準(zhǔn)IV 出水標(biāo)準(zhǔn)下某污水處理廠二期擴(kuò)建及一期提標(biāo)改造工程實(shí)踐

彭文龍 PENG Wen-long；任雪鋒 REN Xue-feng；索鵬鵬 SUO Peng-peng

（①中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司，天津 300070；②中原環(huán)保股份有限公司，鄭州 450000）

1 項(xiàng)目概況

某污水處理廠位于某縣產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)內(nèi)，主要收集處理產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)內(nèi)的工業(yè)廢水和生活污水，其中工業(yè)廢水的比例約占50%，工業(yè)廢水主要來源為休閑食品和職能裝備制造企業(yè)經(jīng)預(yù)處理后排出的生產(chǎn)廢水。污水處理廠一期工程于2013 年建成投產(chǎn)，設(shè)計處理規(guī)模3 萬m3/d，總變化系數(shù)KZ=1.45，設(shè)有2 個污水處理生產(chǎn)系列，處理工藝為粗格柵及進(jìn)水泵池+細(xì)格柵及曝氣沉砂池+配水井+A/A/O 生物池+二沉池配水井及污泥回流泵池+二沉池+混合反應(yīng)沉淀池+纖維轉(zhuǎn)盤濾池+紫外消毒渠，其中粗格柵及進(jìn)水泵池、細(xì)格柵及曝氣沉砂池按照6 萬m3/d 建成；一期工程出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）的一級A 排放標(biāo)準(zhǔn)，出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)后排入黃龍渠。污水處理廠2015 年1 月至2016 年12 月實(shí)測進(jìn)水水質(zhì)主要指標(biāo)詳見表1。

表1 現(xiàn)狀污水處理廠2015.01～2016.12 實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)主要指標(biāo)單位：mg/L

隨著城市的發(fā)展和水污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的要求，污水處理廠總處理規(guī)模需擴(kuò)建至6 萬m3/d，出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)由現(xiàn)狀一級A 排放標(biāo)準(zhǔn)提標(biāo)至準(zhǔn)IV 出水標(biāo)準(zhǔn)。

2 設(shè)計進(jìn)水、出水水質(zhì)

根據(jù)污水處理廠一期工程近2 年的實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)數(shù)據(jù)可以看出，該污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)部分指標(biāo)偏高，水質(zhì)波動較大，BOD5/CODcr 相對較低，主要原因是污水處理廠服務(wù)范圍內(nèi)的工業(yè)企業(yè)污水排放具有間歇性，存在部分污水超標(biāo)排入污水管網(wǎng)[1]，因此在本工程二期擴(kuò)建及一期提標(biāo)確定進(jìn)水水質(zhì)時需充分考慮此不利因素[1]。設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)取實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)的90%涵蓋率，本次設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)主要指標(biāo)見表2[1]。

表2 設(shè)計進(jìn)水、出水水質(zhì)主要指標(biāo) 單位：mg/L

3 二期擴(kuò)建及一期提標(biāo)工藝的選擇

根據(jù)設(shè)計進(jìn)水、出水水質(zhì)，本工程在二期擴(kuò)建時，應(yīng)先對現(xiàn)狀一期工程污水處理工藝進(jìn)行復(fù)核，并相關(guān)提出解決方案，保證出水水質(zhì)滿足準(zhǔn)IV 出水標(biāo)準(zhǔn)，二期擴(kuò)建工程結(jié)合一期工程解決方案進(jìn)行工藝選擇。

