污水处理厂提标改造工艺研究及运行效果分析

鲍晓磊

南京市江宁区环境监测站

1 引言

污水处理关系民生，随着社会经济的发展，生活污水、工业污水排放量逐渐增大，治污任务艰巨，目前仍存在工业园区污水管网不完善、污水集中处理设施不能稳定达标运行等问题，以南京市某污水处理厂为例，在污水处理中，污水处理厂的提标改造可以发挥重要作用，实现污水管网全覆盖，污水集中处理设施稳定达标运行。

2 污水处理厂污水处理工艺介绍

2.1 南京市某污水处理厂工艺概况

污水处理方法按照其作用机理可以分为物理处理法、化学处理法和生物处理法三类。物理处理方法主要是利用物理的作用去除水中悬浮状态的污染物质，常用设备为格栅、曝气沉砂池、沉淀池等，化学处理方法主要有氧化还原法、中和法、电渗析法等，生物处理法主要包括活性污泥法、SBR法、A2/O法等。

南京市某污水处理厂处理量为8万m3/d，其中一期处理能力为2m3/d，一期采用ORBAL 氧化沟为主体的二级生化处理工艺（平流沉砂池+ORBAL 氧化沟+沉淀池+加氯消毒）；二期处理能力为2万m3/d，采用A2O氧化沟为主体的二级生化处理工艺（平流沉砂池+A2O氧化沟+沉淀池+加氯消毒），污泥采用机械浓缩脱水系统，除臭采用生物滤池除臭工艺；三期处理能力为4万m3/d，采用双沟氧化沟工艺（钟式沉砂池+双沟式氧化沟+沉淀池+紫外线消毒），2012年完成新增了生物滤池除臭工程，2018年优化了生化处理单元，新增深度处理及再生水回用单元，采用“微絮凝（絮凝)+过滤（反硝化）+消毒+再生水回用或尾水排放”工艺，提高对污染物的去除率。

污水水质在线监测系统包括在线COD 分析仪、在线氨氮分析、在线pH 分析仪、在线总氮总磷分析仪等，污水处理厂对污水进出口分别设置一个监测点，通过监测点采集到的信息，对整体水质进行分析，每一个小时取一次样，通过污水水质在线监测系统的自动测试、自动分析将数据传输到污水处理厂控制系统和政府环保部门，为污水处理厂和部门机构提供准确有效地水质处理数据。

2.2 接纳工业废水水质特征

根据污水处理的进水在线监控数据，最大日接管量占设计处理量的98.0%，最小日接管量占设计处理量的54.8%，年平均运行负荷86.3%，日均进水量69044.4 t，其进水水量基本稳定。2019 年1-12 月份该污水处理厂COD 月均最小进水浓度为145.1mg/L，最大进水浓度为303.8mg/L；BOD5月均最小进水浓度为70.2mg/L，最大进水浓度为140.8mg/L；SS 月均最小进水浓度为89.8mg/L，最大进水浓度为161.6mg/L；NH3-N 月均最小进水浓度为15.0mg/L，最大进水浓度为31.8mg/L；TP月均最小进水浓度为2.27mg/L，最大进水浓度为4.78mg/L；TN月均最小进水浓度为25.6mg/L，最大进水浓度为36.6mg/L，主要污染物指标基本满足接管要求。

目前污水处理厂收水范围内的排水企业，主要为汽车制造、汽车零部件及配件制造、电子器件制造及食品行业等，主要污染因子是COD、NH3-N、TP和动植物油、特征污染物主要为阴离子表面活性剂、总锌、总镍等，根据辖区污水处理厂管理要求，各企业排放污水需经预处理达到纳管标准后，方可纳管。

目前污水处理厂执行2016 年8 月1 日最新实施的《污水排入城镇下水道水质标准》（GB/T 31962—2015），污水处理厂CODCr、BOD5、氨氮、总氮、总磷的接管标准为500mg/l、350mg/l、45mg/l、70mg/l、8.0mg/l。

2.3 污水处理站出水口水质分析

污水处理站出水口设有在线监测设备，监控废水的pH、COD 值，以确保出水满足接管标准，如污染物浓度出现超标，则关闭阀门，将废水泵入集水池，重新处理，直到出水达标。

表1 污水处理厂出水水质标准

2019 年10 月份污水处理厂使用在线水质监测系统发现水质化验数据波动大，部分数据超过污水处理厂出水水质标准，污水处理厂组织技术人员分析数据和检查设备发现出口水质指标为：COD平均浓度223mg/L，SS平均浓度为13.6mg/L，TN和TP平均浓度分别为8.3mg/L和0.4mg/L，氨氮平均浓度为7.6mg/L，发现SS、COD和氨氮超过平均排放处理标准，因此对污水处理厂进行提标改造，优化污水处理工艺。

3 污水处理厂提标改造研究

3.1 提标改造项目工艺流程图

提标改造项目在保证前三期工艺不变的情况下，结合污水处理厂的实际情况，优化生化处理单元，新增深度处理及再生水回用单元，采用”微絮凝（絮凝)+过滤（反硝化）+消毒+再生水回用或尾水排放”工艺，以提高SS、TN、粪大肠菌群的去除率，污泥处置采用浓缩一机械脱水后外运处置。

