污水处理厂处理工艺比选问题及运行效果分析

文_陈海燕 陈卫东 邓东明

1 广东顺控发展股份有限公司 2 广东顺控水务投资建设有限公司

1 工程概况

群力围片区污水处理厂一期工程位于顺德区北滘镇东部的群力围片区潭洲水道东岸、规划工业大道北侧地块。项目规模为3万m3/d，远期规模为6万m3/d。项目服务总面积约28.5km3，服务人口9.93万人。选择采用“AA/O 微曝氧化沟+高效沉淀池+纤维转盘滤池”三级污水处理工艺流程，出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级排放标准A标准和广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）的第二时段一级标准的较严值。污水处理厂产生的污泥采用“污泥调理+厢式隔膜压滤机深度脱水”工艺，污泥脱水至含水率60%后将运至广东顺控环境投资有限公司进行处置。

2 生物处理工艺比选

根据本项目的进出水水质要求，结合地域和场地特征，对目前国内成熟污水处理工艺的技术研究结果，筛选出AA/O微曝氧化沟和CAST两种工艺进行比选，以选择一种最适合本工程实际情况的工艺路线。

2.1 AA/O微曝氧化沟工艺

AA/O微曝氧化沟工艺是改良型氧化沟工艺，前置厌氧区、缺氧区强化脱氮除磷功能。在缺氧段，反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过生物反硝化作用，转化成氮气逸入到大气中，从而达到脱氮的目的；在厌氧段，聚磷菌释放磷，并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通过剩余污泥的排放，将磷除去。该工艺成熟，运行稳定，运行管理方便，技术风险性小，设备少，维修简单。其功能特点是采用微孔曝气与机械推流方式配合运行，可以使氧化沟设计有效水深达到5.0m以上，占地面积大幅减小，投资费用大幅降低；采用微孔曝气和潜水推进器，可大幅降低能量消耗，从而降低运行费用；氧化沟泥龄时间较长，污泥产量少，可降低污泥处理费用。

2.2 CAST工艺

CAST为一种间歇式反应器，反应器内按曝气、非曝气阶段不断循环，将生物反应过程和泥水分离过程结合在一个池子中进行，无需建设二沉池。CAST工艺一般包括进水一曝气，进水一沉淀，滗水，进水一闲置四个阶段。其功能特点是无需设置初沉池及二沉池，占地面积小，建设基建费用低；在沉淀阶段，整个反应区起沉淀池的作用，表面负荷低，沉淀效果好；反应池内存在较大的浓度梯度，且好氧、厌氧交替进行，能有效的抑制污泥膨胀；自动化程度高，对自控系统可靠性能要求高。

2.3 两种处理工艺对比分析（见表1）

表1 两种处理工艺各项指标对比情况表

通过比较，可以看出AA/O微曝氧化沟工艺和CAST工艺各有自己不同的优势与不足，均能达到处理要求，但是结合污水特点，AA/O微曝氧化沟工艺更适合，体现在运行更加稳定可靠、工艺运行调节更加灵活、运行风险更小、设备少维修简单等方面。

3 除磷工艺比选

生物脱氮除磷，对于进水碳源数量、活性污泥泥龄长短控制等有较严格要求。

一般具有生物除磷效果的工艺可以达到75%～85%的TP去除率，出水TP≤1.0mg/L。但是本工程要求出水TP≤0.5mg/L，TP去除率在88.9%以上。因此，采用以生物除磷为主，并增加化学辅助除磷单元是使出水总磷指标稳定达标的最佳之选。

根据化学除磷药剂投加点与生物除磷反应的先后顺序，可将化学辅助除磷工艺分为前置投加工艺、同步投加工艺、后置投加工艺，三种工艺的优点和缺点如表2所示。

表2 各种化学辅助除磷工艺的优缺点

通过上述各种化学除磷工艺的对比可以看出，前置投加工艺更适宜对现有构筑物的改造，该方法能减少污水中有机物浓度，不适合南方生活污水有机物浓度不高的情况；同步投加工艺硝酸盐污泥和剩余污泥混合在一起，回收磷酸盐较困难，此外在厌氧状态下污泥中磷会再释放等缺点，两种工艺均不适宜作为本工程的除磷工艺。

后置投加工艺在运行上有明显的可控性，同时利于后续磷回收，因此本工程推荐的除磷工艺为后置投加工艺，拟在二沉池后设置高效沉淀池，将化学除磷药剂的投加位点设于高效沉淀池进水处。

