污水處理廠提標改造工程設計

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摘要：本工程位于河北省某技術園區，本文對該污水處理廠的現狀情況及提標改造工程的設計內容等進行了簡要介紹，希望可以為同類型提標改造工程的設計提供借鑒和參考。

關鍵詞：污水處理廠；提標改造；工業廢水；高效沉淀池；深床濾池；三相催化氧化

1工程概況

本工程為改擴建項目，廠址位于河北省某技術園區，為地上式污水處理廠，現狀污水處理規模為10萬m³/d，出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）中一級A標準。本次提標改造完成后，主要出水水質指標執行河北省地方標準《子牙河流域水污染物排放標準》（DB13/2796—2018）重點控制區排放限制標準，即符合地表水V類標準。1.1污水處理廠現狀概況本工程主要服務于技術園區，其廢水主要來自園區內制藥企業和化工企業經過處理后的尾水，可生化性差，C/N比低。污水處理廠現狀出水水質指標執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）中一級A標準。現狀污水處理工藝流程：污廢水→粗格柵進水泵房→細格柵旋流沉砂池→分配井→調節池→水解酸化池→缺氧池→好氧池→二沉池→提升池→三相催化氧化系統→反應穩定池→高效沉淀池→清水池→巴氏計量槽→達標排放。1.2污水處理廠現狀存在問題根據污水廠的日常水質數據，整理出污水廠實際進水、二沉池出水、總出水口主要水質指標如表1。由表1可知：①二沉池出水水質均未達到一級A排放標準，通過后續的三相催化氧化系統處理后各項指標基本達標。②總出水的一部分指標已達到準地表V類水標準，但COD、總氮、氨氮指標尚有一定差距，本次提標改造需就以上指標進行針對性方案選擇。二沉池出水水質偏高是現狀運行較突出的問題之一，且出水水質不穩定，大大增加了后續三相催化氧化系統的處理負荷，造成三相催化氧化系統的藥劑消耗較大，運行成本較高。根據新的出水水質要求，現有處理工段難以穩定達標，本次改造應在解決現狀突出問題的基礎上實現出水水質的提標。

2本次提標改造主要內容

2.1設計進出水水質

提標后主要出水水質指標執行河北省地方標準《子牙河流域水污染物排放標準》（DB13/2796—2018）重點控制區排放限制標準，即符合地表水V類標準。該標準并未要求懸浮固體SS的出水限值，但懸浮固體SS直接關系處理工藝的選擇，是污水處理廠設計的重要參數。根據以往經驗，若出水總磷（TP）≤0.4mg/L，則應控制SS≤10mg/L，否則，總磷（TP）難以達標。

2.2總體工藝路線的確定

結合污水廠實際運行情況，在制定工藝路線時主要考慮以下幾點。（1）三相催化氧化工藝對COD、SS、TP、色度等去除效果顯著，COD去除率50-85%，總磷高達95%以上[1]。也正因此，三相催化氧化去除污染物量越多，消耗藥劑越多，運行成本越高。本工程二沉池出水直接進入三相催化氧化系統，且二沉池出水指標偏高，大大增加了三相催化氧化系統的處理負荷，增加了運行成本。解決這一問題的關鍵，考慮在二沉池與三相催化氧化系統之間增加深度處理工段，對二級處理系統出水污染物進行進一步的去除。（2）若增加深度處理工段，在水力高程設計中需增設置提升泵房，以滿足深度處理工段所消耗的水頭損失；同時需合理確定水泵的提升位置和揚程，滿足水力需求的前提下，盡可能節能。（3）總出水COD指標可以通過加大三相催化系統的投藥量進一步降低，只是運行成本上的增加，而無須再增設額外的高級氧化處理工段。因此，本次提標改造的關鍵就是在三相催化氧化系統之前增加深度處理工段，對二級處理出水進行進一步的去除，確保總出水水質的穩定達標。其中，SS、TP、TN、和氨氮是本次提標改造的關鍵控制指標，需要強化對其去除率。并據此確定所需增加的處理工段。（1）SS、TP指標：深度處理工段去除SS、TP的方法主要分為以下幾種：①二級出水→直接過濾→消毒；②二級出水→微絮凝過濾→消毒；③二級出水→絮凝→沉淀或澄清→過濾→消毒。結合本工程實際情況，為保證出水穩定達標，采用目前應用較為廣泛的混合沉淀過濾全流程工藝。高效沉淀池是集混凝、絮凝、沉淀、濃縮功能于一體的混合反應沉淀池，其排泥濃度高，利于污泥的處理。同時，污泥的回流增強了接觸絮凝反應的效果，能產生均勻的、較大又密實的絮凝體，為后續的沉淀分離創造有利條件[2]，廣泛應用于污水深度除磷處理工段。因此，本工程選擇高效沉淀池作為去除SS及TP的混凝沉淀工藝。（2）TN指標：去除硝酸鹽氮的方法包含化學脫氮法、電滲析法、離子交換法、催化氧化法、反滲透法、生物脫氨法等，在工程應用中最廣泛的是生物脫氮法，即硝化、反硝化，最終將硝態氮還原為氮氣去除。結合SS及TP的去除需求，新增處理工段需設置過濾工藝；又TN去除需增設反硝化功能的處理工段，因此，考慮采用兼具過濾及反硝化功能的濾池來同時實現兩種需求。反硝化深床濾池是一種降流式重力過濾池，采用特殊規格及形狀的2mm~3mm粒徑的石英砂，濾料孔隙較大，可以作為反硝化生物的掛膜介質，投加碳源后，兼有生物脫氮及過濾功能[3]。其在國內外應用廣泛，可同步去除硝態氮、亞硝態氮和SS，出水水質穩定，且自控系統完善，通過精準控制加藥量可大大降低運行成本。因此，本工程采用反硝化深床濾池作為過濾工藝及脫氮工藝。（3）氨氮指標：由于三相催化氧化在一定程度上強化了氨化反應，可能會造成出水的氨氮不降反升。就本工程而言，分析造成這一現象的主要原因，是前續水解酸化段未有效分解難生物降解的含氮有機物，致使難生物降解的含氮有機物在生物池未進行氨化、硝化及反硝化反應而直接進入了三相催化氧化系統[1][4]。解決這一問題的方法是對現有淤積嚴重的水解酸化池進行清淤和改造，使其真正起到水解酸化的作用，將難生物降解的含氮有機物盡可能地分解[4][5]，減少進入三相催化氧化系統的難生物降解含氮有機物量。即強化難生物降解含氮有機物的氨化、硝化和反硝化過程，嚴格控制生化處理系統的出水氨氮和總氮，以確保經過三相催化氧化系統之后的氨氮指標仍能達標。綜上，本次提標改造在二沉池及三相催化氧化系統之間增加以下深度處理工段。

