□ 許松梅 蒙語樺

1 項目概況

某縣污水處理廠于2010年建成投入使用，設(shè)計處理規(guī)模10000m3/d，主要處理工藝流程采用格柵—平流沉砂池—改良型A/O工藝（水解酸化＋曝氣好氧）—平流沉淀池—紫外線消毒，設(shè)計出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)。

近年來，污水處理廠實際平均處理負(fù)荷率達(dá)60%～80%，高峰時基本為滿負(fù)荷運行。該廠使用脈沖配水的水解酸化池，因配水管堵塞已無法正常使用，經(jīng)過格柵沉砂池預(yù)處理的污水超越水解酸化池即進入后續(xù)處理單元處理出水。從表1可看出，2017年污水處理廠平均出水濃度除COD和氨氮達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)外，其余指標(biāo)均超出一級A標(biāo)準(zhǔn)，且實際上每月有多日出現(xiàn)氨氮超標(biāo)的情況。雖然污水廠未提供TN的實際出水濃度，但根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)及其運行狀態(tài)分析，估計其出水TN同樣存在超標(biāo)現(xiàn)象。

表1 2017年污水處理廠進出水質(zhì)污染物濃度（單位：mg/L）

2 問題分析

筆者結(jié)合污水廠的進水水質(zhì)現(xiàn)狀，從其處理工藝、運行操作等方面進行綜合分析研究，發(fā)現(xiàn)污水廠存在以下問題。

2.1 進水COD濃度偏低，可生化性差

污水廠實際進水水質(zhì)與設(shè)計進水水質(zhì)存在較大偏差。根據(jù)表1污水廠實際進水水質(zhì)，CODcr/TN＜2，遠(yuǎn)達(dá)不到生物脫氮需要的 BOD5/TN＞4的要求，但原處理工藝未設(shè)碳源投加系統(tǒng)，影響脫氮效果。

2.2 預(yù)處理單元跌水復(fù)氧較嚴(yán)重，對后續(xù)處理單元產(chǎn)生一定影響

預(yù)處理單元存在兩處跌水復(fù)氧現(xiàn)象：經(jīng)提升的污水進入格柵沉砂池的管口距水面約0.3m；沉砂池出水端存在跌差，現(xiàn)場目測水端水位跌差近1.5m，主要由實際運行中污水超越水解酸化池引起，因此該跌水高度并不能反映原設(shè)計工藝的真實跌水高度。

根據(jù)污水廠日常檢測，進廠污水的溶解氧（約1.0mg/L）加上跌水復(fù)氧，使經(jīng)過預(yù)處理的污水溶解氧超過1.5mg/L，即使在水解酸化池正常使用的情況下，也會因溶解氧偏高而影響水解酸化效果。

2.3 生物處理單元工藝存在問題

原設(shè)計生化池采用改良型A/O工藝（水解酸化＋曝氣好氧工藝），但在實際運行中，水解酸化池因配水管堵塞已無法正常使用。由于整個處理工藝各處理單元均為單池設(shè)計，無法通過調(diào)整局部運行參數(shù)實現(xiàn)單個處理構(gòu)筑物的檢修，原運營方讓僅經(jīng)過格柵沉砂池預(yù)處理的污水超越水解酸化池直接進入好氧池。

混合液回流路徑由好氧池末端至好氧池前端，因整個處理流程無缺氧環(huán)境造成脫氮效果不佳、氨氮超標(biāo)的現(xiàn)象時有發(fā)生，也無法保障出水氨氮乃至TN穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

2.4 平流沉淀池結(jié)構(gòu)尺寸影響處理效果

平流沉淀池長×寬×高=34.5m×20m×4.5m，池中設(shè)一道導(dǎo)流墻，有效水深4m，池長寬比約3.5（偏?。诘聰?shù)Fr=1×10-7（偏?。?，雷諾數(shù)Re=3330（偏大），池水呈紊流狀態(tài)且流態(tài)不穩(wěn)定，甚至?xí)驗楫愔亓魇钩厮┒顺霈F(xiàn)回流區(qū)，影響沉淀效果。

2.5 缺少除磷配套工藝

改良型A/O工藝的生物處理單元生物除磷性能相對較弱，須在后續(xù)單元通過化學(xué)除磷實現(xiàn)出水TP的達(dá)標(biāo)。但原有工藝缺少相關(guān)處理設(shè)施，造成出水TP超標(biāo)。

2.6 深度處理單元缺失

該項目出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)，但原工藝各處理單元的處理效率不足以保證其最終出水達(dá)標(biāo)排放（見表2），又無后續(xù)深度處理單元進一步深度處理。

3 改造方案

3.1 總體改造方案

針對污水廠實際出水水質(zhì)TN、氨氮、SS、TP超標(biāo)現(xiàn)象，結(jié)合其運行過程中反映的工藝缺陷，在盡量利用原有設(shè)施同時提高處理效果為原則的前提下，確定本次技術(shù)改造路線：保留現(xiàn)有預(yù)處理工藝—改造生化處理工藝—增加深度處理工藝。其中，生化處理單元擬將改良型A/O工藝改為ANO工藝，并增加碳源投加系統(tǒng)；深度處理單元增設(shè)高效沉淀池及纖維轉(zhuǎn)盤濾布濾池。

（1）本工程以TN去除為重點考慮因素，生化處理工藝采用ANO工藝。將現(xiàn)用脈沖水解酸化池改為更適合實際進水水質(zhì)且管理維護更方便的缺氧池。污水在缺氧池停留時間為2.7h，利用原有池體結(jié)構(gòu)，將缺氧池分成2格。

