東莞錦廈三洲水質凈化廠尾水提標改造工程實踐

文_麥婷軒 安徽省城建設計研究總院股份有限公司

東莞市長安鎮錦廈三洲水質凈化廠尾水，由于受納水體的茅洲河流域人口和污染物負荷的快速增長以及水環境容量本底值較小、城市規劃、管網工程及污水處理工程相對滯后和上游來水污染等原因影響，導致茅洲河流域水環境污染情況嚴重。本文從對長安鎮錦廈三洲水體污染物特點入手，針對性的選擇處理工藝方案，實現了出水水質達到《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）中的IV類水體標準。

1 尾水提標工程概述

1.1 尾水提標工程概述

城鎮污水中居民區部分所產生的污水，其污染物質較為固定，類型及含量都較為固定，能夠較為便利的設計出針對性的處理方案。然而在一些商業區，如餐飲行業集中的地區、洗衣房及汽車美容店等不僅產生的污水總量多，而且內含有多種類污染物質，給污水處理帶來了諸多的困難。特別是近年來國家及地方對環境保護要求的進一步提高，要求新建污水處理工程出水水質執行GB18918-2002中一級A標準，而原出水執行一級B標準的已建項目則要求陸續進行改造，使出水水質提高到一級A標準，部分則要求依據受納水體的水質要求，提高至IV類水標準。東莞市長安鎮錦廈三洲水質凈化廠工程總投資17868.12萬元建設15萬m3/d規模的尾水提標工程，工程占地面積約19474.28m2。水質凈化廠尾水提標工程進水水質即為前端污水處理出水排放水質，根據污水水質實測資料及需要達到的《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）中的IV類水體標準可知主要污染物為脫氮除磷二級處理出水中殘留的懸浮物、溶解性的有機物和懸浮性的有機物以及氮和磷。

1.2 處理難點

一方面，根據本工程的出水水質標準，其要求出水主要指標執行準Ⅳ類標準，因此需在常規處理工藝后增加深度處理設施。另一方面，污水處理廠的正常運營影響著整座城市的正常運行，依目前嚴峻的環保形勢，無法長時間停產改造。故需要采用對現有設施改動較少、出水水質優良、運行可靠的處理工藝。

2 進出水水質設計

2.1 進水水質設計

鑒于本工程是東莞市長安鎮錦廈三洲水質凈化廠尾水提標工程，進水水質只要符合相關標準，即可按照前端污水處理出水排放標準執行。前端污水處理出水水質標準依照行業國標和地方標準執行，根據水質凈化廠前端污水水質特征，選取了多項主要指標進行檢測，詳見表1。

2.2 出水水質設計

為應對環保的日趨重視、排放標準的日趨嚴格，為避免將來由于出水標準進一步提高而面臨的再次改造，本工程的設計出水水質標準擬采用較高標準，即主要指標執行《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）中的IV類水體標準（除總氮外）。主要涉及的標準及本次提標出水水質指標見表1。

表1 尾水提標工程設計進水水質主要指標

3 尾水提標工藝方案選用原則

3.1 符合設定進、出水水質原則

污水提標處理的目標是使得出水水質能夠達到安全排放標準，不破壞周邊環境，因此其首要原則即為應用的處理工藝要符合凈化工程設定的進、出水水質的要求。若進水水質差，進水水量超出設計或者含有的成分超過了設定的凈化能力，則會造成污水處理效果不甚理想，無法達到排放標準。

3.2 適用性原則

選擇的處理工藝首先要具備去除東莞市長安錦廈三洲污水中主要污染物的能力，應滿足污水處理廠實際用地情況的要求。

3.3 可靠性原則

所選擇的工藝方案必須是有了一定實踐基礎，且在其他地區已經應用并修改完善了的方法技術，在工程運行時可以長期穩定運營，能適應錦廈三洲水量水質的沖擊負荷，具備可靠性。

3.4 經濟可行原則

為了能夠長期運行，尾水提標處理工藝方案的選擇也要符合經濟使用原則，所選用的設備以及處理過程中的耗費要經濟可行。

3.5 獨立性原則

該工程為尾水提標工程，跟前端污水處理工程無直接相關性，該部分設備的運行應相對獨立，減少對現有設施正常運行的影響。

4 尾水提標處理工藝的比選

尾水提標處理的目標是使得出水水質能夠達到安全排放標準，不破壞周邊環境，需在詳細了解進水污水中污染物成分關系、規模等因素的基礎上，得出多種備選工藝，再去評判其綜合利用價值，以達到效益最大化。

4.1 脫氮工藝比選

在水質凈化處理工藝中，主要采用生物濾池和活性砂濾池進行脫氮見表2。其中，生物濾池的脫氮流程主要分為兩部分，一是依靠附著于載體表面的生物膜對污染物的吸附、氧化和分解，可使污水凈化，粒狀濾料層同時具有物理截留過濾作用。二是采用反硝化技術，將生物池中的含氮物質轉化為氮氣后逸出，從而確保出水總氮達標。而活性砂濾是一種連續清洗的砂濾器，依靠空間上分隔過濾和洗砂兩個工藝步驟，在過濾過程中臟砂在一個清洗容器中清洗，污染物隨清洗水一起排出。

