石河子污水处理厂一期工程提标改造工艺选择与分析

李佳

摘 要： 石河子污水处理厂一期工程以百乐克生物池为主体，现状出水仅达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）二级标准，目前，石河子污水厂面临提标改造，出水达到《地表水环境质量标准》 （GB3838-2002）中规定的Ⅳ类标准（总氮15mg/L）。分析了进出水水质及变化规律，并针对存在问题提出了改造方案，以期为污水厂提标改造设计提供参考。

关键词： 污水厂；提标改造；工艺分析

1 现状污水厂进出水质及运行情况

1.1 现状水质及工艺流程

根据水质监测资料显示，一期现状出水达到原设计出水水质要求（一期设计出水为二级标准），但无法达到《地表水环境质量标准》 （GB3838-2002）中规定的Ⅳ类标准（TN 除外），一期的 BOD5、NH3 -N、SS、TP 与此标准差距较大，各项指标需进一步提高。现状工艺流程见图1。

1.2 生物反应池设计参数

生化处理系统采用百乐克生物反应池。生物反应池共分为4组，每组生物池分为厌氧酸化段、好氧曝气段、污泥沉淀段、后稳定段、消毒段5个工段。每组生物池处理能力为2.5万m3/d，总处理能力总计10万m3/d。单组池容29689m3，其厌氧段1500m3，缺氧段3085m3，好氧段25104 m3。厌氧段、缺氧段、好氧段池容比例为1：2：16.7。设计污泥负荷0.05 kg BOD5/（kgMLSS），泥龄为23d，设计水温12℃。沉淀池污泥回流比为 100%。

2 进水水质情况及改造关键点分析

2.1进水水质的分析与确定

石河子市污水处理厂由于要收纳石河子市的生活污水以及各行业的工业废水，水质情况十分复杂 ，如2016年 6-9月份抽检结果中，pH 最低时为 7.91，最高时为 11.37。 2016年1月至 2017年5月污水处理厂一期、二期实际进水水质如下图所示。

由图2图3可知，COD 、BOD5变化幅度不大，生活污水的可生化性普遍较好，但SS值波动较大，TP 及NH 3 -N值较高。

根据相关资料，综合污水厂收纳片区的人口密度、工业企业现状及发展前景，按照污水厂实测水质浓度保证率的方法，采用85%～90%保证率取值①，最终确定改造工程设计进出水水质为表1所示。

2.2 改造工艺关键点分析

污水厂处理工艺错综复杂，选择一条合理的、科学的改造工艺需要系统、全面斟酌考虑。一般都应从以下几个方面着手分析考证。

首先，客观分析现状进出水水质情况，针对重点关注指标对症下药。核实生物池池容、水力停留时间（HRT）及泥龄是否满足设计要求。传统污水处理方法A2O工艺实际运用已非常成熟可靠，改造工程中注意厌氧、缺氧、好氧体系是否完整、池容比例是否合理。如进水氨氮、总氮较高且出水不达标时，可适当增加反硝化池容进一步强化脱氮，或者缩短初沉池停留时间、超越初沉池及投加碳源以增大生物反应池内碳氮比值。

当现有污水厂占地、池型条件有限制时可以考虑在生物池内投加填料，达到增加微生物浓度，形成泥膜共存环境，以达到强化去除COD、BOD5 、氨氮等污染物的目的。

深度处理单元臭氧、活性炭工艺运用较为广泛，根据对各类污水的多次实验发现，虽然臭氧能氧化多种有机物和无机物，对污水中的 COD 有一定的去除效果，但部分污水在经过臭氧后其 COD 可能会升高，将臭氧放在深度处理的末端可能会使出水 COD 升高。

另外鉴于出水要求 TP≤0.1mg/L，若 TP 中有机磷含量多，则采用絮凝也难以除去，因此考虑在絮凝前增设预臭氧接触池对有机磷进行氧化，氧化为无机磷后便于絮凝加药去除②。

