中國城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造工藝及典型案例分析
編者按 為滿足更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，中國城鎮(zhèn)污水處理廠正在進(jìn)行新一輪的提標(biāo)改造。提標(biāo)改造中的工藝選擇不僅關(guān)系到排放是否能夠達(dá)到更嚴(yán)的標(biāo)準(zhǔn)，還關(guān)系到以能耗為主的污水處理成本。從中國各地提標(biāo)改造工藝選擇及實(shí)際工程情況來看，提標(biāo)改造必須對(duì)原水水質(zhì)、地域、原工藝的可利用程度、當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)條件、運(yùn)行管理水平等多方面進(jìn)行考慮，在小試、中試或相似工程的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上確定工藝。有條件的城鎮(zhèn)污水處理廠宜考慮處理設(shè)施前端配套建設(shè)調(diào)蓄水池，處理設(shè)施末端在排出前設(shè)置出水緩沖區(qū)，提高穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的保障度。作者簡介：劉亦凡（1994-），北京人，大學(xué)本科，生物工程專業(yè)，從事污水處理助研工作。1 提標(biāo)改造技術(shù)路線目前，我國現(xiàn)有城鎮(zhèn)污水處理廠執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)主要是從一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)提高至一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)或從一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)提高至地表水類Ⅳ類水體標(biāo)準(zhǔn)及回用水標(biāo)準(zhǔn)，部分污水廠直接從二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)提高至一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)甚至更高。達(dá)到更高排放標(biāo)準(zhǔn)的核心是污水處理工藝的改造和升級(jí)。我國城鎮(zhèn)污水處理廠執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)占比見圖1，主要污染物指標(biāo)對(duì)比見表1。
圖1 我國城鎮(zhèn)污水處理廠執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)占比
表1 我國城鎮(zhèn)污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)主要污染物指標(biāo)對(duì)比
mg·L-1
|
項(xiàng)目 |
COD |
BOD5 |
SS |
NH4+-N |
TN |
TP |
|
|
GB18918-2002 |
一級(jí)A |
50 |
10 |
10 |
5(8) |
15 |
1(2006年前) 0.5(20006年后) |
|
一級(jí)B |
60 |
20 |
20 |
8(15) |
20 |
1.5(1) |
|
|
GB18918-2015 征求意見稿 |
特別排放限值 |
30 |
6 |
5 |
1.5(3)/3(5) |
10/15 |
0.3 |
|
北京地標(biāo)DB11/890-2012 |
A |
20 |
4 |
5 |
1.0（1.5） |
10 |
0.2 |
|
B |
30 |
6 |
5 |
1.5（205） |
15 |
0.3 |
|
|
天津地標(biāo)DB12/599-2015 |
A |
30 |
6 |
5 |
1.5(3.0) |
10 |
0.3 |
|
B |
40 |
10 |
5 |
2.0(3.5) |
15 |
0.4 |
|
|
GB3838-2002 |
Ⅳ類 |
30 |
6 |
—— |
1.5 |
1.5(湖庫) |
0.3 0.1(湖庫) |
|
Ⅴ類 |
40 |
10 |
—— |
2 |
2(湖庫) |
0.4 0.2(湖庫) |
|
|
注：1）GB18918-2015氨氮指標(biāo)括號(hào)內(nèi)為水溫≤12℃時(shí)的控制指標(biāo)；DB11/890-2012中氨氮指標(biāo)括號(hào)內(nèi)數(shù)值為每年12月1日-次年3月31日?qǐng)?zhí)行值；DB12/599-2015氨氮指標(biāo)括號(hào)內(nèi)為每年11月—次年3月執(zhí)行值。2）“/”左側(cè)限值適用于水體富營養(yǎng)化問題突出的地區(qū)。 |
|||||||
《2015年中國城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》數(shù)據(jù)顯示，我國城鎮(zhèn)污水處理廠主要采用A2/O及其改良工藝、氧化溝及其改良工藝、SBR及其改良工藝、A/O及其改良工藝、生物膜工藝、普通活性污泥工藝這六大類工藝，其數(shù)量占所有城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施的90.4%左右，設(shè)計(jì)處理能力占93%左右；執(zhí)行一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)、一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)、二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的城鎮(zhèn)污水處理廠的總處理能力和單位電耗分別約為5200萬m3/d和0.383kW·h/m3、6100萬m3/d和0.292kW·h/m3、2200萬m3/d和0.269kW·h/m3。隨著處理深度的加大，單位能耗快速增加。提標(biāo)改造中的工藝選擇不僅關(guān)系到排放是否能夠達(dá)到更嚴(yán)的標(biāo)準(zhǔn)，還關(guān)系到以能耗為主的污水處理成本。
城鎮(zhèn)污水處理廠實(shí)際運(yùn)行中主要存在進(jìn)水不穩(wěn)定、進(jìn)水與設(shè)計(jì)差別大、含有難降解工業(yè)廢水；碳氮比低、碳源不足、SS/BOD5比值偏高；低溫條件下運(yùn)行效率差、運(yùn)行不穩(wěn)定；運(yùn)行負(fù)荷低、能耗大、運(yùn)營管理復(fù)雜、區(qū)域特性強(qiáng)等實(shí)際問題，如出水COD難以進(jìn)一步降低、TN去除較難、出水SS偏高、TP生物處理較難等困難。為克服這些困難，達(dá)到更高的排放標(biāo)準(zhǔn)，在提標(biāo)改造的工程實(shí)踐中，一般以“先源頭控制，后強(qiáng)化處理；先功能定位，后單元比選；先優(yōu)化運(yùn)行，后工程措施；先內(nèi)部碳源，后外加碳源；先生物除磷，后化學(xué)除磷”為總體技術(shù)原則，并采取如下技術(shù)路線來實(shí)施：①穩(wěn)定進(jìn)水，使得進(jìn)水符合原設(shè)計(jì)，強(qiáng)化預(yù)處理，增強(qiáng)污水的可生化性；②對(duì)原主體工藝進(jìn)行運(yùn)營改良、優(yōu)化參數(shù)、添加外物質(zhì)、強(qiáng)化生化處理；③對(duì)原主體工藝進(jìn)行改造、革新；④增加尾水處理設(shè)施，進(jìn)行深度處理，考慮中水回用；⑤對(duì)附屬工藝的改造，如污泥處置、隔音、除臭等；⑥機(jī)械、電氣、自控設(shè)備的升級(jí)；⑦同時(shí)考慮前述措施的組合。目前主要處理工藝措施詳見表2。
