污水處理廠提標改造工藝研究及運行效果分析

鮑曉磊

南京市江寧區環境監測站

1 引言

污水處理關系民生，隨著社會經濟的發展，生活污水、工業污水排放量逐漸增大，治污任務艱巨，目前仍存在工業園區污水管網不完善、污水集中處理設施不能穩定達標運行等問題，以南京市某污水處理廠為例，在污水處理中，污水處理廠的提標改造可以發揮重要作用，實現污水管網全覆蓋，污水集中處理設施穩定達標運行。

2 污水處理廠污水處理工藝介紹

2.1 南京市某污水處理廠工藝概況

污水處理方法按照其作用機理可以分為物理處理法、化學處理法和生物處理法三類。物理處理方法主要是利用物理的作用去除水中懸浮狀態的污染物質，常用設備為格柵、曝氣沉砂池、沉淀池等，化學處理方法主要有氧化還原法、中和法、電滲析法等，生物處理法主要包括活性污泥法、SBR法、A2/O法等。

南京市某污水處理廠處理量為8萬m3/d，其中一期處理能力為2m3/d，一期采用ORBAL 氧化溝為主體的二級生化處理工藝（平流沉砂池+ORBAL 氧化溝+沉淀池+加氯消毒）；二期處理能力為2萬m3/d，采用A2O氧化溝為主體的二級生化處理工藝（平流沉砂池+A2O氧化溝+沉淀池+加氯消毒），污泥采用機械濃縮脫水系統，除臭采用生物濾池除臭工藝；三期處理能力為4萬m3/d，采用雙溝氧化溝工藝（鐘式沉砂池+雙溝式氧化溝+沉淀池+紫外線消毒），2012年完成新增了生物濾池除臭工程，2018年優化了生化處理單元，新增深度處理及再生水回用單元，采用“微絮凝（絮凝)+過濾（反硝化）+消毒+再生水回用或尾水排放”工藝，提高對污染物的去除率。

污水水質在線監測系統包括在線COD 分析儀、在線氨氮分析、在線pH 分析儀、在線總氮總磷分析儀等，污水處理廠對污水進出口分別設置一個監測點，通過監測點采集到的信息，對整體水質進行分析，每一個小時取一次樣，通過污水水質在線監測系統的自動測試、自動分析將數據傳輸到污水處理廠控制系統和政府環保部門，為污水處理廠和部門機構提供準確有效地水質處理數據。

2.2 接納工業廢水水質特征

根據污水處理的進水在線監控數據，最大日接管量占設計處理量的98.0%，最小日接管量占設計處理量的54.8%，年平均運行負荷86.3%，日均進水量69044.4 t，其進水水量基本穩定。2019 年1-12 月份該污水處理廠COD 月均最小進水濃度為145.1mg/L，最大進水濃度為303.8mg/L；BOD5月均最小進水濃度為70.2mg/L，最大進水濃度為140.8mg/L；SS 月均最小進水濃度為89.8mg/L，最大進水濃度為161.6mg/L；NH3-N 月均最小進水濃度為15.0mg/L，最大進水濃度為31.8mg/L；TP月均最小進水濃度為2.27mg/L，最大進水濃度為4.78mg/L；TN月均最小進水濃度為25.6mg/L，最大進水濃度為36.6mg/L，主要污染物指標基本滿足接管要求。

目前污水處理廠收水范圍內的排水企業，主要為汽車制造、汽車零部件及配件制造、電子器件制造及食品行業等，主要污染因子是COD、NH3-N、TP和動植物油、特征污染物主要為陰離子表面活性劑、總鋅、總鎳等，根據轄區污水處理廠管理要求，各企業排放污水需經預處理達到納管標準后，方可納管。

目前污水處理廠執行2016 年8 月1 日最新實施的《污水排入城鎮下水道水質標準》（GB/T 31962—2015），污水處理廠CODCr、BOD5、氨氮、總氮、總磷的接管標準為500mg/l、350mg/l、45mg/l、70mg/l、8.0mg/l。

2.3 污水處理站出水口水質分析

污水處理站出水口設有在線監測設備，監控廢水的pH、COD 值，以確保出水滿足接管標準，如污染物濃度出現超標，則關閉閥門，將廢水泵入集水池，重新處理，直到出水達標。

表1 污水處理廠出水水質標準

2019 年10 月份污水處理廠使用在線水質監測系統發現水質化驗數據波動大，部分數據超過污水處理廠出水水質標準，污水處理廠組織技術人員分析數據和檢查設備發現出口水質指標為：COD平均濃度223mg/L，SS平均濃度為13.6mg/L，TN和TP平均濃度分別為8.3mg/L和0.4mg/L，氨氮平均濃度為7.6mg/L，發現SS、COD和氨氮超過平均排放處理標準，因此對污水處理廠進行提標改造，優化污水處理工藝。

3 污水處理廠提標改造研究

3.1 提標改造項目工藝流程圖

提標改造項目在保證前三期工藝不變的情況下，結合污水處理廠的實際情況，優化生化處理單元，新增深度處理及再生水回用單元，采用”微絮凝（絮凝)+過濾（反硝化）+消毒+再生水回用或尾水排放”工藝，以提高SS、TN、糞大腸菌群的去除率，污泥處置采用濃縮一機械脫水后外運處置。

