劉 利，王 程

（1.重慶市三峽魚(yú)復(fù)排水有限責(zé)任公司，重慶 401133；2.重慶市三峽水務(wù)北碚排水有限責(zé)任公司，重慶 400700）

0 引言

在實(shí)施高TN排放標(biāo)準(zhǔn)的污水處理措施中，反硝化濾池是較為有效的途徑[1]。由于反硝化濾池本身具有占地面積小、能獲得較好過(guò)濾性能和脫氮效果等優(yōu)勢(shì)，是目前深度處理城鎮(zhèn)污水行業(yè)研究和應(yīng)用的重點(diǎn)，并在污水處理廠再生水處理利用和提標(biāo)改造中得到大量的應(yīng)用[2-4]。

活性污泥工藝是目前國(guó)內(nèi)污水處理廠生物處理段普遍使用的工藝，但部分污水處理廠存在用地不足的情況，生物濾池因其占地小在二級(jí)生物處理中和硝化濾池串聯(lián)使用[5-8]。三峽庫(kù)區(qū)某污水處理廠在此次提標(biāo)改造范圍內(nèi)，該污水處理廠設(shè)計(jì)建成規(guī)模5×104m3/d，采用“前置厭氧池+氧化溝”工藝，出水水質(zhì)按《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。因該廠建廠年限較久，受實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)、水量與原設(shè)計(jì)差異較大，且廠區(qū)周邊可用土地較少等影響，采用減量提標(biāo)的方式進(jìn)行提標(biāo)改造。一方面分流該廠1萬(wàn)m3污水，減少該廠污水處理量，增加水力停留時(shí)間；另一方面實(shí)施提標(biāo)改造工程，通過(guò)更換氧化溝曝氣機(jī)增加曝氣量確保NH3-N穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，同時(shí)新建深度處理工藝深床反硝化濾池確保SS、TP、TN穩(wěn)定達(dá)標(biāo)[9-10]。提標(biāo)改造工程于2017年底完成后，該污水處理廠出水執(zhí)行一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，目前運(yùn)行效果良好。

1 提標(biāo)前現(xiàn)狀

1.1 提標(biāo)前的工藝流程

該廠提標(biāo)前的工藝流程如圖1所示，污水通過(guò)收集系統(tǒng)集中到污水廠后，先用粗格柵去除較大的固體雜物，然后再用細(xì)格柵去除較小的固體雜質(zhì)，而后進(jìn)入提升泵站房。污水經(jīng)過(guò)曝氣沉砂池沉砂處理，進(jìn)入到氧化溝生物池，在微生物的作用下，將污水中的有機(jī)污染物和氨氮等物質(zhì)轉(zhuǎn)化或分解為氮?dú)?、二氧化碳、水等物質(zhì)。氧化溝出水進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離和部分污泥濃縮，二沉池出水再進(jìn)入接觸消毒池進(jìn)行二氧化氯消毒，最后達(dá)標(biāo)排放。二沉池底部的污泥一部分通過(guò)回流污泥泵站回流至氧化溝，一部分通過(guò)剩余污泥泵站排放到儲(chǔ)泥池，再通過(guò)污泥濃縮脫水機(jī)脫水后外運(yùn)處置。

圖1 提標(biāo)前的工藝流程

1.2 進(jìn)、出水的水量、水質(zhì)

根據(jù)該污水處理廠2015年1月1日—2017年10月31日的進(jìn)、出水水量和水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等相關(guān)的資料統(tǒng)計(jì)，該污水處理廠于2001年建成投運(yùn)，至今已21年，隨著城市發(fā)展，該廠進(jìn)水水質(zhì)與設(shè)計(jì)水質(zhì)已有較大差異。圖2為該廠2015年1月1日—2017年10月31日處理水量統(tǒng)計(jì)。

圖2 2015年1月1日—2017年10月31日處理水量統(tǒng)計(jì)

1.2.1 進(jìn)水水量、水質(zhì)