表2 脫氮工藝介紹對比

根據污水處理工藝方案選擇原則及尾水提標工程針對性用途，選用生物濾池作為深度脫氮工藝。

4.2 化學除磷工藝比選

在化學除磷工藝中，“化學法”因為工藝復雜、運行成本高、污泥量多且難于處理。但就一般的城市污水水質，按現在普遍采用的生物除磷脫氮工藝，較難達到國家相關部門和行業要求的最高標準。因此，在明確純生物法的局限性以及化學法的工藝使用及經濟問題后，得出在生物法的后續加以化學法進行除磷工作，即能夠達到出水總磷達標，也能夠使得工藝盡可能的簡單化又經濟適用。

本次除磷工藝中的化學法部分，采用后置投加法，按照圖1所示流程進行。其主要優勢：一是整個工藝流程過程，各環節相對獨立，確保除磷效果的穩定性；二是后置投加可以根據水質情況實施精準控制。

圖1 后置投加除磷工藝流程圖

4.3 過濾工藝比選

過濾工藝的用途是污水的深度處理與污水回用，種類根據其結構、運行方式、濾料等的不同，主要分為V型砂濾池、活性砂濾池、濾布濾池。然而相對于V型砂濾池和活性砂濾池更多用于深度處理，對較高濃度氮元素去除效率可靠性差的特點，濾布濾池則具備對于多種污染物的處理具有很好的過濾效果，且其能夠長時間全自動運轉等特點。雖然濾布濾池總投資略高，但年運營費用較低，就綜合考慮整體處理成本而言，具有明顯的經濟優勢，因此本工程過濾處理工藝推薦采用濾布濾池。

4.4 消毒工藝比選

在水質凈化過程中，不僅要消除污染物，還要對水中可能存在的細菌進行消殺。可以用在水中消毒的工藝方法主要有液氯、二氧化氯和紫外線等。液氯消毒具有殺菌能力強、價格便宜、使用簡單、消毒可靠又有成熟經驗等優點，但采用加氯消毒也可以引起一些不良的副作用，如廢水中含酚一類有機物質時，有可能形成致癌化合物（THMS）等。二氧化氯對水中的病原微生物，包括病毒、細菌芽孢等均具有較好的殺滅作用，但由于從污水中逸出的二氧化氯與空氣中的有機物反應，致使二氧化氯消毒水有特殊的氣味。此外，二氧化氯制作工藝復雜，且危險性較高，會增加諸多隱性成本。紫外線消毒原理為使用紫外光照使得細菌無法進行遺傳物質的復制，進而喪失繁殖能力，實現消毒的效果，使用簡單、安全。考慮到紫外消毒不對水體產生的毒副產品，無二次污染，同時具有高效殺菌、殺滅病毒的優勢，且運行維護簡單，占地小的優勢，本工程采用紫外消毒。

5 尾水提標處理工藝設計與實現

5.1 尾水提標工藝流程

長安錦廈三洲水質凈化廠提標工程的工藝流程為“原計量后出水→二級提升泵房→硝化池→反硝化池→高效沉淀池→濾布濾池→紫外消毒池→計量排放”。本工程尾水提標處理主體工藝采用硝化池（去除COD、氨氮）+反硝化池（去除TN）+濾布濾池（去除SS及其它）+紫外消毒（去除糞大腸菌群）工藝，污泥處理工藝利用廠區已建的機械濃縮脫水后外運。

污水從前端污水處理廠區原出水計量井后尾水管接入二級提升泵房，經水泵提升，進入硝化池，由硝化池去除有機物、氨氮。然后進入反硝化池，將生物池中的含氮物質轉化為氮氣后逸出，從而確保出水總氮達標。接著進入高效沉淀池進行化學除磷，通過后置投加法可獲得很好的除磷效果，出水TP濃度可低于0.3mg/L。然后經濾布濾池進一步降低水中SS和TP等其他污染物，經紫外消毒，隨后經計量排放進入茅洲河（東寶河）。提標系統產生的SS及生物固體物通過污泥管，進入脫水機房脫水處理至含水率≤80%，統一外運處理。處理工藝流程見圖2。

圖2 尾水提標工藝流程簡圖（紅色部分）

5.2 尾水提標的實現

東莞市長安鎮錦廈三洲水質凈化廠尾水提標工程建成后，通過連續多月對進出水水質進行實時監測，具體數據如表3。

表3 尾水提標工程各主要污染物去除率表

通過以上數據可知，本文中通過尾水提標工藝的比選方案及設計的工藝流程能夠滿足設計時對于出水水質的要求，達到安全排放標準，也證明了本方案的可靠性。

6 結語

東莞市長安鎮錦廈三洲水質凈化廠提標工程項目通過“硝化池（去除COD、氨氮）+反硝化池（去除TN）+濾布濾池（去除SS及其它）+紫外消毒（去除糞大腸菌群）”的工藝，對SS、BOD5、NH3-N和TP等主要污染物去除比例分別為71%、79%、78%、77%，最終得到的尾水出水質量符合安全排放標準。