文_崔永利 劉永代

1.天津?yàn)I海新區(qū)環(huán)塘污水處理有限公司；2.天津?yàn)I海環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司

1 工程概況

某污水處理廠位于海河流域，設(shè)計(jì)規(guī)模15萬m3/d，進(jìn)水以生活污水為主，占比約70%，原設(shè)計(jì)工藝采用“改良AA/O+深床濾池+紫外線消毒”，原設(shè)計(jì)出水水質(zhì)為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，投產(chǎn)運(yùn)行以來，污水處理廠運(yùn)行良好，實(shí)際出水水質(zhì)能夠完全達(dá)到原設(shè)計(jì)的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，該工程極大地削減了區(qū)域內(nèi)污染物的排放量。隨著2015年10月天津市地方標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB12/599-2015）的頒布實(shí)施，對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠提出了2018年1月1日開始執(zhí)行新標(biāo)準(zhǔn)要求，因此，2018年該廠天津A標(biāo)準(zhǔn)提標(biāo)改造工程基本完成，主要建設(shè)內(nèi)容包括生物池Bardenpho工藝改造、新建磁混凝澄清池、深床濾池恒水位改造、新建臭氧催化氧化系統(tǒng)等。

2 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)及工藝流程

2.1 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

污水處理廠提標(biāo)改造工程設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)根據(jù)進(jìn)水原設(shè)計(jì)值、90%保證率下，近兩年該廠進(jìn)水實(shí)測(cè)水質(zhì)對(duì)應(yīng)的濃度值、以及《污水排入下水道標(biāo)準(zhǔn)》（CJ343-2010）中A等級(jí)值進(jìn)行綜合考慮確定，該廠提標(biāo)改造工程設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)如表1所示。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水水質(zhì)

2.2 工藝流程

為強(qiáng)化生物脫氮除磷，生物處理單元采用“改良bardenpho”工藝，深度處理單元采用“磁混凝澄清池+深床濾池+臭氧電磁催化高級(jí)氧化”工藝，其中磁混凝澄清池進(jìn)一步去除TP和SS，“臭氧電磁催化高級(jí)氧化”工藝強(qiáng)化去除難降解COD和色度，消毒采用紫外線消毒工藝，污泥處理采用離心式污泥濃縮脫水工藝，處理達(dá)到80%以下含水率后污泥外運(yùn)處置，除臭采用生物濾池工藝，主要工藝流程圖1。

圖1 污水處理廠提標(biāo)改造工程工藝流程

2.3 總平面布置

原水經(jīng)粗格柵、進(jìn)水泵房、細(xì)格柵、曝氣沉砂池后進(jìn)入初沉池，經(jīng)初次沉淀的污水進(jìn)入生物池，之后經(jīng)集配水井進(jìn)入二沉池后，由中間提升泵房提升至磁混凝澄清池，再經(jīng)深床濾池后，由三級(jí)提升泵房提升至臭氧催化氧化接觸池處理，經(jīng)消毒后出水一部分排入河流，一部分進(jìn)入后續(xù)再生水廠，實(shí)現(xiàn)污水的再生循環(huán)利用。

3 主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1 粗格柵及進(jìn)水泵房

粗格柵與進(jìn)水泵房合建。粗格柵間共設(shè)三組渠道，單渠寬度1.3m，配置3臺(tái)寬1200mm，柵條間隙15mm的回轉(zhuǎn)式機(jī)械格柵，2用1備。進(jìn)水泵房?jī)?nèi)配置5臺(tái)（4用1備，1臺(tái)變頻）可提升不堵塞潛水離心泵，水泵參數(shù)Q=2124m3/h，H=13m，N=110kW。

3.2 細(xì)格柵及曝氣沉砂池

細(xì)格柵站共設(shè)計(jì)4條渠道，曝氣沉砂池與細(xì)格柵站合建。進(jìn)水渠安裝有4臺(tái)轉(zhuǎn)鼓式細(xì)格柵，渠寬度2.1m，柵條間隙6mm。曝氣沉砂池2組，有效水深4.1m，水力停留時(shí)間9min；配置羅茨鼓風(fēng)機(jī)2臺(tái)，h=7m，Q=29m3/h，功率N=22kw；砂水分離器1臺(tái)Q=70m3/h。

3.3 生物池

生物池共2座，共4個(gè)系列。改造工程bardenpho工藝生物池由原 改良AAO工藝生物池改造而成，即將原“回流污泥反硝化池-厭氧池-缺氧池-好氧池”改為“回流污泥反硝化池-厭氧池-缺氧池1-好氧池1-缺氧池2-好氧池2”。在第一好氧區(qū)出水端設(shè)內(nèi)回流泵，將混合液回流至第一缺氧區(qū)?？偰帻gSRT為19.85天，污泥負(fù)荷為0.057kgBOD/kgMLSS，污泥產(chǎn)率為0.91kgSS/kgBOD，平均流量下設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間25.2h，其中回流污泥反硝化段1.4h，厭氧段1.4h，第一缺氧段9.4h，第一好氧段11.5h，第二缺氧段1h，第二好氧段0.5h，內(nèi)回流比100%～200%，外回流比最大為100%；混合液懸浮固體濃度MLSS由原設(shè)計(jì)3500mg/L提高至4000mg/L。主要工藝流程圖2。

