陳建武，張淑芬，陳陵霞

（泰安市城市排水管理處，山東 泰安271000）

1 工程概況

1.1 工程背景

泰安市第一污水處理廠 （以后簡稱一廠） 建于1990年，設計規(guī)模5萬m3/d，采用A+A2O工藝。即A段由曝氣吸附池、 初次沉淀池及厭氧池組成，B段由生物池厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)以及終沉池組成。 工藝流程如圖1。

圖1 A+A2O工藝流程

1.2 改造前運行狀況

由于一廠進水SS除偶爾有較大波動外， 大多在150～400mg/L，進水與原設計水質相差較大，故A段吸附效果并不明顯，且沒經生物處理的A段污泥并不穩(wěn)定，需進一步處理，處理成本進一步增加。因此一廠A段長期無運行，A段厭氧池、吸附池、初次沉淀池長期處于閑置狀態(tài)。多年運行表明：COD、氨氮一直能達一級A排放標準，SS偶爾不達標，總磷、總氮一直不達標。為達到一級A標準，必須強化除磷脫氮，兼顧穩(wěn)定出水SS。

1.3 水質及排放標準

一廠進水水質，設計進水水質及排放標準如表1。

表1 進水水質，設計水質及排放標準

2 初次改造

2.1 改造遵守原則

（1）時間短，升級過程中不能長期停止生產。

（2）空間狹小，除了一個空置的籃球場及車庫外，沒有空地，必須利用現有構筑物。

（3）水質達標，強化脫氮除磷，穩(wěn)定出水SS。

（4）經濟節(jié)省。

2.2 工藝選擇

受一廠廠區(qū)空間限制，A段吸附池、厭氧池、初次沉淀池處于空置狀態(tài)，本次改造只對原工程A段進行改造，提出兩級AO方案及填料A2O方案，用于強化除磷脫氮。 填料A2O方案運營成本高，總氮處理程度及生物除磷程度不如兩級AO方案，選擇兩級AO方案為改造方案。

改為兩級AO工藝后對除氮有以下優(yōu)勢：①大部分進水經歷硝與化反硝化過程，提高了總氮去除率。王偉［1］認為分段進水AO工藝中最后一段少分配水，利用進水碳源為反硝化提供足夠電子， 降低出水硝態(tài)氮含量。 改為兩級AO后，第二級配水約為20%。 因此80%進水經歷了完整硝化與反硝化過程總氮去除率明顯提高。②分段進水，提高了二級缺氧區(qū)C/N值，提高了TN去除率。閆冬［2］認為不同C/N對分段進水工藝COD和氨氮去除影響不大， 但對TN去除卻線性上升。 ③充分利用池容。 徐超［3］認為隨著反應時間延長，反應速率降低。王卿卿等［4］模擬分段進水AO工藝測試反硝化速率，認為大約經過1.2～2.1h后，混合液中易降解有機質耗盡，反硝化速率降低。原工藝缺氧段HRT為3.26h，其末端反硝化速率低。改成兩級AO后，盡管兩級缺氧區(qū)總的HRT增加值不大（增加0.14h），但提高了缺氧區(qū)反硝化速率，充分利用了池容。

為出水總磷達標，同時穩(wěn)定SS，二級處理后增設絮凝沉淀池及V型濾池。 采用化學藥劑輔助除磷。 工藝流程如圖2。

圖2 改造后的工藝流程

改為厭氧+兩級AO后，HRT為12.2h，BOD5污泥負荷0.075kgBOD5/（kgMLSS·d）。總氮負荷為0.011kgTN/（kgMLSS·d），泥齡15.6d，污泥產率0.86kgMLSS/kg BOD5。

2.3 工程措施及工藝參數確定

2.3.1 曝氣吸附池與厭氧池組成新的厭氧池

新的厭氧池總有效容積2660m3，有效水深5.0m，HRT為1.28h。 在原曝氣吸附池設潛水推進器1臺，功率5kW/臺，設水力攪拌系統1套。

2.3.2 中間沉淀池改為一級缺氧池

原中間沉淀池為輻流式沉淀池， 共2座。 直徑28m， 水深3.45m， 有效水深2.45m。 改后有效水深3.0m，HRT為1.77h。 共增設推進器4臺，功率4kW/臺。

2.3.3 生化池重新劃分功能區(qū)

生化池分南、 北池。 單池尺寸：L×B×H=52.8m×40m×6.0m，有效水深5.05m。 原調節(jié)區(qū)，厭氧區(qū)，缺氧區(qū)一格（共2格） 改一級好氧區(qū)。 改造后一級好氧區(qū)HRT為3.39h。原生化池另一格缺氧區(qū)，好氧區(qū)不做改動。即為二級缺氧區(qū)，二級好氧區(qū)。HRT分別為1.63，4.12h。內回流比例100%～200%。外回流70%～100%。南池二級好氧為穿孔管曝氣。 南池一級好氧和北池為膜孔曝氣（增加的膜盤來自原南池）。 生物池改造如圖3。