該廠2015年1月—2017年10月進(jìn)水水質(zhì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 2015年1月—2017年10月進(jìn)水水質(zhì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

該廠處理水量超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)模的頻率達(dá)44.73%，除進(jìn)水總氮（無(wú)設(shè)計(jì)值）及NH3-N之外，其他污染物進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)均長(zhǎng)期出現(xiàn)超過(guò)設(shè)計(jì)值的情況，其中COD、BOD5、SS、TP超 過(guò) 設(shè) 計(jì) 值 的 頻 率 分 別 為91.40%、80.93%、97.68%、93.41%。進(jìn)水水質(zhì)已嚴(yán)重超過(guò)該廠設(shè)計(jì)負(fù)荷。

1.2.2 出水水質(zhì)

該廠2015年1月—2017年10月出水質(zhì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表2所示。

表2 2015年1月—2017年10月出水水質(zhì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

與一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，該廠出水水質(zhì)除COD、BOD5穩(wěn)定達(dá)標(biāo)以外，其余指標(biāo)均不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，其SS、TN、TP、NH3-N達(dá)標(biāo)率分別為61.93%、74.18%、34.91%、97.00%。通過(guò)分析，現(xiàn)狀通過(guò)二級(jí)處理的TP、SS能穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)B標(biāo)，要實(shí)現(xiàn)一級(jí)A標(biāo)可以通過(guò)增加化學(xué)除磷藥劑使用量和增強(qiáng)過(guò)濾效果提高的TP和SS的去除率；要實(shí)現(xiàn)NH3-N的達(dá)標(biāo)排放可以通過(guò)增加氧化溝曝氣量；要實(shí)現(xiàn)TN的達(dá)標(biāo)排放可通過(guò)提高生物池反硝化效率、后置新增反硝化工藝等措施。

2 提標(biāo)改造工程工藝設(shè)計(jì)

2.1 提標(biāo)改造工藝確定

根據(jù)1.2章節(jié)中進(jìn)、出水的水量、水質(zhì)數(shù)據(jù)可以看出，本次提標(biāo)改造重點(diǎn)是SS、TN、TP這3個(gè)指標(biāo)，同時(shí)兼顧NH3-N指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。綜合考慮該廠實(shí)際情況：①該廠進(jìn)水水量、水質(zhì)嚴(yán)重超過(guò)設(shè)計(jì)負(fù)荷。②按該廠處理規(guī)模5萬(wàn)m3，出水水質(zhì)達(dá)一級(jí)A標(biāo)核算后，總有效容積、水力停留時(shí)間均為需求標(biāo)準(zhǔn)55%，反硝化區(qū)嚴(yán)重不足。③該廠曝氣方式主要采用表面曝氣機(jī)進(jìn)行充氧，充氧效率較低。④擴(kuò)建用地少，無(wú)法大幅進(jìn)行生物池?cái)U(kuò)容及后置多個(gè)深度處理工藝。故考慮一方面減量提標(biāo)，分流該廠污水處理廠水量1萬(wàn)m3；另一方面在現(xiàn)有氧化溝工藝增加曝氣量，確保硝化完全，保障出水氨氮達(dá)標(biāo)，后置深度處理工藝采取反硝化措施。同時(shí)，深度處理工藝選擇能夠同時(shí)降低SS、TP、TN這3個(gè)污染物濃度值的技術(shù)，因此本次提標(biāo)改造采用“氧化溝改造+深床反硝化濾池”工藝。

2.2 提標(biāo)改造后工藝流程

提標(biāo)改造后的工藝流程如圖3所示，主要改造內(nèi)容有：氧化溝改造、新建中途提升泵站、新建深床反硝化濾池。氧化溝改造主要是更換更大功率的表面曝氣機(jī)，提高充氧量。

圖3 提標(biāo)改造后的工藝流程

2.3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)

2.3.1 氧化溝改造

現(xiàn)有改良型氧化溝2組，每組表面曝氣機(jī)3臺(tái)，單臺(tái)功率55 kW。更換原有6臺(tái)表面曝氣機(jī)，單臺(tái)功率75 kW。

