城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造工程實(shí)例

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摘要：對(duì)昆山某城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)行提標(biāo)改造，綜合考慮該污水處理廠用地現(xiàn)狀，并結(jié)合工程投資、運(yùn)行費(fèi)用以及出水水質(zhì)等因素，采用在生化池好氧部分增加懸浮填料+好氧前端部分改造為缺氧區(qū)+內(nèi)回流點(diǎn)后移，并更換設(shè)備增加內(nèi)回流比工藝方案進(jìn)行提標(biāo)改造。在不新增用地的情況下，改造后的工藝強(qiáng)化了對(duì)C、N、P的去除。提標(biāo)改造完成后系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，出水中CODcr、TN、NH3-N和TP基本穩(wěn)定達(dá)到蘇州特別排放限值的要求。提標(biāo)改造工藝的建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用較低，改造過程實(shí)施較快，后期管理簡(jiǎn)單，出水水質(zhì)滿足較高排放標(biāo)準(zhǔn)，且可為進(jìn)一步水質(zhì)提升預(yù)留空間。

關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)污水處理廠；提標(biāo)改造；懸浮填料；脫氮

近年來城鎮(zhèn)污水處理廠氮的排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，江蘇省自2021年起將按照《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)主要水污染排放限值》（DB32/1072-2018）執(zhí)行，出水TN濃度限值低于10mg/L。蘇州市《關(guān)于高質(zhì)量推進(jìn)城鄉(xiāng)生活污水治理三年行動(dòng)計(jì)劃的實(shí)施意見》明確要求自2021年起，全市城鎮(zhèn)污水廠出水執(zhí)行“蘇州特別排放限值”，其中TN出水要求低于10mg/L。目前，常規(guī)城鎮(zhèn)污水廠脫氮工藝以生物處理法為主?；钚晕勰鄬?duì)氮的去除主要是通過硝化及反硝化菌的生物作用實(shí)現(xiàn)，影響微生物環(huán)境的參數(shù)(如進(jìn)水水質(zhì)、DO、有毒物質(zhì)等)變化會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的微生物脫氮速率產(chǎn)生影響從而限制氮的去除，大多數(shù)城鎮(zhèn)污水廠總氮出水不穩(wěn)定的主要影響因素有進(jìn)水碳源、內(nèi)回流比、回流硝化液DO以及缺氧區(qū)混合方式等。昆山某城鎮(zhèn)污水廠依據(jù)《江蘇省太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠DB32/1072提標(biāo)技術(shù)指引》，按照“一廠一策”的要求，采用“生化池好氧部分增加懸浮填料+好氧前端部分改造為缺氧區(qū)+內(nèi)回流點(diǎn)后移并更換設(shè)備增加內(nèi)回流比”方案進(jìn)行提標(biāo)改造，在區(qū)域內(nèi)具備類似潛能的城鎮(zhèn)鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造中具有代表性。

1項(xiàng)目概況

1.1項(xiàng)目基本情況

該廠設(shè)計(jì)規(guī)模20萬m3/d，采用“A2/O+高效沉淀池+V型濾池+紫外消毒”工藝，出水指標(biāo)執(zhí)行一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，主要處理區(qū)域內(nèi)的生活污水。由于無法進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間停水改造，提標(biāo)方案需因地制宜，選用改動(dòng)較小、運(yùn)行可靠的方案。在對(duì)現(xiàn)有工藝全流程參數(shù)及運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行充分分析后，改造方案確定為“在生化池好氧段的增加懸浮填料+好氧進(jìn)水前端改造為兼氧區(qū)+內(nèi)回流點(diǎn)后移并增加內(nèi)回流比”，提標(biāo)改造設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)如表1所示。