表2 城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造典型技術(shù)措施
|
主要問題 |
主要技術(shù)措施 |
|
|
進(jìn)水不穩(wěn)定 |
前段 |
設(shè)置調(diào)節(jié)池、儲(chǔ)水池等 |
|
進(jìn)水難降解有機(jī)物多、B/C比低、出水COD偏高 |
前段 |
設(shè)置水解池、穩(wěn)定池等 |
|
生化段 |
添加生物填料等 |
|
|
后段 |
增設(shè)強(qiáng)化物化處理工藝，如混凝沉淀-過濾、臭氧氧化、Fenton氧化、活性炭吸附、超濾-反滲透等 |
|
|
進(jìn)水碳氮比偏低 |
前段 |
添加外碳源、取消初沉池等 |
|
生化段 |
改進(jìn)工藝?yán)脙?nèi)碳源，如多點(diǎn)進(jìn)水等 |
|
|
出水SS偏高 |
生化段 |
二沉池中投加化學(xué)混凝劑、提高污泥沉降性能等 |
|
后段 |
設(shè)置深度過濾，如生物過濾、物理過濾設(shè)施；輔助化學(xué)混凝沉淀、微絮凝等 |
|
|
出水TN偏高 |
生化段 |
強(qiáng)化生物脫氮、增加外碳源等 |
|
后段 |
設(shè)置反硝化濾池、生物濾池、膜過濾等 |
|
|
出水TP偏高 |
生化段 |
強(qiáng)化生物除磷等 |
|
后段 |
增加化學(xué)輔助除磷等 |
|
|
景觀生態(tài)要求 |
后段 |
增加人工濕地、氧化塘等生態(tài)處理等 |
|
原主體工藝改進(jìn) |
生化段 |
運(yùn)行參數(shù)改進(jìn)、多點(diǎn)進(jìn)水、添加碳源、精細(xì)曝氣、多模式、強(qiáng)化污泥回流等 |
|
污泥處置 |
污泥段 |
污泥減量、生物能利用等 |
|
擴(kuò)展空間受限 |
全程 |
半地下式、地下式等 |
|
大量雨水流入 |
前段 |
設(shè)置調(diào)節(jié)池、加強(qiáng)工藝抗沖擊負(fù)荷能力等 |
|
臭氣、噪聲 |
全程 |
加蓋封閉、生物除臭、離子除臭；降噪措施等 |
實(shí)踐表明，要達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)并非要盲目增加深度處理，總氮等主要污染物的去除應(yīng)通過優(yōu)先改造前段和生化段，實(shí)現(xiàn)最經(jīng)濟(jì)、最穩(wěn)定的污染物去除，不應(yīng)將降解任務(wù)更多地放在后段和外加碳源上。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，對(duì)于部分中低濃度污水以及生活污水占比較大的污水，通過對(duì)原有二級(jí)處理的強(qiáng)化，其二級(jí)出水主要指標(biāo)中COD、BOD5、NH4+-N已經(jīng)可以達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，TN、TP、SS也能夠接近甚至達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，因此對(duì)該類水質(zhì)的提標(biāo)改造應(yīng)以挖掘原有工藝潛力為重點(diǎn)。
2 提標(biāo)改造工程實(shí)例（1）
原采用A2/O 類工藝
①江蘇某污水處理廠該污水廠處理規(guī)模為20萬m3/d，原工藝為A2/O，出水標(biāo)準(zhǔn)為一級(jí)B。改造工藝為改良A2/O（填料）+膜過濾或?yàn)V布濾池，出水標(biāo)準(zhǔn)為一級(jí)A。改造前后工藝流程詳見圖2。
②河北某污水處理廠
該廠處理規(guī)模為8萬m3/d，原工藝：A2/O，出水標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)。改造工藝：A2/O（填料）+MBBR+DN生物濾池+纖維轉(zhuǎn)盤濾池，出水標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)A。改造前后詳見圖3。
③云南某污水處理廠
該廠改造原8.5萬m3/d，新建8.5萬m3/d，新增深度處理17萬m3/d。原工藝：UCT工藝，出水標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)B。 改造工藝：改良A2/O+混凝沉淀過濾，出水標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)A。改造前后工藝流程詳見圖4。
④北京某污水處理廠
該廠處理規(guī)模為4.5萬m3/d。原工藝：改良A2/O（添加生物填料的CNR）+混凝沉淀過濾，出水標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)B。改造工藝：兩段式A/O+MBR+臭氧氧化，出水標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)A。提標(biāo)改造前后工藝流程詳見圖5。
（2）原采用氧化溝類工藝①北京某污水處理廠
該廠規(guī)模為2萬m3/d，原工藝：氧化溝，出水標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)A。改造工藝：氧化溝+兩級(jí)生物濾池+V型濾池+臭氧脫色，出水標(biāo)準(zhǔn)為北京市《城鎮(zhèn)污水處理廠水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB11/890-2012）B標(biāo)準(zhǔn)。改造前后工藝流程詳見圖6。
②浙江某污水處理廠
該廠處理規(guī)模為3萬m3/d，原工藝：DE氧化溝，出水標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)B。改造工藝：改良DE氧化溝+反硝化濾池+曝氣生物濾池+活性砂濾池，出水標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)A。提標(biāo)改造前后工藝流程詳見圖7。
③江蘇某污水處理廠
該污水廠處理規(guī)模為15萬m3/d，原工藝：Orbal氧化溝，出水標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)B。改造工藝：BNR+MBR，出水標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)A。提標(biāo)改造前后工藝流程詳見圖8。
④浙江某污水處理廠
該污水處理廠處理規(guī)模為15萬m3/d，原工藝：A2/O改良氧化溝+混凝沉淀，出水標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)B。改造工藝：A2/O改良氧化溝+混凝沉淀+活性炭二級(jí)吸附、壓濾，出水標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)A。提標(biāo)改造前后工藝流程詳見圖9。
（3）原采用普通活性污泥法或A/O類工藝
①北京某再生水處理廠
該污水處理廠處理規(guī)模為100萬m3/d。原工藝：普通活性污泥法，出水標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)（1996年標(biāo)準(zhǔn)）。改造工藝：改良A2/O+反硝化生物濾池＋膜過濾＋臭氧脫色，出水標(biāo)準(zhǔn)《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》（GB/T18921-2002），部分指表參照地表水Ⅳ類水體標(biāo)準(zhǔn)。改造前后工藝流程詳見圖10。
②北京某污水處理廠
