趙 璽，李緒忠，葉婭萍

（長沙有色冶金設(shè)計研究院有限公司，長沙 410007）

某城鎮(zhèn)污水處理廠于2020年初建成通水，項(xiàng)目設(shè)計處理規(guī)模為1.0×104m3/d，設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)如表1所示。主要監(jiān)測指標(biāo)有化學(xué)需氧量（CODCr）、五日生化需氧量（BOD5）、懸浮物（SS）、總氮（TN）、氨氮（NH3-N）、總磷（TP）和pH。本項(xiàng)目原有處理工藝流程為格柵槽→初沉池→調(diào)節(jié)池→厭氧生物濾池（AF）→曝氣生物濾池（BAF）→斜板沉淀池→清水池→活性炭過濾→紫外線消毒。由于生物濾池對進(jìn)水SS 的要求較高，原處理工藝設(shè)置地下式初沉池和地下式調(diào)節(jié)池，水力停留時間較長，初沉池在去除SS 的同時會去除部分BOD5，同時調(diào)節(jié)池進(jìn)行曝氣，也會去除部分BOD5，降低BOD5與TN 的比值，影響脫氮效果，導(dǎo)致出水TN 不能達(dá)標(biāo)。由于進(jìn)水TN 濃度較高，生化池需要補(bǔ)充大量碳源，同時采用專利載體填料，運(yùn)行成本較高。在調(diào)試運(yùn)行過程中，增加混合液回流設(shè)施（混合液回流比200%）同時補(bǔ)充碳源，投加固體微生物菌種，出水TN 濃度始終在20 mg/L以上。經(jīng)分析，主要原因是進(jìn)水溫度偏低、氨氮負(fù)荷較高，不能培養(yǎng)出以硝化菌為優(yōu)勢菌種的成熟生物膜。為了節(jié)省工程投資和縮短施工時間，有必要充分利用原有構(gòu)筑物和設(shè)備，對原工藝的兩級生物濾池（AF+BAF）進(jìn)行改造。

表1 設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)

1 改造思路

原生化處理工藝生物膜培養(yǎng)時間長，對后期運(yùn)營管理人員的技術(shù)水平要求較高，因此原有生化處理構(gòu)筑物適合改造為活性污泥法處理構(gòu)筑物——改良厭氧缺氧好氧池（A2O）?；钚晕勰喾ǖ亩脸夭捎眯卑宄恋沓兀钚晕勰嗳菀尊じ皆谛卑迳显斐啥氯?，改造時將其改為豎流式沉淀池。由于進(jìn)水氨氮濃度較高，僅靠活性污泥法很難保證出水TN 達(dá)標(biāo)，因此改造時在二沉池后增設(shè)反硝化濾池。為了減少濾池的反沖洗頻率，保證濾池進(jìn)水SS 符合要求，改造時在反硝化濾池前增加高效沉淀池，在高效沉淀池投加聚合氯化鋁（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM），去除污水中的TP，保證出水TP 達(dá)標(biāo)排放。其中，PAM 包括陰離子聚丙烯酰胺（APAM）和陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）。改造后，設(shè)計工藝流程改為格柵槽→調(diào)節(jié)池→改良A2O 池→豎流沉淀池→清水池→高效沉淀池→反硝化濾池→紫外線消毒。原有初沉池改為調(diào)節(jié)池，原有調(diào)節(jié)池作為廠區(qū)事故應(yīng)急池使用。

為了降低改造投資，本項(xiàng)目充分利用原有構(gòu)筑物和設(shè)備，對原有構(gòu)筑物進(jìn)行改造。一是初沉池。將初沉池改造為調(diào)節(jié)池，為了防止有機(jī)物沉淀，增設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)。二是生物濾池。將兩組生物濾池（每組有8 格濾池）改造為兩組改良A2O 池，每組中1 格作為預(yù)缺氧池，1 格作為厭氧池，2 格作為缺氧池，4 格作為好氧池。保留池體結(jié)構(gòu)，拆除池內(nèi)濾料、支架和曝氣管，在厭氧池和缺氧池內(nèi)安裝攪拌裝置，在好氧池內(nèi)安裝微孔曝氣器。三是二沉池。將原有的斜板二沉池改造為3 座相同的豎流式沉淀池。四是清水池。新建隔墻，一部分作為調(diào)節(jié)二沉池出水的中間水池，一部分作為清水池，兼做反硝化濾池的反沖洗水池。五是過濾車間。拆除現(xiàn)有活性炭過濾器，新增高效沉淀池、反硝化濾池，為了縮短施工周期，高效沉淀池及反硝化濾池均采用鋼制設(shè)備。

2 改造內(nèi)容

2.1 改良A2O 池

改良A2O 池分為兩組，總?cè)莘e為6 860.8 m3，水力停留時間為16.47 h。好氧池的混合液懸浮固體濃度（MLSS）約為3 500 mg/L，溶解氧（DO）濃度為3～5 mg/L，污泥回流比為100%，硝化液回流比為200%。每格預(yù)缺氧池、厭氧池和缺氧池配備2 臺潛水?dāng)嚢杵鳎瑔闻_功率為2.2 kW；可變微孔曝氣器配備972 個，直徑為260 mm，流量為2.5 m3/h；磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)配備2 臺，1 用1 備，單臺風(fēng)量為50 m3/min，風(fēng)壓為80 kPa，功率為75 kW；潛水軸流泵配備4 臺，2 用2 備，單臺流量為417 m3/h，揚(yáng)程為5 m，功率為22 kW，用于硝化液回流；污泥池配備2 臺潛水排污泵，1 用1 備，單臺流量為400 m3/h，揚(yáng)程為28 m，功率為45 kW，用于污泥回流。