1.2存在問題與分析

1.2.1污水廠進(jìn)水水質(zhì)情況該污水廠已穩(wěn)定運(yùn)行多年，為合理確定提標(biāo)改造工程的設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)提供了可靠的依據(jù)，圖1分別對(duì)該污水處理廠2016年1月～2019年3月的實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)中的CODcr、NH3-N、TN、TP進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。圖1表明進(jìn)水水質(zhì)總體穩(wěn)定，大多時(shí)間低于設(shè)計(jì)水質(zhì)。自2018年起，進(jìn)水CODcr、NH3-N、TN、TP較之前有一定幅度的提升，基本達(dá)到或接近設(shè)計(jì)水質(zhì)，這與該區(qū)域正在推進(jìn)的污水廠提質(zhì)增效三年行動(dòng)計(jì)劃有較大關(guān)系。

1.2.2污水廠出水水質(zhì)情況圖2對(duì)該廠2018年至2019年的出水水質(zhì)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。從圖2可以看出，自2018年出水CODcr、氨氮、總氮以及總磷基本達(dá)到了江蘇省DB32/1072-2018表1中的標(biāo)準(zhǔn)，而自2019年除總氮以外基本滿足蘇州特別排放限值，主要是昆山市自2019年起對(duì)全市污水廠出水達(dá)到蘇州特別排放限值制定了獎(jiǎng)勵(lì)政策，使得各污水廠均加強(qiáng)了運(yùn)行的精細(xì)化管控。通過上述分析，該廠本次提標(biāo)需要重點(diǎn)解決的是出水總氮。對(duì)進(jìn)水中可溶性難降解COD、出水中TN以及TP的組成進(jìn)行了多次分析得出進(jìn)水中可溶性難降解COD比例不超過5%，出水總氮中超過85%為硝態(tài)氮，總磷超過95%為正磷酸鹽，說明通過強(qiáng)化生化處理效率和末端精確加藥可以實(shí)現(xiàn)本次提標(biāo)改造目標(biāo)。

2提標(biāo)改造工程設(shè)計(jì)

2.1提標(biāo)改造工藝選擇

針對(duì)總氮的改造路線有兩種：一是末端解決，應(yīng)用較多的是增加反硝化濾池，但該廠內(nèi)用地緊張，且反硝化濾池依賴輔助碳源，運(yùn)行成本高且對(duì)出水COD控制有一定風(fēng)險(xiǎn)；二是在生化段解決總氮問題，針對(duì)反硝化的主要影響因素碳源、缺氧停HRT、內(nèi)回流比等，采用外加碳源、增加缺氧HRT及內(nèi)回流比等達(dá)到降低出水總氮的目的。根據(jù)污水廠用地現(xiàn)狀，結(jié)合投資和運(yùn)行費(fèi)用，選擇在生化段進(jìn)行強(qiáng)化的改造思路進(jìn)行本次提標(biāo)，該方案投資低、改造實(shí)施快、運(yùn)行費(fèi)用低、后期管理簡(jiǎn)單，能滿足較高的排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.2提標(biāo)改造工程方案設(shè)計(jì)

本次改造均在原構(gòu)筑物內(nèi)完成，通過對(duì)現(xiàn)有池容的切割再分配來滿足不同功能區(qū)需求，具體改造內(nèi)容包括：①將好氧前端1hHRT的池容改造為兼氧區(qū)并設(shè)置攪拌器，并增加擋墻避免后端曝氣返混；將配水渠道延伸至缺氧，增加利用進(jìn)水碳源優(yōu)先脫氮的調(diào)控手段。②在好氧段中間三分之一池容內(nèi)投加懸浮填料，新增鋼結(jié)構(gòu)配水渠、進(jìn)出水?dāng)r截篩網(wǎng)和輔助曝氣，形成泥膜共用系統(tǒng)。③將內(nèi)回流點(diǎn)由原先的好氧段三分之二處(穿墻泵設(shè)計(jì))后移至好氧末端，保證內(nèi)回流液硝態(tài)氮濃度。④新增內(nèi)回流泵，改造后最大內(nèi)回流比為400%。⑤新增碳源投加裝置，作為冬季低溫以及出水總氮波動(dòng)時(shí)的應(yīng)急設(shè)施，并增加在線硝氮儀表便于精準(zhǔn)調(diào)控。通過對(duì)生化池容的再分配，擴(kuò)大缺氧區(qū)，滿足反硝化需求，硝化不足部分通過投加懸浮填料補(bǔ)足。懸浮填料區(qū)采用微動(dòng)力混合，不增加推流器，僅靠輔助曝氣及新增配水渠形成的水力條件實(shí)現(xiàn)填料良好流化。投加懸浮填料總有效比表面積超過1.5×106m2，規(guī)格為直徑25mm，高度10mm，掛膜后密度與水接近，可形成良好的懸浮效果。

