高密度澄清池+纤维滤布滤池组合工艺在某县城区污水处理厂提标改造中的应用

周荣清

(宁德市屏南环境监测站， 福建 宁德 352300)

为落实《水污染防治行动计划》，近岸海域汇水区域的敏感区域城镇污水处理设施应于2017年底前全面达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。县城区污水处理进行提标改造势在必行。当前，深度处理技术主要有高密度澄清池工艺、滤布滤池工艺、V型滤池工艺、深床反硝化滤池工艺、膜处理工艺、活性炭吸附工艺、高级氧化工艺等[1-7]。我国大部分县级城区污水管网不完善，雨污分流不彻底，使得进水浓度、水量波动大，特别是对于TP和SS两个指标，单纯的依靠二级生物处理难以保证出水稳定达标排放，须添加物化深度处理等方法。鉴于选择深度处理工艺须将技术实用、生产运转管理方便，操作维护简单，提高自动化程度等因素综合考虑，某县污水处理厂选择高密度澄清池+纤维滤布滤池组合工艺，它优化了直接过滤抗水力冲击较差的缺点，去除污水中污染物TP、SS成效明显，出水水质完全可以满足“水十条”规定的要求。

1 污水处理厂概况

1.1 污水处理厂现状

该县城区污水处理厂一期工程的设计规模为1万m3/d。污水处理工艺采用“粗格栅及进水泵房+细格栅及旋流沉砂池+Carrousel-2000型氧化沟+二沉池+紫外消毒渠”，污泥处理工艺采用“储泥池+带式浓缩脱水一体机”。现状规模除细格栅及旋流沉砂池、储泥池规模为2万m3/d外，其他构筑物均为1万m3/d。提标改造工程构(建)筑物包含高密度沉淀池、纤维滤布滤池、鼓风机房、污泥脱水机房(二期)、污泥调理池。设备按一期规模1万m3/d安装建成。为改善二级生物处理效果，必须对氧化沟进行提升改造、同时工艺上进行的提标改造，在原二沉池末端增加深化处理工艺，出水排放标准由GB18918-2002中的一级B标准升级为一级A标准。

1.2 实际进出水水质分析

从2017年月均数据分析可以看出，该县城区污水处理厂现状处理设施运行良好，出水水质指标稳定，并且都能达标，特别是CODCr、NH3-N等指标已经达到一级A标准，主要是提高TN、SS和TP指标的去除率，确保出水稳定达到一级A排放标准。

1.3 实际处理水量分析

污水处理厂提标改造前，2017年日均进水量为0.45～1.03万m3/d(旱季少，雨季多)，老城区管道大部分雨污分流不彻底，进水CODCr、NH3-N等浓度波动大，NH3-N和TP等指标又相对偏高，造成C/N、C/P比值不合理，加上氧化沟设计有效水深太深(5.9 m)、再由于设计75kW的2台表曝机，供氧量明显偏大，造成活性污泥曝气过量，导致活性污泥的活性降低。表曝机叶轮直径比设计不合理，推流能力极差，造成氧化沟水动力差，底部淤泥沉积严重，造成局部活性污泥污泥龄偏长。同时在兼氧区、厌氧区基本没有反硝化反应，导致出水TN浓度偏高，以上原因导致氧化沟生物系统脱氮除磷效果比较差。因此，在提标改造设计时，包括对氧化沟提升改造(增加微孔管式曝气器192套+潜水推流器(缺氧器)2台，淘汰了表暴机)和新增“高密度澄清池+纤维滤布滤池”组合工艺两个部分。同时，必须充分考虑该组合工艺的耐水量负荷冲击能力。

2 提标改造设计

2.1 提标改造设计水质

随着该县雨污管网建设逐步完善，进水浓度将逐步提高，出水指标也会受影响。进水水质仍在该污水处理厂能够处理的范围，并且进水CODCr、BOD5等指标提高后，反而使得C/N、C/P比值提高，在改善现有氧化沟曝气功能、水循环等条件的前提条件下，更有利于氧化沟生物脱氮和除磷，因此，进水浓度提高后将使得生物处理单元运行更好，系统更为稳定。同时还能缓解了“高密度澄清池+纤维滤布滤池”工艺的水量负荷冲击能力。

2.2 提标改造工艺选择原则

选用的工艺流程必须符合国家的有关规定；技术先进、稳妥可靠、经济合理、运转灵活、减少二次污染，并尽量降低运行成本，在保证处理效果的前提下，提高自动化程度以尽可能减轻工人的劳动强度，并与一期工程相结合，统筹兼顾。结合该污水处理厂的特点和处理要求，选择纤维滤布滤池工艺具有占地面积小、工艺流程简洁、维护管理简单、自动化程度较高、水头损失小、抗水力冲击强、出水水质稳定等优点。

