城市污水處理廠提標改造工藝探討

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【摘要】當前，在人與環境和諧發展理念的指引下，我國各地政府和各級主管部門均出臺了一系列改善生態環境的舉措。尤其是對城市污水處理廠的提標改造工作，可以進一步提升城市污水處理能力。文章結合滄州市運東污水處理廠提標改造工程的相關內容進行分析研究，就污水處理廠改造工藝的要點進行介紹，并對相關方案做了比對，最終得出BBR工藝更適合運東污水處理廠提標改造的要求。

【關鍵詞】污水處理；提標改造

1工程現狀

1.1處理工藝現狀

滄州市運東污水處理廠總設計規模10.0萬m3/d，包含污水處理設施和污泥處理設施。其中，深度處理系統已經過一次提標改造，改造后連同始建時工程，形成2套，設計規模分別為3.0萬m3/d和7.0萬m3/d，2套系統處理工藝基本相同，均為高密度沉淀池+濾池。

1.2運行維護現狀

污水處理廠管理運營人員具有良好的運行管理經驗，現有設備基本保養良好，設施整體運行良好；面臨進廠污水水質、水量負荷的季節性變化沖擊，以及部分設備老化的困境，積極采取有效措施，保持出水水質的基本穩定。由于冬季進水水溫較低，活性污泥生化性較差，生化系統中氨氮去除，硝化作用受溫度的制約因素較強，因此運東污水處理廠冬季氨氮的去除效果不能得到很好的保障，出水氨氮容易出現波動。

1.3工程提標改造的必要性

現狀運東污水處理廠采用以A2/O工藝為主體的三級深度處理工藝，設計出水水質達到國家《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中的一級A標準。滄州市委、市政府印發的《滄州市消除劣V類河流攻堅行動方案》中明確提出，包括滄州市運東、運西污水處理廠在內的多家排水單位和污水處理設施，2020年底前完成提標改造；此后，又先后在2019年的9月和11月召開兩次會議，落實了運東污水廠提標改造的資金來源和實施期限。方案對污水廠的出水水質提出了更高要求，現狀污水處理廠在冬季低溫環境下，部分指標不能滿足《行動方案》的要求。根據滄州市水污染防治工作領導小組約談要求，滄州市運東污水處理廠要在2020年7月15日前完成提標改造。

2提標改造方案

2.1提標改造思路

2.1.1CODcr的去除本次提標改造工程的目標是將現有出水的CODcr由50mg/L降至40mg/L。現有工程處理工藝成熟、完整，對水中可降解的有機污染物質已有極高的去除效率，出水中殘存CODcr多為難降解成分，主要來源為：微生物代謝產物和原水難降解成分。實踐表明，微生物代謝產物貢獻值不足10mg/L，再通過深度處理設施的去除（主要是沉淀、過濾過程中隨SS一同去除），使CODcr達到40mg/L壓力不大。本廠目前實際出水CODcr指標即已滿足這一要求。

2.1.2氮的去除本次改造工程出水水質對NH3-N指標提出了更高的要求，而污水處理廠對NH3-N的去除基本是在生化階段依靠硝化作用完成的，常規AAO工藝的好氧池只要充氧充足，可以使出水NH3-N濃度滿足設計要求。但由于目前實際進水氨氮已超出原設計水平，如欲利用現有池體達到改造后出水氨氮要求，經核算，氧池內硝化速率需高達0.069kgNH3-N/(kgMLVSS·d)，大大超出合理范圍。實際上，運營單位為使出水氨氮達到一級A標準，已采取了大量應對調整措施，但距離改造后工程要求的2mg/L仍有顯著差距，故必須對現有生化池進行改造。

2.1.3磷的去除現狀工程在設計階段就已充分考慮對TP和SS的去除能力，設置了絮凝沉淀池、磁混凝高密度沉淀池和濾池等深度處理設施。通過投加絮凝劑，可以同時去除TP和懸浮物，因此這兩項指標事實上成為同一個問題。提標改造工程的目標是將現有出水的0.5mg/L降至0.4mg/L。

2.2確定改造方案

綜上所述，對氨氮的去除是本次改造工程的重點和難點，現有主體生化工藝是按照原設計出水水質，即GB18918-2002的一級A標準設計的，受其自身技術原理的限制，客觀上對氮和磷的去除無法完全兼顧，同時脫氮除磷能力有限。由此確定本次改造對工藝選擇的路徑如下：①重點強化生物脫氮效果，保證出水的氮，尤其是氨氮、總氮達標；②由生化處理系統發揮除磷的主要功能，針對污水中的溶解性無機磷，采取必要的改造措施，提高其去除率。根據以上思路，本次設計對現有生化系統進行升級改造，選用脫氮能力較強的先進工藝。

3提標改造工藝要點

3.1改造工藝重難點問題

本工程具有技術難度較高，施工復雜程度較高，且建設工期緊張的特征。因此，對改造工藝技術也提出了較高的要求，所選工藝技術必須具備以下條件：①應能密切結合現狀水廠運行特征進行精密調整；②應能保證以合理成本實現出水長期穩定達標；③應實施快捷的工程措施，以保質保量地完成建設進度目標；④應易于操作管理，同時具備較強的抗水質、水量沖擊負荷能力，以應對本廠承受的復雜進水條件。

