王 舜 和

(天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津 300051)

1 工程概況

寧河區(qū)位于天津市東北部，地處京津唐城市群中間地帶。區(qū)下轄11個(gè)鎮(zhèn)，其中蘆臺(tái)鎮(zhèn)是寧河區(qū)人民政府所在地，是寧河區(qū)政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心，也是天津市重點(diǎn)規(guī)劃的十一座新城之一。蘆臺(tái)鎮(zhèn)目前已建成兩座污水處理廠，分別為寧河區(qū)城市污水處理廠和寧河區(qū)橋北污水處理廠。寧河區(qū)橋北污水處理廠主要服務(wù)寧河新城，一期工程規(guī)模為1.2萬t/d，于2009年建成投產(chǎn)。一期工程采用多模式AAO+微絮凝纖維轉(zhuǎn)盤濾池工藝，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)為一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。橋北污水廠自建成至今穩(wěn)定運(yùn)行，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展和水環(huán)境治理發(fā)揮了重要作用。

天津市最新頒布的DB 12/599—2015城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)將在2018年1月1日起正式實(shí)施。其中規(guī)模大于1萬t/d的污水處理廠出水需按照A類出水標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，因此必須對(duì)污水廠進(jìn)行提標(biāo)改造，其出水標(biāo)準(zhǔn)由國標(biāo)一級(jí)A提升到天津市地標(biāo)A標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)廠內(nèi)運(yùn)行情況及建設(shè)條件，本工程計(jì)劃采用新增反硝化深床濾池+臭氧催化氧化工藝的方式實(shí)現(xiàn)整體提標(biāo)。

2 工程設(shè)計(jì)方案

2.1 設(shè)計(jì)水質(zhì)

本工程設(shè)計(jì)進(jìn)出水主要指標(biāo)如表1所示。

表1 進(jìn)出水設(shè)計(jì)指標(biāo)

2.2 工藝流程

2.2.1現(xiàn)狀工藝流程

寧河區(qū)蘆臺(tái)橋北污水處理廠一期工程處理工藝采用了可多模式運(yùn)行的改進(jìn)A2/O生物脫氮除磷工藝，適用于不同的環(huán)境和工況。主體工藝流程包括粗格柵、進(jìn)水泵房、細(xì)格柵、旋流沉砂池、多模式A2/O生物池、周進(jìn)周出輻流式二沉池，深度處理采用微絮凝+纖維轉(zhuǎn)盤濾池工藝，出水經(jīng)接觸消毒后部分進(jìn)入廠內(nèi)中水廠進(jìn)行回用，部分排入河道。具體工藝流程如圖1所示。

2.2.2提標(biāo)后工藝流程

綜合分析現(xiàn)狀工藝所存在的問題，主要在于深度處理采用微絮凝過濾工藝，出水SS指標(biāo)難以保證，且工藝對(duì)TN的處理效率不高，存在不達(dá)標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)，另外COD雖然可穩(wěn)定達(dá)到50 mg/L以內(nèi)，但個(gè)別情況會(huì)超過30 mg/L。

根據(jù)提標(biāo)改造工程經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本廠原有處理構(gòu)筑物的水力流程，確定本次提標(biāo)改造工程的工藝順序?yàn)椋?二沉池出水)深床反硝化濾池+提升泵房+臭氧催化高級(jí)氧化池+原廠微絮凝過濾+原廠接觸消毒。其中臭氧催化氧化池可超越，原微絮凝過濾可作為SS穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的保證措施。

具體改造流程為：對(duì)一期生物反應(yīng)池進(jìn)行簡單改造，處理水經(jīng)原有工藝二沉池后，進(jìn)入反硝化濾池進(jìn)行脫氮除磷，同時(shí)去除SS，方便后續(xù)臭氧接觸氧化池進(jìn)行更為有效地催化氧化。然后反硝化濾池出水經(jīng)過潛污泵提升進(jìn)入臭氧催化高級(jí)氧化池進(jìn)行氧化處理,CODCr達(dá)標(biāo)后，出水進(jìn)入已建設(shè)的深度處理系統(tǒng)，對(duì)深度處理中的纖維轉(zhuǎn)盤進(jìn)行必要的清洗維護(hù)，最后進(jìn)入現(xiàn)狀接觸消毒池，經(jīng)消毒后排入受納水體，見圖2。