圖2 改良 bardenpho工藝流程

生物池總?cè)莘e為176250m3，有效水深7m，推流式好氧池每個(gè)渠道設(shè)置菱形空氣調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)對(duì)曝氣量的調(diào)節(jié)。非曝氣區(qū)設(shè)置潛水推進(jìn)器48臺(tái)，第二缺氧段設(shè)置攪拌器8臺(tái)，在好氧區(qū)設(shè)置圓形微孔曝氣器，第一好氧段末端設(shè)置8臺(tái)混合液回流泵，設(shè)計(jì)參數(shù)Q=1800m3/h，H=1.5m，N=20kW。

3.4 集配水井及二沉池

集配水井是集生物池出水收集和分配的作用于一體，負(fù)責(zé)對(duì)上游混合液和二沉池的回流污泥進(jìn)行收集和緩沖，完成向二沉池的穩(wěn)定配水功能，集配水井中心為污泥泵房同時(shí)通過外回流泵將集配水井中一定數(shù)量的活性污泥回流，達(dá)到維持生化系統(tǒng)活性污泥的濃度的作用，剩余污泥排至污泥均質(zhì)池。主要配置設(shè)備：外流污泥泵3臺(tái)，流量Q=1044m3/d，揚(yáng)程H=5m；剩余污泥泵2臺(tái)，流量Q=50m3/d，揚(yáng)程H=10m。

二沉池為周進(jìn)、周出輻流式，設(shè)計(jì)表面負(fù)荷qmax=1.31m3/m2·h，二沉池8座，單池直徑32m，有效水深4.1m，池內(nèi)配置單管吸泥機(jī)，周邊線速2.4m/min。

3.5 磁混凝澄清池

磁混凝澄清池主要用于進(jìn)一步去除SS和TP等污染物指標(biāo)，主要通過向混凝沉淀工藝中添加磁粉，加速絮體沉淀速度，大幅提高表面負(fù)荷，提高懸浮物SS去除效率，設(shè)有磁粉回收區(qū)，分由磁粉回收泵、高剪機(jī)、磁分離機(jī)（磁鼓）組成，實(shí)現(xiàn)磁粉回收循環(huán)使用。設(shè)計(jì)表面負(fù)荷qmax=16.5m3/m2·h，化學(xué)除磷藥劑投加量根據(jù)實(shí)際進(jìn)水TP濃度進(jìn)行確定，PAM投加量0.5mg/L，污泥回流比為3%～5%。主要配置設(shè)備：磁分離機(jī)2臺(tái)，Q=120m3/h，P=5.5kW；高剪機(jī)2臺(tái)，Q=120m3/h，P=4kW；攪拌機(jī)6臺(tái)，P=4kW；污泥回流泵6臺(tái)，4用2備，Q=100m3/h，H=8m，P=7.5kW；磁粉提升泵4臺(tái)，2用2備，Q=100m3/h，H=8m，P=7.5kW。主要工藝流程如圖3。

3.6 深床濾池

深床濾池為下向流濾池，可進(jìn)一步去除污水中的懸浮物、TN等污染物，共11組渠，單排布置，用濾磚做承托層，過濾層采用鵝卵石（粒徑3～40mm）和石英砂（粒徑2～3mm），濾料深為1.83m，正常濾速7.06m3/h，反沖洗氣洗強(qiáng)度90m3/m2·h，反沖洗水洗強(qiáng)度15m3/m2·h。當(dāng)生物系統(tǒng)出水TN不能滿足出水TN要求時(shí)，深床濾池可按脫氮反硝化濾池運(yùn)行，考慮到現(xiàn)狀深床濾池進(jìn)水跌水復(fù)氧問題，改造工程對(duì)深床濾池進(jìn)行恒水位改造。

3.7 臭氧電磁催化高級(jí)氧化系統(tǒng)

用于進(jìn)一步去除溶解性難生物降解COD、脫色及消毒功能，采用“臭氧電磁催化高級(jí)氧化技術(shù)”，通過高效臭氧溶氣裝置投加臭氧，利用電磁作用改變污水分子的微觀物質(zhì)形態(tài)，有利于氣相分子的溶解，達(dá)到提高臭氧氣體溶解效率、有效減少臭氧投加量的目的，并在水中會(huì)引發(fā)自由基反應(yīng)，產(chǎn)生一定量的-OH（氧化還原電位2.8eV），使得水中大部分難降解有機(jī)物發(fā)生斷鏈反應(yīng)形成短鏈的有機(jī)物或直接被氧化成CO2和H2O。主要設(shè)計(jì)參數(shù)：臭氧與去除COD 比值1.5：1，投加點(diǎn)分配比例2：1：1，水力停留時(shí)間50min，最大COD去除量17mg/l在進(jìn)水水質(zhì)SS≤5mg/l、COD≤47mg/l、色度（稀釋倍數(shù)）≤50下，系統(tǒng)出水水質(zhì)可達(dá)到：SS≤5mg/l、COD≤30mg/l、色度（稀釋倍數(shù)）≤15。

