污水處理廠類IV類提標工程設計實例

趙嫻

一、概述

某污水處理廠建成規模15萬m3/d。目前污水處理采用A2O生物池+連續活性砂濾池工藝，剩余污泥采用機械濃縮脫水后外運至堆肥場進行處理。目前出水水質執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918）一級A標準。

隨著國家環保政策不斷加強，環保監督越來越嚴格以及地方對環境越來越重視，城市黑臭水體整治工程以及全國范圍內污水提標改造工程日益增多。

提標工藝流程如下：現狀二沉池出水→細格柵間→高效沉淀池→反硝化深床濾池→接觸消毒池→達標出水。

二、設計進出水水質

根據現狀污水廠運行情況，可穩定達到一級A標準，故提標工程進水水質為一級A標注：BOD5≤10，CODcr≤50，SS≤10，NH3-N≤5（8），TN≤15，TP≤0.5。

設計提標出水水質為類IV類標準：BOD5≤10，CODcr≤30，SS≤10，NH3-N≤1.5，TN≤10，TP≤0.3。

三、提標工藝的選擇

根據出水水質的要求，工程對COD、TN、TP、NH3-N均有去除要求，對于總氮的去除，在二級處理強化階段通常由于碳源的限制，無法100%穩定達標，因此決定了深度處理階段需要反硝化脫氮工藝單元的存在，對于TP的去除要求決定了深度處理階段需要混凝沉淀工藝單元的存在，對于NH3-N去除的要求，決定了深度處理階段需要曝氣單元的存在。但由于現狀NH3-N出水已達到類IV類，故深度處理曝氣單元為預留，采用加強二級生物處理的方式確保NH3-N出水穩定。

推薦工藝流程為：二級生物處理改造優化運行+混凝沉淀工藝單元+反硝化脫氮工藝單元。

四、工藝單元構筑物的選擇

1.混凝沉淀工藝單元方案選擇

高效沉淀池及磁混凝澄清池工藝是依托污泥混凝、循環、斜管分離及濃縮等多種理論，通過合理的水力和結構設計，開發出的集泥水分離與污泥濃縮功能于一體的新一代沉淀工藝。該工藝特殊的反應區和澄清區設計，尤其適用于中水回用和各類廢水高標準排放領域。

（1）高效沉淀池

高效沉淀池在混合反應區內，靠攪拌器的提升混合作用完成泥渣、藥劑、原水的快速凝聚反應，然后經葉輪提升至反應區進行慢速絮凝反應，以結成較大的絮凝體。整個反應區可獲得大量高密度均質的礬花，這種高密度的礬花使得污泥在沉淀區的沉降速度較快，而不影響出水水質。

優點：

①絮凝體循環使用提高了絮凝劑的使用效果，節約10%至30%的藥劑；

②斜管的布置提升了沉淀效果，具有較高的沉淀速度，可達20m/h～40m/h；

③排放的污泥濃度高：可達30～550g/L。一體化污泥濃縮避免了后續的濃縮工藝，產生的污泥可以直接進行脫水處理；

④耐沖擊負荷：對進水波動不敏感。

（2）磁混凝澄清池

磁混凝澄清是高效沉淀池的改進型，是以磁粉為加載載體的磁混凝澄清技術，是當前最先進的沉淀分離技術。主要體現在沉淀效率高、出水水質穩定優異、占地面積小、抗沖擊能力強等。但磁混凝澄清池造價高，后期運行維護費用高。

綜合比較來看，普通高效沉淀池除磷效果顯著，運行穩定，投資最省，因此，混凝沉淀工藝單元推薦采用普通高效沉淀池。

2.反硝化脫氮工藝單元選擇

目前常用的反硝化工藝主要有反硝化生物濾池和反硝化深床濾池兩種：

（1）反硝化生物濾池

反硝化生物濾池，是“生物膜法”污水處理技術的一種，其最大的特點是集生物氧化和截留懸浮物于一體，同時起到生物處理和物理處理的作用，節省了后續二次沉淀池，有機物容積負荷高，水力負荷大、水力停留時間短，占地、基建投資少，出水水質好。但對進水水質要求高，濾料易堵塞，水頭損失大，能耗高，藥劑投加量多，費用較高。

