某高排放标准污水处理厂提标改造工程设计及运行分析

文_崔永利 刘永代

1.天津滨海新区环塘污水处理有限公司；2.天津滨海环保产业发展有限公司

1 工程概况

某污水处理厂位于海河流域，设计规模15万m3/d，进水以生活污水为主，占比约70%，原设计工艺采用“改良AA/O+深床滤池+紫外线消毒”，原设计出水水质为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，投产运行以来，污水处理厂运行良好，实际出水水质能够完全达到原设计的出水水质标准，该工程极大地削减了区域内污染物的排放量。随着2015年10月天津市地方标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》（DB12/599-2015）的颁布实施，对城镇污水处理厂提出了2018年1月1日开始执行新标准要求，因此，2018年该厂天津A标准提标改造工程基本完成，主要建设内容包括生物池Bardenpho工艺改造、新建磁混凝澄清池、深床滤池恒水位改造、新建臭氧催化氧化系统等。

2 设计进、出水水质及工艺流程

2.1 设计进、出水水质

污水处理厂提标改造工程设计进水水质根据进水原设计值、90%保证率下，近两年该厂进水实测水质对应的浓度值、以及《污水排入下水道标准》（CJ343-2010）中A等级值进行综合考虑确定，该厂提标改造工程设计进、出水水质如表1所示。

表1 设计进、出水水水质

2.2 工艺流程

为强化生物脱氮除磷，生物处理单元采用“改良bardenpho”工艺，深度处理单元采用“磁混凝澄清池+深床滤池+臭氧电磁催化高级氧化”工艺，其中磁混凝澄清池进一步去除TP和SS，“臭氧电磁催化高级氧化”工艺强化去除难降解COD和色度，消毒采用紫外线消毒工艺，污泥处理采用离心式污泥浓缩脱水工艺，处理达到80%以下含水率后污泥外运处置，除臭采用生物滤池工艺，主要工艺流程图1。

图1 污水处理厂提标改造工程工艺流程

2.3 总平面布置

原水经粗格栅、进水泵房、细格栅、曝气沉砂池后进入初沉池，经初次沉淀的污水进入生物池，之后经集配水井进入二沉池后，由中间提升泵房提升至磁混凝澄清池，再经深床滤池后，由三级提升泵房提升至臭氧催化氧化接触池处理，经消毒后出水一部分排入河流，一部分进入后续再生水厂，实现污水的再生循环利用。

3 主要构筑物及设计参数

3.1 粗格栅及进水泵房

粗格栅与进水泵房合建。粗格栅间共设三组渠道，单渠宽度1.3m，配置3台宽1200mm，栅条间隙15mm的回转式机械格栅，2用1备。进水泵房内配置5台（4用1备，1台变频）可提升不堵塞潜水离心泵，水泵参数Q=2124m3/h，H=13m，N=110kW。

3.2 细格栅及曝气沉砂池

细格栅站共设计4条渠道，曝气沉砂池与细格栅站合建。进水渠安装有4台转鼓式细格栅，渠宽度2.1m，栅条间隙6mm。曝气沉砂池2组，有效水深4.1m，水力停留时间9min；配置罗茨鼓风机2台，h=7m，Q=29m3/h，功率N=22kw；砂水分离器1台Q=70m3/h。

3.3 生物池

生物池共2座，共4个系列。改造工程bardenpho工艺生物池由原 改良AAO工艺生物池改造而成，即将原“回流污泥反硝化池-厌氧池-缺氧池-好氧池”改为“回流污泥反硝化池-厌氧池-缺氧池1-好氧池1-缺氧池2-好氧池2”。在第一好氧区出水端设内回流泵，将混合液回流至第一缺氧区。总泥龄SRT为19.85天，污泥负荷为0.057kgBOD/kgMLSS，污泥产率为0.91kgSS/kgBOD，平均流量下设计水力停留时间25.2h，其中回流污泥反硝化段1.4h，厌氧段1.4h，第一缺氧段9.4h，第一好氧段11.5h，第二缺氧段1h，第二好氧段0.5h，内回流比100%～200%，外回流比最大为100%；混合液悬浮固体浓度MLSS由原设计3500mg/L提高至4000mg/L。主要工艺流程图2。

图2 改良 bardenpho工艺流程

生物池总容积为176250m3，有效水深7m，推流式好氧池每个渠道设置菱形空气调节阀实现对曝气量的调节。非曝气区设置潜水推进器48台，第二缺氧段设置搅拌器8台，在好氧区设置圆形微孔曝气器，第一好氧段末端设置8台混合液回流泵，设计参数Q=1800m3/h，H=1.5m，N=20kW。

3.4 集配水井及二沉池

集配水井是集生物池出水收集和分配的作用于一体，负责对上游混合液和二沉池的回流污泥进行收集和缓冲，完成向二沉池的稳定配水功能，集配水井中心为污泥泵房同时通过外回流泵将集配水井中一定数量的活性污泥回流，达到维持生化系统活性污泥的浓度的作用，剩余污泥排至污泥均质池。主要配置设备：外流污泥泵3台，流量Q=1044m3/d，扬程H=5m；剩余污泥泵2台，流量Q=50m3/d，扬程H=10m。

二沉池为周进、周出辐流式，设计表面负荷qmax=1.31m3/m2·h，二沉池8座，单池直径32m，有效水深4.1m，池内配置单管吸泥机，周边线速2.4m/min。

