污水处理厂水质提标改造的可行性研究

许亚洲 杨雪梅

（1.巩义市环境保护局，河南 巩义 451200;2.焦作大学化工与环境工程学院，河南 焦作 454003）

巩义市污水处理厂一期工程位于伊洛河南岸，连霍高速以北，石河道以西围堤内，处理能力为2万m3/d，采用氧化沟工艺，设计出水标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002）》中二级标准。为进一步加大水环境保护力度，按照巩义市环保局对污水处理厂出水水质要求提高标准，达到一级A标准。然而现有的处理设施不能满足该标准的要求，因此必须进行技术改造，增加深度处理设施，使出水水质达到一级A标准。

1.污水厂现状

巩义市污水处理厂一期工程规模2万m3/d，氧化沟工艺，工艺流程如下图所示。

图1 巩义市污水处理厂一期污水处理工艺流程

现有工程处理后出水水质达到COD≤100mg/L，BOD5≤20mg/L，SS≤20mg/L，NH3-N ≤25mg/L。现有污染物的排放量分别为COD730t/a、NH3-N182.5t/a、BOD5146t/a、SS146t/a， 无 法 满 足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准的要求。

2.技术方案

由于污水成分的复杂性，污水深度处理工艺也千差万别。在实际的污水深度处理过程中单一的某种处理工艺往往很难完全达到出水水质要求，因而需要多种污水处理技术的合理组合，且这种组合与各处理单元的互容性和经济上的可行性有关。

根据多方案工艺技术比较，结合巩义市污水处理厂一期工程的现状，确定改造工程的工艺为改良型卡鲁塞尔氧化沟+深度处理工艺，巩义市生活污水经排污管道进入污水处理厂，先经粗格栅过滤，再经水泵提升，经新建配水井对现有细格栅、氧化沟和新建细格栅、氧化沟分配水量，然后汇合流入平流式沉淀池沉淀，经中途二次提升泵房抽至反硝化池深度处理后，再经紫外线消毒，最后达标排放，工艺流程如图2所示。

图2 巩义市污水处理厂一期改造后污水处理工艺流程

3.项目技术改建内容

本项目是在现有工程基础上进行提标改造，将现有处理工艺改造为改良型卡鲁塞尔氧化沟+深度处理工艺，改造后污水处理厂处理规模不发生变化。本项目具体内容如下。

（1）基本情况

本项目基本情况见表1、表2。

表1 本项目基本情况一览表

表2 项目设计进出水质

（2）主体工程

本次工程技术改造建设内容分为两部分：新建的污水深度处理工程和现有一期工程部分构筑物的改造工程，详见表3。

表3 项目提标改造建设内容

（3）本次工程与现有一期工程的依托关系

本次工程与现有一期工程的依托关系见表4。

表4 本次工程与现有一期工程的依托关系

①氧化沟：新建一座氧化沟，使生化处理阶段的总停留时间增加，增强系统对于COD、BOD、NH3-N、SS、TN和TP的去除以及抗冲击能力。对现有氧化沟进行改造，改造为带独立缺氧区的改良型卡鲁赛尔氧化沟，核减现有氧化沟进水量，更换现有曝气设备。

②反硝化深床滤池：采用的滤料是微生物固着栖息、繁殖生长的载体，同时对污水中的悬浮物具有物理截留过滤作用。一般有人工陶粒滤料、轻质滤料、石英砂滤料，本项目采用石英砂滤料，粒径 2-3mm。

③污泥脱水车间：加钙稳定干化设施位于现有脱水机房旁，将现有污泥棚改造为干化车间，并在东侧共壁新建18m×5.4m×5m（与现有泥棚等高）的污泥棚，工程新建建筑面积约100m2。

本项目为提标改造工程，更换氧化沟曝气设备和平流沉淀池刮渣机等老旧设备，新增氧化沟配水井、二次提升泵房、紫外线消毒渠、反硝化深度处理、加药间、巴氏计量槽，并新增一座氧化沟和一套污泥浓缩机。

卡鲁塞尔氧化沟：它是一个由多渠串联组成的氧化沟系统。废水与活性污泥的混合液在氧化沟中不停地流动，在沟的一端设置曝气器，使系统中形成好氧区和缺氧区，使其具有生物脱氮的处理功能。本次工程新建一座氧化沟并更换曝气等老旧设备，相应核减原有氧化沟处理水量，增加氧化沟中污水停留时间，提高原有氧化沟处理效率。原有氧化沟为半地下式钢砼结构，数量2座，改造后承担项目41.39%进水量，新建氧化沟为半地下式钢砼结构一座，总容积7080m3，有效水深4.5m，承担58.61%进水量。

反硝化深度处理：由滤料床、反冲洗排泥系统、配水及出水收集系统组成。本工程反硝化深床滤池中设计碳源投加控制系统，保证恰当的碳源投加量，使其既满足反硝化脱氮需要，又不会投加过量导致出水BOD5、COD超标，从而保证处理出水稳定达标。项目投加的碳源为乙酸钠。

反硝化深度处理作用：①去除TN：利用适量优质碳源，附着生长在石英砂表面上的反硝化细菌，把NO3-N转换成N2，完成脱氮反应过程。在反硝化过程中，由于硝酸氮不断被还原为氮气，深床滤池中会集聚大量的氮气，这些气体会使污水绕窜介质之间，这样增强了微生物与水流的接触，同时也提高了过滤效率；②去除 SS：每毫克SS中含BOD50.4～0.5mg，因此去除出水中固体悬浮物的同时，也降低了出水中的BOD5。另外，出水中固体悬浮物含有氮、磷及其他重金属物质，去除固体悬浮物通常能降低1mg/L以上的上述杂质，配合适当的化学处理，能使出水总磷稳定降至0.3mg/L以下；③去除TP：絮凝直接过滤除磷，是省去沉淀过程而将混凝与过滤过程在滤池内同步完成的一种接触絮凝过滤工艺技术。

除磷：本项目污水除磷主要以生物除磷为主，同时辅以化学除磷的工艺，确保出水磷浓度达标排放。本设计投药点设在反硝化深度处理池，在该池内完成胶体脱稳、磷酸盐沉淀物的生成和絮凝反应，生成物在反硝化深床滤池中被过滤分离出去，降低污水的浊度和 COD、BOD5及TP浓度，絮凝剂为碱式氯化铝。

4.社会效益及环境效益

水质提标改造工程的建设，显著减少了排入伊洛河的污染物量，同时，提高了污水处理厂尾水排放标准，使污水回用变得可能。项目提标改造完成后，废水污染物增减量为COD-365t/a，BOD5-73t/a，SS-73t/a，NH3－N-146t/a，TP-6.35t/a， 相比改造前，污染物排放量降低。改造后全厂主要污染物产排情况见表5。

表5 改造后全厂主要污染物产排情况

5.结论

(1)城镇污水处理厂的提标改造，应充分考虑各个厂自身的工艺及运行情况，分析制约达到一级A标准的因素，有的放矢。

（2）根巩义市污水处理厂一期工程的实际运行工况，充分利用原有的构筑物，通过优化运行参数，采用投加碳源，强化生物脱氮。

（3）升级改造中优先强化生物脱氮，难以使出水SS、TP稳定达到一级A标准，为节省投资可采用化学辅助除磷，深度处理进一步去除TP、SS，使得出水水质全面达到一级A标准。