4 深度处理过滤工艺比选

目前技术成熟、应用广泛的、常见的深度处理过滤工艺有纤维转盘滤池、V型砂滤池、不锈钢滤网过滤器三种。本工程选择这三种过滤工艺进行比选。

4.1 纤维转盘滤池工艺

纤维转盘滤池工艺核心装置就是中间的过滤转盘，它由多块扇形组成，上面包裹着滤布，属于插拔式结构。驱动电机带动转盘旋转，水流经过滤盘后实现清水和泥水分离，泥水通过集泥槽排走，清水进入出水廊道。具有系统简单、运行维护管理方便和运行成本低的优势，在实际运行中可实现连续过滤，出水水质好，水量稳定，有效过滤面积大，耐冲击负荷，适应性强，进水水质SS≤20mg/l，瞬时峰值可达到80mg/l；占地面积小，仅为v型滤池工艺的l/8；反洗水量小，与处理水量的比≤l%，实际工况下反冲洗间隔时间一般为2h，每个滤盘的冲洗时间为1～2min，因此反洗水量可以比较均匀地返回到前处理系统，不会对前处理工艺产生影响；总装机功率低，运行费用低；水头损失小，微滤布过滤机一般为0.2～0.3m。

4.2 V 型砂滤池工艺

V型砂滤池工艺一般采用粒径较为一致的石英砂作为过滤介质，粒径和滤料厚度都大于原来的级配滤料，使滤床的纳污能力强，滤后水质好，反冲洗周期长。该工艺反冲洗采用气、水联合冲洗，分为单气冲洗，由约55m3/m2·h 强度的空气，使沙层在不膨胀的情况下，全面沸腾擦洗，使整个滤池不可能产生积泥死角，可对气水同时冲洗；料层微膨胀，砂中污泥在气体擦洗的同时由小流量的（约10m3/m2·h）反冲水浮出滤层，后单独由约17m3/m2·h 强度的清水漂洗滤层至滤层彻底干净；最后采用减速过滤技术，在整个反冲洗过程中，由一股 V 型槽流出的侧向水流将反冲洗表面浮渣冲向中央排水渠，布气布水采用长柄滤头。

4.3 不锈钢滤网过滤器工艺

使用不锈钢滤网过滤器工艺时污水通过重力流入空心滚筒内，滚筒上为高强度致密的不锈钢滤网。水由滤网内侧向外流出，水中的细小颗粒及胶体在滤网的内侧聚积。当微小颗粒及胶体在滤网内侧聚积到一定程度时，滤网过水减少，筒内水位逐渐上升。当上升到一定程度时，将触发液位传感器发出信号并启动筒体转动，同时反冲洗泵启动，筒体开始转动，高压冲洗水通过位于滚筒顶部的喷头由外自内对滤网内侧的聚积颗粒及胶体进行冲洗，反冲洗用水为过滤器本身的过滤后出水，冲洗分离出来的杂质流入过滤器内部反洗水收集槽，然后在重力作用下通过排污管排出。反冲洗的同时，过滤正常进行。整个工艺流程无毒、无污染、无须化学清洗，运行全自动化控制，并设有多重保护，日常不需专人操作管理。

4.4 三种深度处理过滤工艺对比分析（见表3）

表3 三种深度处理过滤工艺综合比较表

通过比较发现，V型砂滤池占地面积大，本项目用地面积紧凑，不适宜选用。而高效沉淀池工艺与滤布滤池工艺作为深度处理工艺在污水处理行业中有大量的实际运行案例，因此本工程推荐选用纤维转盘滤池。

5 运行效果分析

对污水厂2020年下半年的运行状况结果进行分析，水质指标如图1～6所示。

图1 污水厂2020年月COD进出水变化

图2 污水厂2020年月BOD进出水变化

图3 污水厂2020年月TP进出水变化

图4 污水厂2020年月TN进出水变化

图5 污水厂2020年月氨氮进出水变化

图6 污水厂2020年月SS进出水变化

由图1～6可知，污水厂出水完全可满足 GB18918《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准和广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）的第二时段一级标准的较严值。2020年6月至12月共处理水量475万t，耗电131万kWh，外运泥饼1435t，消耗PAM1.75t，PAC266t，经核算本工程的直接运行成本为0.51元/t。

6 结论

①AA/O微曝氧化沟工艺成熟、运行稳定、工艺运行调节灵活、运行管理方便，技术风险性小，设备少，维修简单，推荐本工程选用。

②后置投加工艺在运行上有明显的可控性，同时利于后续磷回收，因此推荐本工程的除磷工艺选用此工艺，拟在二沉池后设置高效沉淀池，将化学除磷药剂的投加位点设于高效沉淀池进水处。

③纤维转盘滤池工艺处理效率高、出水水质稳定、运行费用低、设备管理简便和占地省等优点，且有大量的实际运行案例，推荐本工程选用。

④2020年6月至12月运行数据显示广东顺德区国有企业建设的第一家城镇污水处理厂一期工程运行效能，出水能够稳定达到设计出水标准，污水处理厂的运行取得了良好的社会效益和环境效益。