改良A2/O+深度处理工艺在城市生活污水处理中应用案例

文_邓淑怡 广州鹏凯环境股份有限公司

某城新城区规划建设污水处理厂1座，服务范围为新城区的综合生活污水，总建设规模为2万m3/d，先建设一期工程为1万m3/d。

1 污水处理程度及污染物分析

1.1 污水处理程度

设计进水水质参考老城区生活污水处理厂实际进水水质，出水水质标准各指标执行《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）V类标准。具体进、出水水质指标及污染物浓度及去除率详见表1。

表1 污染物负荷及去除率

常规活性污泥对有机物、SS去除能满足要求， 但对N、P去除有限，必须采用具有生物脱氮除磷功能的处理工艺，才能对COD、BOD5、SS、TN、NH3-N、TP等污染物有较高的去除率，但是本工程排放标准教高，需在脱氮除磷处理活性污泥处理工艺的基础上增加深度处理工艺。

1.2 污水进水水质评价

污水采用生化处理工艺，特别是生物除磷脱氮工艺，对进水中污染物质的配比和平衡有一定的要求，现将本工程进水水质配比指标列表分析见表2。

表2 进水水质各污染物分析

根据进水水质评价，可采用生物处理工艺，选择合适的工艺设计参数，确保有机物的去除率，同时进水碳源严重不足，需设外加碳源系统；生物除磷工艺也可适用，在生物段中设置厌氧池，充分释放磷，并在好氧池过量吸收磷，从而保证系统磷的去除率，考虑出水总磷指标要求较高，应设置化学除磷设施。

2 处理工艺的选择

2.1 生物处理工艺的选择

综合处理规模、设计进出水水质、投资成本、操作管理难度以及提升水质空间等多方面因素，推荐生物处理工艺采用A2/O工艺，但常规A2/O工艺存在4方面缺点：①系统脱氮的外界条件是有机负荷较低，污泥龄较长，而除磷要求相反，脱氮和除磷对外界条件是相互矛盾，很难权衡； ②厌氧区居前，污泥回流过程硝酸盐对厌氧区产生不利影响；③缺氧区位于生化系统中部，反硝化在碳源分配上居于不利地位，因而影响了系统的脱氮效果；④常规的A2/O工艺进水点及内外回流点均已固定，运行调节不灵活，在进水碳源不足的情况下，由于反硝化细菌和聚磷菌之间存在对优质碳源的竞争，除磷和脱氮效果均会下降。

改良A2/O工艺与A/O 脱氮工艺的区别之处是在曝气池末端又增设了一个缺氧段和一个好氧段。缺氧段Ⅱ的作用是进一步完善脱氮过程，而好氧段Ⅱ的作用是提高混合液中的溶解氧，防止在二沉池内发生反硝化作用，以及改善污泥的沉降性能。同时，为提高该工艺的除磷效果，在该工艺流程的基础上，增加了一个厌氧段，使之在高效脱氮的同时，除磷效果与A2/O 工艺相当。工艺流程见图1。

图1 采用改良A2/O工艺流程图

2.2 深度处理工艺的选择

对于改良A2/O工艺，其主要污染物依靠单纯二级生物处理工艺可以完全达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级B标准，但不能完全达到特别排放限制标准，需进行深度处理。为保证出水稳定达标，现阶段推荐采用目前被广泛认同、且应用较为广泛的混凝沉淀过滤全流程工艺。混合絮凝沉淀部分采用高效澄清池，同时设置化学除磷设施。考虑到未来进水水质变化较大的情况下出水水质仍能达标，且具有进一步提高出水水质的余地，适应性更强，故本工程推荐采用深床滤池工艺。

3 工艺单体设计

3.1 设计规模及流量

粗格栅及进水泵房、中间提升泵房、污泥浓缩脱水机房及附属生产建筑物的土建规模按2万m3/d一次建成，设备按照规模1万m3/d配置，主要处理构筑物按1万m3/d建成。

3.2 各阶段水质控制目标

生物处理、深度处理对各污染物的去除水质控制目标见表3。

表3 各阶段水质控制目标

3.3 工艺单体设计

粗格栅间的作用是去除较大漂浮物及直径大于20mm的物质，确保后续提升系统正常运行。粗格栅间设置1座，分为2条渠道。配套粗格栅、栅渣输送机等设备。

进水泵房作用是将污水提升，以满足整个污水处理厂竖向水力流程的要求。进水泵房与粗格栅间与合建。配套污水提升泵。

细格栅间作用为去除污水中漂浮物及粒径大于6mm的固体物质，确保后续污水处理、污泥处理正常运行。细格栅间设置1座，分为2条渠道，配套机械格栅、螺旋输送机等设备。

曝气沉砂池作用是通过曝气沉淀0.2mm以上无机砂粒的同时去除浮渣和部分油脂，以保证后续流程的正常进行。曝气沉砂池设置1座，分为2格。设计水平流速0.1m/s，曝气量0.2m3空气/m3污水，沉砂量0.03L/m3污水，设计流量下水力停留时间为6min。配套设备刮砂桥、吸砂泵、砂水分离器、鼓风机和曝气管等设备。

