×40 m×4.7 m，水力停留8h。設置4臺雙曲面攪拌機，該設備葉槳轉速20 r/min～30 r/min，電機功率7.5 kW，設置3臺潛無泵，Q=450 m3/h;H=10 m;N=22 k。5）事故池。尺寸L×B×H=40 m×20 m×4.7 m。設置2臺提升泵，Q=180 m3/h;H=6 m;N=5.5 k。6）臭氧反應池。尺寸L×B×H= 60 m×3 m×5 m。水留1 h。設置臭氧反應器，設備氣量70 Nm3/h～87.5 Nm3/h，臭氧濃度8wt%～10 wt%;冷卻水量20 m3/h，功耗6 kWh/kgO3～8 kWh/kgO3。7）缺氧池。尺寸L×B×H=80 m×20 m×4.7 m，水流8 h。設置8臺潛水推流器，設備葉漿轉速52 r/min;葉漿直徑1 800 mm。8）二沉池。尺寸Φ28 m×4 m，有機溶劑2250 m3。準備2套全橋周邊傳動刮泥機，電機功率2×0.55 kW。設置3臺臥式混流泵，設備Q=444 m3/h;H=5.4 m;N=11 kW。9）中間水池。尺寸10 m×10 m×4.5 m;地下-2.30 m，地上2.20 m。中間提升泵：Q=450 m3/h;H=10 m;N=22 kW。設備數量：3臺，2用1備※MMCR反應器：外形尺寸Φ×H=3.0m×8.0m，處理能力5 000 m3/d;殼體材質為碳鋼防腐，磁體材質為釹鐵硼永磁;配套設備數量為4套。10）深度反應池。尺寸L×B×H=20 m×5 m×5 m。停留1h。設置雙面攪拌機、絮凝攪拌機共4臺。11）三沉池。尺寸20 m×10 m;地下0.00 m，地上5.00 m。池數：1座4格。表面負荷為4.2 m3/m2·h。

主要設備：非金屬鏈條刮泥機 4臺套12）V型濾池。總容積1 100 m3，設計流量Qave=840 m3/h，設計濾速為7 m/h。沖洗強度為空氣沖洗15 L/m2·s，水洗強度4 L/m2·s。13）消毒渠。尺寸B×H=18.5 m×2.1 m。設置一套紫外消毒裝置，低壓高強紫外燈320 W;共90支，自動清洗，總功率33.22 kW。

4 運行效果分析

4.1 處理效果分析

該污水處理廠原污水的數量較大，且水質波動大，含鹽量高且不穩定，具有色度高、B/C低，總氮含量高、F-含量高的特點。水廠擴建以后，通過類芬頓工藝進行污水深度處理，有效地去除了水中的COD、TP、TN和NH3-N成分，達到了污水凈化的目的。經處理后，污水處理廠出水指標滿足GB18918—2002處理排放標準，不僅保障了工業園區的穩定發展，而且避免了排水對周圍環境的影響，生態效益突出。

4.2 成本分析

為了進一步提升污水處理廠污水處理效率，在A2/O生化法+物化法應用中，還應注重設備排污設備成本的有效控制。該 項目建成后，年平均總成本2 273.40萬元，運營期內正常年單位處理總成本4.65元/t，同時單位污水處理經營成本3.43元/m3，經營成本1 688.13萬元。

工程項目前期會投入一定的建設成本，然而從污水凈化效果來看，其污水凈化效率有所提升，從長遠角度來看，其有利于污水處理廠污水處理成本控制，提升污水處理廠實際的經濟效益。

5 結論

結合鄆城縣第二污水處理廠擴建工程設計實踐可知，在污水處理廠污水凈化處理中，采用A2/O生化法+物化法進行污水凈化處理工藝，有效地降低污水中的COD、TP、TN、NH3-N成分，提升污水處理經濟效益。在實際建設中，還應結合實際的工藝需要和水質需要，進行生化反應池、二沉池、高效沉淀池系統設計，以此來提升污水處理質量，保證企業生產效益。

參考文獻

[1]計建洪.A2/O生化法+物化法組合工藝處理廢水工程實例[J].天津化工，2020，34（1）：44-46.

[2]劉曉強，王睿麗.污水處理廠A2/O生化池紊流作用對推流器運行的影響[J].低碳世界，2019，9（8）：46-47.

[3]張暉.污水處理脫氮除磷新工藝與原理探究[J].科技經濟導刊，2019，27（18）：93，125.

[4]倪長虹.論物化法強化脫氮污水處理工藝[J].科技經濟導刊，2018，26（24）：106.