3 改造工艺设计

3.1 一期预处理工段、二级生化处理工段改造设计

一期工程预处理工艺现状为“粗细格栅+提升泵房+平流沉砂池”，现场调研情况来看，一期预处理设施设备老化较为严重，但池体土建结构未有明显损坏。本次设计考虑利用原有各土建池体，对其中老化损坏严重的设备如粗细格栅、双桥式吸刮砂机进行更换，本次更换细格栅栅缝采用 1mm，并且采用栅筒式细格栅。由于进水中悬浮物浓度较高，污泥量较大。本次设计在预处理单元之后增设初沉池，从水力高程上看，增加初沉池不影响原有高程布局。设计初沉池采用辐流式沉淀池，刮泥设备采用周边传动刮泥机，方便运行管理。根据进水水质情况，初沉池可超越或只运行一座以控制有机物去除率（尤其当碳源不足时）。

一期工程二级处理工艺为百乐克工艺，后于 2010 年进行过一次改造，出水仅达到二级排放标准。现状百乐克生化池原设计停留时间较长（生化段停留时间约为30.6h），污染物可得到较充分的降解去除，因次本次设计不对百乐克生化池进行过多改造，将百乐克生化池改造为脱氮除磷效果好，抗冲击负荷能力强的常规 A2O 生化池，不需整体投加填料；另外由于设计进水 TN 较高，为了增强脱氮效果，本次设计在百乐克生化池曝气段的末端再隔出一个缺氧池（停留时间 3h），一个好氧池（停留时间 2.0h），从而整体形成两级硝化反硝化的处理工艺。同时由于本次污水厂出水要求COD、NH3 -N 值较低，本次设计在新隔出的好氧池内充填填料（弹性填料），形成生物接触氧化工艺，通过生物膜上微生物的新陈代谢功能进一步强化去除污水中的 COD 及 NH3 -N。

3.2 深度处理工段设计

由于本工程的出水要求達到地表水类IV类水质标准，根据目前污水厂水量水质特点与变化特征，且考虑本工程所处地区为严寒地区，所选的深度处理工艺不仅要具有去除 SS 的功能，还必须具有一定的去除 COD、NH3 -N 及 TP 的功能，与此同时还必须具有很强的抗冲击负荷能力。

本次深度处理选用“ 预臭氧接触池+ 高效沉淀池+臭氧接触池+炭砂双层滤料滤池”作为深度处理工艺。炭砂双层滤料滤池，即活性炭、石英砂双层滤料滤池，可以在保留砂滤池原有的对颗粒物去除截留的基础上，通过增加活性炭对有机物的吸附作用和强化滤层中微生物对污染物的生物降解作用，显著提高对有机物和氨氮的去除效果。

将臭氧接触池设于炭砂双层滤料滤池的前端，形成“臭氧-活性炭”组合工艺，通过滤池的保障作用，可避免可能出现的出水 COD 升高现象，臭氧在前端对难降解性有机物的分解也提高了后端滤池中微生物对污染物的生物降解作用。

4 结语

（1）石河子污水厂2016-2017年进水水质分析显示，氨氮、TP较高，提标改造难度大，尤其是TP要求≤0.1mg/L，一般采用生物除磷为主化学除磷为辅的方法进行去除。

（2）鉴于氨氮和TN处理难度大，建议增加脱氮单元，通过在原有设施基础上增加反硝化单元强化脱氮效果③。

（3）对现状污水处理设施进一步升级挖潜，如提高污泥浓度、改造A/A/O运行模式，使处理效率提高。

参考文献

[1] 城市污水处理厂设计进水水质的确定方法.《给水排水杂志》2007.7第14期.

[2]《城镇污水处理厂一级A稳定达标技术》 郑兴灿 2015.8 第二版 ：48-51.

[3] 李国金，王小玲，刘琳等.马头岗污水处理厂一期工程升级改造选择与分析.《给水与排水》2011，37（9）：34～37.