卜 松，蔣亞龍，周戎星 ，曾鈺強(qiáng)

（1.安徽新華學(xué)院土木與環(huán)境工程學(xué)院，安徽合肥230088；2.國(guó)水（馬鞍山）污水處理有限公司，安徽馬鞍山 243099）

王家山污水處理廠設(shè)計(jì)處理能力為6.0×104m3/d，原設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)為BOD5=150mg/L、COD=300mg/L、SS=200mg/L、NH3-N=30mg/L、TN=45mg/L、TP=4mg/L。經(jīng)過(guò)處理后，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)達(dá)到了一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)， 即 BOD5=20mg/L、COD=60mg/L、SS=20mg/L、NH3-N=8(15)mg/L、TN=20mg/L、TP=1mg/L。

1 水質(zhì)分析及問(wèn)題研究

1.1 水質(zhì)分析

王家山污水處理廠采用厭氧池和氧化溝主體工藝，現(xiàn)工藝流程見(jiàn)圖1所示。

圖1王家山污水處理廠工藝流程圖

自2007年投入運(yùn)營(yíng)開(kāi)始，該廠的總體運(yùn)營(yíng)效果受到肯定，重要的處理構(gòu)筑物以及設(shè)施符合相關(guān)規(guī)定，取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，不過(guò)系統(tǒng)存在一定不足，影響后續(xù)污水處理的系統(tǒng)穩(wěn)定性。筆者對(duì)2016年1-12月份污水處理廠實(shí)際進(jìn)、出水質(zhì)進(jìn)行整理分析見(jiàn)表1所示。

表1 實(shí)際進(jìn)、出水質(zhì)

1.2 問(wèn)題解析

根據(jù)進(jìn)、出水質(zhì)分析，二級(jí)處理出水水質(zhì)比較穩(wěn)定，這其中CODcr可以達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，BOD5可以穩(wěn)定達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)但是還需進(jìn)一步處理，NH3-N、SS和TP出水均值與設(shè)計(jì)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的要求有一定的差距，因此在二級(jí)生化處理的基礎(chǔ)上增加深度處理工藝是必要的。污水處理廠深度處理的重點(diǎn)是BOD5、SS和TP，同時(shí)進(jìn)一步提高有機(jī)物的去除率。污水廠二級(jí)處理出水總磷平均在0.9mg/L左右，要降低至0.5mg/L以下，目前較可行的技術(shù)依靠化學(xué)除磷工藝。

2 提標(biāo)改造處理水質(zhì)

根據(jù) 《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，即出水水質(zhì)要滿足：BOD5=10mg/L、COD=50mg/L、SS=10mg/L、NH3-N=5(8)mg/L、TN=15mg/L、TP=0.5mg/L、糞大腸菌群≤1000個(gè)/L。

3 改造方案分析與論證

3.1 各污染物去除手段

就當(dāng)下的情況來(lái)看，污水處理后出水水質(zhì)超標(biāo)的主要污染物是氮（氨氮、總氮）、懸浮物、總磷、有機(jī)物（BOD5、COD），其中BOD5略超過(guò)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。其他的污染物質(zhì)超出一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)較多。對(duì)于懸浮物、總磷等，可借助相應(yīng)的物理方法清除，而此次工作的關(guān)鍵是處理氨氮與總氮（硝酸鹽氮），對(duì)于此類污染物的處理而言，通常借助生化處理系統(tǒng)進(jìn)行解決。

