40萬(wàn)噸/日、一級(jí)B到一級(jí)A！重慶地區(qū)A －A2 /O 工藝污水處理廠(chǎng)提標(biāo)改造工程實(shí)例

水處理網(wǎng)訊:摘 要：重慶市某污水廠(chǎng)處理規(guī)模為 40 × 104 m³ /d，原采用以 A － A2 /O 為主體的二級(jí)處理工藝，進(jìn)水污染物濃度常年偏高于一般城市生活污水，現(xiàn)狀生物池池容小、用地受限，TN、TP、SS 的去除是提標(biāo)改造的關(guān)鍵。提標(biāo)改造工程采用原工藝，但對(duì)生物池進(jìn)行擴(kuò)容，并增設(shè)高效沉淀池和均質(zhì)石英砂濾料濾池深度處理工藝。設(shè)計(jì)中充分利用生物池旁的綠化帶和道路用地對(duì)生物池進(jìn)行擴(kuò)容，并增加攪拌器，設(shè)置缺氧好氧轉(zhuǎn)換區(qū)，靈活調(diào)節(jié)缺氧區(qū)停留時(shí)間，在二級(jí)處理單元保證 TN 的去除; 增設(shè)深度處理工藝，有效去除 TP 和 SS。通過(guò)設(shè)置轉(zhuǎn)換井，實(shí)現(xiàn)不停產(chǎn)改造。建成運(yùn)行以來(lái)，運(yùn)行狀況良好，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到一級(jí) A 排放標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：提標(biāo)改造; 脫氮除磷; A － A2/O 工藝

重慶某污水廠(chǎng)是重慶市主城區(qū)最重要的大型污水處理廠(chǎng)之一，現(xiàn)狀規(guī)模為 40 × 104 m³ /d /d，采用 A － A2 /O 處理工藝。為了使出水水質(zhì)從《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB 18918—2002) 一級(jí) B 標(biāo)準(zhǔn)提高到一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)實(shí)施提標(biāo)改造。

提標(biāo)改造工程充分發(fā)揮二級(jí)處理單元的作用，通過(guò)對(duì)現(xiàn)狀生物池的改造保證 TN 去除，再增加深度處理單元保證 TP、SS 去除，該改造方案工程投資省，運(yùn)行成本低，缺氧、好氧轉(zhuǎn)換區(qū)的設(shè)置，使得運(yùn)行靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)污水廠(chǎng)不停產(chǎn)改造。

1 污水廠(chǎng)改造前運(yùn)行概況

污水處理廠(chǎng)原設(shè)計(jì)出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB 18918—2002) 中的一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)。

原工藝流程見(jiàn)圖 1。

對(duì)污水廠(chǎng) 2015 年、2016 年兩年的實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表 1。

從表 1 可知，部分指標(biāo)( 如 BOD5、COD、TN) 進(jìn)水濃度全年平均值偏高于一般城市生活污水水質(zhì); BOD5 /COD 平均值約為 0． 59，可生化性較好; 碳氮比平均值約為 4． 8，可采用生物脫氮; 碳磷比平均值約為 49，可采用生物除磷。

近兩年實(shí)際進(jìn)水水溫為 14． 7 ～ 32． 0 ℃，其中2015 年全年水溫均在 15 ℃ 以上，全年最低水溫為15． 1 ℃ ; 2016 年全年水溫有兩天低于 15 ℃，全年最低水溫為 14． 7 ℃。

出水水質(zhì)如表 2 所示。

2 提標(biāo)改造工程設(shè)計(jì)

2.1 提標(biāo)改造重點(diǎn)難點(diǎn)分析

提標(biāo)改造工程設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見(jiàn)表 3。

從現(xiàn)狀出水水質(zhì)來(lái)看，BOD5 已穩(wěn)定達(dá)到一級(jí) A標(biāo)準(zhǔn)，COD、NH3 － N、糞大腸菌群通過(guò)調(diào)整運(yùn)行工況( 增加曝氣量、增大消毒劑投加量) 可達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，TN、TP、SS 則是提標(biāo)工程需重點(diǎn)考慮的指標(biāo)。TN 的去除主要依靠生物脫氮，具體措施包括二級(jí)生物處理脫氮、深度處理( 如生物濾池) 脫氮等。TP 的去除依靠生物除磷和化學(xué)除磷，一般在深度處理階段設(shè)化學(xué)除磷單元。SS 主要通過(guò)沉淀、過(guò)濾去除。

結(jié)合設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)要求，對(duì)現(xiàn)狀生物處理單元處理能力進(jìn)行校核。