3.2主體工藝比選

從本工程現狀工藝設施出發，AAO工藝、MBBR工藝和BBR工藝較適用于本工程情況，能夠合理利用現狀已有的池體和設備設施。

3.2.1AAO工藝特點脫氮除磷效果好，冬季氨氮、總氮不穩定，抗沖擊負荷能力較強，運行費用較高。工藝優點主要有：①在硝化與反硝化工藝系統中可以稱為同步脫氮除磷工藝，總的水力停留時間少于氧化溝工藝；②污泥中含磷濃度高，具有很高的肥效；③厭氧段、缺氧段只能輕緩攪拌，并不增加溶解氧濃度。工藝缺點主要有：①脫氮、除磷效果難以再提高；②工藝流程復雜，占地面積大，需加深度處理工藝才能達到排放標準，處理構筑物多，運行管理繁瑣；③當水質、水量變化較大時，系統耐沖擊能力較生物轉盤差；④由于其推流的池型結構，對水質變化的緩沖能力較差；⑤脫氮效果受混合液回流比大小影響，電耗高，除磷脫氮效果則受回流污泥中挾帶溶解氧和硝酸態氧的影響；⑥水溫在10℃～12℃脫氮比較困難，碳氮比低于4無法滿足脫氮要求，水溫8℃～10℃無法達標；⑦需要增加深度處理，投資成本高[1]。

3.2.2MBBR工藝脫氮除磷效果一般，冬季氨氮、總氮不穩定，抗沖擊負荷能力一般，運行費用一般。工藝優點主要有：①適合污水處理廠的擴容；②適合現有城市和工業污水處理廠的新建和升級改造；③具有傳統生物膜法耐沖擊負荷、泥齡長、剩余污泥少、無污泥膨脹現象發生的特點，又具有活性污泥法的高效性和運轉靈活性。工藝缺點主要有：①需要增加深度處理，投資成本高；②操作運行困難，經常出現由于池內進氣分布不均勻，而導致局部填料堆積現象；③填料掛膜與曝氣量大小相關，操作時容易導致掛膜緩慢和脫落；④填料格柵板容易堵塞，影響污水廠運營；⑤水溫在10℃～12℃脫氮比較困難，碳氮比低于4無法滿足脫氮要求，水溫8℃～10℃無法達標[2]。

3.2.3BBR工藝脫氮除磷效果很好，全年出水穩定達標，抗沖擊負荷能力很強，運行費用較低。工藝優點主要有：①比傳統工藝氮、磷、COD去除效率高，抗沖擊負荷能力強；②所需曝氣量小（溶解氧為0.1mg/l—1.0mg/l），運行成本低；③污水停留時間短、占地面積小；④全過程無須設置獨立除臭裝置；⑤水溫8℃～12℃以上，能達到高效處理，穩定達到排放標準；⑥比傳統工藝回流比低，節省電耗；⑦不易發生污泥膨脹；⑧限氧曝氣池容僅為A2/O工藝生化池的1/2—1/3；⑨污泥產量少。工藝缺點主要有：需每日投加營養劑，從而產生少量費用，但每噸水投加營養液成本0.03元/m3。

3.3比選結論

考慮污水處理廠要求脫氮除磷率較高，尤其在冬季低溫條件下，仍要能夠保證出水穩定達標，且實施進度緊張，經比較，BBR工藝在項目總投資和噸水成本中占有較大優勢，處理效果可靠，且實施簡單快捷，新增的主要設備均可直接增設于現狀生化池池頂、或設備間內，無須再新增建構筑物，最大程度縮短了建設工期，降低了改造工程實施的復雜度，故選擇“BBR工藝”作為滄州市運東污水處理廠提標改造工程的改造工藝方案，改造后的工藝流程如圖1所示。

4結語

為深入了解BBR工藝在污水處理中的運行效果，建設單位分別兩次對BBR工藝進行調研。通過實地調研及分析，認為：①BBR工藝改造施工便捷，4家污水處理廠調試期間出水氨氮、總氮去除率均較高；②BBR工藝與傳統A2/O相結合的工藝，能滿足滄州市政府要求的出水排放標準；③BBR的工藝方案能實現滄州市政府規定的完工期限；④基于傳統生化處理基礎上的BBR工藝改造，較傳統活性污泥法擴容減負改造方案更節省基建投資。所以，基于傳統生化處理基礎上進行的BBR工藝改造更適用于運東污水處理廠提標改造工程項目，運用該工藝技術實施的改造后工程，能夠保證出水水質長期穩定達標。

參考文獻

[1]王培培.城鎮污水處理廠提標改造工藝的思考[J].化工管理，2019（32）：96.

[2]鄧穎輝.天津城鎮污水處理廠地方標準提標改造技術[J].科技資訊，2017，15（9）：121-122.

作者:楊磊 單位:青海潔神環境科技股份有限公司武漢分公司