該污水廠規(guī)模為10萬m3/d，改建4m3/d，擴(kuò)建6m3/d。原工藝：普通活性污泥法，出水標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)B。改造工藝：原工藝改為A2/O工藝，出水執(zhí)行北京市《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB11/890-2012）B標(biāo)準(zhǔn)；擴(kuò)建工藝為MBR+RO，MBR出水達(dá)到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》( GB/ T 18920-2002) 中車輛沖洗水質(zhì)要求；RO出水標(biāo)準(zhǔn)為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅲ類水體（TN除外），出水進(jìn)入奧運(yùn)場(chǎng)館雜用及奧運(yùn)公園水體補(bǔ)充。提標(biāo)改造前后工藝流程詳見圖11。
③河北某污水處理廠
該廠規(guī)模為16萬m3/d。原工藝：A/O，好氧池采用MBBR，出水標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)。改造工藝：改良Bardenpho工藝+MBBR+深度處理，出水標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)A，詳見圖12。
④浙江某污水處理廠
該廠規(guī)模為1萬m3/d，原工藝：A/O+生物濾池，出水標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)B。改造工藝：改良A/O+生物濾池+生態(tài)處理，出水達(dá)到地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。提標(biāo)改造前后工藝流程詳見圖13。
（4）原采用SBR類工藝 ①江蘇某污水處理廠
該廠規(guī)模為1萬m3/d。原工藝：SBR工藝，出水標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)B。改造工藝：A2/O+轉(zhuǎn)盤濾池，出水標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)A。提標(biāo)改造前后工藝流程詳見圖14。
②浙江某污水處理廠
該污水廠改建規(guī)模2.5萬m3/d，新建2.5萬m3/d。原工藝：CAST工藝，出水標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)。改造工藝：改良A2/O+微絮凝+濾布濾池，出水標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)A。提標(biāo)改造前后工藝流程詳見圖15。
③陜西某污水處理廠
該污水廠處理規(guī)模為1萬m3/d。原工藝為CAST工藝，出水標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)B。改造工藝為兩級(jí)A/O工藝+絮凝沉淀+纖維濾池，出水標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)A。提標(biāo)改造前后工藝流程詳見圖16。
淮南首創(chuàng)第一污水處理廠提標(biāo)改造工藝設(shè)計(jì)
曹平1，王建西2，沈旺3，王冰1
(1.淮南首創(chuàng)有限公司，安徽淮南232001；2.中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司，天津300074；3.首創(chuàng)愛華<天津>市政環(huán)境工程有限公司，天津300060)
摘要：淮南首創(chuàng)第一污水處理廠改造規(guī)模為10×104 m3/d，進(jìn)水碳氮比值較低。提標(biāo)改造采用ARP/SSH工藝，改造完成后出廠水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。而竣工報(bào)告顯示，工程預(yù)（決）算價(jià)僅為1 577.3萬元。ARP/SSH工藝對(duì)于進(jìn)水氮、磷濃度較高而有機(jī)物濃度較低的污水處理廠較為適用，投資較低且可減少外加碳源量。
1 污水處理廠現(xiàn)狀
淮南首創(chuàng)第一污水處理廠主要負(fù)責(zé)淮南市東部地區(qū)的污水處理，設(shè)計(jì)處理能力為10×104 m3/d，于2002年5月建成并投入運(yùn)行，2007年實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行。原設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)及實(shí)際進(jìn)、出水水質(zhì)如表1所示。提標(biāo)前污水廠工藝單元包括：粗格柵、提升泵站、細(xì)格柵、旋流沉砂池、配水井、厭氧選擇池和卡魯塞爾2000氧化溝、終沉池、污泥泵房和脫水機(jī)房等。
表1 第一污水處理廠進(jìn)、出水水質(zhì)
2 提標(biāo)改造工藝方案
2.1 提標(biāo)改造設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)
經(jīng)過對(duì)2008年1月—2012年4月實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)的分析，提標(biāo)改造工程確定淮南第一污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見表2。
表2 提標(biāo)改造設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)
2.2 工藝方案
考慮到污水處理廠現(xiàn)狀無新建深度處理構(gòu)筑物所需場(chǎng)地的實(shí)際情況，經(jīng)綜合比較，提標(biāo)改造采用ARP/SSH生物處理工藝，該工藝尤其適合用于C/N值不足的情況。ARP/SSH工藝系首創(chuàng)愛華公司從丹麥引進(jìn)的技術(shù)，ARP（Active Return Sludge Process）即回流活性污泥工藝，可提高現(xiàn)有工藝的水力負(fù)荷與有機(jī)負(fù)荷。SSH(Side Stream Hydrolysis)即側(cè)流水解，在厭氧污泥水解除磷的同時(shí)為后續(xù)工藝提供額外碳源。該工藝與傳統(tǒng)工藝相比，改造量少，僅需改建一座ARP/SSH池用于污泥回流，通過工藝調(diào)整使原有生物池結(jié)合ARP/SSH池達(dá)到技改后的脫氮、除磷的處理能力，降低了外回流污泥的回流比，提高了二沉池的出水能力，省去了深度處理的建(構(gòu))筑物。由于建(構(gòu))筑物少，所以投資節(jié)約，建設(shè)周期短。第一污水處理廠現(xiàn)狀沒有消毒設(shè)施，提標(biāo)改造增加了紫外消毒裝置。
2.3 SSH/ARP工藝流程
污水處理廠旋流沉砂池出水直接進(jìn)入氧化溝。氧化溝內(nèi)增加潛水推流器和在線自控儀表，終沉池出水經(jīng)紫外線消毒后排入淮河。終沉池回流污泥分為兩部分:一部分回流至ARP/SSH池（利用厭氧池改造），經(jīng)好氧、厭氧交替運(yùn)行后污泥進(jìn)入氧化溝,另一部分污泥直接回流至氧化溝。原有厭氧池改造為ARP/SSH池后，ARP/SSH+氧化溝的處理能力即可達(dá)到10×104 m3/d。針對(duì)目前污水廠進(jìn)水C/N值較低的情況，設(shè)置了碳源投加裝置，碳源采用醋酸鈉，必要時(shí)投加。 工藝流程見圖1。
圖1 ARP/SSH工藝流程
3 提標(biāo)改造工藝設(shè)計(jì)
3.1 ARP/SSH池（原厭氧池改造）
將原有2座厭氧選擇池均改造成為ARP/SSH池，保持選擇池不變，厭氧池4格中的3格改造為ARP池，安裝曝氣設(shè)施，配備鼓風(fēng)機(jī)供氣，后面的一格保持不變，作為SSH池。其中3格ARP池可以根據(jù)實(shí)際情況留出一格運(yùn)行SSH池。
