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【摘要】趙家小村污水處理廠設計處理出水水質達到《城鎮污水處理廠排放標準》一級B標準。根據當地環保部門要求，需對污水處理廠進行提標改造，達到《城鎮污水處理廠排放標準》一級A排放標準。本文就提標改造方案進行論證分析。

【關鍵詞】污水處理廠；提標改造；奧貝爾氧化溝；曝氣生物濾池

1現有污水處理廠概況及水質分析

1.1現有污水處理廠設計的基本情況現有污水處理廠設計能力為4萬m3／d，采用奧貝爾氧化溝處理工藝。原設計進水水質為BOD5＝180mg／L，COD＝350mg／L，SS＝220mg／L，NH3－N＝28mg／L，TN＝40mg／L，TP＝40mg／L。設計出水水質達到《城鎮污水處理廠排放標準》一級B標準要求。

1.2現有污水處理廠運行情況

由于進水水質指標大于原設計值污水經處理后出水中有機物（BOD5、COD）、懸浮物（SS）、磷（P）可以穩定達標，但氨氮（NH3－N）、總氮（TN）不能穩定達標。在2013年11月份前，污水處理廠總體運行效果良好；2013年12月份后污水處理廠出水氨氮、總氮去除效率明顯下降，特別是總氮去除效率更為明顯。與污水處理廠共同探討后分析主要存在如下原因：①污水處理廠氧化溝已有1年未清理，氧化溝內沉積大量的泥沙，造成氧化溝實際容積在減小，影響污水處理廠運行效果；②2013年12月份以后污水處理廠進水量高于設計水量，最大高出設計水量的20％，這是造成污水處理廠出水水質惡化的主要原因之一；③12月份下旬污水處理廠氧化溝有2臺轉刷損壞。

1.3現有污水處理廠工藝系統存在問題

污水處理廠總體運行效果較好，但從建設至今已有10年，系統存在一定不足，有些不滿足規范要求，有些系統影響后續污水處理的穩定運行。這些環節如若不進行改造，將可能影響污水提標改造系統穩定運行。（1）現有控制系統需要改造：根據污水處理廠反應和現場實際調研，污水處理廠中控系統和大部分控制儀表均不能使用，除廠區進出口流量計、COD、氨氮6個儀表，其他儀表基本不能使用。現有處理設施所有機電設備在控制系統均不能監控。儀表的損壞和主要機電設備不能在主控室監控，會增加污水處理廠管理力度，影響污水處理出水的穩定。（2）現有氧化溝系統可簡單改造后提高出水水質：為進一步摸清現有生化系統的狀況，污水處理廠監測室兩次對污水處理廠氧化溝溶解氧、二沉池氨氮、總氮進行實測。實測結果顯示，現有氧化溝外溝溶解氧在10～25mg／L左右，內溝溶解氧為07～112mg／L，轉刷損壞1臺的氧化溝出水氨氮為232mg／L，總氮為37mg／L，水溫11℃；轉刷完好的氧化溝出水氨氮為212mg／L，總氮為34mg／L，水溫109℃。一般氧化溝運行，外溝溶解氧氣為0～05mg／L，中溝溶解氧為05～15mg／L，內溝溶解氧為2～25mg／L。內溝保持較高溶解氧，以保證出水中有足夠的溶解氧帶入二沉池，提高回流污泥活性。由此可見，現有污水處理廠內溝溶解氧嚴重不足，氧化溝內溝溶解氧不足，回流污泥活性降低，影響氨氮、總氮的去除效果，適當加大內溝曝氣量，提高內溝溶解氧，可進一步改善現有氧化溝出水效果。

2提標改造處理水質

21進水水質為保證污水處理穩定達標，按照原水平均值設計難以保證處理后的污水穩定達標；最大值出現的概率很低，作為設計值往往造成不必要的浪費；一般將污水水質85％～90％保證率作為設計水質數據，本次設計將90％保證率作為設計進水水質。水質分析重點統計保證率為90％的水質數據（由于總氮指標較少，采用最大值代替90％保證率數據），平均值和最大值作為參考。提標改造進水水質為：COD＝60mg／L、BOD5＝20mg／L、SS＝20mg／L、氨氮＝15（18）mg／L、總氮＝30mg／L、總磷＝10mg／L、pH＝6～9。22出水水質根據地方政府和同煤集團要求污水處理設計出水滿足一級A排放標準，即：COD≤50mg／L、BOD5≤10mg／L、SS≤10mg／L、氨氮≤5（8）mg／L、總氮≤15mg／L、總磷≤05mg／L、色度≤30、糞大腸菌群≤1000個／L。

