二十埠河流域河道排口高效脫氮除磷污水應急處理系統應用研究

中持水務股份有限公司安徽分公司 張遠國，張國強，吳昌敏，李菊芳，雷燕

城市黑臭水體不僅給群眾帶來了極差的感官體驗，也是直接影響群眾生產生活的突出水環境問題，國務院頒布的《水污染防治行動計劃》[1]提出“到2020年，地級及以上城市建成區黑臭水體均控制在10%以內，到2030年，城市建成區黑臭水體總體得到消除”的控制性目標。城市黑臭水體整治已成為改善城市人居環境工作的重要內容，入河排污口污水應急處理是黑臭水體治理中控源截污的重要措施。在管網改造和海綿城市建設暫時沒有到位的情況下，對污水排口、雨污合流排口和雨水排口進行處理且穩定達標顯得尤為重要[2]。以合肥市瑤海區二十埠河流域某排污口污水應急處理工程為例，為解決河道污水直排口問題和緩解污水管網高水位運行問題，根據河口水量、水質特點及存在的問題，設計“AO（自循環）多效澄清”處理系統，對入河污水進行治理后排放，可減輕城市黑臭水體治理負擔，改善河道水環境質量。

一、項目概況

二十埠河為合肥市南淝河支流，又名龍塘河，是合肥市東部的一條重要季節性河流，發源于長豐縣三十頭鄉的南部，流域面積136km2，全長27.0km。每年經二十埠河排入湖區的大量污水淤泥對水源地造成直接危害，源水氨氮含量嚴重超標，富營養化嚴重，藍藻大量滋生，水質惡化，危及城市供水安全。沿河存在較多排口，通過現場勘測調查，二十埠河流域某排污口存在雨污混接、排口隱蔽、水質水量不穩定等問題，該河道排口污水主要污染源來自未徹底截污的污水、施工廢水和初期雨水等?，F階段雨污分流正本清源效果顯現緩慢，老城區和新城區污水處理能力均存在差異，雨季溢流污染調蓄能力嚴重不足，雨季混流污水處理能力欠缺等導致排口水污染嚴重，直接影響二十埠河乃至巢湖的水環境安全。

二、工程方案設計

（一）進水水量水質

經過對河口排水水質采樣檢測，水質參數表如表1。污水應急處理系統設計處理規模：5000m3/d，總變化系數1.3。河口排水經收集處理后排入二十埠河，作為河道生態補水。

表1 河口排水水質

（二）工藝選擇

該河口排水水量不穩定，若直接接管進污水廠，可能超出污水廠處理能力，而且排水COD、NH3-N等污染物超標，C/N較低，水質不滿足污水處理廠進水標準；出水水質主要考核指標為COD、NH3-N、TP，出水NH3-N要求達到2mg/L以下，要求較高；排口周圍可用空地面積較小。此時亟需一套高效脫氮除磷、占地面積小、運營操作簡單、投資及運營成本低的污水處理工藝。結合目前國內使用的污水處理技術和案例，可用的工藝有MBR工藝、A2O+BAF、自循環式生物反應處理新技術。MBR雖然出水水質好，但是對設備的控制要求太高，而且設備的數量較多，投資和運行成本較高，在膜發生污堵的時候，存在直排風險。A2O+BAF雖然對氨氮、有機質及總磷去除效果較好，但是工藝流程較復雜，能耗成本較高。而自循環式生物反應處理新技術采用自循環生物模塊與成熟的活性污泥法結合，具有創新性，同時不需要大量加藥，設備簡單，建設周期短，便于管理，運轉可靠性好，抗沖擊負荷強，經營成本及建設投入均較低，適用于該河口應急工程?？紤]自循環好氧池出水含有較高濃度硝酸鹽，不利于厭氧釋磷，后續增加ClaWon多效加載澄清池，利用混凝沉淀強化除磷，同時可保障出水SS達標?？紤]后期對出水總氮的要求，在自循環好氧前設置缺氧池。