3.2 提標改造項目建筑物平面布置

污水處理廠在實施提標改造項目時，由于工程用地非常有限，各處理構筑物按常規方式單獨設置和布置有困難，因此將部分構筑物合建，一是將中間提升泵井、反硝化濾池與反洗綜合用房合建，反洗鼓風機房設于上層，反洗清水池及反洗廢水池設于下層。中間提升泵井、反硝化濾池及反洗綜合用房布置在已建一、二期接觸池及加氯間的用地上，需先拆除原有構建筑物后再建；二是將加氯間與再生水接觸池合建，其中加氯間設于地上，再生水接觸池設于地下。再生水接觸池及加氯間布置在已建的機修間的用地上，先拆除原有機修間后再建；三是新建消毒渠布置在已建的機修間的用地上，位于一期氧化溝的西側；四是新建碳源投加間及變配電站布置在污泥濃縮池的用地上，位于一、二期污泥濃縮脫水機房的南側；五是遷建的機修間布置于綜合樓的北側，食堂的西側。

3.3 預處理單元提標改造

污水在進入生物處理單元前必須進行預處理，以保證后續處理工段的運行。預處理單元包括粗格柵、污水提升泵房、細格柵、沉砂池等。主要去除污水中的砂粒、柵渣、油等，格柵及污水提升泵房設在截污干管的尾端，粗格柵是進入污水處理廠前第一道預處理設施，可去除大尺寸的漂浮物和懸浮物，以保護進水泵的正常運轉，并盡量去掉那些不利于后續處理過程的雜物。

更換酸化池添加曝氣攪拌裝置，清理污泥，曝氣攪拌裝置直徑選擇100m的無縫鋼管，添加相應的法蘭、閥門部件；二是生物接觸氧化池的生物填料重新更換，購置添加一臺羅茨鼓風機并對曝氣管路系統清理除銹；三是沉淀池拆除舊斜板，并將支架改為槽鋼，對沉淀池的污泥進行清理，從而解決沉淀池的設備老化和污泥積聚問題。

3.4 生化處理單元提標改造

污水處理廠一期工程為奧貝爾氧化溝，二期工程為A2/O 工藝，三期工程為雙溝氧化溝，本身屬于具有除磷脫氮功能的生物處理工藝，該工藝能將總氮去除率由常規生化處理20%左右提高到70%~95%，總磷去除率則通過生物合成由15%~20%提高到70%~90%，—般情況下可穩定可靠地運行，污水處理廠提標改造工程結合現狀生化池的情況通過補充碳源、優化運行模式及提高生化池的活性污泥量，以提高TN和TP的去除率，通過增加碳源滿足脫氮需要，通過對現有的氧化溝工藝進行優化，對于采用A2/O 類型的提高污泥的回流比在污泥不膨脹的情況下盡可能提高污泥濃度，對于采用雙溝氧化溝類型的通過調整轉刷低轉速的時間，加強反硝化功能，提高系統的脫氮能力。

污水處理廠提標改造項目在一二三期的基礎上，進一步優化工藝運行，當進水碳源較低時，在保證除磷效果的前提下（所需碳源），補充碳源，可根據需要達到比較高的脫氮除磷率。

3.5 深度處理單元提標改造

為了使出水達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）中一級A 排放標準，必須在一二三期二級生化處理之后增加深度處理單元，進一步去除水中的氮磷和SS 等污染物。

深度處理的工藝流程，視處理目的和要求的不同，可選用的工藝較多，提標改造項目采用微絮凝（絮凝）+過濾（反硝化）+消毒+再生水回用或尾水排放，以提高SS、TN、糞大腸菌群的去除率，過濾采用反硝化深床濾池，該工藝具有以下優點。

一是由于濾料表層形成生物膜，通過在濾池前段補充碳源，使深床濾池具有良好的生物脫氮功能。

二是具有良好的除磷功能。

三是對懸浮物具有良好的去除能力，SS 可以保證小于5mg/L。

四是反硝化濾池一般采用濾磚結構，優于長柄濾頭和濾板技術，安裝維護工作量小。

五是反沖洗水量少，通常為2%~4%。

六是深床濾池可以采用微絮凝過濾，節省復雜的混凝沉淀系統，節約了工程投資。

七是深床濾池運行靈活，投資較省，運行成本較低，運行管理經驗比較成熟。消毒采用紫外線消毒法，該法的主要優點是滅菌效率高，作用時間短，危險性小，無二次污染等。

提標改造項目選用的微絮凝（絮凝）+過濾（反硝化）+消毒+再生水回用或尾水排放，對SS、COD和氨氮等均有較高的去除效率，可保證水質達標一級A標準排放。

4 小結

經過以上提標改造項目，通過污水處理廠水質在線監測系統檢測到出水COD 平均濃度14.6mg/L，SS 平均濃度為8.2mg/L，TN平均濃度為4.1mg/L，TP平均濃度分別為0.19mg/L，氨氮平均濃度為2.56mg/L，污水廠總排口廢水各污染因子排放滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A標準，提標改造項目取得了良好的效果。