综上所述，该污水处理厂提标改造深化处理工艺采用“高密度澄清池+纤维滤布滤池”组合。二沉池出水用提升泵提升至高密度澄清池，经混合、絮凝、澄清进一步混凝沉淀去除二级生化处理阶段未能去除的胶体物质、部分重金属和有机污染物，即降低尾水SS、TP指标后，进入纤维滤布滤池进一步过滤去除水中的悬浮物，以及部分难溶性 CODCr、TP、BOD5等。本次提标改造在氧化沟前段添加氢氧化钠投放点，一方面通过提升氧化沟pH值，强化生物除磷，进一步降低出水TP值，保证出水水质稳定达标排放；另一方面通过投加PAC，吸附水中的悬浮颗粒，在颗粒之间起链接架桥作用，使细颗粒形成比较大的絮团，改善污泥沉降性能，并且加快了沉淀的速度减少沉降时间，以应对污泥沉降性能较差和进水水量过大等原因导致二沉池翻泥、浮泥、污泥沉淀效果差等问题，确保出水水质SS稳定达标。

2.3 构筑物设计参数

2.3.1 改造氧化沟

氧化沟是该污水处理厂的核心处理单元，同时也影响了提升改造处理工艺的效果。根据该污水处理厂实际情况，提出取消表曝机，改用2用1备合计3台罗茨鼓风机鼓风机+192 套微孔管式曝气器。单台罗茨鼓风机鼓风机Q=21.25 m3/min，P=73.5 kPa，N=45 kW；缺氧区增设1台 4.0 kW推流器，192 套微孔管式曝气器。实际运营数据表明，改造后提高氧化沟的生物处理能力，尤其是TN的去除率提升明显，确保出水TN达到一级A标准。

2.3.2 高密度澄清池

高密度澄清池前端设置污水中间提升泵井。高密度澄清池一座总平面尺寸为17.40 m×14.85 m，有效高度为6.7 m，处理能力1万m3/d，由混合区、絮凝区、澄清区组成，各区有效容积分别为33.7，112，550.8 m3；各区实际水力停留时间分别为3，10，49 min。尾水在斜管区的实际上升流速：12.2 m/h，进一步沉淀去除尾水中的SS、TP等污染物。

2.3.3 纤维滤布滤池

纤维滤布滤池一座总平面尺寸为13.00 m×6.45 m，有效高度为2.5 m，处理能力2万m3/d，设备安装1万m3/d，纤维滤布滤池是目前世界上最先进的过滤器，主要用于废水的深度处理和中水回用。常设置于常规二级生物处理系统之后，可去除总悬浮固体、结合投加药剂可去除磷、 重金属、色度等。纤维滤布滤池系统包括:滤布滤盘、清洗装置、排泥装置等。具有以下突出优点：设计新颖、占地面积小、斗形池底设计、反冲洗高效、冲洗历时短、无须反冲洗水池、运行自动化、出水水质好、检修量小、水头损失小、易于安装等。

3 运行效果分析

提标改造深度处理工艺采用“高密度澄清池+纤维滤布滤池”组合。通过运营一年多数据与改造前对比，出水TP平均降低了0.42 mg/L，出水SS平均降低了8.00 mg/L，TP、SS削减量均有所提高。从表1分析可知，“高密度澄清池+纤维滤布滤池”组合工艺对SS和TP的去除效果明显。由于深化处理工艺的沉淀和过滤作用，出水水质指标均有一定程度的提高。

提标改造后，运行单耗也发生了变化，高密度澄清池单元PAC(液体，有效成分10%)平均投加量为33.1 g/t，PAM平均投加量为0.75 mg/L，提标改造反而降低了电耗，表曝机被微孔管式曝气器代替，减少了用电量用于增加高密度澄清池+纤维滤布滤池组合工艺还有剩余。

表1 2020年1-9月各深度处理工艺段进出水TP、SS浓度

4 结论

对某县级城区污水处理厂TN、SS和TP不能稳定达一级A排放标准的情况，原氧化沟优化和提标改造处理工艺采用“高密度澄清池+纤维滤布滤池”组合。通过近2年运行表明，出水水质各项指标全面达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A排放标准，减少影响水质污染物的排放，对该县某溪总体水质的改善具有正效益。获取了较为实用运营参数数据，对小型氧化沟为主的污水处理厂提标改造具有一定的指导借鉴作用。