綜上，凈水站選擇“一體化提升泵站+缺氧池+自循環好氧池+ClaWon多效加載澄清池+巴氏計量槽”的工藝。

（三）工藝描述

入河排水經一體化泵站提升泵送至格柵井，除去水中大的雜質后自流進入配水系統平均分配至缺氧池，缺氧池設置潛水攪拌機，通過回流混合液將污水中較難降解有機物分子轉化成容易降解的小分子有機物，有效提高系統的脫氮效率。缺氧池再自流至自循環好氧池，自循環好氧池通過導流裝置的設置，將生化污水處理技術中的生化反應區和污泥沉淀區整合，并在底部設置污泥斗。污水由底部反應器底部進入，經環流運動與反應器內活性污泥充分混合，之后在兩側沉淀區進行泥水分離，最終上清液由沉淀區上部溢流排出，污泥自動沉降至反應區，剩余污泥由經污泥斗定期排出。反應區下部設有微孔曝氣器，由羅茨風機供氣用于提供溶解氧及反應器內液體循環流動的動力，快速有效地去除水中的COD、氨氮等。經沉淀區固液分離后上清液自流至多效加載澄清系統，投加系統通過投加介質和混凝劑（PAC和PAM），使懸浮物在較短時間內（約6-9min）形成以介質為載體的“微絮團”。經過混凝之后的水再自流進入高效澄清器進行固液分離凈化，高效澄清器通過快速沉降（約為15min），總磷得到很好的去除，出水達標排放。工藝流程圖如圖1。

圖1 污水處理工藝流程

由自循環好氧池產生的剩余污泥及高效澄清器分離出的污泥，排入污泥濃縮池，經疊螺機脫水后的泥餅暫存，定期外運處置。污泥濃縮池上清液自流至廢水池，經泵提升至生化系統循環再處理。

（四）工藝特點

（1）自循環好氧池是利用利浦罐與自循環生化模塊相結合對池體結構進行改造，實現了工藝主體模塊化，具有建設周期短、建設成本低、運營維護簡單、可靈活拆裝等優點，適合河口類應急處理工程。

（2）ClaWon多效加載澄清技術通過添加比重為4.8～5.1的磁粉，使得絮體的比重大大提高，從而在澄清池中可以實現高效固液分離，能夠有效去除TP及SS等污染物；

（3）自循環好氧池集生化反應與沉淀于一體，在好氧曝氣完成污染物降解的同時，利用曝氣提供的氣升動力，完成污泥回流，不需要污泥回流泵，減少前期購置費及運營成本。

（五）主要構筑物及設計參數

如表2。

表2 凈水站各構筑物參數

三、運行效果

（一）處理效果

進水水質中的C/N=2.32-6.89，屬于低碳氮比[3]，馴化初期為2019年11月份，污水處理系統污泥馴化及系統調試的氣水比=18:1，總回流比=200%～400%，MLSS=3000～6000mg/L，出水顯淡黃色。工程實景如圖2所示，高效脫氮除磷污水應急處理系統從2020年1月到2020年10月運行約10個月，出水穩定達標，由于6-8月屬于合肥地區梅雨季節，進水水質較低，雖然隨著水量的波動進水COD、NH3-N、TP都有較大的波動，但是出水COD、NH3-N、TP都分別低于40mg/L、2mg/L、0.3mg/L，均滿足《地表水環境質量標準GB3838-2002）》Ⅴ類水標準。處理效果見圖3，對COD去除率最高達到95%，對氨氮去除率均在98%以上，總磷去除率達到96%以上，說明該系統運行穩定，抗沖擊負荷能力強，適用于河口應急污水處理項目（見圖2，圖3）。

圖2 高效脫氮除磷污水應急處理系統工程實景

圖3 高效脫氮除磷污水應急處理系統1-10月COD、氨氮、TP去除效果

（二）技術經濟分析

高效脫氮除磷污水應急處理系統主體采用“AO（自循環）+多效澄清”工藝，建設總投資約960萬元，施工工期60天。根據進水水質波動不同情況，直接運行成本為：0.71元/m3，其中人員成本0.171元/m3；能耗成本0.089元/m3；藥劑包括除磷劑、碳酸鈉、磁粉、PAM陰離子、PAM陽離子等，成本0.113元/m3；1-10月份平均產泥量0.2066kg/m3，折算污泥處置成本0.229元/m3；日常監測0.1元/m3；日常維護0.008元/m3。處理出水穩定，抗沖擊負荷能力強，系統手自一體化運行，操作人員主要完成配藥及定期巡檢即可。壓濾后泥餅作為五聯單蚯蚓養殖原料實現資源化循環發展。

四、結論

根據目前國家政策，按照《長江經濟帶沿江取水口、排污口和應急水源布局規劃》要求，需開展地級以上城市384個入河排污口的整治工作，河道排口污水應急處理具有較大的需求空間。本案例針對入河排污口的水質特點，采用“AO（自循環）+多效澄清”高效脫氮除磷污水應急處理系統，具有占地面積小、建設成本較低、啟動快、運行穩定、抗沖擊負荷能力強、管理方便等優點，且出水水質滿足《地表水環境質量標準GB3838-2002）》Ⅴ類水標準中CODcr≤40mg/l，NH3-N≤2(3)mg/l，TP≤0.3mg/l，pH:6-9，具有推廣應用價值。