張文娟+邵科+杜靜盛+高炅楊+鄭施雯

摘要：指出了寧波市某污水處理廠為積極響應(yīng)國家及浙江省水污染防治行動計劃，在現(xiàn)有污水處理單元的基礎(chǔ)上進(jìn)行了提標(biāo)改造，主要通過改進(jìn)生物處理工藝、增設(shè)化學(xué)除磷深度處理單元的方法，達(dá)到了將出水水質(zhì)由現(xiàn)有一級B提高至一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。 分析了城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造的具體措施和方案比選，為其他污水廠的提標(biāo)改造研究提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：提標(biāo)改造；生物膜-活性污泥工藝；化學(xué)除磷

1 引言

目前，我國水環(huán)境保護(hù)的形勢非常嚴(yán)峻，主要體現(xiàn)在水環(huán)境污染、水環(huán)境負(fù)荷低、水生態(tài)破壞嚴(yán)重等方面。為了應(yīng)對水環(huán)境污染，國家及地方政府制訂了一系列水污染防治措施，其中就包括了城鎮(zhèn)污水處理廠的提標(biāo)改造。

2 提標(biāo)改造工程的實施背景

為切實加大水污染防治力度，國務(wù)院于2015年4月發(fā)布了《水污染防治行動計劃》，對重點流域水質(zhì)優(yōu)良比例提出控制指標(biāo)，力爭到2030年，全國七大重點流域水質(zhì)優(yōu)良比例總體達(dá)到75%以上。為響應(yīng)國家號召積極應(yīng)對水環(huán)境污染，提高水環(huán)境資源承載力，浙江省于2016年3月相繼發(fā)布了《浙江省水污染防治行動計劃》，提出強(qiáng)化城鎮(zhèn)生活污染治理，要求至2017年底前，全面完成城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造，所有城鎮(zhèn)污水處理廠出廠水水質(zhì)執(zhí)行一級A標(biāo)準(zhǔn)。

污水處理廠的提標(biāo)改造，在嚴(yán)控源頭污染物的前提下，優(yōu)化預(yù)處理單元設(shè)置、改進(jìn)生物處理工藝以及合理選擇深度處理工藝是實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)提升的重要途徑[1]。

3 污水廠工程概況

寧波市某污水處理廠現(xiàn)有處理工程設(shè)計處理規(guī)模為10萬m3/d ，主要處理服務(wù)區(qū)域內(nèi)的城鎮(zhèn)生活污水。其污水處理采用A2/O法鼓風(fēng)曝氣工藝，污泥處理采用機(jī)械濃縮脫水工藝，出水水質(zhì)能達(dá)到GB18918-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級B排放標(biāo)準(zhǔn)，提標(biāo)改造后經(jīng)處理后的污水可達(dá)到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，其進(jìn)出水水質(zhì)見表1。

4 提標(biāo)改造實施措施

該污水廠提標(biāo)改造工程是在維持現(xiàn)有污水處理單元的基礎(chǔ)上，改造現(xiàn)有生物處理單元并新增后置化學(xué)除磷深度處理單元。

4.1 提高生物池的處理能力

4.1.1 改造前生物池運(yùn)行狀況

該污水廠設(shè)兩座生物池，總有效容積53500 m3，其中缺氧段有效容積11700 m3，好氧段容積35500 m3，其主要水質(zhì)情況見表2。

改造前生物池BOD5容積負(fù)荷為0.24 kgBOD5/（m3·d）；按照污泥濃度3.5 g/L計，生物池的污泥負(fù)荷為0.07 kgBOD5/kgMLSS·d，硝化負(fù)荷為0.024 kgTN/kgMLSS·d，出水水質(zhì)可以達(dá)到GB18918-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級B排放標(biāo)準(zhǔn)，但除COD外其他指標(biāo)均超過了GB18918-2002一級A排放標(biāo)準(zhǔn)限值。

4.1.2 生物池改造措施

傳統(tǒng)的活性污泥法和生物膜法是污水生物處理的兩個最主要工藝，但這兩種工藝都有一定的缺點和局限性。因此，近年來將這兩種工藝進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，建立生物膜-活性污泥復(fù)合工藝得到了越來越多的關(guān)注[2]。

該污水廠生物池現(xiàn)采用活性污泥法，為了提高生物池的處理負(fù)荷和處理效率，污水廠參考國內(nèi)外工程實例，通過在池內(nèi)投加懸浮填料設(shè)置生物膜系統(tǒng)，使活性污泥法與生物膜法有機(jī)結(jié)合，提高生物池內(nèi)污泥濃度和容積利用率，同時充分利用填料內(nèi)的微觀厭氧、缺氧環(huán)境，增加生物池處理能力，有效去除廢水中的有機(jī)物和氮、磷等[3]。

