城鎮(zhèn)污水提質(zhì)增效工藝改造研究

楊湛(廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510010)

0 引言

目前，隨著提標(biāo)改造工程陸續(xù)投產(chǎn)后, A市污水處理廠將大多執(zhí)行GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)A標(biāo)準(zhǔn)與廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)DB 44/26—2001《水污染物排放現(xiàn)值》第二時(shí)段一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的較嚴(yán)值。但是對(duì)于水環(huán)境敏感地區(qū)，水污染物濃度仍然無(wú)法滿足日益嚴(yán)格水環(huán)境整理質(zhì)量要求和排放標(biāo)準(zhǔn)。為了科學(xué)持續(xù)提升A市的污水處理效能，現(xiàn)以本底調(diào)查為基礎(chǔ)，以A市污水處理現(xiàn)狀和現(xiàn)存化學(xué)污染問(wèn)題為導(dǎo)向，合理提出城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)工藝改造的側(cè)重點(diǎn)，促使污水廠排放標(biāo)準(zhǔn)的提高。

1 A市污水處理廠現(xiàn)狀問(wèn)題

近年來(lái), A市污水處理工程以及水系治理截污工程的快速實(shí)施，污水收集率和處理率大幅度提升，但污水收集系統(tǒng)仍面臨著高水位、慢流速、低濃度的運(yùn)行狀態(tài)的考驗(yàn)。經(jīng)走訪調(diào)查，A市城區(qū)污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)主要污染物濃度持續(xù)偏低，尤其表現(xiàn)為BOD5濃度偏低，此種情況致使現(xiàn)狀污水廠處理“清水”，真正的污水卻溢流得不到處理。高排放標(biāo)準(zhǔn)促使A污水廠處理單元增多，流程加長(zhǎng)，對(duì)污染物去除率，特別是是氮、磷的去除率要求越高，需要增加物化處理和強(qiáng)化生物處理才可以保證出水質(zhì)量符合要求。但同時(shí)還為了合理控制好生產(chǎn)成本，還需要較高的專業(yè)技術(shù)水平去進(jìn)行科學(xué)的進(jìn)水、進(jìn)泥點(diǎn)、供氧量、回流量、碳源及藥劑投加量等調(diào)整，以靈活應(yīng)對(duì)水質(zhì)水量變化要求。

A市污水廠主要去除目標(biāo)為總氮和總磷、SS、氨氮、BOD5、COD。在GB 18918—2002一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)A標(biāo)準(zhǔn)下，對(duì)SS去除率為92～97、COD去除率為67～89、BOD5去除率為86～96、NH3-N去除率為50～87、TN去除率≤75、TP去除率67～92。A市污水廠已建生物反應(yīng)池由于C/N偏低、低溫條件限制、水力停留時(shí)間不足等原因?qū)е旅摰仔什桓摺Ｍ瑫r(shí)二級(jí)生物處理不能保證出水SS、TP及TN能同時(shí)達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。目前A市污水處理廠現(xiàn)狀工藝如表1所示。

表1 A市城市污水處理廠現(xiàn)狀

2 A污水改造難點(diǎn)分析

結(jié)合A市污水處理廠現(xiàn)狀可知，目前目標(biāo)污水處理廠現(xiàn)行的出水標(biāo)準(zhǔn)均為“一級(jí)A+地方標(biāo)準(zhǔn)”，對(duì)應(yīng)的污水處理規(guī)模分別為20 000 m3/d和40 000 m3/d。根據(jù)城區(qū)排水現(xiàn)狀，可分為6個(gè)排水分區(qū)，排水遠(yuǎn)景目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)初期雨水的完全分流。但目前A市片區(qū)污水片區(qū)內(nèi)以雨污合流為主，影響污水處理廠處理效能，很大程度上影響水質(zhì)。