3.5 磁混凝澄清池

磁混凝澄清池主要用于进一步去除SS和TP等污染物指标，主要通过向混凝沉淀工艺中添加磁粉，加速絮体沉淀速度，大幅提高表面负荷，提高悬浮物SS去除效率，设有磁粉回收区，分由磁粉回收泵、高剪机、磁分离机（磁鼓）组成，实现磁粉回收循环使用。设计表面负荷qmax=16.5m3/m2·h，化学除磷药剂投加量根据实际进水TP浓度进行确定，PAM投加量0.5mg/L，污泥回流比为3%～5%。主要配置设备：磁分离机2台，Q=120m3/h，P=5.5kW；高剪机2台，Q=120m3/h，P=4kW；搅拌机6台，P=4kW；污泥回流泵6台，4用2备，Q=100m3/h，H=8m，P=7.5kW；磁粉提升泵4台，2用2备，Q=100m3/h，H=8m，P=7.5kW。主要工艺流程如图3。

3.6 深床滤池

深床滤池为下向流滤池，可进一步去除污水中的悬浮物、TN等污染物，共11组渠，单排布置，用滤砖做承托层，过滤层采用鹅卵石（粒径3～40mm）和石英砂（粒径2～3mm），滤料深为1.83m，正常滤速7.06m3/h，反冲洗气洗强度90m3/m2·h，反冲洗水洗强度15m3/m2·h。当生物系统出水TN不能满足出水TN要求时，深床滤池可按脱氮反硝化滤池运行，考虑到现状深床滤池进水跌水复氧问题，改造工程对深床滤池进行恒水位改造。

3.7 臭氧电磁催化高级氧化系统

用于进一步去除溶解性难生物降解COD、脱色及消毒功能，采用“臭氧电磁催化高级氧化技术”，通过高效臭氧溶气装置投加臭氧，利用电磁作用改变污水分子的微观物质形态，有利于气相分子的溶解，达到提高臭氧气体溶解效率、有效减少臭氧投加量的目的，并在水中会引发自由基反应，产生一定量的-OH（氧化还原电位2.8eV），使得水中大部分难降解有机物发生断链反应形成短链的有机物或直接被氧化成CO2和H2O。主要设计参数：臭氧与去除COD 比值1.5：1，投加点分配比例2：1：1，水力停留时间50min，最大COD去除量17mg/l在进水水质SS≤5mg/l、COD≤47mg/l、色度（稀释倍数）≤50下，系统出水水质可达到：SS≤5mg/l、COD≤30mg/l、色度（稀释倍数）≤15。

主要配置设备：臭氧发生器系统 2 套，单台Q=80kg/h，P=861kw，互为备用 ；尾气破坏器2套，880kg/h，P=40kW；一级射流泵3台，2用1备，Q=12003/h，H=24m，N轴=98.1kW；二级射流泵6台，4用2备Q=6003/h，H=24m，N轴=49kW。主要工艺流程如图4。

3.8 紫外线消毒渠

通过生化处理后的污水与紫外线接触，并保证一定的接触时间，杀灭污水中细菌，确保出水粪大肠菌群数≤1000个/L。共设3条廊道，设3个紫外消毒模块，含320W紫外灯管132 支。

3.9 鼓风机房

为污水处理好氧池提供足够的空气量，标准状况下设计供气量45600Nm3/h，设计气水比约7：1主要配置设备有多级低速离心鼓风机5台（4用1备，变频），参数Q=190Nm3/min、H=8m、N=315KW。

3.10 污泥浓缩脱水机房

图3 磁混凝澄清池工艺流程

图4 臭氧电磁催化高级氧化系统工艺流程

通过污泥浓缩、脱水，降低污泥含水率，减少污泥体积，便于污泥外运。由于进出水水质的改变，提标改造后污泥量进一步增加，增加泥量6990kgDS/d，总产泥量约为53250kgDS/d，其中初沉干污泥量21000kg/d，剩余干污泥量28000kg/d，化学污泥量4250kg/d，混合污泥设计含水率98.81%。主要配置设备有离心式污泥浓缩脱水一体机5台，Q=50m3/h ，最大污泥负荷2000kg/h，N=55+37kW。

3.11 生物除臭系统

全厂共设6套生物除臭池，除臭单元覆盖粗格栅及进水泵房、细格栅站、曝气沉砂池、初次沉淀池、回流污泥反硝化池、厌氧池、缺氧池、污泥均质池以及污泥浓缩脱水机房，总设计处理臭气量90000m3/h，生物滤池除臭系统主要包括污染场所密封系统、臭气收集及输送系统和生物滤池除臭单元，采用滤料作为微生物生存的载体，通过气体与载体上的微生物相接触，用微生物吞噬空气中的臭气成分，被微生物氧化讲解，完成除臭的过程。主要工艺流程如图5。

图5 生物除臭系统工艺流程

4 运行效果

通过采取基于消氧区的内回流混合液DO浓度控制、推流式好氧池曝气量动态调控、内碳源（进水碳源和污泥内碳源）高效利用、外碳源优化投加、充分利用生物除磷等精细化运行措施，提标改造工程工艺系统脱氮除磷效果良好，出水水质可稳定达到天津地标（DB12/599-2015）A标准要求。2019年1～12月实际监测进出水水质数据月均值如表2所示。

表2 2019年1～12月月均实测进、出水水质

5 结语

通过该厂近一年多的生产运行实践表明，在采取精细化运行措施下，“改良bardenpho+磁混凝澄清池+深床滤池+臭氧电磁催化高级氧化+紫外线消毒”的高排放标准污水处理厂提标改造工艺具有良好的运行效果，出水水质稳定，达到了天津市地方标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》（DB12/599-2015）A类标准，可为类似高排放标准城镇污水处理厂的精细化工程设计和运行管理提供参考借鉴。