某城市污水处理厂提质改造工艺研究

郭　磊

（苏州中色德源环保科技有限公司江苏苏州215163）

某城市污水处理厂提质改造工艺研究

郭磊

（苏州中色德源环保科技有限公司江苏苏州215163）

根据某城市污水处理厂的进水水质特点和出水水质要求，对现有的CASS工艺进行改造，从诸多的工艺中进行技术经济比较，筛选出同样具有生物脱氮除磷的“改良型氧化沟”工艺以及具有深度处理功能的“絮凝过滤”工艺作为本研究的对象，最终确定采用“改良型氧化沟+絮凝过滤+二氧化氯消毒”的工艺路线，经提质改造后该城市污水处理厂一切正常运行，处理出水水质完全达标，达到改造后预期的效果。

提质改造；氧化沟；污水处理厂

1　污水处理厂现状

某城市污水处理厂设计规模为2×104t/d，现处理水量为2.1×104t/d，服务面积主要是某该城市主城区，占地30亩，采用CASS工艺进行污水处理。出水设计标准按照国家有关《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）一级B标准执行。

2　工艺改进的必要性

近年来，随着经济的快速发展，水体环境的污染也不断加剧，为保护环境质量，保证生态环境的可持续发展，国家不断提高各地出境断面河流水质指标[1,2]，要求所有污水处理在“十二五”期间必须完成出水水质达到一级A标准的改造。而某城市污水处理厂设计出水标准为一级B标准，已不能满足新的污水处理厂出水水质要求，同时，随着城市主城区的不断发展，城区规模不断扩大，城区污水量也不断增加，而担负着主城区污水处理的该城市污水处理厂已经达到满负荷运行，无法满足城市发展的需要[3,4]，因此必须对该污水处理厂进行提标改造任务。

3　污水处理设计出水水质及分析

原设计单位对某城市的水质进行比较详细的调查，并最终确定某城市污水处理厂的设计进出水水质见表1。

表1　污水处理厂设计进水水质

为更为准确的把握现状污水处理厂的运行情况，采用数理统计方式对该城市污水处理厂2011年以来进出水监测数据进行统计分析，计算95%概率情况下的进出水水质情况见表2。

表2　现状污水厂95%概率时进出水水质

对上表中污水厂实际进出水水质比较分析可以看出，现状污水处理厂实际进水水质除TP以外，其他污染物浓度与设计进水水质都较为接近。而实际出水COD、氨氮均可稳定达到一级A标准，BOD、SS、TP可稳定达到一级B标准，总氮大部分时间可以达到一级B标准，但受处理工艺限制及温度影响，部分时段存在总氮超标现象。本次升级改造的重点和难点主要在于总氮的去除，而COD、BOD、SS、氨氮、总磷等去除难度较小，因此在选择改造方案时将强化脱氮作为首要任务。

4　污水处理工艺方案

污水处理厂工艺需根据进厂污水水质、出厂水质要求、处理厂规模以及当地的气温、工程地质、环境等条件来慎重选择。各种处理工艺都有一定的适用条件，工程设计时需因地制宜，合理确定污水处理厂的处理工艺。另由于城市污水处理厂的建设投资和运行费用支出较高，再加上污水处理厂的稳定运行同时受多种因素的制约和影响，污水处理厂处理工艺方案的选择对确保污水处理厂的稳定运行和降低运行成本起到至关重要的作用。因此，污水处理工艺的选择应根据项目的水量、水质以及经济条件慎重选择。从工艺选择上来说力求做到工艺成熟，技术先进，对水质变化的适应能力强，出水达标且稳定；从日常运行和维护上来说，力求做到投资经济合理、电耗低、易于管理、操作简单且设备可靠。从项目整体上来说力求做到整体工艺协调优化、厂区景观与周围环境相协调，重视整个项目的环境。最终根据当地的实际条件和要求选择切合实际可行、经济合理的工艺方案，经全面技术比较后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。

4.1扩建工艺的选择

根据确定的进出水指标，本工程要求的污染物去除率由大到小的排列次序是：SS≥BOD5＞TP＞NH3-N＞CODCr＞TN。SS主要靠物理的方法(如沉淀和过滤)去除。要达到一级A标准，关键问题在于脱氮除磷。由此可见，主要是氨氮和磷的去除决定了可选择的污水二级生化处理工艺。CASS工艺有较好的脱氮除磷效果，但是原工艺设计时，执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918－2002）一级B标准，脱氮除磷效果达不到设计标准。建设部、国家环保总局及科技部印发的《城市污水处理及污染防治技术政策》（建城2000[124]号），对处理工艺的选择政策为“二级强化处理工艺是指除有效去除碳源污染物外，且具备较强的除磷脱氮功能的处理工艺。对氮磷污染物有控制要求的地区，处理能力在10×104m3以下的污水处理设施，除采用A/O法，A2/O法外，也可选用具有脱氮除磷效果的氧化沟法、SBR法、水解好氧法和生物滤池法等。”

目前，国内外生物脱氮除磷的主要工艺有：改良型氧化沟工艺、A2/O工艺等。根据该城市污水处理厂改扩建工程的建设规模以及出水水质要达到一级A的特点和现状污水处理工程的运行情况，新建部分选择除磷脱氮效果好的改良型氧化沟工艺与A2/O工艺进行方案比选，以确定最终方案。