2.3.2 新增中間提升泵站

設(shè)計(jì)流量：Q＝4.0×104m3/d=1667 m3/h，KZ=1.41。

單組池體尺寸：L×B=12.85 m×10.95 m。

軸流泵：Q=1175 m3/h，H=4.21 m，N=22 kW，3臺(tái)，2用1備。

電動(dòng)葫蘆：MD12-9D，2t，啟高10m，N=3 kW+0.4 kW+0.4 kW。

2.3.3 新增深床反硝化濾池

按4.0×104m3/d土建考慮，濾池尺寸為L(zhǎng)×B=46.54 m×20.3 m。包含濾池主體、廢水池、清水池、鼓風(fēng)機(jī)房、碳源加藥間。

（1）反硝化濾池。濾池分5格，單格內(nèi)凈尺寸為L(zhǎng)×B=18.29 m×3.56 m。

（2）反沖洗清水池。有效容積552 m3。主要設(shè)備有潛水離心泵2臺(tái)，1用1備，45 kW，單臺(tái)流量Q=954 m3/h，揚(yáng)程H=10.5 m。

（3）反沖洗廢水池。有效容積476 m3。主要設(shè)備有潛水排污泵2臺(tái)，1用1備，7.5 kW，單臺(tái)流量Q=198 m3/h，揚(yáng)程H=7.6 m。

（4）鼓風(fēng)機(jī)房。主要設(shè)備有羅茨鼓風(fēng)機(jī)3臺(tái)，2用1備，132 kW，單臺(tái)風(fēng)量Q=60 m3/min，單臺(tái)風(fēng)壓H=79.2 kPa；空壓機(jī)2臺(tái)，1用1備，單臺(tái)風(fēng)量Q=25 m3/h，單臺(tái)風(fēng)壓H=0.7 MPa。

（5）碳源加藥間。

碳源：乙酸鈉。

儲(chǔ)罐：2套，單套容積10 m3。

碳源投加設(shè)備：計(jì)量泵3臺(tái)，2用1備，單臺(tái)流量Q=70 L/h，揚(yáng)程H=62 m。

3 運(yùn)行效果及成本效益分析

3.1 運(yùn)行效果

該污水處理廠提標(biāo)改造工程于2017年年底通水試運(yùn)行，5個(gè)月后完成調(diào)試開(kāi)始進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行期，出水水質(zhì)均能穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)表3的數(shù)據(jù)，深床反硝化濾池能穩(wěn)定達(dá)到TN目標(biāo)設(shè)置控制值10 mg/L以下，且對(duì)SS、TP去除率達(dá)到31.11%、48.13%。

表3 2018年5月14日—5月19日深床反硝化濾池進(jìn)、出水水質(zhì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3.2 經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益分析

本次提標(biāo)改造工程總投資3900余萬(wàn)元，新增運(yùn)行費(fèi)用8.39%，其中電費(fèi)新增0.55%，藥費(fèi)新增7.84%。提標(biāo)改造工程建成投運(yùn)后，TN、TP、SS削減量分別為65.21 t/a、6.11 t/a、47.52 t/a。由此可見(jiàn)，該提標(biāo)改造工程投資較少，新增運(yùn)行費(fèi)用較低且環(huán)境效益顯著。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）該污水處理廠通過(guò)更換氧化溝曝氣機(jī)，新增深床反硝化濾池處理設(shè)施后，出水水質(zhì)能穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

（2）提標(biāo)后的運(yùn)行結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)深床反硝化濾池處理后，出水TN能達(dá)到目標(biāo)設(shè)定值10 mg/L以下，除氮效果明顯，且由于深床反硝化濾池能截留細(xì)小懸浮物，對(duì)SS、TP的去除也有較大幫助。

（3）本次提標(biāo)改造后進(jìn)一步削減了污染物排放量，對(duì)當(dāng)?shù)厮h(huán)境的改善和三峽庫(kù)區(qū)水環(huán)境保護(hù)有積極的作用。