污水處理廠提標改造工藝研究及運行效果分析

周華嶺

（東臺市潤東凈水有限公司，江蘇 鹽城 224200）

隨著時代的發展和人們生活品質的提高，生活污水、工業污水的排放量日益增加，使污水治理工作越來越艱巨。例如，有些工業園區污水運輸排放管網并不完善，導致污水處理設施和工藝無法達標運行。現以鹽城市某污水處理廠為例，該污水處理廠的提標改造工作在污水處理中發揮著關鍵作用，可使全城污水管網的布置率高達95%，而高布置率的污水管網可以保證污水處理設施穩定和高效運行。

1 污水處理廠污水處理工藝介紹

1.1 鹽城某污水處理廠工藝概況

目前常見的污水處理方法有生物原理法、化學原理法和物理原理法。生物原理法主要指好氧生物處理法、序批式活性污泥法和A-A-O法等；化學原理方法主要指直流電流滲析法、酸堿中和法、氧化劑氧化還原法等；物理原理法是利用沉淀池、曝氣砂沉淀池、微濾網等設備，通過物理作用實現對水中懸浮污染物的初步去除。

以鹽城市某污水處理廠為例，其處理污水能力為90 000 m3/d。該廠一期治污能力為20 000 m3/d，運用了以奧貝爾氧化溝為核心的二級生化技術治污工藝；二期治污能力為20 000 m3/d，運用了以A-A-O氧化溝為核心的二級生化技術治污工藝，并使用先進的機械式壓縮脫水設備去除污泥，再運用具有生物原理的濾池進行除臭；三期治污能力為50 000 m3/d，運用了最新的DE型治污工藝，其曾在2019年更新了生物技術濾池除污、除臭系統，又在2020年完善了各個系統的處理單元，同時引入了先進的污水深度處理技術和再生水回收利用單元，以此提高了污水的處理能力和對污染物質的凈化率。

常用污水水質在線監測系統包括在線式NH3-N監測分析、在線式化學需氧量監測分析、在線式氫離子濃度指數監測分析等。在實際應用中，可在污水處理廠的污水進口和出口各自安裝一個監測裝置，在線監測系統接收到監測裝置反饋的指令后，每間隔1 h進行取樣，對被監測水質進行成分特征的數據化處理，然后系統會根據預先設定的程序自動檢驗、自動分析、并將優化后的信息發送到污水處理廠的控制單元和地方環衛機構，這樣就可以準確、及時、有效地將水質特征和污水處理數據送達。

1.2 接納工業廢水水質特征

該污水處理廠進水端的監控單元數據顯示，最大接收污水的總量高達設計處理量的95%，最小接收污水總量也超過了設計處理量的60.5%，年平均工作負荷高達89.6%，平均每天接收污水78 996.4 t，其污水處理量巨大。在2020年1月至12月期間，該污水處理廠重鉻酸鹽指數月均進水濃度超過167.3 mg/ L，最高進水濃度達501.6 mg/L；生化需氧量月均進水濃度超過81.5 mg/L，最高進水濃度達162.5 mg/L；懸浮固體月均進水濃度超過92.6 mg/L，最高進水濃度達172.9 mg/L；氨氮月均進水濃度超過20 mg/L，最高進水濃度達40.1 mg/L；總磷月均進水濃度超過3.36 mg/L，最高進水濃度達5.98 mg/L；總氮月均進水濃度超過36.2 mg/L，最高進水濃度達45 mg/L。現有污水處理系統基本能接管以上主要污染物指標[1]。

目前，污水處理廠的污水主要來自機械制造業、化工生產業和食品加工領域等排放的污水。這些污水中含有化學需氧量、生化需氧量、總磷和化學污染物質等，多數為陰離子附著的活性劑、重金屬等。根據各地區污水處理廠管理制度，相關單位需將排放的污水在內部進行預處理，達到接收標準后才能排放至污水處理廠進行深度處理。根據《污水排入城鎮下水道水質標準》（GB/T 31962—2015），污水處理廠重鉻酸鹽指數的接納指標為500 mg/ L、生化需氧量的接納指標為350 mg/L、NH3-N的接納指標為45 mg/L、TP的接納指標為70 mg/L、TN的接納指標為8 mg/L。

2 污水處理廠提標改造研究

2.1 提標改造項目的工藝流程圖

提標改造需要在前三期治污工藝維持不變的前提下，綜合考慮污水處理廠的現有設施、工作能力和接收量，以完善生化技術處理系統。提標改造項目引入了先進的污水深度處理技術和再生水回收利用單元，運用了如圖1所示的“微絮凝、微濾、沉淀、微濾、消毒、生水回用或尾水排放”工藝，提高了污水中菌群、懸浮固體、總氮的去除率，其中，水中污泥則使用機械壓縮脫水后送至外部進行處理[2]。

