关于西安市某污水处理厂提标改造工程的研究

2014-11-17梁光

绿色科技 2014年7期

梁光

（西安愿景房地产开发有限公司，陕西西安710021）

1 引言

目前西安市主城区城镇污水排放量为129万m3/d，除已经二级生化处理的95万m3/d污水外，其余污水均通过排水管渠、支河流最终汇入渭河，2010年渭河流域废污水排放量为11.1亿t，其中渭河干流废污水排放量9.1亿t。水资源被污染十分严重。

2005年以来，随着西安市“四城联创”目标及城市“四化”建设理念的提出，也随着国家关于落实科学发展观加强环境保护的决定的颁布，现有污水处理厂升级改造工程的提出和落实是实现上述目的的必要措施。同时，污水处理厂的提标改造更能提高污水的被处理能力，减少排入渭河以及下游流域的污染物排放量，保护水资源，改善水环境。

根据2011年3月西安市颁发的《西安市环境保护局关于提高全市污水处理厂排放标准的通知》，全市现有和在建的城镇污水处理厂于2013年1月1日起出水水质由现行的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）的一级B标准提高到一级A标准。为了满足上述要求，必须对西安市某污水处理厂现状已建成工程进行升级改造。

2 西安市污水处理厂改造分析

2.1 西安市某污水处理厂现状

本次需改造的污水处理厂工程总规模为二级生物处理15万m3/d，回用水处理5万m3/d。污水处理均采用奥贝尔（ORBAL）氧化沟工艺，污泥处理采用重力浓缩、机械脱水工艺，污水消毒采用液氯消毒。回用水处理工程采用混合沉淀＋气水反冲洗过滤工艺。

ORBAL氧化沟是由多个同心圆或者椭圆的沟渠组成，每一个沟渠相当于一个独立的反应池。曝气方式为表面曝气，曝气设备常采用转碟。ORBAL氧化沟通常为三沟渠（外沟、中沟、内沟），外、中、内沟溶解氧呈0－1－2mg/L梯度分布，能同时实现硝化与反硝化，较一般活性污泥法节能。并且在ORBAL氧化沟前设置厌氧沟，可使聚磷菌得以充分的释磷从而提高其在氧化沟中的吸磷效果。

本污水处理厂现状工程进、出水和原水水质如下表1、表2、表3和表4中所示。

表1 进、出水水质情况

表2 2011年1月～7月进水水质统计表

表3 2011年1月～7月出水水质统计表

表4 原水水质分析

2.2 水质分析结果

根据水质分析的结果，本工程进水水质浓度适中，上述各种项目的指标比较理想，适合生物处理，本污水处理厂现状二级处理工艺采用奥贝尔氧化沟工艺，出水满足设计一级B标准。经核算，要使出水水质达到一级A标准，现状的处理工艺并不能满足要求，同时，优化调整运行参数试运行，处理能力也无法达到一级A标准要求。因此，必须选择二级强化生物处理工艺以进一步保证对SS、N、P、BOD5等污染物的去除率，且为保证出水水质的稳定达标排放，还须在生物强化处理后增加深度处理设施。

2.3 升级改造工程规模

根据《西安市某污水处理厂可行性研究报告批复文件》确定的本污水处理厂设计总规模为20m3/d，结合本污水处理厂长现状建成情况（15万m3/d），并考虑远期5万m3/d处理规模将按照一级A出水水质标准进行设计、建设，确定本次升级改造工程的设计规模如下。

生物处理单元：15万m3/d（现状已建成规模的改造）；深度处理单元：15万m3/d（其中包括一期未进入回用水处理系统的5万m3/d水量、二期5万m3/d水量及远期规划的5万m3/d水量。）

3 改造方案的选择与确定

3.1 预处理阶段的改造方案

本次升级改造工程在现状一期处理系统厌氧池及氧化沟前增设初次沉淀池。由于初沉池对BOD的消减作用，一定程度上减少了进入生物处理系统所必须的碳源，从而对氧化沟的脱氮除磷效果造成影响，因此，本次设计初沉池主要为“削峰”作用，并在初沉池设置超越管道，以确保在进水水质出现波动，各污染物浓度明显高于设计值时可降低其后续生物处理构筑物等运行负荷，保证出水水质达标；在进水水质较好时，可使进水超越至氧化沟，从而保证脱氮除磷所需的碳源。

