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來源:《中國高新科技》雜誌  作者:張婷婷

 

1 項目背景

 

某汙水處理廠的既有處理能力為1×104m3/d，出水水質為一級A標準。但隨著城市的發展，汙水處理量隨之增加，同時根據《四川省岷江、沱江流域水汙染物排放標準》（DB51/2311-2016）要求，汙水排放標準限值降低，需達到Ⅳ類水質標準。因此亟需組織提標擴建工作，實現日均汙水處理能力和排出水質的雙重提升。

 

2 原汙水廠運行狀況

 

2.1 處理工藝及進、出水水質

 

原汙水排水體係按照1×104m3/d的處理標準建設而成，引入倒置A/O運行模式，兼具沉澱、過濾、消毒及排放等多重功能於一體。根據原水質統計數據可知，有關於BOD5值的相關數據體量極為有限。結合日常汙水處理檢測數據以及檢測期間所得到的極少量BOD5值，將其取為COD的1/2。同時可知原水COD/TN=3.17、COD/TP=35.5、BOD5/TN=1.6、BOD5/TP=17.7，存在碳氮比偏低的特點，難以獲得充足的碳源支持。根據該汙水處理廠的建設方案，執行一級A出水標準，但實際效果差強人意，原水中的BOD5濃度較低，進入到脫氮除磷環節時存在碳源明顯不足的問題，實際取得的磷、氮處理效果欠佳，與既定的出水品質要求尚有差距。該汙水處理廠主要對接對象為居民生活用水，但受曆史規劃方案等因素的影響，老城區汙水管網係統運行效率偏低、汙水濃度偏低。因此，需要提高處理氨氮、總氮及TP等汙染物的效果。

 

2.2 原汙水處理係統的主要問題

 

根據原汙水廠運行方案可知，汙水處理全路徑的停留時間為16.9h，具體可分為3個階段：缺氧段3.4h、厭氧段2.5h、好氧段11.0h，該時間分配方案可滿足日常的生物脫氮除磷時間要求，但局限在於脫氮效率偏低。究其原因主要體現在3個方麵：

 

（1）風機運行缺乏穩定性且工作能力偏低，導致生化池內曝氣量不足，難以創造較高的硝化效率。經檢測可知各分區的DO值為：缺氧池0.3mg/L、厭氧池0.4mg/L、好氧池1.3~2.0mg/L。

 

（2）相較於“碳氮比至少為4”的要求，實際的進水碳氮比僅為1.6，導致反硝化過程難以獲得充足的碳源支持，不具備顯著的生物脫氮除磷效果。

 

（3）硬件組成方麵缺乏後置化學除磷設施，為了避免該缺陷，通常會在二沉池出口內投入大量的磷藥劑，這將會導致汙泥活性受到影響。

 

3 基於汙水廠運行現狀的提標擴建

 

3.1 原係統改造思路

 

（1）鑒於提標改造過程中不可發生停水現象的基本要求，暫不對現有構築物采取改造措施，僅對設備換新或維護。

 

（2）以生化池脫氮為重點分析對象，切實提高其脫氮水平。

 

（3）根據生化池的既有狀況采取優化措施，以期創造更高的生物除磷效率，並適時配套後置化學除磷裝置，發揮輔助作用。

 

3.2 基於原係統的改造內容

 

（1）優先對原有風機換新，提高生化池的曝氣量。為最大限度降低改造對係統運行所造成的幹擾，逐台更換鼓風設備，維持生化池內既有的曝氣係統不變，更換設備後逐步提升曝氣量，以提高曝氣效果。

 

（2）增添外部碳源投加設施，根據現場情況布設碳源投加點，較為合適的是位於一期缺氧池、二期AAOAO的末端A段及深床濾池入口。

 

（3）增設二沉池剩餘汙泥回流管路，並在既有基礎上加大回流量，以達到提高汙泥濃度的效果。

 

（4）在既有係統出水方式的基礎上采取優化措施，需進入高效混凝沉澱池並於該處完成化學除磷操作；再轉入深床濾池，作進一步的脫氮處理。

 

（5）根據全新建設要求，TN應為10mg/L，而結合現場氣候環境可知，冬季水溫較低，TN要想達標並非易事。根據擴建方案，優先建設深床濾池，在夏季完成施工及調試，穩定提升總氮處理能力。