主要配置設(shè)備：臭氧發(fā)生器系統(tǒng) 2 套，單臺(tái)Q=80kg/h，P=861kw，互為備用 ；尾氣破壞器2套，880kg/h，P=40kW；一級(jí)射流泵3臺(tái)，2用1備，Q=12003/h，H=24m，N軸=98.1kW；二級(jí)射流泵6臺(tái)，4用2備Q=6003/h，H=24m，N軸=49kW。主要工藝流程如圖4。

3.8 紫外線消毒渠

通過生化處理后的污水與紫外線接觸，并保證一定的接觸時(shí)間，殺滅污水中細(xì)菌，確保出水糞大腸菌群數(shù)≤1000個(gè)/L。共設(shè)3條廊道，設(shè)3個(gè)紫外消毒模塊，含320W紫外燈管132 支。

3.9 鼓風(fēng)機(jī)房

為污水處理好氧池提供足夠的空氣量，標(biāo)準(zhǔn)狀況下設(shè)計(jì)供氣量45600Nm3/h，設(shè)計(jì)氣水比約7：1主要配置設(shè)備有多級(jí)低速離心鼓風(fēng)機(jī)5臺(tái)（4用1備，變頻），參數(shù)Q=190Nm3/min、H=8m、N=315KW。

3.10 污泥濃縮脫水機(jī)房

圖3 磁混凝澄清池工藝流程

圖4 臭氧電磁催化高級(jí)氧化系統(tǒng)工藝流程

通過污泥濃縮、脫水，降低污泥含水率，減少污泥體積，便于污泥外運(yùn)。由于進(jìn)出水水質(zhì)的改變，提標(biāo)改造后污泥量進(jìn)一步增加，增加泥量6990kgDS/d，總產(chǎn)泥量約為53250kgDS/d，其中初沉干污泥量21000kg/d，剩余干污泥量28000kg/d，化學(xué)污泥量4250kg/d，混合污泥設(shè)計(jì)含水率98.81%。主要配置設(shè)備有離心式污泥濃縮脫水一體機(jī)5臺(tái)，Q=50m3/h ，最大污泥負(fù)荷2000kg/h，N=55+37kW。

3.11 生物除臭系統(tǒng)

全廠共設(shè)6套生物除臭池，除臭單元覆蓋粗格柵及進(jìn)水泵房、細(xì)格柵站、曝氣沉砂池、初次沉淀池、回流污泥反硝化池、厭氧池、缺氧池、污泥均質(zhì)池以及污泥濃縮脫水機(jī)房，總設(shè)計(jì)處理臭氣量90000m3/h，生物濾池除臭系統(tǒng)主要包括污染場(chǎng)所密封系統(tǒng)、臭氣收集及輸送系統(tǒng)和生物濾池除臭單元，采用濾料作為微生物生存的載體，通過氣體與載體上的微生物相接觸，用微生物吞噬空氣中的臭氣成分，被微生物氧化講解，完成除臭的過程。主要工藝流程如圖5。

圖5 生物除臭系統(tǒng)工藝流程

4 運(yùn)行效果

通過采取基于消氧區(qū)的內(nèi)回流混合液DO濃度控制、推流式好氧池曝氣量動(dòng)態(tài)調(diào)控、內(nèi)碳源（進(jìn)水碳源和污泥內(nèi)碳源）高效利用、外碳源優(yōu)化投加、充分利用生物除磷等精細(xì)化運(yùn)行措施，提標(biāo)改造工程工藝系統(tǒng)脫氮除磷效果良好，出水水質(zhì)可穩(wěn)定達(dá)到天津地標(biāo)（DB12/599-2015）A標(biāo)準(zhǔn)要求。2019年1～12月實(shí)際監(jiān)測(cè)進(jìn)出水水質(zhì)數(shù)據(jù)月均值如表2所示。

表2 2019年1～12月月均實(shí)測(cè)進(jìn)、出水水質(zhì)

5 結(jié)語

通過該廠近一年多的生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)踐表明，在采取精細(xì)化運(yùn)行措施下，“改良bardenpho+磁混凝澄清池+深床濾池+臭氧電磁催化高級(jí)氧化+紫外線消毒”的高排放標(biāo)準(zhǔn)污水處理廠提標(biāo)改造工藝具有良好的運(yùn)行效果，出水水質(zhì)穩(wěn)定，達(dá)到了天津市地方標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB12/599-2015）A類標(biāo)準(zhǔn)，可為類似高排放標(biāo)準(zhǔn)城鎮(zhèn)污水處理廠的精細(xì)化工程設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理提供參考借鑒。