圖3 生物池改造過程

2.3.4 增設二級泵站、混凝沉淀池、V型濾池

泵站及絮凝沉淀池結構尺寸： 長×寬×高=26m×18m×6.2m。沉淀池為斜管沉淀池。絮凝時間21min，沉淀區(qū)表面負荷8.8m/h。 投加藥劑為PAC，最大投加量55mg/L。濾池采用均質濾料V型濾池，氣水反沖洗。設計規(guī)模濾池結構尺寸：長×寬×高=22.5m×18m×5.1m，濾料粒徑0.5～2.55mm，濾料高度1.5m，濾速8.2m/h，氣沖強度15L/m2·s，水沖強度4L/m2·s。

2.4 改造效果

當進水量小于3萬m3/d時， 不加碳源能達標。 當進水量達到設計負荷5萬m3/d時， 投加碳源2～6L/min才達標。 為節(jié)省碳源，再次改造。

3 提升改造

3.1 技術路線

朱星［5］認為當缺氧區(qū)HRT從1.5h延長到3.7h，組合工藝出水總氮可降低到11.38～7.12mg/L區(qū)間。 曹艷曉等［6］以剩余污泥發(fā)酵液的上清液為碳源，做反硝化速率測試。 結果表明：盡管碳源投加量不同，除硝態(tài)氮皆可分為4個階段。 第1階段反應速率不受碳源影響，但當VFA/N＜1.9時，只有0.9h。第2階段為限制性快速反應階段，持續(xù)時間為1h，不同比值差異很大，總體上看反應速度呈減少趨勢。第3階段為穩(wěn)定階段，反應速率迅速下降，但VFA/N大的情況下，反硝化反應依然明顯。 第4階段為限制性慢速反應階段，碳源不足，硝態(tài)氮成了反應限制性因素， 不論VFA/N為何值，都是在3h后，延長反應時間對硝態(tài)氮的去除意義不大。

從缺氧區(qū)HRT角度看上面觀點可得出： ①碳源濃度越高，越利于提高反硝化速率，從而降低缺氧區(qū)HRT。 ②不論VFA/N如何，缺氧區(qū)HRT應大于1.9h（第1，2階段最少時間總和）。 ③當缺氧區(qū)HRT超過3h，延長HRT對除氮意義不大。

一廠投加碳源達標原因：增大VFA/N值，提高反硝化速率。為實現不投或少投加碳源目標，如果不能提高反硝化速率，就只能延長HRT。一廠實際情況為：一級缺氧段HRT為1.77h，二級缺氧段HRT為1.63h，均小于1.9h，延長HRT有利于繼續(xù)進行反硝化反應。 一廠出水COD、氨氮一直遠低于排放標準，證明有減少二級好氧段HRT、用來增加二級缺氧段HRT的可能。

3.2 提升改造措施

（1）在一級缺氧區(qū)出口、二級好氧區(qū)出口增設擋板，提高有效水深。其中一級缺氧區(qū)提高0.8m，改后的HRT為2.24h。二級好氧區(qū)提高0.4m（原有效水深5.0m）。

（2）改二級好氧區(qū)四分之一區(qū)域為二級缺氧區(qū)。改后的缺氧區(qū)HRT為2.88h。在前兩措施完成，運行一段時間后，再采取措施三。

（3） 再次改原好氧區(qū)四分之一區(qū)域為二級缺氧區(qū)，改后的HRT為3.91h（如圖3）。

3.3 提升改造效果

前兩種措施實施后水質凈化效果明顯。 但實施第3措施后，除氮效果沒明顯改變，出水COD及氨氮能達標，但略有上升，因此措施3停止實施。

一級缺氧段沒做化驗，但可見大量氣泡產生。北池改造完成后與未改南池進、出水水質對比，以及南北池都改造完成后進、出水水質對比如表2。2018年6月到2019年3月碳源（乙酸鈉）投加量如表3。 再次改造完成后2018年11月出水平均值如表4。

表2 北，南二級缺氧池進水、出水水質及去除NO-3-N對照

表3 碳源投加量

表4 2018.11進出水質平均值

4 需注意的其他問題

（1）工藝中宜采用同型號曝氣設備。因風壓變化時，不同曝氣設備供氣量變化不同，導致管理困難。一廠除南池二級好氧區(qū)采用穿孔管曝氣外， 其余采用膜孔曝氣。當風壓改變時，為保持南北池二級好氧段DO均衡，需手動調節(jié)南池穿孔管曝氣總閥。

（2）配水閥宜采用閘板閥，不采用蝶閥。 蝶閥是兩側進水，如果配水量小，閥門開度不易控制，而且混合液中垃圾易掛在閥門上，甚至直接堵塞閥門。

（3）需校核原管道是否滿足要求。一廠從厭氧池到一級缺氧池管道沒改造，造成水流擁堵，導致細格柵前后流速小，大量泥沙沉淀在細格柵前。

5 結語

將A+A2O工藝改為厭氧+兩級AO工藝是可行的。今后類似改造時， 為節(jié)省或不加碳源， 可減少原好氧區(qū)HRT， 適當提高有效水深， 以便最大限度增加缺氧區(qū)HRT（但不大于3h），從而實現少加或不加碳源的目的。