3.1 一期污水處理工藝的復(fù)核

經(jīng)復(fù)核，現(xiàn)狀一期工程污水處理工藝不能滿足準(zhǔn)IV出水標(biāo)準(zhǔn)要求，現(xiàn)狀污水處理工藝實(shí)際出水指標(biāo)見表3。一期污水處理工藝的提標(biāo)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注CODcr、NH3-N、TP、TN 的去除。一期工程污水處理工藝經(jīng)復(fù)核，提標(biāo)工藝選擇如下：①對于出水水質(zhì)CODcr≤30mg/L 的要求，從出水CODcr 最大值和平均值可以看出，進(jìn)水可生化有機(jī)物雖在A/A/O 生物池中得到大量降解，但出水CODcr 仍無法保證穩(wěn)定達(dá)到準(zhǔn)IV 出水標(biāo)準(zhǔn)要求，主要原因是污水中含有較多工業(yè)廢水帶來的難生物降解CODcr[2]，在A/A/O 生物池?zé)o法完全降解。解決方案是在深度處理段增加臭氧高級氧化處理單元[3]，去除污水中的難生物降解CODcr。②對于出水水質(zhì)NH3-N≤1mg/L 的要求，一期工程污水處理工藝可以保證出水NH3-N 達(dá)到準(zhǔn)IV 出水標(biāo)準(zhǔn)要求[2]。③對于出水水質(zhì)TP≤0.3mg/L 的要求，一期工程污水處理工藝無法保證穩(wěn)定達(dá)到準(zhǔn)IV 出水標(biāo)準(zhǔn)要求，且絮凝劑投加量巨大。主要原因是現(xiàn)狀混合反應(yīng)沉淀池存在設(shè)計缺陷，絮凝段形成的礬花在過水墻時跌落破碎；且斜管沉淀區(qū)表面水力負(fù)荷較高，排泥系統(tǒng)排泥不暢，出現(xiàn)小顆粒污泥上浮隨出水進(jìn)入下一處理單元，影響出水水質(zhì)；同時纖維轉(zhuǎn)盤濾池設(shè)計過濾流速較高，出現(xiàn)溢流現(xiàn)象，出水存在超標(biāo)風(fēng)險。解決方案是一期工程深度處理段降負(fù)荷運(yùn)行，處理規(guī)模由3 萬m3/d 降至2 萬m3/d；同時對混合反應(yīng)沉淀池進(jìn)行改造，具體工程措施是抬高斜管沉淀區(qū)出水槽設(shè)計水位解決礬花跌落破碎問題；將排泥方式由重力穿孔管排泥改為中心驅(qū)動刮泥機(jī)收集后由螺桿污泥泵加壓排泥，且設(shè)置氣體反沖裝置對斜管進(jìn)行氣體反沖，解決小顆粒污泥上浮問題。④對于出水水質(zhì)TNP≤10mg/L 的要求，一期工程現(xiàn)有處理工藝無法保證穩(wěn)定達(dá)到準(zhǔn)IV 出水標(biāo)準(zhǔn)要求，主要原因進(jìn)水中TN 和BOD5濃度波動較大，且進(jìn)水BOD5有時過低，碳源嚴(yán)重不足。解決方案是A/A/O 生物池設(shè)置碳源投加措施。

表3 現(xiàn)狀污水處理廠2015.01～2016.12 的實(shí)際出水水質(zhì)主要指標(biāo) 單位：mg/L

3.2 二期污水處理工藝的選擇

根據(jù)設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)，在結(jié)合一期污水處理工藝和實(shí)際進(jìn)出水的基礎(chǔ)上，二期污水處理工藝的選擇，在考慮BOD5、CODcr、SS、TN、NH3-N、TP 的去除中，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注考慮CODcr、TN、TP 的去除。

①預(yù)處理工藝。預(yù)處理段粗格柵及進(jìn)水泵池、細(xì)格柵及曝氣沉砂池已在一期工程建設(shè)時建成，設(shè)計規(guī)模6 萬m3/d，總變化系數(shù)KZ=1.36。經(jīng)調(diào)查，現(xiàn)狀進(jìn)水含砂量少，曝氣沉砂池滿足運(yùn)行需求。

②二級處理工藝的選擇。本工程進(jìn)水水質(zhì)波動較大，BOD5/CODcr≤0.37，可生化性一般，二級處理工藝的選擇應(yīng)具有生物脫氮除磷能力。結(jié)合本工程進(jìn)水、出水水質(zhì)特點(diǎn)，二級處理工藝選擇采用“改良A/A/O 生物池+周進(jìn)周出圓形二沉池”處理工藝。改良A/A/O 生物池采用完全混合式溝型設(shè)計，強(qiáng)化生物池的抗沖擊能力；設(shè)置預(yù)缺氧區(qū)、多點(diǎn)進(jìn)水，強(qiáng)化生物池的脫氮除磷能力。

③深度處理工藝的選擇。深度處理工藝應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注CODcr、SS、TP 的去除。