曝氣系統(tǒng)采用4臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī),分為兩組分別向兩個(gè)池子進(jìn)行供氣，每組風(fēng)機(jī)出口配備有空氣流量計(jì)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)參數(shù)如下：Q=43.2 m3/min，H=58 kPa，N=75 kW,5臺(tái)(4用1備）。采用3 m3/h曝氣頭，共計(jì)5 000個(gè)。
在總圖配電間的位置建造鼓風(fēng)機(jī)房，鼓風(fēng)機(jī)房尺寸為21 m×10 m×7 m。
原污泥回流管線增加DN600連通管及閥門；增加DN600旁通管、電動(dòng)閥門及電磁流量計(jì)，控制回流污泥量。
選擇池進(jìn)水管路利用原有管道不變。
將厭氧池改造為ARP/SSH池，進(jìn)泥采用潛污泵提升，從原有污泥分配槽提升入ARP/SSH，設(shè)潛污泵2臺(tái)，Q=300 m3/d，H=30 kPa。潛污泵管路增加DN300電磁流量計(jì)，共計(jì)2臺(tái)。
為解決浮渣問題，在SSH池安裝有浮渣出口，浮渣可直接進(jìn)入氧化溝。
目前,污水廠污泥回流比為50%~100％，平均為70％左右�，F(xiàn)有每條線設(shè)2臺(tái)污泥回流泵，已經(jīng)配置有1臺(tái)變頻，改造后增加一臺(tái)變頻。ARP+SSH工藝的回流污泥根據(jù)進(jìn)水參數(shù)及具體運(yùn)行工況數(shù)值變頻調(diào)節(jié)，因此原有及新增的變頻控制接入中控室。
改造工程對(duì)原有厭氧池的進(jìn)水及進(jìn)泥線路進(jìn)行更改。改造后厭氧池進(jìn)水直接通過原有超越管道進(jìn)入卡魯塞爾氧化溝，將原有外回流污泥管道也直接接入卡魯塞爾氧化溝。原有的厭氧池改造為ARP/SSH池，新建一條外回流污泥管直接接入。改造示意見圖2。
圖2 厭氧池進(jìn)水及進(jìn)泥管路改造示意
3.2 氧化溝（改造）
一共有兩組卡魯塞爾2000型氧化溝，每組需增加6臺(tái)推流器,共計(jì)12臺(tái)，每臺(tái)推流器的功率為4 kW，其目的是在氧化溝反硝化時(shí)保持污泥懸浮。
氧化溝的曝氣設(shè)備通過在線儀表測(cè)量氨氮、硝態(tài)氮及溶解氧數(shù)值進(jìn)行控制�？刂七^程在原有污水廠的PLC直接編寫控制程序，這樣氧化溝的曝氣設(shè)備及內(nèi)回流就可以根據(jù)在線儀表檢測(cè)的數(shù)據(jù)運(yùn)行。
氧化溝為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),尺寸（L×B×H）=105 m×55.25 m×5.5 m,有效水深為5 m,停留時(shí)間為12 h,設(shè)計(jì)流量為1.16 m3/s。
主要設(shè)備：立式表曝機(jī)8臺(tái)（4臺(tái)變頻），葉輪直徑為3.75 m，單臺(tái)功率為160 kW,轉(zhuǎn)速為36 r/min,動(dòng)力效率為2.0 kgO2/(kW·h)。現(xiàn)有推進(jìn)器８臺(tái)，葉輪直徑為2.5 m,單機(jī)功率為5.88 kW,轉(zhuǎn)速為6 r/min;新增推進(jìn)器12臺(tái)，葉輪直徑為2.5 m,單機(jī)功率為4 kW。
3.3 污泥泵池（改造）
根據(jù)現(xiàn)有工藝調(diào)整，將原有回流比變?yōu)楦鶕?jù)進(jìn)水量情況進(jìn)行調(diào)整。
原有4臺(tái)污泥回流泵，Q=1 740 m3/d，H=60 kPa，N=30 kW，分為2組，每組1臺(tái)變頻，1臺(tái)恒速。提標(biāo)改造為了達(dá)到更好的變頻回流控制，將原有2臺(tái)恒速泵也更換為變頻泵（Q=800 m3/d，H=30 kPa，N=15 kW），變?yōu)?/span>4臺(tái)變頻控制。
由于回流污泥量大幅減少，原有管路上的電磁流量計(jì)(DN1 000)計(jì)量不準(zhǔn)，因而增加DN600旁通管、電動(dòng)閥及電磁流量計(jì)，結(jié)合進(jìn)水流量及污水廠進(jìn)水負(fù)荷進(jìn)行變頻控制。
為了更好地控制外回流及ARP/SSH進(jìn)泥量，每組管路分別增加1臺(tái)DN250的電磁流量計(jì)，共計(jì)2臺(tái)。
3.4 紫外線消毒渠（新建）
設(shè)紫外燈管共176支，總裝機(jī)容量為51.2 kV·A。配套：系統(tǒng)配電/控制中心、在線機(jī)械加化學(xué)自動(dòng)清洗系統(tǒng)及液壓中心、紫外光強(qiáng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、低水位傳感器及自動(dòng)水位控制系統(tǒng)等全套設(shè)備。
3.5 加藥裝置（新增）
利用原脫水機(jī)房空置用地。在必要時(shí)由業(yè)主自行采購安裝。
① PAC制備及投加裝置
混凝劑采用聚合鋁，設(shè)計(jì)投加量為30 mg/L。加藥設(shè)備采用溶藥、儲(chǔ)存、投加一體化成套設(shè)備，可視進(jìn)水量的變化調(diào)節(jié)投藥量。在實(shí)際運(yùn)行中，可根據(jù)實(shí)際情況靈活運(yùn)行或采用季節(jié)性投藥方式運(yùn)行。藥劑庫按30 d儲(chǔ)量設(shè)計(jì)。投加設(shè)備共2套,設(shè)計(jì)最大投加量為3 000 kg/d;投加濃度為10％。
② 醋酸鈉制備投加裝置
碳源采用醋酸鈉，設(shè)計(jì)最大投加量為1.23 t/d。加藥設(shè)備采用溶藥、儲(chǔ)存、投加一體化成套設(shè)備，可視進(jìn)水量的變化調(diào)節(jié)投藥量。在實(shí)際運(yùn)行中，可根據(jù)實(shí)際情況靈活運(yùn)行或采用季節(jié)性投藥方式運(yùn)行。藥劑庫按30 d儲(chǔ)量設(shè)計(jì)。
投加設(shè)備共2套,設(shè)計(jì)投加量為1.23 t/d。
3.6 鼓風(fēng)機(jī)房（新建）
鼓風(fēng)機(jī)房包括鼓風(fēng)機(jī)房、控制室等,鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu),尺寸(L×B×H)為21 m×10 m×7 m。
設(shè)羅茨鼓風(fēng)機(jī)5臺(tái)（4用1備），Q=43.2 m3/min,H=58 kPa,P=75 kW。
4 工藝運(yùn)行效果評(píng)價(jià)
4.1 水處理效果
淮南第一污水處理廠升級(jí)改造項(xiàng)目于2013年底通水，2014年2月按照新的工藝模式粗放式運(yùn)行，2014年3月中旬開始工藝調(diào)試。2014年3月21日—3月31日，丹麥技術(shù)代表到污水處理廠指導(dǎo)工藝調(diào)試和技術(shù)培訓(xùn)。改造后污水廠運(yùn)行參數(shù)見表3。從污水處理廠提供的化驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，2014年3月以后，淮南首創(chuàng)第一污水廠提標(biāo)改造工程運(yùn)行狀況穩(wěn)定，各項(xiàng)出水水質(zhì)指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。提標(biāo)改造后近5個(gè)月（2015年1月—5月）污水處理廠運(yùn)行化驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4。ARP/SSH池運(yùn)行數(shù)據(jù)見表5。
表3 改造后污水廠運(yùn)行參數(shù)
表4 提標(biāo)改造工程2015年1月—5月水質(zhì)數(shù)據(jù)
