反硝化濾池+臭氧氧化工藝在污水處理廠中的應用

摘要：山東省某污水處理廠現狀設計處理規模為4萬m3/d，經現狀設施評估，出水標準較低，因此要進行提標改造。本文結合污水處理廠處理現狀，設計提標改造方案。經評估，提標改造后，采用反硝化濾池+臭氧氧化的方式，可以有效去除污水中的難降解物質，出水滿足相關排放標準。

關鍵詞：反硝化濾池；臭氧氧化；提標改造

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）02-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.02.056

Application of denitrification filter + ozone oxidation process in sewage treatment plants

SUN Pichao， CHU Fan

（Shandong Branch of China Urban Construction Design amp; Research Institute Co.， Ltd.， Jinan 250000， China）

Abstract： The current design treatment capacity of a sewage treatment plant in Shandong Province is 40 000 m3/d， after evaluation of the current facilities， the effluent standard is relatively low， so it is necessary to carry out standard upgrading and renovation. Based on the current situation of the sewage treatment plant， this paper designs a upgrading and renovation plan. After evaluation， it is found that after the upgrading and renovation， the use of denitrification filter + ozone oxidation can effectively remove difficult to degrade substances in wastewater， and the effluent meets relevant discharge standards.

Keywords： denitrification filter; ozone oxidation; upgrading and renovation

隨著山東省人口的增加和城市建設規模的擴大，工業化和城市化進程不斷加快，污水處理廠承受的污水處理壓力日益增長。為了滿足日益增長的污水處理需求[1]，提高處理能力和效率，并符合更嚴格的環境排放標準和法規要求，污水處理廠提標改造勢在必行。

1 項目概況

《山東省“十四五”生態環境保護規劃》指出，“十四五”時期，全面推進工業園區污水處理設施建設和污水管網排查整治，鼓勵有條件的園區實施化工企業廢水“一企一管、明管輸送、實時監測”。某污水處理廠受納水體為南水北調東線工程輸水線路的重要調蓄水庫，河水水質將對輸水水質產生較大影響。因此，有必要對該污水處理廠進行提標改造，最大限度地削減受納水體的污染負荷，有效保障最終受納水體水質。

1.1 設計進出水水質

現狀污水處理廠設計出水水質滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級A標準。原設計進出水水質如表1所示。主要監測指標有化學需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）、五日生化需氧量（5th Biochemical Oxygen Demand，BOD5）、

懸浮物（Suspended Solid，SS）、氨氮（NH3-N）、總氮（Total Nitrogen，TN）和總磷（Total Phosphorous，TP）。

1.2 實際進出水水質

該污水處理廠出水COD冬季和夏季略高，春季和秋季略低，進水含有工業企業排放的工業廢水，導致NH3-N及TP濃度波動較大，瞬時值較高，進水TN含量過高，出水水質難以達標。實際進出水水質如表2所示，現狀出水不能穩定達到《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）的Ⅳ類水質標準。因此，結合現狀實際進出水水質，本次提標改造應著重考慮對COD、BOD5、TP、TN及NH3-N的去除[2]。

1.3 工藝流程

2020年改造后，該污水處理廠設計處理規模為

4萬m3/d。污水處理分為預處理、生化處理及深度處理3個單元，其中，預處理包括粗格柵、提升泵站、細格柵及旋流沉沙，生化處理包括缺氧池、厭氧池、好氧池和二沉池，深度處理包括絮凝沉淀池、連續流沙濾池及消毒池。

1.4 存在的問題

現狀污水處理廠排放標準較低，出水不能達到地表水Ⅳ類水質標準，要進行提標改造。BOD5的90%進水概率值低于100 mg/L，因此碳源可能不足。目前，進水TN含量過高，因此要進一步提高污水處理廠的脫氮能力。連續流沙濾池濾料易堵塞，導致過濾能力降低。

2 提標改造方案設計

2.1 提標改造方向

目前，污水處理廠出水基本能滿足一級A標準，針對現狀實際出水水質及污水水質特點，擬采取多項提標改造技術措施。一是進一步去除COD。在深度處理工段增加臭氧接觸氧化工藝，進一步去除生化出水中難降解有機物。生化池配備炭粉應急投加裝置，確保COD穩定低于30 mg/L。二是進一步去除NH3-N。適當增加現狀生化池的污泥濃度，提高供氧量，滿足NH3-N硝化的溶解氧（DO）需求。后端強化處理池末端加填料，也可去除部分氨氮，確保NH3-N去除效果，使其穩定低于1.5 mg/L。三是進一步去除TN。在深度處理工段新建反硝化濾池，進一步去除TN，確保TN達標。四是進一步去除TP。新建反硝化濾池兼具過濾功能，以盡可能去除SS，從而降低出水TP。調整除磷藥劑投加量，以生化除磷為主、化學除磷為輔的組合方式，保證出水TP達標。除采取以上措施外，最重要的是穩定進水水質，減輕進水量及水質變化對生化系統的沖擊，特別是嚴格控制進水中超標廢水的排入。

