曝气生物滤池工艺用于污水厂准Ⅳ类出水提标

2021-12-16张昌明

城市道桥与防洪 2021年11期

张昌明

（温岭市水务集团有限公司，浙江台州 317500）

1 工程概况

温岭市观岙污水处理厂位于温岭市城南镇三宅村，是目前温岭市中心城区污水处理系统配套的规模最大的一座污水处理厂，服务范围总面积约为21.92 km2。污水厂历经多次改扩建，历年工程见表1。目前形成了14 万m3/d 的处理规模，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中的一级A 标准，最终排入隘顽湾海域。

表1 观岙污水厂历年工程简介表

2 工程现状及存在问题

温岭市观岙污水处理厂现状规模已达14 万m3/d，主体采用A/A/O+高密度沉淀池+高效纤维滤池工艺，设计出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A 标准。本次提标维持规模不变，出水水质执行台州市地表准IV 类标准（其中TN 按照10 mg/L 考虑），建成后的污水处理设施能充分结合厂区内现状工艺，较好提升区域水环境。

实际出水水质见表2。可知，现状出水和原设计的一级A 标准相比，基本达标，并趋于稳定。但若以准地表IV 类标准衡量，CODCr、SS、NH3-N 的去除效果较好，可以接近到该标准的出水要求，而TN 和TP出水保障率较低，需要进一步保障去除效果。

表2 实际出水水质分析表

综上所述，目前观岙污水处理厂出水TN、TP 离稳定达标差距较大。相对其他污染物，总磷可通过化学强化去除，TN 的达标难度更大、技术更复杂，因此本次提标工程实现出水水质达到准地表水IV 类标准的主要矛盾是脱氮能力的强化，工艺应选择兼顾TP的改善。同时由于用地严格受限，本项目提标改造可选工艺余地较少，厂内还要维持正常运行生产，对工艺设计提出了不小的挑战。

3 提标改造工程设计

3.1 设计方案

依照各地对准地表水IV 类水质的把握程度的不同，以及各污水厂进水水质的差别和出水回用用途的差异，国内目前以准地表水IV 类为设计出水水质的污水处理厂选择了多样化的处理工艺。总的来说，北方城市以北京为代表，由于其进水水质较浓，而出水水质多对SS 进行了严格规定（1～5 mg/L），故各污水处理厂和提标工程均采用了膜过滤（包含超滤膜工艺和MBR 工艺）加臭氧脱色的工艺路线。而南方城市普遍采用改良的生物反应器加常规的混凝沉淀过滤作为主要工艺路线。

鉴于本工程出水NH3-N 已达到相应标准，同时考虑观岙污水厂现状以及建设运营成本，推荐采用目前适合南方城市使用的生物滤池（反硝化）/MBBR加混凝沉淀加过滤工艺。

3.2 方案的比较与确定

观岙污水处理厂提标改造的设计思路，可分为两方案：

方案一：采用新增曝气生物滤池方案（BAF），续接现状深度处理。

方案二：采用生物反应池改造方案（MBBR），续接现状深度处理，无需增加构筑物。

方案比选见表3。可知，方案一具有处理效果好、运行稳定、不影响生产等优点[1]，能满足提标要求，因此本工程提标改造技术路线可确定为新增曝气生物滤池（BAF）方案。

表3 两种工艺技术经济综合比较一览表

3.2 主要构筑物

3.2.1 新增构建筑物

本次提标工程构筑物新增建（构）筑物见表4。

表4 新增建（构）筑物一览表

新增单体设计参数：

（1）精细格栅及提升泵房

新建精细格栅及提升泵房1 座，平面尺寸9.6×19.2 m，有效水深6.5 m，与曝气生物滤池合建。污水先经精细格栅后进入提升泵房，将二沉池出水提升进入曝气生物滤池。

采用板式精细格栅，共计3 台，单台参数：B=1 600，H=1.5 m，栅距b=1～2 mm，功率W=1.5 kW，配套栅渣清洗压榨系统。

设置提升泵4 台，3 用1 备，其中1 台变频，单台参数：Q=2 527 m3/h，H=8 m，P=90 kW。

（2）曝气生物滤池

新建曝气生物滤池1 座，与提升泵房、加药间等合建。提升泵房将二沉池出水提升进入曝气生物滤池。本次曝气生物滤池主要功能为反硝化功能，目的是去除总氮和部分COD、BOD 等营养物质。

曝气生物滤池内生物膜基本是由进行反硝化作用的异养型细菌构成，当污水通过滤床时，硝酸盐被还原成氮气[2]。由于反硝化生物滤池的进水为二级出水，存在碳源不足的情况，需投加适量的碳源进行反硝化作用。

曝气生物滤池内集成了反冲洗清水池、废液池、管廊、鼓风机房、控制室等附属构建筑物。本次设计的曝气生物滤池分10 格，单格过滤面积66 m2，主要设计参数见表5。

表5 曝气生物滤池主要设计参数

（3）加药间

新建加药间1 座，与曝气生物滤池合建，内设乙酸钠加药系统。

乙酸钠作为碳源投加，投加BOD 量为40 mg/L，折合每天投加的商品乙酸钠为：10 769 kg/d。乙酸钠采用原液投加，投加浓度为30%，则其投加量为36 m3/d，设置乙酸钠储罐3 个，单个有效容积：60 m3，贮存时间：5 d。精细格栅及提升泵房、曝气生物滤池及配套设施统一采用性能包招标。

（4）变配电间

新建变配电间1 座，主要为提标工程服务，建筑面积200 m2。

3.2.1 原有设计的优化

（1）生物除磷投药点和药剂的优选

本工程考虑生物除磷加辅助化学除磷来实现出水TP 达到≤0.3 mg/L 的目标。要实现这个目标，二沉池出水TP 需要降至1.0 mg/L。该工程在现有生物反应池出水预留化学除磷投药点，以应对进水TP 波动和生物除磷效果不佳的情况，减轻后续构筑物压力。

现有化学除磷的混凝剂采用聚合氯化铝PAC。优选化学除磷试剂，可用FeCl3、CaCl2、工业硫酸铝等[3]，不建议使用APC，建议由运营单位在实际生产中试用后确定；在生物池好氧段投加硫酸亚铁，在曝气作用下，二价铁氧化为三价铁，并与磷酸盐反应生成磷酸铁沉淀进入污泥，随剩余污泥排出。此外，铁的存在还可以促进生物活性。

（2）高效纤维束滤池的优化

目前污水处理厂对SS 的强化去除基本上靠过滤来完成，通过高密度沉淀池和高效纤维滤池组合的优化运行，可提高出水SS 达标的稳定性。目前二期实际运行水量为接近8 万m3/d，出水SS 平均值已小于5 mg/L，但深度处理实际负荷较高（滤速20.6 m/h）。适当降低二期污水处理量至设计流量（7 万m3/d），对应滤速18.1 m/h，并通过强化化学除磷、优化高密度沉淀池污泥回流比等措施，从而保障出水SS 稳定达标至最新排放标准（≤5 mg/L）要求。

本工程现状深度处理采用的是高效纤维束过滤技术，是重力式过滤技术，属深层过滤，适用于提高出水SS 标准[4]。可通过控制高效纤维滤池反冲洗频率，增加纤维束密度等措施，提高出水SS 达标的稳定性和可靠性。