表5 第一污水處理廠ARP/SSH池調(diào)試運(yùn)行數(shù)據(jù)
第一污水廠的進(jìn)水BOD5/TN值低（平均比值不超過3）。理論上BOD5/N>2.86才能有效地進(jìn)行脫氮反應(yīng)，實(shí)際運(yùn)行中，一般在BOD5/TN＞4時(shí)對(duì)氮和磷的去除率才能達(dá)到60%左右，出水TN和TP才能保證基本達(dá)標(biāo)。因此，從本項(xiàng)目的進(jìn)水水質(zhì)來看，常規(guī)處理工藝下，要想實(shí)現(xiàn)出水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)應(yīng)投加一定的外碳源，而這會(huì)造成運(yùn)行費(fèi)用的大大增加。本項(xiàng)目在沒有額外投加碳源的情況下同樣實(shí)現(xiàn)了達(dá)到出水一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)該指出的是當(dāng)前水量只有9×104 m3/d，尚未滿負(fù)荷運(yùn)行。
運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，本廠ARP及SSH工藝不僅增加了整個(gè)生物處理系統(tǒng)的生物量，改善了菌種適應(yīng)性，提高了污水處理廠的耐沖擊負(fù)荷，使生物處理系統(tǒng)的運(yùn)行效果和穩(wěn)定性大大提高，而且對(duì)系統(tǒng)的內(nèi)碳源進(jìn)行了充分挖掘，為生物處理系統(tǒng)增加了一些可利用的優(yōu)質(zhì)碳源，在沒有外加碳源的條件下實(shí)現(xiàn)了出水TN、TP的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
2014年4月—12月，污水廠化驗(yàn)室針對(duì)ARP及SSH池的運(yùn)行效果進(jìn)行了檢測(cè)(見表5)。外方調(diào)試前，污水廠化驗(yàn)室針對(duì)SSH池厭氧水解出的COD（主要為優(yōu)質(zhì)碳源揮發(fā)性脂肪酸VFA）進(jìn)行了3天的檢測(cè)。結(jié)果表明，水解效果明顯，折合補(bǔ)充有效碳源超過60 mg/L。丹麥技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)后，出于綜合考慮，對(duì)污水廠的運(yùn)行工況進(jìn)行了調(diào)整。運(yùn)行工況調(diào)整后，雖然SSH池的水解COD有所降低（穩(wěn)定后折合補(bǔ)充碳源約10 mg/L），但SSH池釋磷效果明顯，池內(nèi)濾后液TP含量達(dá)到10 mg/L左右，污水廠的整體運(yùn)行效果更加穩(wěn)定，TN、TP及其他各項(xiàng)出水指標(biāo)都能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
目前，由于淮南市亞行管網(wǎng)改造項(xiàng)目還在進(jìn)行中，第一污水廠的進(jìn)水水質(zhì)水量還未達(dá)到設(shè)計(jì)值，相應(yīng)ARP/SSH池的處理能力也沒有完全發(fā)揮，預(yù)計(jì)隨著進(jìn)水水質(zhì)濃度提高，ARP/SSH工藝的更多潛力也會(huì)被充分地挖掘出來。
4.2 節(jié)能效果
2014年處于調(diào)試運(yùn)行，不能保證完全按新工藝運(yùn)行，單耗不完全有代表性，故未采用。采用2012年、2013年、2015年1月—5月的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，結(jié)果見表6。
表6 第一污水處理廠能耗
提標(biāo)后比提標(biāo)前噸水運(yùn)行費(fèi)僅提高0.040 9元。如果不采用ARP/SSH工藝，按照可行性研究報(bào)告，需投加PAC（聚合鋁）30 mg/L，醋酸鈉平均為6.2 t/d。按PAC為1 600 元/t、醋酸鈉為3 300 元/t、電價(jià)為0.70 元/(kW·h)計(jì)算，各單項(xiàng)需增加的運(yùn)行費(fèi)用：PAC為0.048 元/m3,醋酸鈉為0.204 6 元/m3,紫外消毒為0.015 6 元/m3,總共需增加的運(yùn)行費(fèi)為0.268 2元/m3。
5 結(jié)論
該項(xiàng)目改造規(guī)模為10×104 m3/d。采用ARP/SSH工藝改造完成后，污水處理廠水質(zhì)檢測(cè)顯示出水各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。而竣工報(bào)告顯示，工程預(yù)（決）算價(jià)僅為1 577.3萬元。
我國有相當(dāng)一部分污水處理廠進(jìn)水氮、磷濃度較高，而有機(jī)物濃度較低。ARP/SSH工藝適用于這部分污水處理廠升級(jí)改造，不僅投資較低，且運(yùn)行中可減少外加碳源量，具有較顯著的節(jié)能意義。
（本文發(fā)表于《中國給水排水》雜志2015年第20期“工程實(shí)例”欄目）=====================================================
如果您需要在微信公眾平臺(tái)或其他公眾媒體轉(zhuǎn)載、部分或全文引用本文，請(qǐng)?jiān)谖恼麻_頭處注明出處（來源：《中國給水排水》雜志社官方微信，微信號(hào):cnww1985)
城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造工藝解析
目前，我國現(xiàn)有城鎮(zhèn)污水處理廠執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)主要是從一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)提高至一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)或從一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)提高至地表水類Ⅳ類水體標(biāo)準(zhǔn)及回用水標(biāo)準(zhǔn)，部分污水廠直接從二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)提高至一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)甚至更高。達(dá)到更高排放標(biāo)準(zhǔn)的核心是污水處理工藝的改造和升級(jí)。我國城鎮(zhèn)污水處理廠執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)占比見圖1，主要污染物指標(biāo)對(duì)比見表1。
圖1 我國城鎮(zhèn)污水處理廠執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)占比
表1 我國城鎮(zhèn)污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)主要污染物指標(biāo)對(duì)比
mg˙L-1
《2015年中國城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》數(shù)據(jù)顯示，我國城鎮(zhèn)污水處理廠主要采用A2/O及其改良工藝、氧化溝及其改良工藝、SBR及其改良工藝、A/O及其改良工藝、生物膜工藝、普通活性污泥工藝這六大類工藝，其數(shù)量占所有城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施的90.4%左右，設(shè)計(jì)處理能力占93%左右;執(zhí)行一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)、一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)、二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的城鎮(zhèn)污水處理廠的總處理能力和單位電耗分別約為5200萬m3/d和0.383kW˙h/m3、6100萬m3/d和0.292kW˙h/m3、2200萬m3/d和0.269kW˙h/m3。隨著處理深度的加大，單位能耗快速增加。
