深度處理技術(shù)在城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造中的工程應(yīng)用

摘要：四川省某城鎮(zhèn)污水處理廠出水水質(zhì)原來(lái)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，隨著城鎮(zhèn)污水排放要求的提高，提標(biāo)改造勢(shì)在必行。該污水處理廠原采用“格柵井+調(diào)節(jié)池+水解酸化池+接觸氧化池+二沉池+紫外線消毒”工藝，結(jié)合實(shí)際出水水質(zhì)數(shù)據(jù)中總氮超標(biāo)的特點(diǎn)，在原二沉池后、紫外線消毒渠之前增加“高效沉淀池+反硝化濾池”組合。項(xiàng)目出水滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，可為同類(lèi)型城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造提供設(shè)計(jì)參考。

關(guān)鍵詞：深度處理技術(shù)；城鎮(zhèn)污水處理廠；提標(biāo)改造；高效沉淀池；反硝化濾池

中圖分類(lèi)號(hào)：X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2025）02-0-03

Engineering Application of advanced treatment technology in upgrading and renovating urban sewage treatment plants

XIANG Wei， JIAN Hao， YUE Zhongqiu， WANG Yingrong， FAN Xiaolu， ZHU Chunyou， LIU Jun

（Hunan Aerospace Kaitian Water Co.， Ltd.， Changsha 410100， China）

Abstract： The effluent quality of a certain urban sewage treatment plant in Sichuan province used to comply with the first level B standard of the Pollutant Discharge Standards for Urban Sewage Treatment Plants （GB 18918—2002）， with the increasing requirements for urban sewage discharge， it is necessary to raise the standard and make improvements. The sewage treatment plant originally used the process of “grid well + regulating tank + hydrolysis acidification tank + contact oxidation tank + secondary sedimentation tank + ultraviolet disinfection”， combined with the characteristic of total nitrogen exceeding the standard in actual effluent water quality data， a combination of “high-efficiency sedimentation tank +

denitrification filter” was added after the original secondary sedimentation tank and before the ultraviolet disinfection channel. The effluent of the project meets the first level A standard of the Pollutant Discharge Standards for Urban Sewage Treatment Plants （GB 18918—2002）， which can provide design reference for the upgrading and renovation of similar urban sewage treatment plants.

Keywords： advanced treatment technology; urban sewage treatment plant; upgrading and renovation; high-efficiency sedimentation tank; denitrification filter

隨著城鎮(zhèn)人口的增長(zhǎng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，污水產(chǎn)生量不斷增加，原有的處理設(shè)施可能無(wú)法滿足需求，為更好地保障公眾健康和生活質(zhì)量，污水排放標(biāo)準(zhǔn)也相應(yīng)提高。各地城鎮(zhèn)污水處理廠積極響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排號(hào)召，排放標(biāo)準(zhǔn)由原來(lái)的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)提升為一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)或者更高標(biāo)準(zhǔn)[1]。四川省某城鎮(zhèn)污水處理廠主要處理生活污水，原設(shè)計(jì)污水處理規(guī)模為700 m3/d，原采用格柵井+調(diào)節(jié)池+水解酸化池+接觸氧化池+二沉池+紫外線消毒工藝，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。為了落實(shí)國(guó)家政策，保護(hù)水環(huán)境，該污水處理廠實(shí)施提標(biāo)改造，出水水質(zhì)由一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)提升至一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合實(shí)際出水水質(zhì)數(shù)據(jù)的總氮（Total Nitrogen，TN）超標(biāo)問(wèn)題，該污水處理廠利用反硝化原理降解其中有機(jī)氮，在原二沉池后、紫外線消毒渠之前增加“高效沉淀池+反硝化濾池”組合，確保水質(zhì)穩(wěn)定提升[2]。經(jīng)過(guò)16個(gè)月的運(yùn)行效果驗(yàn)證，提標(biāo)改造達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。項(xiàng)目出水污染物濃度顯著下降，水質(zhì)明顯改善，可為類(lèi)似項(xiàng)目提供技術(shù)支撐。

1 污水處理工藝選擇

提標(biāo)改造前，項(xiàng)目實(shí)際出水TN濃度超標(biāo)。綜合考慮投資成本、占地面積和運(yùn)營(yíng)成本，深度處理選用反硝化濾池。反硝化濾池是獨(dú)特的過(guò)濾工藝，反硝化深床濾池是集生物脫氮及過(guò)濾功能于一體的處理單元，是脫氮及過(guò)濾并舉的先進(jìn)處理工藝[3]。目前，常見(jiàn)的反硝化深床濾池按進(jìn)水方式可分為下向流反硝化深床濾池和上向流反硝化深床濾池，其性能對(duì)比如表1所示。經(jīng)對(duì)比，項(xiàng)目采用上向流反硝化深床濾池。為保證上向流反硝化深床濾池穩(wěn)定運(yùn)行，將高效沉淀池與上向流反硝化深床濾池相結(jié)合，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)懸浮物（Suspended Solids，SS）、總磷（Total Phosphorus，TP）的高效去除，并同時(shí)去除部分五日生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand after 5 days，BOD5）、化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，CODCr）。