4.1.1改良型氧化沟

改良型氧化沟是众多类型氧化沟中的一种。本改良型氧化沟具有前置反硝化区和氧化沟区，具有强化脱氮功能，处理效果较好。前置反硝化区通过独特的水力设计，实现了混合液的自动内回流，不需额外增加管线和回流泵。

4.1.2 A2/O工艺

A2/O生物处理系统可同步除磷脱氮，其工作机制由二部分组成。(1)除磷，由一种称之为聚磷菌的专性好氧不动细菌通过厌氧释放和好氧吸收两个过程完成。(2)脱氮，由硝化和反硝化两个生化过程完成。

改良型氧化沟工艺管理方便、运行稳定可靠，工艺耐水质、水量的冲击负荷能力强，适用于本工程服务范围内的水质变化，出水水质较好。氧化沟工艺一般采用表面曝气，充氧效率稍低，运行成本稍高。

A2/O法自动化程度高，对工作人员技术水平要求高，采用底部曝气，充氧效率高，但曝气设备易堵塞损坏，且维护较困难，维护起来对污水厂生产影响较大。

综上分析对比，改良型氧化沟工艺更适合于本工程改扩建工程的实际情况，故本工程确定改良型氧化沟工艺作为本工程改扩建部分的推荐方案。

4.2污水深度处理工艺选择

水质分析可以得到，污水处理中主要污染物依靠单纯二级生物处理工艺不能满足达标的要求，需对污水进行深度处理。常用的污水深度处理方法可归纳为直接过滤法、微絮凝+过滤、混凝沉淀（澄清）过滤法，这几种方法均适用于本工程所要求的出水水质。各种工艺可去除的污染物见表3。

表3　各种工艺可去除的污染物表

直接过滤工艺简单，抗水冲击能力较差，冬季无法满足水质要求；微絮凝过滤去除率高，但过滤周期短，特别是在冬季，过滤周期缩短至2h～4h，冬季无法正常生产运行；絮凝沉淀过滤工艺，由于原水经加药混合、絮凝反应、沉淀，再进入滤池过滤，系统缓冲能力强，因此对进水的水质、水量变化具有较强的适应能力，能够保证系统全年运行平稳，出水水质合格。

故本工程采用混凝沉淀+过滤的深度处理工艺。

4.3污水消毒工艺的选择

几种常用的消毒方法的比较，见表4。

表4　几种消毒方法的比较

综合比较以上三种消毒方式的工程适用性、技术的成熟性，从设备运行、管理的维护的安全性、可靠性及运行成本等因素，结合污水处理厂现有二氧化氯设备的使用情况，确定本工程采用二氧化氯消毒的方法。

5　污泥处理工艺

5.1污泥浓缩工艺选择

各种污泥浓缩方法比较见表5。由于剩余污泥含水率高达99%～99.3%，为了使剩余污泥进一步浓缩减容，减小后续处理工艺的负荷，并根据污水处理厂现状利用重力浓缩工艺，建设有污泥浓缩池的现状，本工程采用重力浓缩。

表5　几种污泥浓缩方法的比较

5.2污泥脱水工艺选择

表6　各种污泥脱水机械比较

综合对污泥脱水工艺的论述，考虑到厂区内现有污泥脱水机处理能力可以满足扩建后的脱水需要，因此本工程确定污泥脱水仍采用带式压滤机机械脱水工艺，通过增加原有设备工作时间对剩余污泥进行处理。

6　工艺方案技术经济比较

两个工艺方案的技术性能比较见表7。

表7　污水处理工艺方案技术经济比较

由以上两个方案各自的特点及技术经济比较表，可以看出两方案技术上都是可行的，都能满足排放出水的水质要求。

改良型氧化沟工艺管理简便、运行稳定可靠，工艺耐水质、水量的冲积负荷能力强，适合于本工程服务范围的水质变化，出水效果较好。A2/O法自动化程度高，对工作人员技术水平要求高，采用底部曝气，设备易堵塞损坏，且维护较困难，维护起来对污水厂生产影响较大。虽然改良型氧化沟工艺在年运行费用上稍高于A2/O工艺，但是改良型氧化沟工艺在总投资上具有一定优势，A2/O工艺虽然运行费用较氧化沟工艺低，但是总体投资较高。综合以上分析比较，改良型氧化沟工艺更适合于某城市污水处理厂改扩建工程的实际情况，故本工程确定改良型氧化沟工艺作为本工程扩建部分的推荐方案。

8　结语

该城市污水处理厂改扩建工程建成后，将大大的改善该城市的环境，预计污染物削减量为：CODcr减少1058.5 t/a，BOD5减少620.5 t/a，SS减少899 t/a，氨氮减少148.4 t/a，总氮减少214 t/a，总磷减少27.38t/a。从这可见，该污水处理厂将大大的降低污水污染的环境，改善下游河流的水质，将改观水质颜色，保护生态环境，促进科学发展观的局面。同时从另一方面来说，污水的处理可减少对地下水的污染，起到保护水源的作用。

[1]马世豪,何星海.城镇污水处理厂污染物排放标准浅释[J].给水排水,2003,29(9):89-94.

[2]庄磊,黄勇.城市污水处理厂升级改造的探讨[J].工业用水与废水,2010,41(1):14-18.

[3]陈晓安,桂丽娟.城市污水处理厂提标改造工程实例[J].工业用水与废水,2011,42(2):82-83.

[4]王阿华.城镇污水处理厂提标改造的若干问题探讨[J].中国给水排水,2010,26(2):19-22.