提標(biāo)改造中的工藝選擇不僅關(guān)系到排放是否能夠達(dá)到更嚴(yán)的標(biāo)準(zhǔn)，還關(guān)系到以能耗為主的污水處理成本。城鎮(zhèn)污水處理廠實(shí)際運(yùn)行中主要存在進(jìn)水不穩(wěn)定、進(jìn)水與設(shè)計(jì)差別大、含有難降解工業(yè)廢水;碳氮比低、碳源不足、SS/BOD5比值偏高;低溫條件下運(yùn)行效率差、運(yùn)行不穩(wěn)定;運(yùn)行負(fù)荷低、能耗大、運(yùn)營管理復(fù)雜、區(qū)域特性強(qiáng)等實(shí)際問題，如出水COD難以進(jìn)一步降低、TN去除較難、出水SS偏高、TP生物處理較難等困難。
為克服這些困難，達(dá)到更高的排放標(biāo)準(zhǔn)，在提標(biāo)改造的工程實(shí)踐中，一般以“先源頭控制，后強(qiáng)化處理;先功能定位，后單元比選;先優(yōu)化運(yùn)行，后工程措施;先內(nèi)部碳源，后外加碳源;先生物除磷，后化學(xué)除磷”為總體技術(shù)原則，并采取如下技術(shù)路線來實(shí)施：
�、俜�(wěn)定進(jìn)水，使得進(jìn)水符合原設(shè)計(jì)，強(qiáng)化預(yù)處理，增強(qiáng)污水的可生化性;
②對(duì)原主體工藝進(jìn)行運(yùn)營改良、優(yōu)化參數(shù)、添加外物質(zhì)、強(qiáng)化生化處理;
�、蹖�(duì)原主體工藝進(jìn)行改造、革新;
�、茉黾游菜幚碓O(shè)施，進(jìn)行深度處理，考慮中水回用;
�、輰�(duì)附屬工藝的改造，如污泥處置、隔音、除臭等;
�、迿C(jī)械、電氣、自控設(shè)備的升級(jí);
�、咄瑫r(shí)考慮前述措施的組合。
目前主要處理工藝措施詳見表2。
表2 城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造典型技術(shù)措施
實(shí)踐表明，要達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)并非要盲目增加深度處理，總氮等主要污染物的去除應(yīng)通過優(yōu)先改造前段和生化段，實(shí)現(xiàn)最經(jīng)濟(jì)、最穩(wěn)定的污染物去除，不應(yīng)將降解任務(wù)更多地放在后段和外加碳源上。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，對(duì)于部分中低濃度污水以及生活污水占比較大的污水，通過對(duì)原有二級(jí)處理的強(qiáng)化，其二級(jí)出水主要指標(biāo)中COD、BOD5、NH4+-N已經(jīng)可以達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，TN、TP、SS也能夠接近甚至達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，因此對(duì)該類水質(zhì)的提標(biāo)改造應(yīng)以挖掘原有工藝潛力為重點(diǎn)。 來源： 沈陽新華
污水處理提標(biāo)改造工藝選擇
基于污水提標(biāo)改造的現(xiàn)實(shí)問題，無論是經(jīng)濟(jì)性還是可行性方面，如果能在二級(jí)生物濾池階段提標(biāo)改造完成，則無論從成本還是在難度上而言都是最可行的方案。在二級(jí)生物處理階段改造，可以將傳統(tǒng)活性污泥法改造成Biofor生物濾池，也可以改造成投加填料的工藝比如一體式的固定化活性污泥工藝以及MBR工藝，或者膜處理工藝、MBBR工藝。這些工藝都有各自不同的實(shí)際特點(diǎn)及適應(yīng)條件（見表1）。
表1 二級(jí)生物處理階段可選工藝特點(diǎn)及適應(yīng)條件
|
優(yōu)點(diǎn) |
適應(yīng)工藝條件 |
|
|
IFAS |
使用原有活性污泥系統(tǒng) 硝化容積負(fù)荷可提高3倍以上 增加污泥齡、提高處理能力 |
無可利用額外場(chǎng)地的情況 |
|
MBBR |
無污泥回流、后續(xù)氣浮或二沉池 提高處理能力、不增加占地面積 可用高速氣浮或?yàn)V布濾池代替二沉池，大大節(jié)省土地 |
無可利用額外場(chǎng)地的情況 |
|
MBR |
出水水質(zhì)好，后續(xù)可省去深度處理工藝 膜池代替二沉池節(jié)約土地 污泥濃度高，是傳統(tǒng)法的2-3倍 |
無可利用額外場(chǎng)地情況下提標(biāo) 出水可直接回用 |
|
Biofor |
生物掛膜最大，污染物去除效果好 占地面積僅為傳統(tǒng)活性污泥的1/3左右 |
進(jìn)水SS不易過高 占地較小 |
如果在二級(jí)生物處理階段改造升級(jí)之后，仍然存在水質(zhì)超標(biāo)問題，則必須考慮增加深度生物處理工藝。蘇伊士在該提標(biāo)改造階段可以提供的深度處理工藝有：Biofor生物濾池、Densadeg高密池、Greendaf 高速氣浮、Aquazur VV型濾池、Compakblue 濾布/轉(zhuǎn)盤濾池、Denifor V深度脫氮V型濾池（見圖1），這些工藝的不同的實(shí)際特點(diǎn)及適應(yīng)條件見表2。
圖1提標(biāo)改造深度處理工藝
表2 深度處理工藝特點(diǎn)及適應(yīng)條件
|
優(yōu)點(diǎn) |
適應(yīng)工藝條件 |
|
|
Biofor |
陶粒濾池處理負(fù)荷大，上升流速高 占地比傳統(tǒng)活性污泥小70% 二級(jí)處理時(shí)無需二沉池 |
市政污水二級(jí)處理 深度處理中除BOD、TN、氨氮 |
|
Denifor V |
濾速高達(dá)5-10m/h，占地小 節(jié)水反沖洗，反洗量<2% 無跌水充氧，碳源自動(dòng)投加系統(tǒng) 陶粒濾料生物量大，處理負(fù)荷高 |
污水深度處理中反硝化除TN 可同步除TP和SS |
|
Densadeg |
高效澄清分離工藝沉淀速率高，深度處理中上升流速達(dá)20-30m/h 排泥濃度高，無需額外污泥濃縮 |
自來水澄清、污水初沉、三級(jí)除磷、雨水處理、石灰軟化、除重金屬等 |
|
Greendaf |
上升流速是傳統(tǒng)氣浮的3-4倍 絮凝時(shí)間短至5-7分鐘 一般無需投加絮凝劑 流態(tài)分布更均勻、無短流發(fā)生 |
污水三級(jí)除磷 濾池反洗水處理 MBBR工藝泥水分離 |
Denifor V深度脫氮V型濾池
蘇伊士Denifor V 深度脫氮V型濾池是原有成熟工藝Flopac（脫炭V型濾池）的新應(yīng)用，將其用于污水深度脫氮，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)微絮凝除磷和除SS的功能。Denifor V工藝結(jié)合了Biofor生物濾池和V型濾池的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有生物脫氮除磷和物理過濾功能。
Denifor V 工藝原理
￭下向流過濾；
￭濾料上的生物膜在缺氧環(huán)境下反硝化去除水中硝酸鹽，濾料間隙截留懸浮物；
￭前端可投加混凝劑同步除磷；
￭氮?dú)怛?qū)除技術(shù)釋放產(chǎn)生的氮?dú)�，減少氣阻；
￭為了恢復(fù)濾料截污能力和提升反硝化作用，需定期反洗；
￭高效的氣水反沖+表面掃洗的反洗模式。
Denifor V 工藝參數(shù)（見表3）
表3 Denifor V 工藝參數(shù)
|
主要指標(biāo) |