3污水處理廠提標改造方案論證

3.1各污染物去除方法

現有污水處理后出水水質超標的主要污染物為氮（氨氮、總氮）、懸浮物、總磷、有機物（BOD5、COD），其中BOD5略超過一級A標準。懸浮物、總磷以及少量有機物可以通過物理方法去除，提標改造重點要解決的污染物是氨氮和總氮（硝酸鹽氮），氨氮、總氮（硝酸鹽氮）目前一般均采用生化處理系統解決。

3.2生化工藝比選

設計污水處理系統盡量簡單，首先先挖掘現有系統的處理潛力，再考慮增加后續處理。

3.2.1對現有氧化溝進行工藝改造

（1）現有生化系統簡單改造：現有內溝溶解氧嚴重不足，從內溝進水端到出水端溶解氧基本上都在10mg／L左右。內溝溶解氧不足將影響氨氮的去除效果，降低二沉池回流污泥的活性，從而也會降低總氮的去除效果。根據污水處理廠目前實測數據來看，由于南溝轉刷損壞1臺，南溝出水氨氮為232mg／L，北溝氨氮為212mg／L。北溝在曝氣量略大的情況下，氨氮去除量比北溝提高2mg／L，由此可見，在氧化溝內增加曝氣量實現氨氮進一步降低是可行的。從理論分析，內溝氨氮降低后，通過污泥回流（回流比為100％），以及氧化溝內交替的好氧、厭氧區，在碳源充足的情況下，可進一步降低總氮。另外，本工程原水碳氮比嚴重不足，二沉池池回流的污泥在一定程度上可作為氧化溝碳源的補充。無錫城北污水處理廠也采用奧貝爾氧化溝工藝，其進水總氮為16～66mg／L，在提標改造示范工程中，對二沉池污泥進行曝氣提高活性，大大增加了氧化溝總氮的去除效果，在不增加碳源的情況下，總氮平均增加了4mg／L的去除效果。由此可見，增加內溝曝氣這一簡單措施，可以有效改善氧化溝出水，為后面的深度處理降低負荷。根據理論分析和現有工程實例分析，預計簡單改造后可去除氨氮3mg／L、總氮2mg／L。（2）現有生化系統擴容改造：通過調研大同地區的東郊污水處理廠和西郊污水處理廠，調研結果表明，氧化溝污泥負荷在008kgBOD5／（kgMLSS•d）左右的時候，污水處理廠出水指標基本達到一級A排放標準，和本工程多年運行結果基本類似。按此污泥負荷重新校核氧化溝容積，在處理能到達到4萬m3／d的時候，氧化溝停留時間需要從原來的139h增加到22h才能保證系統出水BOD5、氨氮達到一級A標準。則需要增加一座奧貝爾氧化溝，氧化溝尺寸為80×60×51m。或者延遲現有氧化溝反應時間，在每個現有氧化溝后在增加延時曝氣系統?？紤]到本工程總氮非常高，生化系統后續宜再采用砂濾進一步去除懸浮物和總氮，現有污水處理廠內無法完成改造，需要增加用地約13畝。若增加的氧化溝，則氧化溝尺寸與原兩個氧化溝尺寸均不相同，很難實現均勻配水，新增氧化溝建設、調試期間還會影響到現有系統的正常運行；若采用后置延時曝氣，需要增加回流系統，且將會影響現有系統的正常運行。