3.2 生化處理即氧化溝改造方法

本案污水處理廠在污水處理過(guò)程中，出現(xiàn)了比較明顯的溶解氧分層，以及好氧區(qū)域較少等問(wèn)題。假如只是簡(jiǎn)單的不斷提升轉(zhuǎn)刷功率以及設(shè)置導(dǎo)流板，那么對(duì)于下層的溶解氧濃度，改善效果依然不明顯，另外這還會(huì)帶來(lái)工廠的額外工作量，加大工作任務(wù)和經(jīng)濟(jì)成本投入。普通意義的氧化溝系統(tǒng)，不同溝對(duì)應(yīng)的溶解氧水平存在明顯區(qū)別，比如外溝的這一數(shù)據(jù)是0～0.5mg/L，中溝溶解氧為 0.5～1.5mg/L，內(nèi)溝 2～2.5mg/L。內(nèi)溝之所以參數(shù)較大，這是為了讓充分的溶解氧進(jìn)如二沉池，提升活性污泥的相關(guān)表現(xiàn)。不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)下該處理廠內(nèi)溝的溶解氧有待提升，污泥活性不足，對(duì)于氨氮等污染物質(zhì)的清除工作效果并不理想，這就需要適當(dāng)?shù)奶嵘齼?nèi)溝溶解氧，更深入的改善出水的情況，為后面的深度處理降低負(fù)荷。

基于以上分析，經(jīng)過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研和實(shí)驗(yàn)[1～3]，提出改善措施:①內(nèi)溝部分調(diào)整為底部小口徑的曝氣，利用提升該區(qū)域的溶解氧濃度，改善總體工作的硝化效果;②結(jié)合設(shè)計(jì)情況，添加相應(yīng)的回流系統(tǒng)，讓內(nèi)溝的消化液完成轉(zhuǎn)移，回流至外溝，從而借助外溝的特殊環(huán)境，提升污染物的處理表現(xiàn);③對(duì)于出水SS超標(biāo)，二級(jí)出水完成后開(kāi)展相應(yīng)的進(jìn)一步深度處理，完善深度處理工藝系統(tǒng)。

3.3 深度處理工藝的選定

進(jìn)廠污水內(nèi)部的污染物質(zhì)十分豐富，成分復(fù)雜，而且在處理后會(huì)對(duì)應(yīng)不同的用途，因此在深度處理工藝方面表現(xiàn)為顯著的差別。在深度處理工藝選定中，僅僅依靠某一方面的處理工藝無(wú)法達(dá)到最后的目標(biāo)要求，因此需要不同方式合作處理，在具體的運(yùn)用上需要結(jié)合水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)以及經(jīng)濟(jì)因素等綜合處理?；镜纳疃忍幚韱卧?jiàn)表2。

表2 深度處理單元方案比較

方案三僅在方案二的基礎(chǔ)上增加了沉淀這一處理單元?；炷淖饔檬峭ㄟ^(guò)膠體雙電層壓縮吸附、電中和吸附架橋以及沉析物網(wǎng)捕等一系列反應(yīng)形成絮凝體，而沉淀是指在重力作用下混凝形成的絮凝體從水中分離的過(guò)程，從而去除包含在絮凝體中的懸浮物、磷和氮等污染物質(zhì)。方案二的微絮凝、過(guò)濾工藝相對(duì)方案三的絮凝、沉淀、過(guò)濾的運(yùn)行維護(hù)工作量較小，占地省，投資相對(duì)較低，投藥量略小。同時(shí)本工程采用的二級(jí)處理工藝為成熟而穩(wěn)定的氧化溝工藝，耐沖擊負(fù)荷能力較好，出水水質(zhì)穩(wěn)定性好，故無(wú)需進(jìn)行沉淀，本次深度處理設(shè)計(jì)推薦采用方案二即二沉池出水+微絮凝過(guò)濾+消毒工藝。在中水回用工程中高效的 “過(guò)濾”作為二級(jí)處理后的深度處理應(yīng)用較廣泛，活性砂過(guò)濾設(shè)備在該領(lǐng)域的運(yùn)用十分廣泛，其具備的性能強(qiáng)大，處理效果較為滿意，效率高，大大簡(jiǎn)化了工藝流程和占地面積，運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用低，因此選擇采用活性砂過(guò)濾器為本次深度處理的最終工藝。