1.1 工藝流程說(shuō)明

污水處理工藝流程如圖1所示。二沉池出水自流進(jìn)入中間水池，中間水池中的提升泵將污水提升至高效沉淀池。高效沉淀池通過(guò)混凝加藥和高效沉淀，去除污水中的TP、SS，含磷污泥排放至污泥處理系統(tǒng)。高效沉淀池出水通過(guò)自流進(jìn)入上向流反硝化深床濾池。在反硝化濾池中，通過(guò)外加碳源進(jìn)行反硝化脫氮，確保TN達(dá)標(biāo)排放，同時(shí)利用過(guò)濾功能，去除SS，出水經(jīng)紫外線消毒后達(dá)標(biāo)排放。反硝化濾池濾后出水用于濾池的反沖洗，反沖洗廢水排入前端調(diào)節(jié)池。

1.2 施工形式比較

結(jié)合高效沉淀池和上向流反硝化深床濾池的工藝特征，目前，項(xiàng)目可采用兩種施工方案。一種是土建結(jié)構(gòu)，另一種是模塊化的標(biāo)準(zhǔn)件結(jié)構(gòu)[4]。2個(gè)方案均能滿足項(xiàng)目設(shè)計(jì)出水水質(zhì)要求，技術(shù)比較如表2所示。若采用高效沉淀池、上向流反硝化深床濾池的土建結(jié)構(gòu)，則分隔多，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，新建難度大，建設(shè)周期長(zhǎng)，如果實(shí)際處理水質(zhì)水量達(dá)不到預(yù)期，就會(huì)造成投資浪費(fèi)。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)土建施工誤差較大，質(zhì)量一致性難以保障，影響工藝效果。采用工廠化鋼制設(shè)備，可根據(jù)處理水量的大小，高效組合模塊，避免浪費(fèi)，節(jié)省時(shí)間，設(shè)計(jì)與施工周期短，安裝快捷，便于搬遷，維護(hù)方便，能夠?qū)崿F(xiàn)水處理設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用[5]。經(jīng)對(duì)比，項(xiàng)目采用模塊化的高效沉淀池與上向流反硝化深床濾池組合。

2 運(yùn)行費(fèi)用分析

2.1 電費(fèi)

提標(biāo)改造后，項(xiàng)目裝機(jī)功率為22.39 kW，運(yùn)行功率為14.12 kW，每天電耗為94.06 kW·h，噸水電耗約為0.134 kW·h，電費(fèi)按照0.70元/（kW·h）計(jì)算，電費(fèi)單價(jià)約為0.094元/t水。

2.2 人工費(fèi)

提標(biāo)改造工程并入原有污水處理廠進(jìn)行管理，不另行增加人員編制。

2.3 藥劑費(fèi)

采用聚合氯化鋁作為除磷劑，每天需要30 kg聚合氯化鋁，配制的藥劑濃度為5%，按照市場(chǎng)價(jià)2.0元/kg計(jì)算，除磷劑投加費(fèi)用為60元/d，則除磷劑理論投加費(fèi)用為0.086元/t水。為了去除TN，投加乙酸鈉補(bǔ)充碳源。1 mg硝酸鹽氮理論消耗2.87 mg CODCr，但常規(guī)脫氮工藝實(shí)際需要消耗5～8 mg CODCr。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，反硝化濾池去除1 g TN只需要消耗4 mg CODCr，按TN濃度為5 mg/L時(shí)需要外加碳源的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，則乙酸鈉投加量為14 kg/d，按照乙酸鈉（含量25%）市場(chǎng)價(jià)1 500元/t計(jì)算，總藥劑費(fèi)用為0.206元/t水。

2.4 運(yùn)行成本

項(xiàng)目污水處理設(shè)施的直接運(yùn)行成本如表3所示。

3 工程運(yùn)行情況

2023年，項(xiàng)目完成提標(biāo)改造，調(diào)試后開(kāi)始試運(yùn)行，實(shí)際運(yùn)行結(jié)果如表4所示。除了SS、CODCr、BOD5、TN和TP，監(jiān)測(cè)指標(biāo)還有pH值和氨氮（NH3-N）。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，污水處理效果良好，各項(xiàng)污染物指標(biāo)均已達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，出水水質(zhì)穩(wěn)定。

4 結(jié)論

項(xiàng)目運(yùn)行結(jié)果表明，該組合工藝能有效地處理生活污水，出水水質(zhì)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，為同類(lèi)型城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造提供借鑒。從噸水運(yùn)行費(fèi)用來(lái)看，電費(fèi)為0.942元/m3，藥劑費(fèi)為1.605元/m3，人工薪酬及福利費(fèi)為0.196元/m3，自來(lái)水費(fèi)為0.012元/m3，設(shè)備維護(hù)費(fèi)為0.078元/m3，在線監(jiān)測(cè)設(shè)備維護(hù)費(fèi)為0.116元/m3，管理費(fèi)用為0.101元/m3，噸水總直接運(yùn)行費(fèi)用為3.05元。在實(shí)際運(yùn)行中，生活污水水質(zhì)與水量變化較大，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整曝氣量、加藥量、混合液回流量和污泥回流量等指標(biāo)，使各項(xiàng)出水指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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5 李博洋，顧成奎，羅曉麗，等.“水十條”實(shí)施背景下工業(yè)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展的路徑探討[J].環(huán)境保護(hù)，2015（9）：28-31.

收稿日期：2024-12-03

作者簡(jiǎn)介：向偉（1981—），男，湖南株洲人，工程師。研究方向：污水處理裝備的開(kāi)發(fā)。

通信作者：劉君（1989—），女，湖南婁底人，碩士，高級(jí)工程師。研究方向：水污染控制。