3.2 强化二级生物处理工艺的选择与确定

升级改造工程实施的目的是通过对现状处理工艺的优化、各处理单元能力的强化等措施以提高对各种污染物（SS、COD、BOD、TN、NH3－N、TP）的处理效果，以进一步提高出水水质。因而，所选用的处理工艺必须同时具备去除多种污染物的功能。

一般来讲，只要污水中没有大量难降解有机物，COD的去除是比较容易实现的，但是氮、磷的去除比较复杂，需要硝化、反硝化、微生物释磷和吸磷等过程，上述每一个过程的目的不一样，对微生物组成、基质类型及环境条件要求也不一样，这就需要在所选工艺中处理好以下几个方面的要素。

3.2.1 泥龄问题

硝化菌繁殖速度慢，世代时间长；而聚磷菌则多为短时代微生物。两者在泥龄上存在着矛盾，若泥龄太高，不利于磷的去除，若泥龄太低，硝化菌又无法生存，且污泥的稳定程度不够，给污泥的后续处理带来了困难，所以在污水处理工艺中一定要把泥龄控制在一个比较狭窄的范围内。

3.2.2 营养物平衡问题

污水中的营养物对除磷和脱氮有至关重要的影响，因为无论是磷的厌氧释放，还是氮的缺氧反硝化都必须有充分的碳源作为基础。

3.2.3 硝酸盐问题

回流污泥中携带的硝酸盐会抑制厌氧条件下磷的释放。由于聚磷菌、硝化菌、反硝化菌及其他多种微生物共同生长在同一系统内，并在整个系统内循环，使得从好氧段回流的污泥中含有大量的硝酸盐，造成厌氧段中反硝化菌与聚磷菌对基质形成竞争，使得聚磷菌无法得到足够的短链脂肪酸进行充分释磷，进而影响了磷的吸收而导致系统除磷效率降低。

3.3 生物强化处理工艺的选择

经过对现状氧化沟处理能力的核算，要使出水水质达到一级A标准，现状每座氧化沟每天仅能处理2.15万m3的水量，也就是说，现状6座氧化沟的总处理能力由15万 m3/d下降为12.9万 m3/d，还有2.1万 m3/d的水量需要处理。因此，为满足升级改造需求，增强氧化沟的处理能力，结合本工程的特点，提出了3种解决方案。

方案一：增建奥贝尔氧化沟。新建一座具有脱氮除磷功能的生物池，与现状氧化沟并联。

方案二：增建曝气生物滤池。在现状生物池后增加生物处理设施使生物处理单元能力达到要求。可采用曝气生物滤池、MBR、人工湿地等处理工艺以弥补现状处理构筑物能力的不足。

方案三：投加填料。提高现状氧化沟内的生物量以降低处理负荷。对提高氧化沟生物量的措施而言，常用方法是提高反应池活性污泥浓度或投加生物填料、硅藻精土、粉末活性炭。借鉴国内已经完成升级改造的部分污水厂的运行经验，投加悬浮填料不失为提高生物量的最合理有效的方式。

表5为3种方案的技术经济、运行管理等优缺点比较表。

4 结语

增建氧化沟活曝气生物滤池，具有出水水质稳定、耐冲击负荷等特点，但还存在对进水水质要求较高、维护与检修难度较大、能耗较高等问题。同时，由于曝气生物滤池水头损失较高，还需增建二次提升泵站，健儿增建工程投资及水厂的运行成本。从本污水处理厂现状分析，还需给远期5万m3/d规模的建设用地进行预留，用地面积十分紧张。可见，增建氧化沟或曝气生物滤池的方案受到用地条件的限制而难以实现。投加填料的方案不仅工程投资相对较少，能耗较省，管理运行也较为方便，还无需新增占地。结合本水厂实际情况，本次推荐采用向氧化沟中投加填料的方案对生物池处理能力进行强化。即在主体采用奥贝尔氧化沟工艺的同时，辅以 MBBR工艺，充分利用其各自特点，将两者有机结合在同一生物池中，其中活性污泥主要承担BOD的去除，生物膜主要承担硝化作用。通过这种工艺，本污水处理厂的出水效果是可以达到一级A标准的。