硝酸鹽 (mg/l) |
懸浮物 (mg/l) |
總磷 (mg/l) |
|
進(jìn)水 |
15-35mg/l |
10-35 |
1-2 |
|
出水 |
<3 |
<5 |
<0.5 |
濾料： 1.5-2.0m厚Biolite濾料，有效粒徑2.0或2.5mm
承托層： 30cm厚礫石
濾速： 5-10m/h
硝酸鹽容積負(fù)荷：高于3.0 kg/m3/d
過濾周期：～24h（取決于進(jìn)水SS和硝酸鹽負(fù)荷）
反沖洗模式：常規(guī)節(jié)水反沖洗和高強(qiáng)度反沖洗
常規(guī)反沖洗：降水位à氣洗à氣洗+水洗à水洗+表面掃洗
反沖洗強(qiáng)度：氣洗強(qiáng)度70-100Nm/h，水洗強(qiáng)度15-25m/h
反沖洗水量：低至4%，通常<2%
Denifor V 工藝特點(diǎn)
系統(tǒng)穩(wěn)定、出水水質(zhì)好；
啟動(dòng)快、處理效率高，出水穩(wěn)定保證TN、TP和SS達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)；
濾料生物掛膜量大，硝酸鹽處理能力高、抗沖擊能力強(qiáng)；
可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)決定是否投加碳源，實(shí)現(xiàn)過濾和反硝化功能的相互轉(zhuǎn)換；
設(shè)備維護(hù)簡單，濾板下部可進(jìn)人，如濾頭污堵可進(jìn)行清洗維護(hù)；
自動(dòng)控制碳源投加系統(tǒng)，操作簡單，投資成本低；
相比常規(guī)的三級(jí)處理工藝，深度脫氮V型濾池流程短、占地面積小；
濾板結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低，采用國內(nèi)常規(guī)施工技術(shù)和濾料國產(chǎn)化；
獨(dú)創(chuàng)的節(jié)水反洗模式，有表面輔助掃洗，反洗能耗低、水量少、效果好；
恒水位過濾，進(jìn)水無跌水充氧，有利于反硝化并減少碳源消耗。
Denifor V工藝的氮?dú)怛?qū)除技術(shù)
氮?dú)怛?qū)除間歇與硝酸鹽負(fù)荷和過濾周期有關(guān)，尤其是硝酸鹽負(fù)荷，硝酸鹽負(fù)荷越高，氮?dú)忉尫砰g歇越短。Denifor V工藝氮?dú)怛?qū)除頻率見表4。
表4 氮?dú)怛?qū)除頻率
|
N處理負(fù)荷 (kgN/m3濾料/d) |
氮?dú)忉尫砰g歇 (hr) |
氮?dú)忉尫艜r(shí)長 (min) |
|
1.0 -2.0 |
2.0 -1.5 |
2 |
|
2.0-2.8 |
1.5 -0.5 |
2 |
Denifor V 工藝應(yīng)用
常見污水三級(jí)處理可選工藝眾多（表5），在提標(biāo)改造過程中，需要根據(jù)二級(jí)處理出水的水質(zhì)情況進(jìn)行選擇。Denifor V 深度脫氮V型濾池主要應(yīng)用于污水三級(jí)處理中去除TN、TP和SS，使得出水達(dá)到一級(jí)A或者更高標(biāo)準(zhǔn)。
表5 常見污水三級(jí)處理可選工藝
|
能達(dá)一級(jí)A的參數(shù) |
達(dá)不到一級(jí)A的參數(shù) |
可選擇技術(shù)路線/工藝 |
|
TP、TN、NH3-N |
SS |
直接過濾 微絮凝過濾 絮凝-助凝-過濾 |
|
TN、NH3-N |
SS、TP |
混凝+沉淀+過濾 |
|
NH3-N |
TN、TP、SS |
常規(guī)反硝化生物濾池+混凝+沉淀+過濾
Denifor V |
Denifor V在提標(biāo)改造中的應(yīng)用
當(dāng)污水中總磷不高（<2mg/L)時(shí)，Denifor V 深度脫氮V型濾池可單獨(dú)用于污水同步脫氮除磷、除SS；
當(dāng)總磷較高（>2mg/L）時(shí)，和Densadeg高密池（圖2）或Greendaf高速氣�。▓D3）聯(lián)用，進(jìn)行除磷除氮。
圖2 高效除磷工藝——Densadeg高密池
圖3 高效除磷工藝Greendaf高速氣浮
Denifor V運(yùn)行結(jié)果
￭硝酸鹽負(fù)荷高、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)好（見圖4）；
￭出水濁度<2NTU、出水SS<5mg/L；
￭碳源充足時(shí)出水TN可穩(wěn)定在3mg/L以下（見圖5）；
￭當(dāng)前運(yùn)行最大負(fù)荷：>3.5 kg N/m3濾料/d。
圖4 Denifor V運(yùn)行結(jié)果（NO3-N去除）
來源：藍(lán)之綠環(huán)保
淺議污水處理廠提標(biāo)改造技術(shù)
所謂提標(biāo)，無論是從二級(jí)到一級(jí)A（結(jié)合省標(biāo)）還是從一級(jí)B到一級(jí)A，原則都是缺啥補(bǔ)啥，對(duì)于具體的廠來說，首先要對(duì)水質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)分析，也就是COD從多少到40，BOD從多少到20，NH3-N從多少到5，TP從多少到0.5，SS從多少到到10。要達(dá)到一級(jí)A意味著碳源要足夠，這是生物脫氮和生物除磷都必不可少的，至于SS，三級(jí)過濾是必要的，常規(guī)的二級(jí)處理難以保證出水SS在10mg/L。其次要看現(xiàn)有實(shí)際處理工藝以及占地面積，不能一概而論地說什么能用什么不能不用。但不排除有些污水處理廠因進(jìn)水水質(zhì)較低，通過運(yùn)行優(yōu)化完全能夠達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。
就筆者認(rèn)為，目前華南地區(qū)的污水處理廠受氣候條件、地理位置和地質(zhì)條件、管網(wǎng)建設(shè)維護(hù)及生活習(xí)慣等因素影響，實(shí)際進(jìn)水多受河水及地下水稀釋，進(jìn)水濃度普遍較低，且碳源不足，所以大部分污水廠的出水有機(jī)污染物指標(biāo)COD和BOD要在一級(jí)A難度不大，而后三大指標(biāo)就各廠各有各特點(diǎn)了，有些廠的難點(diǎn)是氨氮難以達(dá)標(biāo)，有些廠是總磷難以達(dá)標(biāo)，SS較多在15~30之間。
在明確水質(zhì)情況、現(xiàn)有工藝及用地條件時(shí)，提標(biāo)技術(shù)則根據(jù)具體情況靈活選取。N方向的加強(qiáng)反硝化，P方向的加強(qiáng)釋磷放磷效果，再以化學(xué)除磷輔助。
1、MBBR技術(shù)—流化床生物膜工藝，除氨氮效果不錯(cuò)；
陜西西安市第四污水處理廠于2013年完成升級(jí)改造，出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)由一級(jí)B提升為一級(jí)A。本次改造最大限度地發(fā)揮現(xiàn)有構(gòu)筑物的處理能力，盡可能降低對(duì)污水廠正常生產(chǎn)運(yùn)行的影響；最大亮點(diǎn)是成功應(yīng)用厭氧、缺氧MBBR技術(shù)，無需增加占地；最大限度利用生物除磷，減少化學(xué)除磷；最終達(dá)到降低工程投資、節(jié)約運(yùn)行成本的目的。
西安市第四污水處理廠改造示意圖
西安市第四污水處理廠生化池改造圖
筆者認(rèn)為，該技術(shù)主要難點(diǎn)在于填料投加比、填料設(shè)計(jì)和選用、曝氣方式、攪拌方式以及運(yùn)行參數(shù)控制等方面。
2、多點(diǎn)進(jìn)水工藝（此法在國內(nèi)的叫法不盡相同，有的叫分段進(jìn)水，有的叫多級(jí)AO，國外一般都統(tǒng)稱Stepfeed，如果是有脫氮的功能則往往叫StepfeedBNR）
分點(diǎn)進(jìn)水強(qiáng)化脫氮工藝流程(美國RockCreekWWTP,2001;LanderStreetWWTP,1997)
