准IV 出水标准下某污水处理厂二期扩建及一期提标改造工程实践

2023-03-30彭文龙PENGWenlong任雪锋RENXuefeng索鹏鹏SUOPengpeng

价值工程 2023年8期

彭文龙 PENG Wen-long；任雪锋 REN Xue-feng；索鹏鹏 SUO Peng-peng

（①中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津 300070；②中原环保股份有限公司，郑州 450000）

1 项目概况

某污水处理厂位于某县产业集聚区内，主要收集处理产业集聚区内的工业废水和生活污水，其中工业废水的比例约占50%，工业废水主要来源为休闲食品和职能装备制造企业经预处理后排出的生产废水。污水处理厂一期工程于2013 年建成投产，设计处理规模3 万m3/d，总变化系数KZ=1.45，设有2 个污水处理生产系列，处理工艺为粗格栅及进水泵池+细格栅及曝气沉砂池+配水井+A/A/O 生物池+二沉池配水井及污泥回流泵池+二沉池+混合反应沉淀池+纤维转盘滤池+紫外消毒渠，其中粗格栅及进水泵池、细格栅及曝气沉砂池按照6 万m3/d 建成；一期工程出水水质标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A 排放标准，出水水质达标后排入黄龙渠。污水处理厂2015 年1 月至2016 年12 月实测进水水质主要指标详见表1。

表1 现状污水处理厂2015.01～2016.12 实际进水水质主要指标单位：mg/L

随着城市的发展和水污染防治攻坚战的要求，污水处理厂总处理规模需扩建至6 万m3/d，出水水质标准由现状一级A 排放标准提标至准IV 出水标准。

2 设计进水、出水水质

根据污水处理厂一期工程近2 年的实际进水水质数据可以看出，该污水处理厂进水水质部分指标偏高，水质波动较大，BOD5/CODcr 相对较低，主要原因是污水处理厂服务范围内的工业企业污水排放具有间歇性，存在部分污水超标排入污水管网[1]，因此在本工程二期扩建及一期提标确定进水水质时需充分考虑此不利因素[1]。设计进水水质取实际进水水质指标的90%涵盖率，本次设计进、出水水质主要指标见表2[1]。

表2 设计进水、出水水质主要指标单位：mg/L

3 二期扩建及一期提标工艺的选择

根据设计进水、出水水质，本工程在二期扩建时，应先对现状一期工程污水处理工艺进行复核，并相关提出解决方案，保证出水水质满足准IV 出水标准，二期扩建工程结合一期工程解决方案进行工艺选择。

3.1 一期污水处理工艺的复核

经复核，现状一期工程污水处理工艺不能满足准IV出水标准要求，现状污水处理工艺实际出水指标见表3。一期污水处理工艺的提标，应重点关注CODcr、NH3-N、TP、TN 的去除。一期工程污水处理工艺经复核，提标工艺选择如下：①对于出水水质CODcr≤30mg/L 的要求，从出水CODcr 最大值和平均值可以看出，进水可生化有机物虽在A/A/O 生物池中得到大量降解，但出水CODcr 仍无法保证稳定达到准IV 出水标准要求，主要原因是污水中含有较多工业废水带来的难生物降解CODcr[2]，在A/A/O 生物池无法完全降解。解决方案是在深度处理段增加臭氧高级氧化处理单元[3]，去除污水中的难生物降解CODcr。②对于出水水质NH3-N≤1mg/L 的要求，一期工程污水处理工艺可以保证出水NH3-N 达到准IV 出水标准要求[2]。③对于出水水质TP≤0.3mg/L 的要求，一期工程污水处理工艺无法保证稳定达到准IV 出水标准要求，且絮凝剂投加量巨大。主要原因是现状混合反应沉淀池存在设计缺陷，絮凝段形成的矾花在过水墙时跌落破碎；且斜管沉淀区表面水力负荷较高，排泥系统排泥不畅，出现小颗粒污泥上浮随出水进入下一处理单元，影响出水水质；同时纤维转盘滤池设计过滤流速较高，出现溢流现象，出水存在超标风险。解决方案是一期工程深度处理段降负荷运行，处理规模由3 万m3/d 降至2 万m3/d；同时对混合反应沉淀池进行改造，具体工程措施是抬高斜管沉淀区出水槽设计水位解决矾花跌落破碎问题；将排泥方式由重力穿孔管排泥改为中心驱动刮泥机收集后由螺杆污泥泵加压排泥，且设置气体反冲装置对斜管进行气体反冲，解决小颗粒污泥上浮问题。④对于出水水质TNP≤10mg/L 的要求，一期工程现有处理工艺无法保证稳定达到准IV 出水标准要求，主要原因进水中TN 和BOD5浓度波动较大，且进水BOD5有时过低，碳源严重不足。解决方案是A/A/O 生物池设置碳源投加措施。