一級(jí)處理單元對(duì) BOD5、COD、SS 的去除率取35% ，對(duì) TN、NH3 － N、TP 的去除率取 5% ，由此確定生物池進(jìn)水水質(zhì)如下: BOD5 192 mg /L，COD 312 mg /L，SS 195 mg /L，TN 47． 5 mg /L，NH3 － N 33． 2 mg /L，TP 5． 7 mg /L。

統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)，生物池實(shí)際污泥濃度平均值約為4 428 mg /L，計(jì)算時(shí)取污泥濃度為 4 000 mg /L，最不利水溫取 15 ℃。

缺氧區(qū)計(jì)算公式如下：

計(jì)算得到不同溫度下的反硝化速率及需要的缺氧區(qū)停留時(shí)間，如表 4 所示。

好氧區(qū)計(jì)算公式如下:

污泥濃度為 4 000 mg /L 時(shí)，好氧區(qū)需要的停留時(shí)間為 6．9 h?？紤]到冬季缺氧區(qū)需要的停留時(shí)間較長(zhǎng)，可適當(dāng)提高污泥濃度，縮短停留時(shí)間。當(dāng)污泥濃度為 5 000 mg /L 時(shí)，計(jì)算得好氧區(qū)需要的停留時(shí)間為 5．5 h，缺氧區(qū)需要的停留時(shí)間為 3．46 h。

現(xiàn)狀生物池為推流式，原設(shè)計(jì)總停留時(shí)間為8．9 h，其中選擇區(qū) 0．3 h、厭氧區(qū) 1．53 h、缺氧區(qū)2．07 h、好氧區(qū) 5．0 h。缺氧區(qū)加好氧區(qū)總停留時(shí)間僅 7． 07 h，不能滿(mǎn)足一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的處理要求。

2.3 改造工藝設(shè)計(jì)

提標(biāo)改造工程針對(duì) TN、TP、SS 的去除有兩種思路。方案一: 二級(jí)生物處理單元擴(kuò)容，延長(zhǎng)停留時(shí)間，保證 TN 的去除; 增加混凝沉淀過(guò)濾深度處理單元保證 TP、SS 的去除。方案二: 深度處理增加硝化、反硝化兩級(jí)生物濾池去除 TN，增加混凝沉淀過(guò)濾單元保證 TP、SS 的去除。兩種方案比較，方案一工藝流程更短，工程投資更省，無(wú)需外加碳源，運(yùn)行成本更低，因此采用方案一進(jìn)行提標(biāo)改造。

2. 3. 1 二級(jí)處理單元改造

現(xiàn)狀生物池分區(qū)布置見(jiàn)圖 2。改造后生物池平面布置見(jiàn)圖 3，分區(qū)布置見(jiàn)圖 4。

充分利用現(xiàn)狀生物池旁的綠地，在每組生物池旁增加兩條廊道，與現(xiàn)狀生物池連通，使生物池總停留時(shí)間延長(zhǎng)到 11．51 h。改造后，二期生物池選擇區(qū)停留時(shí)間為 0． 3 h，厭氧區(qū)停留時(shí)間為 1． 53 h，缺氧區(qū)( 含缺氧好氧轉(zhuǎn)換區(qū)) 停留時(shí)間為 4．32 h，好氧區(qū)停留時(shí)間為 5.36 h，總停留時(shí)間為 11．51 h，較原設(shè)計(jì)總停留時(shí)間增加 2．61 h。

將缺氧區(qū)末端設(shè)置為缺氧、好氧轉(zhuǎn)換區(qū)，轉(zhuǎn)換區(qū)停留時(shí)間為 2． 25 h，設(shè)攪拌器，可根據(jù)實(shí)際水質(zhì)，通過(guò)調(diào)整曝氣頭及攪拌器開(kāi)閉情況，切換缺氧、好氧狀態(tài)。若轉(zhuǎn)換區(qū)全部按缺氧區(qū)運(yùn)行，缺氧區(qū)停留時(shí)間最大可達(dá) 4． 32 h，此時(shí)好氧區(qū)停留時(shí)間為 5． 36 h。

若轉(zhuǎn)換區(qū)全部按好氧區(qū)運(yùn)行，好氧區(qū)停留時(shí)間最大可達(dá) 7． 61 h，此時(shí)缺氧區(qū)停留時(shí)間為 2． 07 h。

其他強(qiáng)化脫氮措施包括: ①現(xiàn)狀生物池只設(shè)置了選擇區(qū)和厭氧區(qū)進(jìn)水，改造進(jìn)水管，增加缺氧區(qū)進(jìn)水點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)進(jìn)水; ②關(guān)閉內(nèi)回流區(qū)域的曝氣頭; ③預(yù)留碳源投加設(shè)施，以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的水質(zhì)變化。