3.4 消毒工藝的選擇

根據(jù)我國(guó) 《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，糞大腸菌群不得超過(guò)1000個(gè)/L。常用的消毒方法有加氯法、氧化法和紫外線消毒法等。各種消毒技術(shù)的比較見(jiàn)表3。

表3 各種消毒技術(shù)的比較

紫外消毒方法跟氯化法消毒相比，前者具備的殺毒作用更為明顯，能夠在最短的時(shí)間內(nèi)清除水源中的相關(guān)大腸桿菌，進(jìn)而提高水質(zhì)、并且不會(huì)出現(xiàn)額外的副產(chǎn)物，對(duì)附近的環(huán)境造成的負(fù)面影響比較小?？紤]到此次設(shè)計(jì)的目標(biāo)以及實(shí)際的情況，采取紫外消毒方法代替之前的方法。

3.5 化學(xué)除磷方案

通過(guò)強(qiáng)化生物除磷工藝，污水中的一部分磷可被生物體吸收，并隨剩余污泥排放。本項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)步驟中進(jìn)水水質(zhì)參數(shù)TP為4.0mg/L，經(jīng)過(guò)相關(guān)工藝流程后，TP通常降低到1.0mg/L附近，因?yàn)楸卷?xiàng)目出水TP需要控制在0.5mg/L之內(nèi)，所以要添加相應(yīng)的輔助性化學(xué)除磷方式提高出水水質(zhì)?；瘜W(xué)除磷方法中，主要用到的藥劑有三價(jià)鐵鹽、鋁鹽等[4]。固液分離可單獨(dú)進(jìn)行，也可與初沉污泥和二沉污泥的排出相結(jié)合[5]。根據(jù)工藝流程中化學(xué)藥劑的投加點(diǎn)區(qū)別，這一化學(xué)方式中能夠劃分成前置沉淀、同步沉淀和后置沉淀等三類方法。由于二級(jí)處理沒(méi)有設(shè)初沉池，因此可用于本工程化學(xué)除磷工藝只有同步沉淀及后置沉淀兩種?？梢钥紤]同步投加除磷，在生物池與二沉池之間投藥。同時(shí)因?yàn)楸靖脑祉?xiàng)目要求建立混合反應(yīng)和過(guò)濾設(shè)施，所以優(yōu)先考慮運(yùn)用后置沉淀方法，準(zhǔn)備規(guī)模為6萬(wàn)噸/天。

鋁鹽作用原理是與磷酸根直接生成磷酸鋁沉淀，但鋁鹽投加后水中的鋁含量會(huì)大幅度增加，造成出水鋁含量超標(biāo)。鐵鹽的作用與鋁鹽類似，鐵鹽會(huì)發(fā)生水解聚合反應(yīng)吸附水中的磷，用量較少，礬花較大，不受水溫和季節(jié)影響，兩者比較，本工程的除磷劑擬采用聚合氯化鋁。

綜上所述，本工程化學(xué)除磷采用后置沉淀的投藥方式，藥劑采用聚合氯化鋁。聚合氯化鋁還同時(shí)作為混凝劑使用。

4 改造工藝流程

馬鞍山市王家山污水處理廠全面升級(jí)改造工藝流程如圖2所示。

圖2 改造工藝流程圖

5 結(jié)語(yǔ)

王家山污水處理廠升級(jí)改造方案設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)與原設(shè)計(jì)相同，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)要求滿足一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)已建工程核算，得出必須提高氧化溝的充氧能力，增加氧化溝缺氧段以提高脫氮能力；通過(guò)方案比較，提標(biāo)改造工程擬采用“現(xiàn)有氧化溝簡(jiǎn)單改造+微絮凝過(guò)濾+消毒”工藝，都能夠有效保障出水的水質(zhì)情況符合一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，整體工程具有積極意義，社會(huì)效益跟經(jīng)濟(jì)效益巨大。