2.3主要構筑物設計參數

本工程平均流量Q=100000m³/d，總變化系數Kz=1.3。高效沉淀池及深床濾池的主要設計參數如下。（1）高效沉淀池：設置一組（2座），前混合池總有效容積196m³，混合時間t=2.17min；絮凝反應池單池有效容積448m³，反應時間t=9.9min；斜管沉淀池直徑D=16m，沉淀池最大表面負荷q=10.6m³/m²•h。（2）反硝化深床濾池：為了滿足未來總氮出水標準提高的預期，減少后期再次提標改造的投資，考慮深床濾池在滿足目前出水標準的基礎上有一定的余量，深床濾池的最低除氮量按照16mg/L設計。設置10格濾池，單格過濾面積26×3.56=92.56m²；濾床深度2.4m；平均濾速4.50m/h，高峰濾速5.85m/h。反沖洗采用氣水聯合反沖洗，氣洗強度110m³/m²•h；水洗強度14.7m³/m²•h；反沖洗周期按24h~48h考慮。（3）加藥間：①化學除磷絮凝劑：液態聚合氯化鋁（PAC，10%），采用儲藥罐儲存PAC；化學除磷加藥點：高效沉淀池前混合池和后混凝池；化學除磷去除總磷：最大1.5mg/L；絮凝劑加藥量：最大65mg/L，平均50mg/L。②助凝劑：PAM；助凝劑加藥點：高效沉淀池絮凝反應池；助凝劑投加量：最大1.0mg/L，平均0.5mg/L。③反硝化所需碳源：液態乙酸鈉（25%）；碳源投加點：反硝化濾池進水井；碳源設計投加量：96mg/L（純乙酸鈉）。

3結論

三相催化氧化處理工藝對多種污染物去除效果顯著，但也正因如此，當二級處理系統處理效果較差、出水水質較高時，會增加其處理負荷，增大其運行成本。對于類似本工程的提標改造項目，應考慮在二沉池與三相催化氧化系統之間增設深度處理工段，進一步去除二級處理系統出水污水物，同時還應強化生物處理工段總氮和氨氮的去除效果，確保在降低三相催化氧化運行成本的同時，實現出水水質的穩定達標。

參考文獻：

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[2]李慧,李濤,王文.高效沉淀池的工藝設計與應用案例[J].凈水技術,2012(2):84~87.

[3]沈曉鈴,李大成,蔣嵐嵐,徐煥文.深床反硝化濾池在污水廠提標擴建工程中的應用[J].中國給水排水,2010(4):32~34.

[4]潘洪波,王梅,元麗.脈沖水解酸化—芬頓氧化處理印染廢水[J].環境與發展,2018(12):42~43.

[5]項呂婷.脈沖布水—水解酸化池聯合厭氧好氧工藝處理石油化工廢水調試研究[J].中國資源綜合利用,2019(6):4~6.

作者：馬姍姍 單位：中國市政工程華北設計研究總院有限公司