表3 现状污水处理厂2015.01～2016.12 的实际出水水质主要指标单位：mg/L

3.2 二期污水处理工艺的选择

根据设计进、出水水质，在结合一期污水处理工艺和实际进出水的基础上，二期污水处理工艺的选择，在考虑BOD5、CODcr、SS、TN、NH3-N、TP 的去除中，应重点关注考虑CODcr、TN、TP 的去除。

①预处理工艺。预处理段粗格栅及进水泵池、细格栅及曝气沉砂池已在一期工程建设时建成，设计规模6 万m3/d，总变化系数KZ=1.36。经调查，现状进水含砂量少，曝气沉砂池满足运行需求。

②二级处理工艺的选择。本工程进水水质波动较大，BOD5/CODcr≤0.37，可生化性一般，二级处理工艺的选择应具有生物脱氮除磷能力。结合本工程进水、出水水质特点，二级处理工艺选择采用“改良A/A/O 生物池+周进周出圆形二沉池”处理工艺。改良A/A/O 生物池采用完全混合式沟型设计，强化生物池的抗冲击能力；设置预缺氧区、多点进水，强化生物池的脱氮除磷能力。

③深度处理工艺的选择。深度处理工艺应重点关注CODcr、SS、TP 的去除。

1）对于SS 和TP 去除。本工程要求出水TP≤0.3mg/L和SS≤10mg/L，二级处理工艺完全不能满足准IV 出水标准要求，因此设计采用已非常成熟的混凝沉淀+过滤工艺；其中混凝沉淀采用机械混凝斜板沉淀的高效沉淀池，过滤采用V 型砂滤池[3]。与一期纤维转盘滤池相比，V 型滤池具有出水效果好、出水水质稳定、抗冲击能力强，可保证出水TP 和SS 稳定达标。

2）对于CODcr 去除。本工程进水中含有工业废水，溶解性难降解有机物相对常规生活污水较多，“改良A/A/O生物池+周进周出圆形二沉池+高效沉淀池+V 型滤池”无法保证CODcr≤30mg/L 的要求；本工程采用臭氧高级氧化工艺，保证出水水质。

3.3 二期扩建及一期提标污水处理工艺流程的确定

根据上述分析，本项目二期扩建及一期提标污水处理工艺流程框图如图1 所示。

图1 二期扩建及一期提标污水处理工艺流程框图

4 二期扩建及一期提标改造水处理构筑物及主要设计参数

4.1 一期提标改造工程

混合反应沉淀池按2 万m3/d 设计，最大表面负荷3.63m3/（m2*h）；纤维转盘滤池按2 万m3/d 设计，最大滤流10m/h。

4.2 二期扩建工程

图3 2021.01～2022.02 实际进水、出水水质NH3-N 指标

图4 2021.01～2022.02 实际进水、出水水质TN 指标

生物池配水井按3 万m3/d 设计；A/A/O 生物池按3 万m3/d 设计，混合液污泥浓度3.0g/L，水力总停留时间18.54h，其中，预缺氧区0.36h，厌氧区1.65h，缺氧区5.6h，好氧区10.93h；二沉池配水井及污泥回流泵池按3 万m3/d设计；二沉池按3 万m3/d 设计，最大表面负荷1.06m3/（m2*h）；中间提升泵池按3 万m3/d 设计；高效沉淀池按4万m3/d 设计，最大表面负荷3.92m3/（m2*h）；V 型滤池按4万m3/d 设计，正常过滤滤流5m/h；臭氧接触池按6 万m3/d设计，接触时间30min，臭氧投加比1:2。