2.2 豎流式沉淀池

豎流式沉淀池分3 格，中心筒直徑為1.8 m，表面負(fù)荷為0.83 m3/（m2·h）。出水采用三角堰集水槽，出口堰負(fù)荷為1.37 L/（s·m）。

2.3 高效沉淀池

高效沉淀池采用4 套鋼制設(shè)備，單套處理水量為2 500 m3/d。單套斜管區(qū)面積為16.25 m2，表面負(fù)荷為6.4 m3/（m2·h）。每格豎流式沉淀池配備1 臺泥位計，當(dāng)達(dá)到最高泥位時，自動開啟電動排泥閥，通過靜壓排泥至污泥池，當(dāng)?shù)竭_(dá)最低泥位時，關(guān)閉電動排泥閥。

2.4 反硝化濾池

反硝化濾池采用4 套鋼制設(shè)備，單套處理水量為2 500 m3/d。濾池設(shè)計濾速為3.5 m/h，強(qiáng)制濾速為4.65 m/h，設(shè)計最大過濾水頭為2 m。濾池采用恒水位等速過濾方式，過程如下：待濾水→配水總渠→單格進(jìn)水閥門→進(jìn)入濾磚→礫石承托層→石英砂濾層→集水渠→出水總管。沖洗分3 個階段。一是單獨(dú)氣沖，歷時3 min，氣洗強(qiáng)度為90 m3/（m2·h）。二是氣水同時反沖洗，歷時3 min，氣洗強(qiáng)度為90 m3/（m2·h），水洗強(qiáng)度為15 m3/（m2·h）。三是單獨(dú)水沖，歷時4 min，沖洗強(qiáng)度為15 m3/（m2·h）。定時進(jìn)行反沖洗，反沖周期為24 h，水頭損失控制在1.5 m，先到者優(yōu)先。驅(qū)氮周期為4 h，每次水沖的沖洗歷時70 s，沖洗強(qiáng)度為15 m3/（m2·h）。

3 運(yùn)行效果分析

本項(xiàng)目于2021年1月底改造完成，調(diào)試運(yùn)行1 個月，2021年3—9月進(jìn)出水水質(zhì)如表2所示。改造后，本項(xiàng)目出水能夠穩(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）的一級A 標(biāo)準(zhǔn)。改良A20 工藝具有良好的脫氮除磷功能，進(jìn)水中大部分有機(jī)物、TN、TP 可通過改良A20 工藝去除[1]。

表2 2021年3—9月進(jìn)出水水質(zhì)

冬季，本項(xiàng)目進(jìn)水溫度較低，最低水溫為10 ℃左右，進(jìn)水TN 濃度高達(dá)80 mg/L，絕大多數(shù)微生物正常生長的溫度是20～35 ℃，低溫會影響微生物細(xì)胞的酶活性，從而降低污水處理效果[2]。設(shè)計時，采取改善構(gòu)筑物保溫性能、增加水力停留時間、降低污泥負(fù)荷等工程措施，提高生化系統(tǒng)脫氮除磷效果[3]。為了提高TN 去除率，改造時在生化池進(jìn)水端根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)投加乙酸鈉補(bǔ)充碳源，保證污水BOD5與TN的比值大于5，出水TN 明顯降低。由于進(jìn)水氨氮及TN 的濃度波動較大，可采用多點(diǎn)進(jìn)水、多點(diǎn)硝化液回流的方式，充分利用進(jìn)水中的有機(jī)物作為反硝化反應(yīng)的電子供體，減少外加碳源的投加量[4]。反硝化濾池能夠有效去除SS 及TN，根據(jù)生化池出水TN 變化，調(diào)整反硝化濾池碳源投加量，保障TN 穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

本項(xiàng)目主要運(yùn)行成本估算結(jié)果如表3所示。經(jīng)合計，運(yùn)行成本為0.96 元/m3。本項(xiàng)目運(yùn)行費(fèi)用偏高，主要原因有兩點(diǎn)。一是進(jìn)水氨氮濃度較高，反硝化補(bǔ)充碳源乙酸鈉的成本較高；二是本項(xiàng)目設(shè)計規(guī)模偏小，人工成本偏高。

表3 運(yùn)行成本估算結(jié)果

4 結(jié)論

本項(xiàng)目主要處理生活污水，冬季進(jìn)水溫度低，氨氮和TN 濃度高，這就需要強(qiáng)化脫氮除磷功能。改造后，經(jīng)改良A20 池+豎流式沉淀池+高效沉淀池+反硝化濾池的組合工藝處理，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）的一級A 標(biāo)準(zhǔn)，其經(jīng)驗(yàn)可供冬季寒冷地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠借鑒。