2.3 主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

2.3.1反硝化深床濾池

為滿足地方A標(biāo)準(zhǔn)要求，提升SS和TN的處理效果，本工程新建反硝化濾池深度處理系統(tǒng)，濾池設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)為：SS≤15 mg/L,TN≤20 mg/L,BOD≤6 mg/L，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)為：SS≤5 mg/L,TN≤10 mg/L,BOD≤6 mg/L。

濾池設(shè)計(jì)為3格，尺寸為L×B=25.6 m×16.6 m。系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置廢水池和清水池以及提升泵房。清水泵自清水池取水反洗，用于濾池反沖洗和驅(qū)除氮?dú)?。反沖洗系統(tǒng)包括反沖洗水泵、反沖洗風(fēng)機(jī)和反沖洗廢水排放泵等，設(shè)計(jì)氣沖強(qiáng)度為92 m3/(m2·h)，水沖強(qiáng)度為14.6 m3/(m2·h)。提升泵房通過產(chǎn)水管收集濾后水并依靠潛污泵將濾池出水提升進(jìn)入后續(xù)處理構(gòu)筑物，濾池全部水頭損失約3.15 m。反硝化濾池濾床深度約1.8 m，峰值濾速7.3 m/h，平均濾速為4.6 m/h。

2.3.2高級(jí)氧化工藝方案

對(duì)于溶解性難降解COD的去除，本工程采用臭氧氧化工藝。該工藝對(duì)難降解COD有較好的處理效果，并可以同步去除出水色度。

根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)在無催化劑的情況下，去除1 mg/L COD所需臭氧為2 mg/L～4 mg/L，即去除比例為1∶2～4。根據(jù)其他污水處理廠的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在有催化劑的條件下，該比例可下降至1∶1.2～1.5。因此本工程選擇了帶催化劑的臭氧氧化工藝。

臭氧催化氧化單元設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)為：SS≤5 mg/L,COD≤40 mg/L，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)為：SS≤5 mg/L,COD≤30 mg/L。

新建臭氧催化氧化池尺寸約L×B=15.3 m×14 m，深度約8 m，分為2個(gè)系列，每個(gè)系列含連續(xù)3格臭氧氧化池。設(shè)計(jì)總停留時(shí)間60 min，臭氧投加總量為16 mg/L，其中第一段臭氧投加量投加8 mg/L，氧化時(shí)間20 min；第二段投加5 mg/L，氧化時(shí)間20 min；第三段投加3 mg/L，氧化時(shí)間20 min。臭氧催化氧化池設(shè)有催化劑及高效臭氧溶氣裝置。采用3臺(tái)4 kg/h臭氧發(fā)生器，產(chǎn)氣濃度120 mg/L，設(shè)備為2用1備，平均臭氧投加量約16 mg/L，最大臭氧投加量約為24 mg/L，配套氣源采用空氣源。

3 設(shè)計(jì)總結(jié)

天津市率先執(zhí)行了國內(nèi)最嚴(yán)厲的污水廠排放標(biāo)準(zhǔn)，要求大于1萬t/d規(guī)模的污水處理廠應(yīng)滿足地標(biāo)A標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)部分水質(zhì)要求已達(dá)到Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，各項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)于國家一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)有較大提升。標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施對(duì)天津市各污水廠提出了更高的要求。本工程通過對(duì)現(xiàn)狀工藝流程的分析，確定了深度處理后增加反硝化濾池和臭氧催化氧化工藝，工程建設(shè)成本約2 500萬元，提標(biāo)改造工程的噸水投資約2 080元/t，經(jīng)營成本增加約0.52元/t。

[1] 王舜和,鄧勝琳,姜寶媛.多模式A2/O工藝的運(yùn)行模式與設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].水處理技術(shù)，2014，40(8):107-110.

[2] 王舜和.污水深度處理工藝的對(duì)比分析[J].山西建筑，2014，40(24):130-131.

[3] 王舜和，郭淑琴.天津市張貴莊污水處理及再生利用一期工程設(shè)計(jì)[J].中國給水排水，2013，29(8):52-59.