鑒于場地受限，好氧池?zé)o法擴容，其水力停留時間較短，僅為4.8h。因此，采用投加懸浮填料的方法，提高好氧池有效生物量及傳質(zhì)效果，將好氧池改造成MBBR池，實現(xiàn)在好氧段池容不變的情況下提高容積負(fù)荷。雖然增加了輔助曝氣系統(tǒng)，但其僅用于維持填料的流化狀態(tài)，需氣量不大，加上填料在水中的碰撞剪切作用，提高氧氣的利用率，經(jīng)過核算，原有鼓風(fēng)機風(fēng)量仍滿足改造后要求。

在不影響池體主體結(jié)構(gòu)的前提下，改造混合液回流系統(tǒng)，將出水口調(diào)至缺氧池起端，回流比由100%改為200%。同時增加設(shè)備，將污泥回流比由50%調(diào)至100%。改造缺氧池進水管，在總進水管上分1支管，接入第2格缺氧池，使碳源通過多點進水的調(diào)節(jié)方式在缺氧段得以合理分布。

（2）針對污水廠實際進水水質(zhì)COD濃度偏低的現(xiàn)象，且為應(yīng)對今后縣城污水水質(zhì)突變的情況，在生化處理單元增設(shè)碳源投加系統(tǒng)。

（3）針對TP超標(biāo)的情況，在二沉淀后加設(shè)高效沉淀池，并投以PAM及PAC對處理水的TP及SS通過混合絮凝沉淀手段進行去除。方案按常規(guī)深度處理工藝，增加纖維轉(zhuǎn)盤生物濾池，進一步降低TP和SS，確保處理廠出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

3.2 改造難點

污水處理廠的工藝處理流程僅設(shè)置一組，因此無法通過調(diào)整其他池組運行參數(shù)來解決改造期間的污水處理問題。為將施工期間進廠污水對受納水體環(huán)境的影響降至最低，盡可能縮短生化處理單元（特別是好氧池）的施工工期，成為項目實施的關(guān)鍵點。好氧池的改造方案采用了MBBR工藝，池體主體結(jié)構(gòu)基本無須改造，需要增加的輔助設(shè)施如輔助曝氣系統(tǒng)、攔截系統(tǒng)均可預(yù)先完成岸上組裝后清空池水進行固定安裝，最終僅用3天便完成好氧池的整個改造。

表2 原設(shè)計各處理單元污染物去除情況表

4 小結(jié)

（1）技術(shù)改造項目于2019年8月完成并投入運行，雖然纖維轉(zhuǎn)盤濾池最終未予實施，但污水廠出水基本能夠穩(wěn)定達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）好氧段通過懸浮填料MBBR工藝的選用，很好地解決了現(xiàn)有構(gòu)筑物無法擴容的問題，通過提高有效生物量及傳質(zhì)效果，好氧池在池容不變的情況下提高了容積負(fù)荷。

（3）問題分析中提到的整個工藝流程存在跌水復(fù)氧的情況，主要是由于格柵沉砂池是基于原設(shè)計順接后續(xù)處理單元（脈沖水解酸化池），整個沉砂池水位高程較高造成的。水解酸化池改造為缺氧池后，其進水方式無須沉砂池有過高的靜水壓力，而原設(shè)計沉砂池末端出水進入后續(xù)處理單元的輸水管口設(shè)置過低，導(dǎo)致本次改造該處節(jié)點出現(xiàn)近1.5m的跌水，如此大的跌水復(fù)氧對于后續(xù)缺氧池處理效果有一定的影響。但由于進行該處改造涉及建設(shè)方對資金、工期及改造期間的運行要求等多方面因素，此次技術(shù)改造未對沉砂池出水口進行改造。

（4）為便于設(shè)備的集中管理，高效沉淀池PAM投加設(shè)備設(shè)于現(xiàn)狀污泥脫水機房內(nèi)。由于加藥管路較長，為解決其長期使用管道的淤堵問題，設(shè)計放大了加藥管的管徑，但大管徑低流速同樣無法避免管道堵塞。因此，在有條件的情況下，建議盡量將PAM投加設(shè)備靠近投加點布設(shè)，在加藥管上多設(shè)沖洗管道接口，方便今后運維時通過藥劑沖洗清通管道系統(tǒng)。

（5）處理工藝仍有進一步優(yōu)化的空間。一是在對生化池第2格缺氧池分配進水量的過程中，由于缺少流量計，運維人員只能憑想象閥門開啟度進行調(diào)節(jié)。如在入第2格缺氧池的進水支管上增設(shè)流量計，更利于運維人員科學(xué)合理地調(diào)節(jié)其進水量，為污水廠實現(xiàn)降耗運行提供有力依據(jù)。二是此次技改ANO工藝是基于對縣城近年實際進水水質(zhì)COD濃度偏低，設(shè)計力保在生化池中盡可能除氮為原則而確定。由于該工藝不具備除磷功能，只能通過后續(xù)高效沉淀池中投加藥劑化學(xué)除磷，因此在實際運行中，除磷投藥費用較高，增加了污水廠的運行成本。隨著各地城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)分流、錯漏接管道改造及破損管道修復(fù)工作的實施，進廠污水COD濃度必將在一定程度上得到提升。因此，如將混合液回流管接入第2格缺氧池，通過閥門控制該段混合液回流管的接入點，所需改造費用不多，但可以根據(jù)進廠污水水質(zhì)變化，靈活實現(xiàn)ANO工藝與A2O工藝的轉(zhuǎn)變，使生化池生物除磷效果得到一定提升，減少后期化學(xué)除磷的成本。

（6）由于污水處理設(shè)施所處工作環(huán)境存在腐蝕性較大、大顆粒物堵塞等隱患，其故障率相對較高。對于環(huán)境影響敏感區(qū)域，即使污水處理規(guī)模不大，主要處理單元建議仍應(yīng)設(shè)置為不少于2組為宜。