污水处理厂提标改造工艺研究及运行效果分析

周华岭

（东台市润东净水有限公司，江苏 盐城 224200）

随着时代的发展和人们生活品质的提高，生活污水、工业污水的排放量日益增加，使污水治理工作越来越艰巨。例如，有些工业园区污水运输排放管网并不完善，导致污水处理设施和工艺无法达标运行。现以盐城市某污水处理厂为例，该污水处理厂的提标改造工作在污水处理中发挥着关键作用，可使全城污水管网的布置率高达95%，而高布置率的污水管网可以保证污水处理设施稳定和高效运行。

1 污水处理厂污水处理工艺介绍

1.1 盐城某污水处理厂工艺概况

目前常见的污水处理方法有生物原理法、化学原理法和物理原理法。生物原理法主要指好氧生物处理法、序批式活性污泥法和A-A-O法等；化学原理方法主要指直流电流渗析法、酸碱中和法、氧化剂氧化还原法等；物理原理法是利用沉淀池、曝气砂沉淀池、微滤网等设备，通过物理作用实现对水中悬浮污染物的初步去除。

以盐城市某污水处理厂为例，其处理污水能力为90 000 m3/d。该厂一期治污能力为20 000 m3/d，运用了以奥贝尔氧化沟为核心的二级生化技术治污工艺；二期治污能力为20 000 m3/d，运用了以A-A-O氧化沟为核心的二级生化技术治污工艺，并使用先进的机械式压缩脱水设备去除污泥，再运用具有生物原理的滤池进行除臭；三期治污能力为50 000 m3/d，运用了最新的DE型治污工艺，其曾在2019年更新了生物技术滤池除污、除臭系统，又在2020年完善了各个系统的处理单元，同时引入了先进的污水深度处理技术和再生水回收利用单元，以此提高了污水的处理能力和对污染物质的净化率。

常用污水水质在线监测系统包括在线式NH3-N监测分析、在线式化学需氧量监测分析、在线式氢离子浓度指数监测分析等。在实际应用中，可在污水处理厂的污水进口和出口各自安装一个监测装置，在线监测系统接收到监测装置反馈的指令后，每间隔1 h进行取样，对被监测水质进行成分特征的数据化处理，然后系统会根据预先设定的程序自动检验、自动分析、并将优化后的信息发送到污水处理厂的控制单元和地方环卫机构，这样就可以准确、及时、有效地将水质特征和污水处理数据送达。

1.2 接纳工业废水水质特征

该污水处理厂进水端的监控单元数据显示，最大接收污水的总量高达设计处理量的95%，最小接收污水总量也超过了设计处理量的60.5%，年平均工作负荷高达89.6%，平均每天接收污水78 996.4 t，其污水处理量巨大。在2020年1月至12月期间，该污水处理厂重铬酸盐指数月均进水浓度超过167.3 mg/ L，最高进水浓度达501.6 mg/L；生化需氧量月均进水浓度超过81.5 mg/L，最高进水浓度达162.5 mg/L；悬浮固体月均进水浓度超过92.6 mg/L，最高进水浓度达172.9 mg/L；氨氮月均进水浓度超过20 mg/L，最高进水浓度达40.1 mg/L；总磷月均进水浓度超过3.36 mg/L，最高进水浓度达5.98 mg/L；总氮月均进水浓度超过36.2 mg/L，最高进水浓度达45 mg/L。现有污水处理系统基本能接管以上主要污染物指标[1]。

目前，污水处理厂的污水主要来自机械制造业、化工生产业和食品加工领域等排放的污水。这些污水中含有化学需氧量、生化需氧量、总磷和化学污染物质等，多数为阴离子附着的活性剂、重金属等。根据各地区污水处理厂管理制度，相关单位需将排放的污水在内部进行预处理，达到接收标准后才能排放至污水处理厂进行深度处理。根据《污水排入城镇下水道水质标准》（GB/T 31962—2015），污水处理厂重铬酸盐指数的接纳指标为500 mg/ L、生化需氧量的接纳指标为350 mg/L、NH3-N的接纳指标为45 mg/L、TP的接纳指标为70 mg/L、TN的接纳指标为8 mg/L。

2 污水处理厂提标改造研究

2.1 提标改造项目的工艺流程图

提标改造需要在前三期治污工艺维持不变的前提下，综合考虑污水处理厂的现有设施、工作能力和接收量，以完善生化技术处理系统。提标改造项目引入了先进的污水深度处理技术和再生水回收利用单元，运用了如图1所示的“微絮凝、微滤、沉淀、微滤、消毒、生水回用或尾水排放”工艺，提高了污水中菌群、悬浮固体、总氮的去除率，其中，水中污泥则使用机械压缩脱水后送至外部进行处理[2]。