3.2.2現有生化系統后增加生物濾池

（1）曝氣生物濾池：曝氣生物濾池（BiologicalAeratedFilter，簡稱BAF）是八十年代末、九十年代初最先在歐美發展起來的一種新型污水生物處理技術。曝氣生物濾池可根據處理對象的不同分為硝化曝氣生物濾池、碳氧化曝氣生物濾池以及反硝化生物濾池。硝化曝氣生物濾池應具有將來水中的氨氮氧化為硝態氮的功能；碳氧化曝氣生物濾池應具有將來水中的有機物進行降解的功能；反硝化生物濾池在碳源充足的情況下應具有將水中的硝態氮還原為氮氣的功能；硝化曝氣生物濾池和碳氧化曝氣生物濾池內應保持有足夠高的溶解氧水平以確保上述功能的實現，而反硝化濾池內則應保持有較低的溶解氧水平以確保上述功能的實現。（2）V型濾池：V型濾池是快濾池的一種形式，因為其進水槽形狀呈V字形而得名，待濾水由進水總渠經進水閥和方孔后，溢過堰口再經側孔進入被待濾水淹沒的V型槽，分別經槽底均勻的配水孔和V型槽堰進入濾池，被均質濾料濾層過濾的濾后水經長柄濾頭流入底部空間，由方孔匯入氣水分配管渠，在經管廊中的水封井、出水堰、清水渠流入清水池。V型濾池可采用較粗濾料較厚濾層以增加過濾周期，氣、水反沖再加始終存在的橫向表面掃洗，沖洗水量大大減少。但池型結構復雜，尤其是配水配氣系統精度要求高，增加了施工難度。單池面積平均比普通濾池單池面積大，但并未充分利用，因中間的排水槽占了很大一部分面積，導致實際過濾面積比單池面積少。323生化處理工藝推薦方案通過上述分析，本工程提標改造比選工藝為：現有氧化溝簡單改造＋曝氣生物濾池（方案一）和現有氧化溝擴容改造＋V型濾池（方案二）。兩工藝綜合比較見表1。從出水水質來看，兩方案均能達到一級A排放標準。從投資、運行費用及運行管理，綜合比較，由于本工程原水污染物濃度較高，雖然方案一（曝氣生物濾池）運行管理略微復雜，但不新增占地，特別是運行費用明顯降低，噸水直接費用較方案二少0266元／m3（38836萬元／a）。硝化曝氣生物濾池解決了污水中的NH3－N和BOD5，反硝化生物濾池解決了污水中的硝態氮（總氮），且硝化濾池和反硝化濾池的反洗系統可以共用，降低投資成本。曝氣生物濾池占地小，對于提標改造場地受限制的污水處理廠更加適合，其出水懸浮物基本可以小于10mg／L，無須后面再增設沉淀系統即可進入過濾系統。因此本次設計生化處理工藝推薦方案一，即現有生化系統后增加曝氣生物濾池工藝（硝化濾池＋反硝化濾池）。

3.3過濾工藝比選

以前城市污水處理廠深度處理，絕大部分采用傳統的砂濾去除少量的懸浮物和有機物。近年來開始出現纖維過濾池、轉盤濾布過濾器等新型過濾設備。纖維過濾和轉盤濾布濾池相對于傳統的砂濾均有占地少的優點。而轉盤濾布濾池相對纖維過濾和傳統砂濾，濾池結構非常簡單，施工速度快，且反洗水量??；可以連續運行，無須單獨設反沖洗時間；傳統砂濾反洗水量約占總處理水量的5％以上，而轉盤濾池反洗水量只占處理水量的1％；轉盤濾布濾池不需要專門的反洗水池，也不需要大功率的反洗風機和反洗水泵。由于轉盤濾布濾池占地小、建設速度快、反洗水量小、可以連續過濾等優點，在近年污水深度處理中逐步取代傳統的砂濾池，特別是污水提標改造中場地受限制的污水處理廠。本提標改造工程主要考慮在原有場地進行處理，且考慮到項目所在地冬季寒冷，轉盤濾布濾池占地小，可以放在室內，因此過濾工藝推薦采用轉盤濾布濾池。

3.4消毒工藝比選

過濾后出水除大腸肝菌未達標外，其他指標均已達到設計指標，因此須采取消毒措施，一般消毒方法包括液氯、O3法、ClO2法、紫外線法、漂粉精法及氯片法等。其中漂粉精和氯片的購買和儲存不易，且處理效果不穩定，只適合在小型污水處理站使用。紫外消毒具有較大的優勢，近年來在城市污水處理廠中紫外消毒也逐步取代液氯、二氧化氯消毒工藝?，F有污水處理廠開始采用氯消毒，后來改為二氧化氯消毒，管理相對比較復雜、安全性要求較高，操作管理復雜?？紤]到現有回用水用戶均有后續處理和消毒設施，本次設計將現有二氧化氯消毒改為紫外消毒。

3.5碳源選擇

目前污水處理脫氮碳源主要有甲醇、乙酸鈉。甲醇價格低，市場價格約2700元／t，但毒性大，安全要求非常高，需要專門的消防設施，占地面積大、前期投資高。乙酸鈉價格稍高，市場價格約3500元／t，但無毒，安全系數高，前期投資低。從安全、占地和前期投資綜合考慮，碳源推薦采用乙酸鈉。

4結論及主要經濟指標

提標改造工程采用“現有氧化溝簡單改造＋硝化生物濾池＋反硝化生物濾池＋轉盤過濾”工藝，處理后水質達到一級A排放標準，處理規模為4萬m3／d。污水處理廠提標改造后，年減少COD、氨氮、BOD5、SS排放量均為146t／a，年減少總氮排放量為219t／a，年減少總磷排放量為73t／a。

作者:李雅青 單位:大同煤礦集團有限責任公司環境保護處