西安市第十污水处理厂提标改造工程研究

楼海婷 高 航

(长安大学环境科学与工程学院，陕西西安 710054)

为应对水环境的恶化、减缓水域富营养化，国家环保局2002年12月24日发布了GB 18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准，对城镇污水处理厂排水提出了更严格的标准;《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20%左右，主要污染物排放总量减少10%的约束性指标。为加强水资源的循环利用、降低污染负荷，陕西省同样要求各污水处理厂都需要提高排放标准，尽快改善渭河流域水体质量[1]。选择正确的工艺是提标改造的基础。研究以西安市第十污水处理厂为例，简述两种改造工艺方案及比选，为其他水厂的提标改造研究提供依据和参考。

1 提标改造的意义及指导思想

污水厂提标改造是近年来的热点问题，自太湖蓝藻事件，使污水处理厂的升级改造工作加快了步伐，陕西省为了加快解决渭河流域污染防治问题，下发了《渭河流域“六市一区”环境保护城市联盟框架协议》，推进了环境保护在可持续发展中的地位。污水厂提标改造即通过升级污水厂工艺流程，将原水质为国家一级B排放标准的出水提升为一级A，可以有效的做到污水再利用以及保护排放水不污染生态环境，是可持续发展的必然环节。提标改造工程首先应该做到技术的合理性、适用性和可靠性，把技术和工程的风险降到最低。选择的工艺方案的处理效果应该稳定可靠、工艺控制调节灵活、投资运行费用节省。对于提标改造中出现的新工艺、新设备应该在技术成熟的条件下使用。在除磷方面，应先生物除磷，再化学除磷[2]，加强节能减排，提高效益。

2 污水厂工程概况

西安市第十污水处理厂工程设计规模为近期40 000 m3/d，远期80 000 m3/d。污水处理采用微孔曝气氧化沟工艺，污泥处理采用机械浓缩脱水工艺。此厂氧化沟工艺混合液浓度为3 500 mg/L，HRT为20.8 h，SRT为15 d，出水水质能达到国家一级B排放标准。其进出水水质见表1。

表1 西安第十污水处理厂进水水质

该厂出水排入渭河(Ⅲ类水体)[3]，参照GB 18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准规定，提标改造后处理污水达到一级A标准。其出水水质见表2。

表2 西安市第十污水处理厂出水水质[4] mg/L

微孔曝气氧化沟内回流比R=4～15，因此具有更高的脱氮率。同时，混合液回流不需另加动力设备，利用沟中水力条件即可完成。避免了其他工艺反硝化的硝酸盐需要从好氧区回流，以及反硝化碳源不足的缺点[5]，因此可以稳定的脱氮。COD，BOD以及NH3-N均能稳定除去，但是SS和TP还需进一步处理。一般城市污水处理厂提标改造常用办法是将生物除磷和化学除磷相结合，实践证明，两种方法结合除磷具有很好的效果，也更经济。而选取正确的过滤工艺才能更有效去除SS，保证出水达到国家一级A。

3 工艺比选

研究选取纤维转盘滤池和反硝化深床滤池两种工艺进行方案比选。

3.1 纤维转盘滤池

目前在全世界已经有350个污水厂采用该项技术，纤维转盘滤池的运行状态包括过滤、反冲洗、排泥三个过程。污水中悬浮态存在的杂质在特别设计的混凝土滤池内得以去除，使处理水的SS达到一级A标准。

3.1.1 纤维转盘滤池特点

1)较强的抗冲击负荷能力。

2)处理水出水的水质稳定。

3)水头损失小，整座滤池(包括配水)最大水头损失仅约为0.7 m。

4)反冲洗方便，无需设置反冲洗泵房和鼓风机房。

5)能耗低:转盘过滤器总装机功率低，例如处理量20 000 t/d的转盘过滤器，单套设备装机功率5.55 kW。

6)运行费用低。

7)可以节省药剂用量20%～30%左右。

8)控制简单，管理方便，无需人为操作，减少人工工作强度。

3.1.2 纤维转盘滤池工艺流程

纤维转盘滤池工艺流程见图1。

3.1.3 纤维转盘滤池运行效果

纤维转盘滤池中滤布转盘用于过滤活性污泥终沉池出水，设计水质:进水(二级处理出水水质)30 mg/L(最高可承受80 mg/L～100 mg/L)，出水SS≤5 mg/L，可见此工艺对悬浮物去除能力很强，结合投加药剂可去除磷，实验表明，TP的去除率最高可达到80%以上，也可去除重金属等废水。