2. 3. 2 深度處理設(shè)計(jì)

深度處理選擇高效沉淀池 + 砂濾池過(guò)濾工藝。

① 高效沉淀池

高效沉淀池共分為 10 格，機(jī)械攪拌區(qū)水力停留時(shí)間為 103 s，中間反應(yīng)區(qū)水力停留時(shí)間為 94 s，快速混合反應(yīng)區(qū)水力停留時(shí)間為 9．0 min，推流區(qū)水力停留 時(shí) 間 為 3．86 min，澄清區(qū)設(shè)計(jì)上升流速為14． 25 m /h，污泥回流比為 2% ～ 5% 。

在機(jī)械攪拌區(qū)投加聚合硫酸鐵溶液，高效沉淀池化學(xué)法去除的磷以 0．5 mg /L 計(jì)，則聚合硫酸鐵原液( 有效鐵含量 11% ) 投加量為 32． 8 mg /L。在快速混合反應(yīng)區(qū)投加 PAM，設(shè)計(jì)最大投加量為 1 mg /L。

斜管直徑為 80 mm，長(zhǎng)度為 750 mm，安裝角度為 60°。斜管區(qū)上部設(shè)置可推拉式蓋板，輕質(zhì)高強(qiáng)，可分段移動(dòng)打開(kāi)，既便于檢修維護(hù)，又能防止太陽(yáng)光直射，減少青苔滋生，延緩斜管老化。

② 均質(zhì)濾料濾池

濾池分為 20 格，單格內(nèi)空尺寸為 9． 3 m × 16． 3 m，單格過(guò)濾面積為 130． 4 ㎡，池總高為 4． 6 m。采用均質(zhì)石英砂濾料，粒徑為 1． 2 ～ 2． 4 mm，濾料厚度為 1． 4 m。采用長(zhǎng)柄濾頭配水系統(tǒng)。設(shè)計(jì)平均濾速為 6． 39 m /h，強(qiáng)制濾速為 6． 74 m /h。濾池采用氣水反沖洗。單獨(dú)氣沖洗強(qiáng)度為15 L /( s·㎡) ，沖洗時(shí)間 2 min; 氣水聯(lián)沖時(shí)水沖強(qiáng)度為 3． 0 L /( s·㎡) ，氣沖強(qiáng)度為 15 L /( s·㎡) ，沖洗時(shí)間 4 min; 單獨(dú)水沖強(qiáng)度 6． 0 L /( s·㎡) ，沖洗時(shí)間 6 min。反沖洗全過(guò)程伴有表面掃洗，強(qiáng)度為2． 0 L /( s·㎡ ) 。

2. 3. 3 不停產(chǎn)碰管設(shè)計(jì)

提標(biāo)改造工程主要涉及 2 處工藝主管碰管: 二沉池出水總管與深度處理單元進(jìn)水管碰管; 深度處理單元出水管與消毒池進(jìn)水總管碰管。由于工程規(guī)模較大，工藝主管管徑為 DN2 400，且主管上需增設(shè)閥門(mén)，若按常規(guī)設(shè)計(jì)，則碰管時(shí)必然造成污水廠(chǎng)停產(chǎn)，污水直接溢流，勢(shì)必帶來(lái)環(huán)境污染問(wèn)題。設(shè)計(jì)在兩處污水主管碰管處設(shè)置轉(zhuǎn)換井( 見(jiàn)圖 5) ，以轉(zhuǎn)換井代替常規(guī)三通，待轉(zhuǎn)換井建好、新增管道安裝好后，再對(duì)現(xiàn)狀管道進(jìn)行水下切割，可以實(shí)現(xiàn)不停產(chǎn)碰管。

3 運(yùn)行情況

提標(biāo)改造工程實(shí)際出水水質(zhì)見(jiàn)表 5，達(dá)標(biāo)率為100% 。

4 結(jié)語(yǔ)

在污水廠(chǎng)提標(biāo)改造工程中，通過(guò)對(duì)現(xiàn)狀生物池?cái)U(kuò)容及增加攪拌器、設(shè)置缺氧好氧轉(zhuǎn)換區(qū)，實(shí)現(xiàn) TN的有效去除; 增加高效沉淀池和砂濾池去除 TP 和 SS。通過(guò)設(shè)置污水轉(zhuǎn)換井實(shí)現(xiàn)總管碰管不停產(chǎn)。提標(biāo)工程建成投運(yùn)以來(lái)，出水水質(zhì)能穩(wěn)定達(dá)到一級(jí) A排放標(biāo)準(zhǔn)。