在對(duì)SS的去除上，污水廠二級(jí)處理對(duì)SS的去除率為90%左右，再經(jīng)藥劑的物化深度處理好后，一般去除率可高達(dá)95%以上，符合一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)A標(biāo)準(zhǔn)要求，但難點(diǎn)在于對(duì)藥劑成本的控制上。在對(duì)BOD5的去除上，結(jié)合物化處理后，一般去除率為95%以上，主要難點(diǎn)在于如何提高充氧效率上。在對(duì)COD的去除上，由于殘余COD一般是難降解COD和一些微生物代謝產(chǎn)物，結(jié)合強(qiáng)化處理后可滿足要求。在對(duì)氨氮去除上，結(jié)合良好的生物硝化處理后，能實(shí)現(xiàn)氨氮去除率滿足85%以上，主要難點(diǎn)在于保證供氧量和硝化菌活性。在對(duì)總磷去除上，目前一般為生物除磷與化學(xué)除磷相結(jié)合，難點(diǎn)在于如何提高生物除磷的效率和如何合理控制藥劑用量上。在對(duì)總氮去除上，一般通過(guò)生物反硝化能實(shí)現(xiàn)80%以上的脫氮率目標(biāo)，難點(diǎn)在于如何保證碳源充足和確保生物硝化充分。為此為解決A市污水處理廠負(fù)荷率低和進(jìn)水污染物濃度偏低等問(wèn)題，并結(jié)合污水處理難點(diǎn)分析，制定A污水系統(tǒng)治理目標(biāo)和改造計(jì)劃[1]。

3 A市污水提質(zhì)改造工藝

針對(duì)A市污水廠處理現(xiàn)存問(wèn)題，為了確保污水廠出水水質(zhì)滿足一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)要求。在實(shí)際工程改造中需要在污水廠實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)分析的基礎(chǔ)上，明確污染物的去除重點(diǎn)，通過(guò)采取強(qiáng)化二級(jí)生物處理工藝或增加深度處理工藝等辦法實(shí)現(xiàn)提質(zhì)改造。在本工程實(shí)際改造過(guò)程中，由于同一反應(yīng)池中生物脫氮與生物除磷容易受到碳源、溫度、污泥回流比、溶解氧等影響，難以實(shí)現(xiàn)較高的生物除磷和脫氮效率。因此本次改造重點(diǎn)結(jié)合原AAO氧化溝處理工藝存在的所需C/N、C/P較高、生物脫氮效果受混合液回流比限制等缺點(diǎn)，通過(guò)深度挖掘二級(jí)生物處理工藝脫氮除磷能力，選取合理二級(jí)生物處理工藝，以實(shí)現(xiàn)后續(xù)工藝流程長(zhǎng)度減少。

3.1 已建處理單元改造

改造初沉池。污水廠的初沉池主要作用是通過(guò)去除懸浮固體，為后續(xù)的生物處理系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)作保障。但同時(shí)，初沉池也會(huì)存在一定比例的碳源去除，從而加劇反應(yīng)池的碳源不足，進(jìn)一步影響生物脫氮除磷效率。結(jié)合A市污水處理廠工程條件，可通過(guò)將初沉池改為厭氧區(qū)，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)池水力停留時(shí)間延長(zhǎng)。或者可以利用初沉池污泥發(fā)酵所產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部碳源充分利用。改造生物反應(yīng)池。結(jié)合A市污水廠水質(zhì)的分析，進(jìn)行有效的技術(shù)改造。可通過(guò)調(diào)整功能分區(qū)，如將原工藝改為倒置AAO工藝等。或者可以進(jìn)行擴(kuò)容減量改造，通過(guò)新建生物反應(yīng)池等模式實(shí)現(xiàn)生物反應(yīng)池處理規(guī)模的調(diào)整，延長(zhǎng)水力停留時(shí)間。

3.2 增加深度處理工藝

深度處理工藝是保障一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的重要一步。結(jié)合A市污水廠進(jìn)出水水質(zhì)分析，本項(xiàng)目二級(jí)處理出水水質(zhì)存在指標(biāo)達(dá)標(biāo)率不高和污水廠進(jìn)水水質(zhì)不夠穩(wěn)定的問(wèn)題，同時(shí)二級(jí)處理出水水質(zhì)還存在TP和SS指標(biāo)高，而NH3-N、TN比較低的特點(diǎn)。因此深度處理工藝可調(diào)整為混凝－絮凝－沉淀－過(guò)濾工藝，并經(jīng)紫外消毒后，確保水質(zhì)穩(wěn)定，以滿足一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)要求。如出水標(biāo)準(zhǔn)要求更高，且污水廠用地緊張前提下，可改造為MBR工藝。總之，在污水廠提質(zhì)改造設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要以節(jié)能減排和運(yùn)行成本節(jié)約為目標(biāo)，優(yōu)先考慮強(qiáng)化二級(jí)生物處理，減少工藝流程長(zhǎng)度。