生物池作用是通过活性污泥中的微生物完成有机物、N、P的去除，实现净水目的。生物池设置1座，分独立2池，总有效池容20000m3。设计流量下总停留时间36.59h，其中厌氧为1.5h，缺氧为13.8h，好氧为17.79h，后缺氧+后好氧3.5h。总泥龄为21d，污泥负荷为 0.02 kgBOD/kgMLSS，反硝化速率为0.015kgNO3-N/kgSS·d，计算产泥率1.4 kgSS/kgBOD，剩余污泥含水率为99.2%，产生量为3940 kg/d，，内回流比最大125%，混合液悬浮固体浓度为4000 mg/l，最高时需氧量为570.4 kgO2/h，气水比为7:1，最高时总空气量为4608Nm3/h，根据池内溶解氧值通过调节阀门实现调节空气量。主要设备包括潜水推进器、膜式曝气器、混合液回流泵等设备。

采用周边进水、周边出水二沉池，作用是混合液固、液分离。设置2座二沉池，设计表面负荷1.29m3/m2·h，配套单管式吸泥机等设备。二沉池集配水井作用是向二沉池均匀配水，污泥泵房作用是回流活性污泥至生化处理系统，同时将剩余污泥排出系统。设计回流比为100%。主要配套设备回流污泥泵、剩余污泥泵。

中间提升泵房的作用是将污水提升，以满足污水深度处理厂竖向水力流程的要求，主要配套设备污水提升泵。

高效澄清池作用是通过混合、絮凝、沉淀进一步去除水中的总磷及悬浮物，同时前端增加活性炭混合池，在进水COD超标时保证出水COD达标排放。高效沉淀池设置1座，包括预留活性炭混合池、混合池、反应池、沉淀池、设备间。沉淀池设计表面负荷为12.0m/h，液态硫酸铁最大投加量为20mg/L（10%浓度），PAM最大投加量为1.0mg/L，化学污泥量为1160kg/d，污泥含水率99.5%。主要配套设备机械搅拌器、刮泥机、污泥泵、斜管等设备。

深床滤池作用是将沉淀处理后污水进一步实现泥水分离，保证出水水质达标。设置1座，分4格，单格过滤面积38m2，滤速5.5m/h，滤料层高度1.83m，设计悬浮物1.31kgSS/m2·d，设计脱氮容积负荷：0.36kgNO3-N/m2·d。反冲洗气洗强度90m3/m2·h，水洗强度15m3/m2·h，冲洗周期为24h。主要配套布气布水系统、滤料、潜水污水泵（反冲洗用）、潜水污水泵（排废水用）、罗茨鼓风机、空压机等设备。

接触池及计量渠作用是出水消毒，达标计量排放，设计接触时间为30min，配套巴氏计量槽等设备。风机房作用是为污水处理提供足够的空气量。标准状况下总供气量为4608m3/h，最大流量下气水比为7：1，配套空气悬浮鼓风机等设备。

加药间为污水化学除磷处理提供混凝剂-液态硫酸铁。加药点为高效澄清池，最大加药量20mg/L，助凝剂PAM最大投加量1mg/L，平均0.5mg/L，采用流量比例投加，配套设备PAC投加装置和PAM投加装置等设备。

碳源投加间作用是若厂内运行时出现碳源不足，导致TN无法达标，则投加乙酸钠于缺氧反应池，满足脱氮的碳源需求。设计最大投加量为500mg/L。配套碳源储存及投加装置等装置。

加氯间作用是处理水中投加次氯酸钠，满足处理水的杀菌要求，最大投加量为200kg/d，主要配套次氯酸钠储罐及投加系统等设备；进水COD偏高时，可在高效澄清池投加活性炭，满足出水的要求，配套粉末活性炭储罐与投加系统等设备；将剩余污泥、初沉污泥及化学污泥在污泥均质池内混合均匀，并设一定池容，以调节排放的污泥和脱水机房的运行时间，设计剩余污泥量3964 kgDS/d，污泥含水率99.2%，污泥体积495.5m3/d，化学污泥量为1160 kgDS/d，污泥含水率为99.5%，污泥体积为232m3/d，污泥总重为5124kg/d，污泥平均含水率98.9%，污泥总体积为728m3/d，最大停留时间8h；将均质后的污泥在污泥浓缩脱水机房内进行脱水处理，减少污泥体积，便于后续污泥处理，污泥干重为5124kg/d，脱水后含水率80%，工作时间为12h，配套带式污泥浓缩脱水一体机等设备。

4 成本计算

工程建设投资为3486.56万元，年运营总成本为483.30万元，单位经营成本为1.32元/t。年经营总成本计算表见表4。

表4 年经营总成本计算表

5 结语

综合处理规模设计进、出水水质、投资成本、操作管理难度以及提升水质空间等多方面因素，确定工程采用“改良A2/O+高效澄清池+深床滤池”工艺。改良A2/O工艺是在A/O 脱氮工艺基础上曝气池末端又增设了一个缺氧段和一个好氧段。同时，为提高该工艺的除磷效果，在该工艺流程的基础上，增加了一个厌氧段，改良A2/O克服了传统A2/O的缺点，具有出水水质好、运行成本低、氧利用率高、节省能源、运行稳定、耐冲击负荷强等优点。工程建设投资为3486.56万元，单位经营成本为1.32元/t。