图1 提标改造项目工艺流程图

2.2 提标改造设备及建筑物的平面布置

很多污水处理厂在推进提标改造工程时，普遍会遇到工程用地有限的问题，导致各道污水处理工序的设施以及建筑很难按常规流水线布局，只能将部分设施和建筑合二为一。具体工程如下：首先，要拆掉先前的机械设备维修房，然后把加氯消毒厂房与再生水化学反应池合并建设，地上设置加氯消毒厂房，地下设置再生水化学反应池；其次，合并位于中间的反硝化深床过滤池、污水双向提升泵站和反洗综合用室，上层建设煤气鼓风机反冲洗室，下层建设矩形反冲洗清水池和反冲洗废水池。然后在已建一、二期物理反应池及加氯消毒厂房的用地上建设中间污水双向提升泵站、反硝化深床过滤池及反冲洗池综合用室（再建前需要先拆除原有的设施和建筑）；最后，在已建的机修房的用地上设置消毒渠，其坐落于氧化沟的对面，同时，在污泥浓缩池的用地上建设碳源添加房及变配电站，其坐落于浓缩脱水机室的东北方向，并在综合楼的西侧、食堂的东南方向建设机修房。

2.3 预处理单元的提标改造

为了确保后续治污处理工序的顺利完成，污水在送入生物技术处理装置前必须进行预处理。预处理装置包括微型过滤格栅、污水双向提升泵站、污水沉淀罐等。预处理可初步去除掉污水中的泥砂、栅渣、油污等，其中，截污收集管的后端设置了微型过滤格栅和污水双向提升泵站。在实际运行中，污水处理厂的第一步预处理工序为微型格栅过滤，主要去除大尺寸的悬浮物质和影响后续处理工作的杂物，以保证后续装置的有效运转。

改造过程如下：首先，要更换水解酸化池的曝气搅拌装置，清除内部的淤泥，要选用内径为120 mm、壁厚为4 mm的无缝钢管作为曝气搅拌装置的母材，再装上配套的法兰盘、开关件；然后，要重新更换淹没式生物滤池的活性生物填料，增设一台风压为15 kPa～0.2 MPa的鼓风机，同时将曝气管网单元的铁锈清理干净；最后，要拆掉沉淀池的破旧斜板，采用槽钢作为支撑，再清理干净沉淀池的污泥，这样才能改善沉淀池的设备老化和污泥淤积的问题。

2.4 生化处理单元的提标改造

原污水处理系统一期采用ORBAL椭圆氧化沟治污工艺，二期采用A-A-O治污工艺，三期采用DE型治污工艺，这是一种可以完成除磷脱氮的生物技术处理工艺，这种工艺去除TN的能力高达95%，是常规工艺的5倍。而运用生物合成后，去除TP的能力从14%～19%提升至81%～91%，大多数情况下能够可靠完成治污指标。在污水处理厂提标改造工作中必须考虑目前生化池的特征，需添加适量的碳源、完善各单元的运作方式。例如，增加生化池中活性污泥的含量可增强总氮与总磷的去除能力，添加碳源以保证脱氮工作的正常运转。同时，还需对氧化沟的污水处理工艺进行优化升级，要引进新的设备，淘汰旧设备、落后工艺。在运用A-A-O治污工艺时，通过增大污染物质在污水中的回流比，在保证污染物质不发生膨胀以及其他化学反应的前提下来选择更高的污泥浓度。对于运用DE型工艺的，可以通过改变转刷低转速工作的时间，来提高反硝化效率，使其脱氮能力达到提标改造的要求。

污水处理厂的升级改造，在前三期的基础上，进一步完善了污水处理工艺，如果污水中碳源成分比较低，可以在确保不削弱其除磷能力的情况下，添加适量碳源，可明显提高脱氮除磷能力[3]。

2.5 深度处理单元的提标改造

要使处理后的污水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）中一级A 的排放标准，必须将污水中的TN、TP和悬浮固体等污染物质去除，因此建议在前面几期的二级生化技术处理完后设置一体化污水深度处理装置，以提高污水处理效果。

根据处理指标和要求的不同，污水深度处理可采用的工艺较多，提标改造工作需引用先进的微絮凝、微滤、沉淀、微滤、消毒、再生水回用或尾水排放技术，可增强去除悬浮固体、总氮等污染物质的能力。选用一体式反硝化深床滤池进行深度过滤具有以下优点：（1）过滤料表面会产生一层微型生物膜，可以在过滤池前半段添加碳源，以提升深床过滤池的生化脱氮效果；（2）有效去除污水中的磷物质；（3）快速去除污水中的悬浮物，将悬浮固体含量降低到4 mg/L；（4）使用过滤砖结构的反硝化滤池过滤效果要比长柄过滤头和过滤板工艺好，且便于安装和维护；（5）将反冲洗水量降低至1.9%左右；（6）带有微絮凝过滤功能的深床过滤池，简化了现有的混凝沉淀单元，减少了工程成本；（7）深床过滤池具有运行灵活、建设及运营成本低的优点，目前的运营管理体系较为成熟。

3 结语

综合评价以上提标改造项目，根据污水处理厂水质在线监测仪器检测显示，处理后的污水中化学需氧量平均浓度为13.4 mg/L，悬浮固体平均浓度、总氮平均浓度、总磷平均浓度、氨氮混合物平均浓度分别为7.3、3.5、0.21、2.24 mg/L，经污水处理厂处理后排放的污水的各项污染物指标均符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标准，本次提标改造项目工作取得了令人满意的成绩。