改造主要在生物池曝氣區(qū)內(nèi)投加彈性填料，投加量為好氧段容積的28%，共計10200 m3，并在生物池內(nèi)設(shè)置44塊不銹鋼格網(wǎng)分區(qū)。

4.1.3 生物池改造后的設(shè)計運(yùn)行參數(shù)

實施改造措施后，由于出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)提高，尤其NH3-N的排放濃度要小于5 mg/L，故采用較低的污泥設(shè)計負(fù)荷，污泥負(fù)荷設(shè)計值為0.06 kgBOD5/kgMLSS·d，生物池投加懸浮填料后，設(shè)計污泥濃度為4～6 g/L，硝化負(fù)荷為0.021 kgTN/kgMLSS·d，改造后該生物池能夠承擔(dān)10萬m3/d的處理水量。

4.2 增設(shè)化學(xué)除磷單元

提標(biāo)改造后出水總磷排放濃度要求不高于0.5 mg/L，因此必須在現(xiàn)有生物除磷的基礎(chǔ)上對廢水進(jìn)行深度處理才能滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求，該污水廠采用增設(shè)化學(xué)除磷單元的方法實現(xiàn)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的提升。

4.2.1 化學(xué)除磷藥劑比選

化學(xué)除磷藥劑主要有石灰、鐵鹽和鋁鹽，利用其中的鈣離子、鐵離子和鋁離子均能與磷酸根離子反應(yīng)生成難溶性磷酸鹽沉淀物的原理，將廢水中的磷酸根轉(zhuǎn)移到污泥中從而去除。石灰法除磷的pH值通?？刂圃?0以上，而高pH值廢水會抑制和破壞微生物的增殖和活性，因此該方法不適用于協(xié)同沉淀，只能用于前置沉淀和后置沉淀法除磷；鐵鹽和鋁鹽是較常使用的混凝劑，但是使用鐵鹽作混凝劑會引起出水色度的增高[4]，因此污水廠最終確定采用鋁鹽作為化學(xué)除磷藥劑。

4.2.2 化學(xué)除磷工藝比選

化學(xué)除磷工藝分為前置投加、同步投加和后置投加三種類型。前置投加工藝適合于有機(jī)物濃度較高的廢水除磷處理，同步投加工藝適宜 pH值較為穩(wěn)定的生化系統(tǒng)[5]，后置投加除磷工藝適用于出水總磷濃度要求較低的廢水處理，也是目前最普遍采用的化學(xué)輔助生物除磷工藝。幾種化學(xué)除磷工藝優(yōu)缺點比較見表3。

化學(xué)除磷工藝的選擇主要取決于出水總磷的濃度要求。出水總磷濃度要求在1 mg/L左右時，采用同步投加的方法可達(dá)到目的。如果出水總磷濃度要求低于1 mg/L時，則需要在二級處理工藝的基礎(chǔ)上增設(shè)除磷和去除懸浮物的三級處理設(shè)施，即后置投加方法，以去除懸浮固體所含的非溶解態(tài)磷酸鹽。

該污水廠最終確定采用后置投加的方式，在二沉池出水后新建高效澄清池的機(jī)械攪拌池內(nèi)投加除磷藥劑，使出水中總磷可以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

4.2.3 化學(xué)除磷工程措施

新建高效澄清池2座，將二沉池出水提升至高效澄清池內(nèi)進(jìn)行深度處理。高效澄清池設(shè)計流量為10萬m3/h，其中中間反應(yīng)池有效容積為60 m3，停留時間為1.3 min，澄清區(qū)面積225 m2，污泥回流比為2%～5%；混合反應(yīng)區(qū)停留時間設(shè)計為6～12 min，污泥濃縮區(qū)固體負(fù)荷設(shè)計為5～24kg/（m2·h）。增設(shè)化學(xué)除磷單元后，出水中總磷的濃度可控制在0.5 mg/L以下。

5 結(jié)語

城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造是國家水污染防治行動計劃的重要組成部分之一，寧波市某污水處理廠根據(jù)提標(biāo)要求，在分析現(xiàn)有污水處理單元處理能力和存在問題的基礎(chǔ)上，通過提高生物池處理能力、增設(shè)化學(xué)除磷單元的方法，實現(xiàn)污水廠出水水質(zhì)的提標(biāo)改造，改造后的出水水質(zhì)能夠達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)的要求。

參考文獻(xiàn)：

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[3]胡 博，趙劍強(qiáng)，陳 瑩，等.多段進(jìn)水A/O生物膜工藝運(yùn)行性能的研究[J]. 中國環(huán)境科學(xué)，2011，31（10）：1644～1650.

[4]潘理黎，王 玲，鄭海軍，等.城鎮(zhèn)污水處理廠尾水深度化學(xué)除磷試驗研究[J].水處理技術(shù)，2011，37（6）：50～58.

[5]劉 寧.化學(xué)除磷工藝研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展，2012，31（7）：1597～1603.