某高排放標準污水處理廠提標改造工程設計及運行分析

文_崔永利 劉永代

1.天津濱海新區環塘污水處理有限公司；2.天津濱海環保產業發展有限公司

1 工程概況

某污水處理廠位于海河流域，設計規模15萬m3/d，進水以生活污水為主，占比約70%，原設計工藝采用“改良AA/O+深床濾池+紫外線消毒”，原設計出水水質為《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準，投產運行以來，污水處理廠運行良好，實際出水水質能夠完全達到原設計的出水水質標準，該工程極大地削減了區域內污染物的排放量。隨著2015年10月天津市地方標準《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（DB12/599-2015）的頒布實施，對城鎮污水處理廠提出了2018年1月1日開始執行新標準要求，因此，2018年該廠天津A標準提標改造工程基本完成，主要建設內容包括生物池Bardenpho工藝改造、新建磁混凝澄清池、深床濾池恒水位改造、新建臭氧催化氧化系統等。

2 設計進、出水水質及工藝流程

2.1 設計進、出水水質

污水處理廠提標改造工程設計進水水質根據進水原設計值、90%保證率下，近兩年該廠進水實測水質對應的濃度值、以及《污水排入下水道標準》（CJ343-2010）中A等級值進行綜合考慮確定，該廠提標改造工程設計進、出水水質如表1所示。

表1 設計進、出水水水質

2.2 工藝流程

為強化生物脫氮除磷，生物處理單元采用“改良bardenpho”工藝，深度處理單元采用“磁混凝澄清池+深床濾池+臭氧電磁催化高級氧化”工藝，其中磁混凝澄清池進一步去除TP和SS，“臭氧電磁催化高級氧化”工藝強化去除難降解COD和色度，消毒采用紫外線消毒工藝，污泥處理采用離心式污泥濃縮脫水工藝，處理達到80%以下含水率后污泥外運處置，除臭采用生物濾池工藝，主要工藝流程圖1。

圖1 污水處理廠提標改造工程工藝流程

2.3 總平面布置

原水經粗格柵、進水泵房、細格柵、曝氣沉砂池后進入初沉池，經初次沉淀的污水進入生物池，之后經集配水井進入二沉池后，由中間提升泵房提升至磁混凝澄清池，再經深床濾池后，由三級提升泵房提升至臭氧催化氧化接觸池處理，經消毒后出水一部分排入河流，一部分進入后續再生水廠，實現污水的再生循環利用。

3 主要構筑物及設計參數

3.1 粗格柵及進水泵房

粗格柵與進水泵房合建。粗格柵間共設三組渠道，單渠寬度1.3m，配置3臺寬1200mm，柵條間隙15mm的回轉式機械格柵，2用1備。進水泵房內配置5臺（4用1備，1臺變頻）可提升不堵塞潛水離心泵，水泵參數Q=2124m3/h，H=13m，N=110kW。

3.2 細格柵及曝氣沉砂池

細格柵站共設計4條渠道，曝氣沉砂池與細格柵站合建。進水渠安裝有4臺轉鼓式細格柵，渠寬度2.1m，柵條間隙6mm。曝氣沉砂池2組，有效水深4.1m，水力停留時間9min；配置羅茨鼓風機2臺，h=7m，Q=29m3/h，功率N=22kw；砂水分離器1臺Q=70m3/h。

3.3 生物池

生物池共2座，共4個系列。改造工程bardenpho工藝生物池由原 改良AAO工藝生物池改造而成，即將原“回流污泥反硝化池-厭氧池-缺氧池-好氧池”改為“回流污泥反硝化池-厭氧池-缺氧池1-好氧池1-缺氧池2-好氧池2”。在第一好氧區出水端設內回流泵，將混合液回流至第一缺氧區。總泥齡SRT為19.85天，污泥負荷為0.057kgBOD/kgMLSS，污泥產率為0.91kgSS/kgBOD，平均流量下設計水力停留時間25.2h，其中回流污泥反硝化段1.4h，厭氧段1.4h，第一缺氧段9.4h，第一好氧段11.5h，第二缺氧段1h，第二好氧段0.5h，內回流比100%～200%，外回流比最大為100%；混合液懸浮固體濃度MLSS由原設計3500mg/L提高至4000mg/L。主要工藝流程圖2。

圖2 改良 bardenpho工藝流程

生物池總容積為176250m3，有效水深7m，推流式好氧池每個渠道設置菱形空氣調節閥實現對曝氣量的調節。非曝氣區設置潛水推進器48臺，第二缺氧段設置攪拌器8臺，在好氧區設置圓形微孔曝氣器，第一好氧段末端設置8臺混合液回流泵，設計參數Q=1800m3/h，H=1.5m，N=20kW。

3.4 集配水井及二沉池

集配水井是集生物池出水收集和分配的作用于一體，負責對上游混合液和二沉池的回流污泥進行收集和緩沖，完成向二沉池的穩定配水功能，集配水井中心為污泥泵房同時通過外回流泵將集配水井中一定數量的活性污泥回流，達到維持生化系統活性污泥的濃度的作用，剩余污泥排至污泥均質池。主要配置設備：外流污泥泵3臺，流量Q=1044m3/d，揚程H=5m；剩余污泥泵2臺，流量Q=50m3/d，揚程H=10m。

二沉池為周進、周出輻流式，設計表面負荷qmax=1.31m3/m2·h，二沉池8座，單池直徑32m，有效水深4.1m，池內配置單管吸泥機，周邊線速2.4m/min。