（2）反硝化深床濾池

反硝化深床濾池采用粗石英砂濾料，在濾池運行過程中存在著過濾和反硝化兩種功能。

反硝化過程中，有機物作為電子供體提供能量并得到氧化降解，利用硝酸鹽中的氮做電子受體，使得硝態氮還原成氮氣，其反應式如下：

污水廠的深度處理反硝化濾池，濾池進水的碳源（BOD）已經比較低，為保障反硝化生物菌群的正常生物活性，需要適當的碳源（如甲醇）。濾池作為污水廠污水深度處理的保障性工藝，如果碳源投加過量，則引起污水廠出水BOD超標，反硝化濾池采用“進水流量信號+進水溶解氧濃度信號+進水硝基氮濃度信號+出水硝基氮濃度信號”的碳源投加機制，能精確的控制碳源投加量，能做到經濟節能穩定的運行。

綜合比較來看，反硝化深床濾池結合了反硝化濾池和砂濾池的優點，出水TN和SS具有同步去除效果，運行穩定可靠，反應器啟動快速等優點，出水水質能夠滿足本次SS及TN的要求。

且反硝化深床濾池具有較好的運行靈活性，可根據TN在二級處理階段能否達標，決定是否投加碳源，運行反硝化或過濾模式。

故提標工程推薦采用反硝化深床濾池。

五、構筑物設計

1.細格柵間

新建1座，規模為15萬m3/d。與高效沉淀池合建，以節省用地。

序號 項目名稱 設計參數1設計流量（m3/s） 2.26 2 設計過柵流速（m/s） 0.90 3柵條間隙（mm） 5.0 4柵前水深（m） 4.0 5格柵寬度（m） 2000mm 6 循環齒耙清污機格柵臺數 2 7水頭損失（m） 0.30 8 總平面尺寸（長×寬） 15X5.4m

2.高效沉淀池

新增加4座，規模為15萬m3/d。

序號 性能參數名稱 規格 單位1設計流量 150000 m3/d 2設計處理線 4 條3 單處理線處理流量 1562.5 m3/h 4 機械攪拌池停留時間 1.64 min 5 機械攪拌池有效容積 42.77 m3 6 中間反應池停留時間 2.08 min 7 中間反應池有效容積 54.33 m3 8 快速混合反應池停留時間 8.17 min 9 快速混合反應池有效容積 212.5 m3推流區有效容積 139 m3推流區停留時間 5.34 min 10 斜管區有效沉淀面積 149.3 m2 11 斜管區平均表面負荷 10.47 m/h 12 斜管區最大表面負荷 13.61 m/h

3.反硝化深床濾池

共建設一座，分為12格，總規模為15.0萬m3/d。

序號 參數 單位 數值1 總格數 格 12 2 總過濾面積 m2 1317.6 3 有效濾料總體積 m3 2411.208 4 硝態氮容積負荷 KgNO3-N/（m3.d） 0.40 5 單池過濾面積 m2 109.8 6池長 m 22.5 7池寬 m 4.88 8池高 m 5.80 9 濾料厚度 mm 1830（不含承托層）10 濾料規格 mm 1.7～3.35石英砂11 單池濾料體積 m3 200.934 12 平均時正常濾速 m/h 4.74 13 平均時強制濾速 m/h 5.17 14 最大時正常濾速 m/h 6.16 15 最大時強制濾速 m/h 6.721 16 水反沖洗強度 m3/m2·h 15 17 氣反沖洗強度 m3/m2·h 90 18 水頭損失 m ≤2.44 19 液位控制 恒液位控制20 反沖洗周期 h 24～48 21 反沖洗水量 ≤3%

六、結論

污水處理廠提標改造采用細格柵+高效沉淀池+反硝化深床濾池工藝，具有運行效果好，管理簡單，工程投資省的優點。出水水質達到類IV類排放標準。