3.3 污泥處理工藝改造

隨著國(guó)內(nèi)環(huán)保要求越來(lái)越嚴(yán)格，污泥處置方式也要對(duì)應(yīng)進(jìn)行改造，通過(guò)增加配套除臭裝置等，強(qiáng)化現(xiàn)狀污泥的處理。其中污泥脫水、干化后直接焚燒的處理工藝優(yōu)勢(shì)也較為明顯，可在工程改造中繼續(xù)推廣[2]。

4 A市污水處理提質(zhì)增效建議

除了進(jìn)行工藝改造外，為了加快補(bǔ)齊A市城鎮(zhèn)污水收集和處理設(shè)施、運(yùn)營(yíng)管理短板，盡快實(shí)現(xiàn)污水管網(wǎng)全覆蓋、全收集、全處理，并強(qiáng)化運(yùn)營(yíng)關(guān)注點(diǎn)。

4.1 開展清污分流工程

通過(guò)“堵入口”、“導(dǎo)清水”的方式將地表徑流完全從現(xiàn)狀排水系統(tǒng)中分流出去，達(dá)到緩解污水收集的系統(tǒng)壓力目的。新建污水主干系統(tǒng)，采取保留現(xiàn)狀主干排水系統(tǒng)作為雨水通道，新建污水主干系統(tǒng)，代替大規(guī)格的原有排水渠箱，增大管內(nèi)流速，減少管內(nèi)淤積；代替大部分磚混結(jié)構(gòu)的原有排水渠箱，有效降低地下水的入滲；基本解決污水系統(tǒng)與外江水系相接通，減輕外江水倒灌進(jìn)污水系統(tǒng)并被輸送至污水處理廠的現(xiàn)象。近期部分區(qū)域?qū)嵤┙亓魇脚潘w制，結(jié)合支管網(wǎng)系統(tǒng)龐大、復(fù)雜，改建實(shí)施難度大的現(xiàn)狀，故考慮先截流的方式保證污水出路。

4.2 實(shí)施隱患點(diǎn)整治，修復(fù)公共管網(wǎng)進(jìn)水點(diǎn)

針對(duì)一些功能性缺陷，可通過(guò)高壓射水對(duì)管道淤塞進(jìn)行清疏，通過(guò)抓斗對(duì)浮渣和井內(nèi)沉積進(jìn)行清疏。針對(duì)結(jié)構(gòu)性缺陷，可通過(guò)一些工程改造措施和采取非開挖修復(fù)手段進(jìn)行修復(fù)。

4.3 排水單元達(dá)標(biāo)創(chuàng)建，管住源頭錯(cuò)混接

中期推進(jìn)小區(qū)錯(cuò)混接改造，從污水源頭入手，從源頭實(shí)施雨污分流。逐步推進(jìn)新建區(qū)域錯(cuò)混接改造，加快推進(jìn)居民樓宇污水立管錯(cuò)混接改造，可將已經(jīng)接納了居民生活污水的雨水立管直接改造為污水管，并增設(shè)雨水立管；雨水立管落地前應(yīng)進(jìn)行斷接處理，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)雨水立管旱季無(wú)水直排現(xiàn)象[3]。

4.4 強(qiáng)化運(yùn)營(yíng)管理關(guān)注點(diǎn)

結(jié)合污水處理的主體之一為生物處理，在運(yùn)用管理過(guò)程中，要重點(diǎn)關(guān)注曝氣系統(tǒng)、污泥回流及剩余污泥排放、混合液回流、碳源、pH值與堿度、ORP等方面。通過(guò)科學(xué)管理，實(shí)現(xiàn)電耗、藥耗、流程長(zhǎng)短合理把控，實(shí)現(xiàn)原水碳源的有效利用，實(shí)現(xiàn)處理成本降低。

5 結(jié)語(yǔ)

城鎮(zhèn)污水提質(zhì)工藝改造需要結(jié)合當(dāng)?shù)匚鬯到y(tǒng)現(xiàn)狀，面對(duì)污水排水現(xiàn)狀和改造難點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際現(xiàn)狀下的實(shí)施條件，因地制宜挖掘現(xiàn)有設(shè)施的潛力基礎(chǔ)上進(jìn)行改造。在技術(shù)改造過(guò)程中注重把握改造核心是穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，提高生物處理效率，防止過(guò)度處理，實(shí)現(xiàn)更高標(biāo)準(zhǔn)的出水水質(zhì)和藥耗、能耗成本降低，對(duì)污水廠未來(lái)發(fā)展具有重要意義。