3.5 磁混凝澄清池

磁混凝澄清池主要用于進一步去除SS和TP等污染物指標，主要通過向混凝沉淀工藝中添加磁粉，加速絮體沉淀速度，大幅提高表面負荷，提高懸浮物SS去除效率，設有磁粉回收區，分由磁粉回收泵、高剪機、磁分離機（磁鼓）組成，實現磁粉回收循環使用。設計表面負荷qmax=16.5m3/m2·h，化學除磷藥劑投加量根據實際進水TP濃度進行確定，PAM投加量0.5mg/L，污泥回流比為3%～5%。主要配置設備：磁分離機2臺，Q=120m3/h，P=5.5kW；高剪機2臺，Q=120m3/h，P=4kW；攪拌機6臺，P=4kW；污泥回流泵6臺，4用2備，Q=100m3/h，H=8m，P=7.5kW；磁粉提升泵4臺，2用2備，Q=100m3/h，H=8m，P=7.5kW。主要工藝流程如圖3。

3.6 深床濾池

深床濾池為下向流濾池，可進一步去除污水中的懸浮物、TN等污染物，共11組渠，單排布置，用濾磚做承托層，過濾層采用鵝卵石（粒徑3～40mm）和石英砂（粒徑2～3mm），濾料深為1.83m，正常濾速7.06m3/h，反沖洗氣洗強度90m3/m2·h，反沖洗水洗強度15m3/m2·h。當生物系統出水TN不能滿足出水TN要求時，深床濾池可按脫氮反硝化濾池運行，考慮到現狀深床濾池進水跌水復氧問題，改造工程對深床濾池進行恒水位改造。

3.7 臭氧電磁催化高級氧化系統

用于進一步去除溶解性難生物降解COD、脫色及消毒功能，采用“臭氧電磁催化高級氧化技術”，通過高效臭氧溶氣裝置投加臭氧，利用電磁作用改變污水分子的微觀物質形態，有利于氣相分子的溶解，達到提高臭氧氣體溶解效率、有效減少臭氧投加量的目的，并在水中會引發自由基反應，產生一定量的-OH（氧化還原電位2.8eV），使得水中大部分難降解有機物發生斷鏈反應形成短鏈的有機物或直接被氧化成CO2和H2O。主要設計參數：臭氧與去除COD 比值1.5：1，投加點分配比例2：1：1，水力停留時間50min，最大COD去除量17mg/l在進水水質SS≤5mg/l、COD≤47mg/l、色度（稀釋倍數）≤50下，系統出水水質可達到：SS≤5mg/l、COD≤30mg/l、色度（稀釋倍數）≤15。

主要配置設備：臭氧發生器系統 2 套，單臺Q=80kg/h，P=861kw，互為備用 ；尾氣破壞器2套，880kg/h，P=40kW；一級射流泵3臺，2用1備，Q=12003/h，H=24m，N軸=98.1kW；二級射流泵6臺，4用2備Q=6003/h，H=24m，N軸=49kW。主要工藝流程如圖4。

3.8 紫外線消毒渠

通過生化處理后的污水與紫外線接觸，并保證一定的接觸時間，殺滅污水中細菌，確保出水糞大腸菌群數≤1000個/L。共設3條廊道，設3個紫外消毒模塊，含320W紫外燈管132 支。

3.9 鼓風機房

為污水處理好氧池提供足夠的空氣量，標準狀況下設計供氣量45600Nm3/h，設計氣水比約7：1主要配置設備有多級低速離心鼓風機5臺（4用1備，變頻），參數Q=190Nm3/min、H=8m、N=315KW。

3.10 污泥濃縮脫水機房

圖3 磁混凝澄清池工藝流程

圖4 臭氧電磁催化高級氧化系統工藝流程

通過污泥濃縮、脫水，降低污泥含水率，減少污泥體積，便于污泥外運。由于進出水水質的改變，提標改造后污泥量進一步增加，增加泥量6990kgDS/d，總產泥量約為53250kgDS/d，其中初沉干污泥量21000kg/d，剩余干污泥量28000kg/d，化學污泥量4250kg/d，混合污泥設計含水率98.81%。主要配置設備有離心式污泥濃縮脫水一體機5臺，Q=50m3/h ，最大污泥負荷2000kg/h，N=55+37kW。

3.11 生物除臭系統

全廠共設6套生物除臭池，除臭單元覆蓋粗格柵及進水泵房、細格柵站、曝氣沉砂池、初次沉淀池、回流污泥反硝化池、厭氧池、缺氧池、污泥均質池以及污泥濃縮脫水機房，總設計處理臭氣量90000m3/h，生物濾池除臭系統主要包括污染場所密封系統、臭氣收集及輸送系統和生物濾池除臭單元，采用濾料作為微生物生存的載體，通過氣體與載體上的微生物相接觸，用微生物吞噬空氣中的臭氣成分，被微生物氧化講解，完成除臭的過程。主要工藝流程如圖5。

圖5 生物除臭系統工藝流程

4 運行效果

通過采取基于消氧區的內回流混合液DO濃度控制、推流式好氧池曝氣量動態調控、內碳源（進水碳源和污泥內碳源）高效利用、外碳源優化投加、充分利用生物除磷等精細化運行措施，提標改造工程工藝系統脫氮除磷效果良好，出水水質可穩定達到天津地標（DB12/599-2015）A標準要求。2019年1～12月實際監測進出水水質數據月均值如表2所示。

表2 2019年1～12月月均實測進、出水水質

5 結語

通過該廠近一年多的生產運行實踐表明，在采取精細化運行措施下，“改良bardenpho+磁混凝澄清池+深床濾池+臭氧電磁催化高級氧化+紫外線消毒”的高排放標準污水處理廠提標改造工藝具有良好的運行效果，出水水質穩定，達到了天津市地方標準《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（DB12/599-2015）A類標準，可為類似高排放標準城鎮污水處理廠的精細化工程設計和運行管理提供參考借鑒。