2.2 工藝優化選擇

經分析，確定提標改造后工藝流程，如圖1所示。

2.2.1 TN強化處理工藝的選擇

現狀污水處理廠主要依靠生化池來脫氮，生化池采用倒置厭氧-缺氧-好氧（A2/O）工藝，總水力停留時間約為21.5 h。若將現狀池體改造為兩級厭氧好氧（AO）工藝，要對好氧段重新分隔。現狀好氧段采用氧化溝池型，重新分隔，工程量大，改造難度較大。經綜合考慮，本方案在生化池后端增加脫氮深度處理工藝，不對現狀生化池進行改造。技術經濟比較顯示，反硝化濾池相較于曝氣生物濾池，其出水水質更好，不需要后端過濾，更節省經濟成本，運行自動化程度高，可以有效減小管理強度，節約人力成本，濾池過濾周期長，反沖洗水量少，成本較低。進水TN偏高，除新建反硝化濾池外，也要盡量從源頭控制TN，降低TN含量。

2.2.2 TP強化處理工藝的選擇

項目進水含有工業廢水，可生化性差，僅利用常規的生化處理難以穩定達到COD≤30 mg/L的提標要求。因此，深度處理段需要增加高級氧化工藝，以滿足新的排放要求。經比較，臭氧氧化工藝投資高，但處理成本低，且不增加污水鹽分，不影響回用，不產生污泥，總體運行費用低于芬頓氧化工藝。芬頓氧化工藝設備投資較低，但是運行成本高，污泥產生量大，而且增加污水鹽分，影響回用。因此，項目選擇臭氧氧化工藝。考慮現狀廠區用地較緊張，將現狀連續流沙濾池拆除，新建強化處理池——臭氧氧化池，臭氧發生間與廠區北側再生水廠共用，無須新建，減少占地的同時，節約投資。

2.3 設備參數設計

2.3.1 反硝化濾池

新建1座反硝化濾池，同時利用現狀清水池作為濾池出水池，并在池內安裝反洗水泵及提升水泵。反洗風機安裝于現狀清水池池頂，采用室外機型。采用半地上鋼筋混凝土結構，池體尺寸為32.69 m×31.28 m×

5.75 m，設計流量為2 363 m3/h，總過濾面積為450 m2，

設計濾速為5.25 m/h，碳源投加比例（碳氮比）為3（不考慮進水DO），濾料采用石英砂濾料，有效粒徑為2～4 mm，厚度為2 m。承托層采用天然鵝卵石，粒徑為3～40 mm，厚度為0.45 m。配水采用濾磚。混合攪拌機配備1臺，功率為3.0 kW；進水閘門配備

6個，規格為500 mm×500 mm；反沖洗排水泵配備

2臺，流量為100 m3/h，揚程為10 m，功率為5.5 kW；

反沖洗排水提拔閥配備6個，直徑為600 mm；石英砂濾料體積為823.7 m3，粒徑為1.70～3.35 mm；承托層體積為171 m3，填料粒徑為3～20 mm；潛水排污泵配備2臺，流量為15 m3/h，揚程為10 m，功率為1.5 kW；

提升泵配備4臺，流量為1 050 m3/h，揚程為5 m，功率為37 kW；反洗水泵配備3臺，流量為650 m3/h，揚程為10 m，功率為30 kW；反洗風機配備3臺，流量為53.6 m3/min，風壓為65 kPa，功率為90 kW。

2.3.2 強化處理池

拆除原有連續砂濾池，新建強化處理池。臭氧發生裝置與再生水廠共用，現狀臭氧發生間安裝2臺臭氧發生器（臭氧產生量20 kg/h），本次設計新建臭氧投加管接至強化處理池。該池采用半地上鋼筋混凝土結構，分為4格，池頂設置尾氣排放口、人孔等。設計流量為2 363 m3/h，總水力停留時間為30 min。射流泵配備3臺，流量為120 m3/h，揚程為15 m，功率為15 kW；尾氣破壞器配備2臺，功率為6.5 kW；射流曝氣裝置配備24個，流量為20 m3/h；臭氧投加單元配備1套；反沖洗排水提拔閥配備4個，直徑為800 mm；卵石承托層體積為66 m3，高度為400 mm；催化填料體積為250 m3，高度為1 500 mm，粒徑為2.0～4.0 mm；規格980 mm×980 mm的濾板配備140塊，規格980 mm×490 mm的濾板配備20塊；濾池專用濾頭配備8 320個。

2.3.3 加藥間改造

拆除加藥間內的隔墻、基礎及雜物，新增次氯酸鈉加藥系統。次氯酸鈉立式儲罐配備2臺，有效容積為15 m3；次氯酸鈉計量泵配備2臺，流量為500 L/h，

揚程為30 m，功率為0.55 kW；次氯酸鈉卸料泵配備

2臺，流量為40 m3/h，揚程為20 m，功率為5.5 kW。

2.3.4 中水泵房改造

拆除現狀中水泵房內水泵基礎及管道，新建羅茨風機基礎。羅茨風機配備2臺，流量為36.72 m3/min，

風壓為70 kPa，功率為75 kW。

3 結語

提標改造后，該污水處理廠采用反硝化濾池+臭氧氧化工藝進行強化處理，出水水質可以滿足地表水Ⅳ類水質標準，提標改造達到預期效果。該工藝可以經濟、有效地去除污水中的難降解物質，出水達到相關排放標準，既能滿足流域水環境質量改善要求，又可推動城市持續健康發展。

參考文獻

1 余 波，李簫寧，張 名，等.臭氧催化氧化技術用于工業園區綜合廢水處理研究[J].給水排水，2023（11）：74-79.

2 趙紫彤.安慶市高新化工園區綜合尾水深度脫氮與脫碳效能研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2021：8-9.