1）對于SS 和TP 去除。本工程要求出水TP≤0.3mg/L和SS≤10mg/L，二級處理工藝完全不能滿足準(zhǔn)IV 出水標(biāo)準(zhǔn)要求，因此設(shè)計采用已非常成熟的混凝沉淀+過濾工藝；其中混凝沉淀采用機(jī)械混凝斜板沉淀的高效沉淀池，過濾采用V 型砂濾池[3]。與一期纖維轉(zhuǎn)盤濾池相比，V 型濾池具有出水效果好、出水水質(zhì)穩(wěn)定、抗沖擊能力強(qiáng)，可保證出水TP 和SS 穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

2）對于CODcr 去除。本工程進(jìn)水中含有工業(yè)廢水，溶解性難降解有機(jī)物相對常規(guī)生活污水較多，“改良A/A/O生物池+周進(jìn)周出圓形二沉池+高效沉淀池+V 型濾池”無法保證CODcr≤30mg/L 的要求；本工程采用臭氧高級氧化工藝，保證出水水質(zhì)。

3.3 二期擴(kuò)建及一期提標(biāo)污水處理工藝流程的確定

根據(jù)上述分析，本項(xiàng)目二期擴(kuò)建及一期提標(biāo)污水處理工藝流程框圖如圖1 所示。

圖1 二期擴(kuò)建及一期提標(biāo)污水處理工藝流程框圖

4 二期擴(kuò)建及一期提標(biāo)改造水處理構(gòu)筑物及主要設(shè)計參數(shù)

4.1 一期提標(biāo)改造工程

混合反應(yīng)沉淀池按2 萬m3/d 設(shè)計，最大表面負(fù)荷3.63m3/（m2*h）；纖維轉(zhuǎn)盤濾池按2 萬m3/d 設(shè)計，最大濾流10m/h。

4.2 二期擴(kuò)建工程

圖3 2021.01～2022.02 實(shí)際進(jìn)水、出水水質(zhì)NH3-N 指標(biāo)

圖4 2021.01～2022.02 實(shí)際進(jìn)水、出水水質(zhì)TN 指標(biāo)

生物池配水井按3 萬m3/d 設(shè)計；A/A/O 生物池按3 萬m3/d 設(shè)計，混合液污泥濃度3.0g/L，水力總停留時間18.54h，其中，預(yù)缺氧區(qū)0.36h，厭氧區(qū)1.65h，缺氧區(qū)5.6h，好氧區(qū)10.93h；二沉池配水井及污泥回流泵池按3 萬m3/d設(shè)計；二沉池按3 萬m3/d 設(shè)計，最大表面負(fù)荷1.06m3/（m2*h）；中間提升泵池按3 萬m3/d 設(shè)計；高效沉淀池按4萬m3/d 設(shè)計，最大表面負(fù)荷3.92m3/（m2*h）；V 型濾池按4萬m3/d 設(shè)計，正常過濾濾流5m/h；臭氧接觸池按6 萬m3/d設(shè)計，接觸時間30min，臭氧投加比1:2。

5 工程實(shí)施效果

二期擴(kuò)建及一期提標(biāo)改造工程實(shí)施后，污水處理廠出水水質(zhì)效果良好，具體出水水質(zhì)詳見圖2~圖5。

圖2 2021.01～2022.02 實(shí)際進(jìn)水、出水水質(zhì)CODcr 指標(biāo)

圖5 2021.01～2022.02 實(shí)際進(jìn)水、出水水質(zhì)TP 指標(biāo)

從圖2~圖5 可以看出，一期工程及二期工程出水水質(zhì)，采用“改良A/A/O 生物池+周進(jìn)周出圓形二沉池+高效沉淀池+V 型濾池+臭氧高級氧化”可以滿足準(zhǔn)IV 出水標(biāo)準(zhǔn)要求，該工藝出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)、抗沖擊能力強(qiáng)、出水效果好。

6 結(jié)語

①混合反應(yīng)沉淀池改造排泥系統(tǒng)方式和增設(shè)氣體反沖洗，可有效提高出水水質(zhì)效果。②在準(zhǔn)IV 出水標(biāo)準(zhǔn)要求下，深度處理過濾工藝采用V 型濾池過濾，出水效果好、出水水質(zhì)穩(wěn)定、抗沖擊能力強(qiáng)。③針對休閑食品和職能裝備制造企業(yè)經(jīng)預(yù)處理后排出的生產(chǎn)廢水，采用臭氧高級氧化工藝，可有效保證出水CODcr 穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。