3.2 提标改造项目建筑物平面布置

污水处理厂在实施提标改造项目时，由于工程用地非常有限，各处理构筑物按常规方式单独设置和布置有困难，因此将部分构筑物合建，一是将中间提升泵井、反硝化滤池与反洗综合用房合建，反洗鼓风机房设于上层，反洗清水池及反洗废水池设于下层。中间提升泵井、反硝化滤池及反洗综合用房布置在已建一、二期接触池及加氯间的用地上，需先拆除原有构建筑物后再建；二是将加氯间与再生水接触池合建，其中加氯间设于地上，再生水接触池设于地下。再生水接触池及加氯间布置在已建的机修间的用地上，先拆除原有机修间后再建；三是新建消毒渠布置在已建的机修间的用地上，位于一期氧化沟的西侧；四是新建碳源投加间及变配电站布置在污泥浓缩池的用地上，位于一、二期污泥浓缩脱水机房的南侧；五是迁建的机修间布置于综合楼的北侧，食堂的西侧。

3.3 预处理单元提标改造

污水在进入生物处理单元前必须进行预处理，以保证后续处理工段的运行。预处理单元包括粗格栅、污水提升泵房、细格栅、沉砂池等。主要去除污水中的砂粒、栅渣、油等，格栅及污水提升泵房设在截污干管的尾端，粗格栅是进入污水处理厂前第一道预处理设施，可去除大尺寸的漂浮物和悬浮物，以保护进水泵的正常运转，并尽量去掉那些不利于后续处理过程的杂物。

更换酸化池添加曝气搅拌装置，清理污泥，曝气搅拌装置直径选择100m的无缝钢管，添加相应的法兰、阀门部件；二是生物接触氧化池的生物填料重新更换，购置添加一台罗茨鼓风机并对曝气管路系统清理除锈；三是沉淀池拆除旧斜板，并将支架改为槽钢，对沉淀池的污泥进行清理，从而解决沉淀池的设备老化和污泥积聚问题。

3.4 生化处理单元提标改造

污水处理厂一期工程为奥贝尔氧化沟，二期工程为A2/O 工艺，三期工程为双沟氧化沟，本身属于具有除磷脱氮功能的生物处理工艺，该工艺能将总氮去除率由常规生化处理20%左右提高到70%~95%，总磷去除率则通过生物合成由15%~20%提高到70%~90%，—般情况下可稳定可靠地运行，污水处理厂提标改造工程结合现状生化池的情况通过补充碳源、优化运行模式及提高生化池的活性污泥量，以提高TN和TP的去除率，通过增加碳源满足脱氮需要，通过对现有的氧化沟工艺进行优化，对于采用A2/O 类型的提高污泥的回流比在污泥不膨胀的情况下尽可能提高污泥浓度，对于采用双沟氧化沟类型的通过调整转刷低转速的时间，加强反硝化功能，提高系统的脱氮能力。

污水处理厂提标改造项目在一二三期的基础上，进一步优化工艺运行，当进水碳源较低时，在保证除磷效果的前提下（所需碳源），补充碳源，可根据需要达到比较高的脱氮除磷率。

3.5 深度处理单元提标改造

为了使出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中一级A 排放标准，必须在一二三期二级生化处理之后增加深度处理单元，进一步去除水中的氮磷和SS 等污染物。

深度处理的工艺流程，视处理目的和要求的不同，可选用的工艺较多，提标改造项目采用微絮凝（絮凝）+过滤（反硝化）+消毒+再生水回用或尾水排放，以提高SS、TN、粪大肠菌群的去除率，过滤采用反硝化深床滤池，该工艺具有以下优点。

一是由于滤料表层形成生物膜，通过在滤池前段补充碳源，使深床滤池具有良好的生物脱氮功能。

二是具有良好的除磷功能。

三是对悬浮物具有良好的去除能力，SS 可以保证小于5mg/L。

四是反硝化滤池一般采用滤砖结构，优于长柄滤头和滤板技术，安装维护工作量小。

五是反冲洗水量少，通常为2%~4%。

六是深床滤池可以采用微絮凝过滤，节省复杂的混凝沉淀系统，节约了工程投资。

七是深床滤池运行灵活，投资较省，运行成本较低，运行管理经验比较成熟。消毒采用紫外线消毒法，该法的主要优点是灭菌效率高，作用时间短，危险性小，无二次污染等。

提标改造项目选用的微絮凝（絮凝）+过滤（反硝化）+消毒+再生水回用或尾水排放，对SS、COD和氨氮等均有较高的去除效率，可保证水质达标一级A标准排放。

4 小结

经过以上提标改造项目，通过污水处理厂水质在线监测系统检测到出水COD 平均浓度14.6mg/L，SS 平均浓度为8.2mg/L，TN平均浓度为4.1mg/L，TP平均浓度分别为0.19mg/L，氨氮平均浓度为2.56mg/L，污水厂总排口废水各污染因子排放满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标准，提标改造项目取得了良好的效果。