3提標(biāo)改造的運(yùn)行效果分析

2019年4月開始先后對(duì)四組生化池進(jìn)行改造并于7月底完成。因該污水廠基本滿負(fù)荷運(yùn)行，改造完成一組隨即就進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行，最早的5月進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行，最后一組8月投入調(diào)試運(yùn)行。

3.1對(duì)總氮的去除效果

在不外加碳源的情況下，改造后出水TN較之前下降了約2mg/L，基本達(dá)到蘇州特別排放限值的要求(見圖3)。分析原因，一是擴(kuò)大了缺氧區(qū)使反硝化更加充分，增加缺氧配水使原水碳源能優(yōu)先用于反硝化；二是內(nèi)回流點(diǎn)后移讓回流液攜帶的DO明顯降低，同時(shí)回流比的提升也讓調(diào)控手段更靈活；三是可能在懸浮填料區(qū)出現(xiàn)了同步硝化反硝化現(xiàn)象。隨著填料掛膜的進(jìn)一步成熟，填料上的好氧、缺氧層逐漸穩(wěn)定，通過優(yōu)化控制極有可能進(jìn)一步提高填料的SND作用。

3.2對(duì)氨氮的去除效果

改造前出水氨氮雖然較低，但波動(dòng)大且時(shí)常出現(xiàn)超過2mg/L的情況。改造后出水氨氮基本穩(wěn)定在0.5mg/L以下(見圖4)。目前懸浮填料雖已掛膜，但處理效果尚未完全穩(wěn)定。隨著懸浮填料生物膜的進(jìn)一步成熟，系統(tǒng)出水氨氮穩(wěn)定性將會(huì)增強(qiáng)。懸浮填料上的泥齡一般大于30d，有利于長(zhǎng)泥齡的硝化菌群富集。

3.3對(duì)COD和TP的去除效果

改造完成后出水COD基本穩(wěn)定在30mg/L下(見圖5)，與該廠自2019年以后的出水COD變化不大，但穩(wěn)定性明顯增強(qiáng)。改造后出水TP基本穩(wěn)定在0.2mg/L以下(見圖6)。在未額外增加PAC投加量情況下，出水TP濃度顯著降低且穩(wěn)定性增強(qiáng)，這是由于投加了懸浮填料后，釋放了系統(tǒng)的懸浮態(tài)污泥，適當(dāng)縮短了泥齡，有助于強(qiáng)化生物作用的除磷效果。該提標(biāo)改造工程總投資約3650萬元，新增直接運(yùn)行成本主要為新增設(shè)備的動(dòng)力消耗，改造部分新增電耗約0.02kwh/m3。

4結(jié)語(yǔ)

采用生化池好氧部分增加懸浮填料+好氧前端部分改造為缺氧區(qū)+內(nèi)回流點(diǎn)后移并更換設(shè)備增加內(nèi)回流比工藝對(duì)污水處理廠進(jìn)行提標(biāo)改造，通過對(duì)原生化池主體池容的切割和合理再分配，利用較短時(shí)間完成提標(biāo)改造工程并短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)改造后工藝運(yùn)行的高效穩(wěn)定。在總處理水量不變的情況下，提標(biāo)改造后出水中CODcr、TN、NH3-N和TP基本穩(wěn)定達(dá)到蘇州特別排放限值的要求，出水水質(zhì)穩(wěn)定性增強(qiáng)，其經(jīng)驗(yàn)可供類似污水廠提標(biāo)改造工程借鑒。

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作者：蘇大雄 單位：昆山建邦環(huán)境投資有限公司