分點(diǎn)進(jìn)水強(qiáng)化脫氮除磷工藝流程(LethbridgeWWTP,1998)
3、反硝化濾池工藝
上流式反硝化濾池構(gòu)造圖
下流式反硝化濾池構(gòu)造圖
（1）當(dāng)污水或二級(jí)生物處理出水中有大量的可利用碳源，且出水水質(zhì)對(duì)總氮去除要求較高時(shí)，宜采用前置反硝化工藝。
前置式反硝化濾池工藝流程圖
（2）當(dāng)進(jìn)水中總氮，尤其是硝酸鹽氮較高，而缺乏或幾乎沒有可利用有機(jī)碳源，且出水對(duì)總氮要求較為嚴(yán)格時(shí)，多可采用后置反硝化工藝，同時(shí)外加碳源。采用后置反硝化工藝需嚴(yán)格控制碳源投加量，通常為防止碳源投加過量等問題，在反硝化濾池后設(shè)置快速曝氣區(qū)，去除溢出的有機(jī)物。
后置式反硝化濾池工藝流程圖
但目前有部分項(xiàng)目反映，反硝化濾池用在污水深度處理中，存在水頭損失大、填料容易隨水流失、掛膜慢、且生物膜容易在反洗時(shí)被沖刷掉等問題，所以填料選用、布水布?xì)庖约斑\(yùn)行控制是難點(diǎn)。
4、MBR工藝，由于膜的高效分離作用，分離效果遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)沉淀池，處理出水極其清澈，懸浮物和濁度極低，細(xì)菌和病毒被大幅去除，出水可以直接作為非飲用市政雜用水進(jìn)行回用。
同時(shí)，膜分離也使微生物被完全被截流在生物反應(yīng)器內(nèi)，使得系統(tǒng)內(nèi)能夠維持較高的微生物濃度，不但提高了反應(yīng)裝置對(duì)污染物的整體去除效率，保證了良好的出水水質(zhì)，同時(shí)反應(yīng)器對(duì)進(jìn)水負(fù)荷（水質(zhì)及水量）的各種變化具有很好的適應(yīng)性，耐沖擊負(fù)荷，能夠穩(wěn)定獲得優(yōu)質(zhì)的出水水質(zhì)。
MBR目前也存在一些不足，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）膜造價(jià)高，使其基建投資遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)污水處理工藝；
（2）膜污染容易出現(xiàn)，且膜容易斷絲、堵塞給操作管理帶來不便；
（3）能耗高，運(yùn)行成本高：首先MBR泥水分離過程必須保持一定的膜驅(qū)動(dòng)壓力，其次是MBR池中MLSS濃度非常高，要保持足夠的傳氧速率，必須加大曝氣強(qiáng)度，還有為了加大膜通量、減輕膜污染，必須增大流速，沖刷膜表面，造成MBR的能耗要比傳統(tǒng)的生物處理工藝高；
（4）目前國內(nèi)的MBR膜壽命有限，一般難以超過5年，超過壽命的膜反應(yīng)器又面臨一大筆費(fèi)用。
MBR工藝流程圖
5、三級(jí)過濾，可供選擇的有砂濾、活性砂過濾、轉(zhuǎn)盤過濾、纖維過濾、膜轉(zhuǎn)鼓過濾等多種方式。
（1）砂濾，利用石英砂作為過濾介質(zhì)（也可選用活性碳、無煙煤、錳砂等其他濾料）去除水中各中懸浮物、微生物、以及其他微細(xì)顆粒，最終達(dá)到降低水濁度、凈化水質(zhì)效果的一種高效過濾方式，常用于經(jīng)澄清（沉淀）處理后的給水處理或污水經(jīng)二級(jí)處理后的深度處理。根據(jù)原水和出水水質(zhì)要求可具有不同的濾層厚度和過濾速度。這里引用常見的V型濾池示意圖。
（2）活性砂過濾系統(tǒng)是一種集混凝、澄清、過濾為一體的高效過濾處理工藝，由多個(gè)活性砂過濾器單元組成。它不需停機(jī)反沖洗；采用單級(jí)濾料，無需級(jí)配，沒有水力分布不均和初濾液等問題；不需要反沖洗水泵及其停機(jī)切換用電動(dòng)、氣動(dòng)閥門；無需單設(shè)混凝、澄清池，無需混凝、澄清用機(jī)械設(shè)備。與常規(guī)砂過濾工藝相比，可節(jié)省30%－40%的化學(xué)藥劑；可節(jié)省70%的設(shè)備空間，因此，活性砂過濾系統(tǒng)占地面積更緊湊，運(yùn)行費(fèi)用更經(jīng)濟(jì)。
活性砂過濾
（3）轉(zhuǎn)盤過濾器由中心轉(zhuǎn)鼓、轉(zhuǎn)盤、反洗系統(tǒng)和配套控制電氣系統(tǒng)等組成。轉(zhuǎn)盤固定在中心轉(zhuǎn)鼓周圍，并與中心轉(zhuǎn)鼓具有連通孔。原水（污水）由中心轉(zhuǎn)鼓的一端開口流入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，并通過連通孔進(jìn)入各轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤兩側(cè)裝有過濾布，過濾布為不銹鋼絲或聚酯絲編織而成，過濾孔徑最小可達(dá)10μm。原水通過過濾布過濾后，清水流出過濾布，從過濾水出口排出系統(tǒng)外。隨著過濾的進(jìn)行，過濾布內(nèi)側(cè)的截留雜質(zhì)不斷增加，過濾壓差隨之增加，透過濾布的水量減小。當(dāng)雜質(zhì)堆積到一定程度，中心轉(zhuǎn)鼓液位達(dá)到設(shè)定值，需要進(jìn)行反洗，將過濾布內(nèi)側(cè)堆積的雜質(zhì)反洗出。反洗水泵抽取透過過濾布的清水，噴灑到過濾布外側(cè)，將過濾布內(nèi)側(cè)的截留雜質(zhì)沖洗下來，沖洗后污水掉落在接液盤內(nèi)，然后排出裝置外。反洗時(shí)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，反洗水噴灑不同角度的過濾布，直至轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)一周，過濾布全部經(jīng)過清洗，反洗停止，重新進(jìn)入靜止過濾過程，直至再次進(jìn)行反洗。
轉(zhuǎn)盤過濾
（4）纖維過濾，采用束狀軟填料-纖維作為濾元，其濾料直徑可達(dá)幾十微米甚至幾微米，并具有比表面積大，過濾阻力小等優(yōu)點(diǎn)，微小的濾料直徑，極大的增加了濾料的比表面積和表面自由能，增加了水中雜質(zhì)顆粒與濾料的接觸機(jī)會(huì)及濾料的吸附能力，從而提高了過濾效率和截污能力。設(shè)備由固定多孔板、活動(dòng)多孔板、纖維束濾料、布?xì)庋b置等組成�；顒�(dòng)多孔板可上下移動(dòng)，過濾時(shí)，在水力作用下，濾料順?biāo)鞣较蚩障队纱笾饾u變小，纖維密度變大，形成理想的過濾層面，其過濾過程既有縱向深層過濾，又有橫向深層過濾，有效地提高了過濾精度和過濾速度；清洗時(shí)，使纖維束達(dá)到疏松狀態(tài)，同時(shí)，采用氣水合洗的方法，在氣泡聚散和水力沖洗過程中，纖維束處于不斷抖動(dòng)狀態(tài)，在水力和上升氣泡的作用下，反沖洗濾料而使其再生。
纖維過濾
（5）不銹鋼膜轉(zhuǎn)鼓過濾是一種精密過濾系統(tǒng)，通過極細(xì)的316L不銹鋼絲編織而成的網(wǎng)對(duì)原水進(jìn)行過濾，網(wǎng)孔在10~200ηm，經(jīng)過過濾后的出水懸浮物可在10mg/L以下，主要應(yīng)用于市政污水提標(biāo)改造、中水回用等深度處理領(lǐng)域。
該系統(tǒng)目前在國內(nèi)已有應(yīng)用，但實(shí)際使用效果還有待考證，筆者認(rèn)為，該系統(tǒng)主要疑問點(diǎn)為純物理過濾，只對(duì)10ηm以上的懸浮物有明顯的效果，對(duì)其他指標(biāo)無去除能力，反洗水量也較大，其設(shè)備損耗件（不銹鋼膜和軸承等）價(jià)格較貴，若更換頻率大，使用成本較大。
不銹鋼膜轉(zhuǎn)鼓過濾
這里筆者僅對(duì)現(xiàn)行主要提標(biāo)技術(shù)（設(shè)備）進(jìn)行一個(gè)基本的介紹，后續(xù)將盡可能對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)和要點(diǎn)進(jìn)行介紹，敬請(qǐng)關(guān)注。來源：GB排水工技