圖1 提標改造項目工藝流程圖

2.2 提標改造設備及建筑物的平面布置

很多污水處理廠在推進提標改造工程時，普遍會遇到工程用地有限的問題，導致各道污水處理工序的設施以及建筑很難按常規流水線布局，只能將部分設施和建筑合二為一。具體工程如下：首先，要拆掉先前的機械設備維修房，然后把加氯消毒廠房與再生水化學反應池合并建設，地上設置加氯消毒廠房，地下設置再生水化學反應池；其次，合并位于中間的反硝化深床過濾池、污水雙向提升泵站和反洗綜合用室，上層建設煤氣鼓風機反沖洗室，下層建設矩形反沖洗清水池和反沖洗廢水池。然后在已建一、二期物理反應池及加氯消毒廠房的用地上建設中間污水雙向提升泵站、反硝化深床過濾池及反沖洗池綜合用室（再建前需要先拆除原有的設施和建筑）；最后，在已建的機修房的用地上設置消毒渠，其坐落于氧化溝的對面，同時，在污泥濃縮池的用地上建設碳源添加房及變配電站，其坐落于濃縮脫水機室的東北方向，并在綜合樓的西側、食堂的東南方向建設機修房。

2.3 預處理單元的提標改造

為了確保后續治污處理工序的順利完成，污水在送入生物技術處理裝置前必須進行預處理。預處理裝置包括微型過濾格柵、污水雙向提升泵站、污水沉淀罐等。預處理可初步去除掉污水中的泥砂、柵渣、油污等，其中，截污收集管的后端設置了微型過濾格柵和污水雙向提升泵站。在實際運行中，污水處理廠的第一步預處理工序為微型格柵過濾，主要去除大尺寸的懸浮物質和影響后續處理工作的雜物，以保證后續裝置的有效運轉。

改造過程如下：首先，要更換水解酸化池的曝氣攪拌裝置，清除內部的淤泥，要選用內徑為120 mm、壁厚為4 mm的無縫鋼管作為曝氣攪拌裝置的母材，再裝上配套的法蘭盤、開關件；然后，要重新更換淹沒式生物濾池的活性生物填料，增設一臺風壓為15 kPa～0.2 MPa的鼓風機，同時將曝氣管網單元的鐵銹清理干凈；最后，要拆掉沉淀池的破舊斜板，采用槽鋼作為支撐，再清理干凈沉淀池的污泥，這樣才能改善沉淀池的設備老化和污泥淤積的問題。

2.4 生化處理單元的提標改造

原污水處理系統一期采用ORBAL橢圓氧化溝治污工藝，二期采用A-A-O治污工藝，三期采用DE型治污工藝，這是一種可以完成除磷脫氮的生物技術處理工藝，這種工藝去除TN的能力高達95%，是常規工藝的5倍。而運用生物合成后，去除TP的能力從14%～19%提升至81%～91%，大多數情況下能夠可靠完成治污指標。在污水處理廠提標改造工作中必須考慮目前生化池的特征，需添加適量的碳源、完善各單元的運作方式。例如，增加生化池中活性污泥的含量可增強總氮與總磷的去除能力，添加碳源以保證脫氮工作的正常運轉。同時，還需對氧化溝的污水處理工藝進行優化升級，要引進新的設備，淘汰舊設備、落后工藝。在運用A-A-O治污工藝時，通過增大污染物質在污水中的回流比，在保證污染物質不發生膨脹以及其他化學反應的前提下來選擇更高的污泥濃度。對于運用DE型工藝的，可以通過改變轉刷低轉速工作的時間，來提高反硝化效率，使其脫氮能力達到提標改造的要求。

污水處理廠的升級改造，在前三期的基礎上，進一步完善了污水處理工藝，如果污水中碳源成分比較低，可以在確保不削弱其除磷能力的情況下，添加適量碳源，可明顯提高脫氮除磷能力[3]。

2.5 深度處理單元的提標改造

要使處理后的污水達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）中一級A 的排放標準，必須將污水中的TN、TP和懸浮固體等污染物質去除，因此建議在前面幾期的二級生化技術處理完后設置一體化污水深度處理裝置，以提高污水處理效果。

根據處理指標和要求的不同，污水深度處理可采用的工藝較多，提標改造工作需引用先進的微絮凝、微濾、沉淀、微濾、消毒、再生水回用或尾水排放技術，可增強去除懸浮固體、總氮等污染物質的能力。選用一體式反硝化深床濾池進行深度過濾具有以下優點：（1）過濾料表面會產生一層微型生物膜，可以在過濾池前半段添加碳源，以提升深床過濾池的生化脫氮效果；（2）有效去除污水中的磷物質；（3）快速去除污水中的懸浮物，將懸浮固體含量降低到4 mg/L；（4）使用過濾磚結構的反硝化濾池過濾效果要比長柄過濾頭和過濾板工藝好，且便于安裝和維護；（5）將反沖洗水量降低至1.9%左右；（6）帶有微絮凝過濾功能的深床過濾池，簡化了現有的混凝沉淀單元，減少了工程成本；（7）深床過濾池具有運行靈活、建設及運營成本低的優點，目前的運營管理體系較為成熟。

3 結語

綜合評價以上提標改造項目，根據污水處理廠水質在線監測儀器檢測顯示，處理后的污水中化學需氧量平均濃度為13.4 mg/L，懸浮固體平均濃度、總氮平均濃度、總磷平均濃度、氨氮混合物平均濃度分別為7.3、3.5、0.21、2.24 mg/L，經污水處理廠處理后排放的污水的各項污染物指標均符合《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A標準，本次提標改造項目工作取得了令人滿意的成績。