 

3.3 提標擴建方案

 

（1）設計規模及進、出水水質。本次擴建工程根據用水量增長情況統計出所產生的汙水總和，其形成的總量約1.2×104m3/d，而原有汙水廠的處理量約1×104m3/d。在擴建工程中，應保證建成後其能夠創造的深度處理規模達到1.2×104m3/d。

 

（2）提標擴建工藝。出於對提標擴建質量、施工效率、成本等方麵的考慮，本次擴建工作中以AAOAO工藝為核心。深度處理采取1.2×104m3/d的標準，為高效沉澱池和反硝化深床濾池相結合的運行方式。汙水處理的具體工藝流程如圖1所示。

 

汙水最初進入粗格柵內，經此環節後去除大粒徑漂浮物；隨後在泵裝置的作用下提升至細格柵，以便清理更加細微的漂浮物；經處理後水體流入沉砂池內，將其中的大粒徑砂石清理幹淨；再轉入AAOAO生化反應池，依次完成預缺氧調節、厭氧、缺氧、好氧、缺氧、好氧多級反應，經過此環節後多數有機物、氨氮、總氮及總磷均可被去除。采取多點進水的方式，配置具有可調節特性的進水堰。出水將進入二沉池並於該處完成泥水分離操作，經由超細格柵後轉至二次提升泵房。該處的汙水將進入高效沉澱池，向其中摻入適量PAC等物質，以達到化學除磷的效果，出水轉至深床濾池內，可清理懸浮物和TN，最後接受紫外消毒處理後即可排放。二沉池汙泥的流通渠道有兩類，一是厭氧/缺氧調節區，二是進入汙泥池並得到進一步的濃縮壓濾處理。

 

4 提標擴建後的運行效果分析

 

工程於2020年初完工，5月份係統進入穩定運行期，可發現各項出水指標的實測值均滿足提標擴建的要求。

 

（1）COD/NH3-N0：在尚未采取提標擴建處理措施前，進水中不乏有部分降解難度偏大的COD，傳統的AAO工藝出水COD普遍在30mg/L左右。應用提標擴建處理措施後，主體工藝升級為AAOAO，此時出水COD值可進一步降低。原係統風機效率長期偏低，但經過風機換新後配置的空氣懸浮風機綜合應用效果較好，出水BUD5和NH3-N均大幅下降，進一步提高了硝化效果。

 

（2）SS：根據原係統二沉池的運行特性可知出水SS約8mg/L，經過改造後增添了高效沉澱池，實測出水SS值在6mg/L左右。

 

（3）TN：TN的去除是汙水廠運行過程中的重點內容，從原係統的運行狀況來看，缺氧池停留時間較短，加之管路偏小等因素的影響導致TN去除效率明顯偏低。為確保生化池出水TN＜20mg/L，必須嚴格控製剛性進水量，該值宜＜7000m3/d，根據此方麵的要求建設3×103m3/d調節池，所持續的總停留時間可達21.76h，出水TN＜10mg/L。

 

（4）碳源：在缺氧池投加葡萄糖、濾池前投加乙酸鈉，可降低碳源的投加成本。

 

（5）TP：經提標擴建處理後新建係統的進水量為1.2×104m3/d，由於配置高效沉澱池，因此過濾後的出水平均TP值在0.3mg/L以內，相比未改造前的0.5mg/L有下降的變化趨勢。

 

5 結論

 

綜上所述，得出以下結論：

 

（1）在既有汙水廠一級A出水標準的基礎上作出升級，滿足《四川省岷江、沱江流域水汙染物排放標準》要求，配置多級A/O+高效沉澱池+反硝化深床濾池，實測結果表明該方案具有可行性。

 

（2）原係統中，進水的COD具有降解難度較大的特點，憑借生化單元難以控製出水COD。鑒於此，在濾池後增設高級氧化單元。

 

（3）原係統中存在進水TN浮動較大且進水碳源總量相對偏少的情況，嚴重抑製了生化單元的TN去除率，該值難以突破70%，不利於反硝化深床濾池的穩定運行，為改善這一現象需向其中投入大量的乙酸鈉，導致成本明顯增大。對此，采取投加葡萄糖和濾池前投加乙酸鈉的方式可降低碳源投入費用。