3.1.4 纤维转盘滤池投资费用计算

纤维转盘滤池平均按日处理1万t的滤池(混凝土)，占地面积不大于15 m2，高度3.3 m。按西安市第十污水厂远期8万t设计，预计投资费用1 159.01万元，运行成本0.06元/m3。

3.2 反硝化深床滤池

反硝化深床滤池通过运用深床过滤池为生物反应器来达到反硝化的效果，使微生物在砾石表面和滤层中生长。这种生物过滤过程通过处理二级污水可达到出水一级A标准。此工艺将反硝化功能与深床过滤功能有机结合在一起，根据中试试验，处理效果理想。反硝化过程中硝酸盐氮(NO3-N)被还原为氮气，氮气气泡在滤床中被悬浮物以及反硝化生物膜所截留。反硝化系统为降流式重力过滤池，去除悬浮物效果好，因此无需澄清池或者额外的污水深度过滤器。在反硝化过程中，污水是被强制围绕氮气气泡流动，随后污水会在过滤器的滤层中聚集，以提高生物接触与过滤效果。通过自动投加控制系统可添加外部碳源，以有效去除NO3-N。

3.2.1 反硝化深床滤池工艺特点

1)滤池采用气水分布滤砖技术，气水反冲力度强，气水分布均匀。

2)滤料表面为高强度的石英砂，滤料不磨损、不跑砂，终身无需补料。

3)运行灵活，既能具有反硝化功能的反硝化深床滤池(外加碳源)的特点(去除TN，SS和TP)，又能具有深床滤池(取消外加碳源)的特点(去除SS和TP)。

4)造价低，一池可当两池用，深度处理费用低。

5)终身免修维护，无易损易耗件。

3.2.2 反硝化深床滤池工艺流程

反硝化深床滤池工艺流程见图2。

3.2.3 反硝化深床滤池运行效果

根据中试试验测定，在外加碳源的情况下，COD，SS，TN和浊度的去除效果稳定且优于一级A，若控制外加碳源，TN去除效果低于5 mg/L。

3.2.4 反硝化深床滤池投资费用计算

二级处理水进入深床反硝化滤池，设计规模按远期:Q=8×104m3/d，滤池为钢筋混凝土结构，分4格，每格设计容积为700.3 m3，预计投资费用 1 562.83 万元，运行成本 0.07 元/m3。

4 工艺方案选择

上述两种工艺均能有效的将二级处理出水进行进一步过滤，保证TN，SS和TP等指标同时稳定达到一级A排放标准 。两种工艺均能满足工程的需要，各具优势。最终采用何种工艺主要还是要看哪种工艺投资更省、运行成本更低。具体比较见表3。

表3 方案技术经济比较

通过表3看出，在处理能力，运行灵活性等技术性标准相当的情况下纤维转盘滤池工艺具有投资省、运行成本低的优势，因此，推荐使用纤维转盘滤池。除磷方面，由于西安市第十污水处理厂原设计在微孔曝气氧化沟前设置了厌氧区，使氧化沟具有较高的生物除磷能力，本次改造工程只需补充化学除磷即可满足处理要求。除磷药剂投加点设于终沉池配水井内，产生的除磷污泥在终沉池沉淀后与剩余污泥一起排放。

5 结语

在进入“十二五”以来，国家一直致力于提高污水处理回用以及利用率，处理水质的提高更是国家走可持续发展道路的强有力后盾。对于西安市十污的提标改造工程，提出了两种技术方案，并进行介绍及比选。纤维转盘滤池和反硝化深床滤池工艺应用较广，工艺成熟，都能达到国家一级A排放标准。纤维转盘滤池具有投资小，占地省，人工操作少等优点。工程投资估算1 159.01万元，运行成本0.06元/m3，故西安市第十污水处理厂提标改造深度处理工艺选择纤维转盘滤池。

[1] 陕政办发[2011]116号.渭河流域水污染防治三年行动方案(2012年～2014年)[Z].

[2] 王阿华.城镇污水处理厂提标改造的若干问题探讨[J].中国给水排水，2010(15):36-37.

[3] 陕政办发[2004]100号.陕西省水功能区划[Z].

[4] DB 61/224-2011，黄河流域(陕西段)污水综合排放标准[S].

[5] 郑兴灿，李 激，孙永利，等.无锡芦村污水处理厂一级A达标难度分析与对策措施探讨[J].给水排水，2009，35(6):24.

[6] 杨兴豹，李 激，阚薇莉，等.Denite深床反硝化滤池在污水厂升级改造中的应用[J].中国给水排水，2011(2):71-72.