葉梓聰

（東莞市石鼓污水處理有限公司厚街分公司，廣東 東莞 523000）

近年來，在城鎮(zhèn)生活污水處理過程中，AAO處理工藝的應(yīng)用范圍逐漸拓寬，這主要是因為，AAO處理工藝在去除生活污水中的含氮、含磷等類型的有機化合物時表現(xiàn)較為優(yōu)異，且成本相對較低。但在具體的實施過程中，由于客觀原因的限制，AAO工藝還存在著一定的制約因素，針對這一問題，可采用“AAO+深度處理工藝”聯(lián)合應(yīng)用的方式，以此全面提升城鎮(zhèn)生活污水的處理水平。

1 工程項目概況

某市擬新建一個污水處理工程，該工程位于當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有污水處理廠廠區(qū)東側(cè)，建設(shè)用地約為9.54 hm2，該工程擬為附近多個片區(qū)進行污水處理服務(wù)，服務(wù)片區(qū)總面積約為44.25 km2，處理規(guī)模設(shè)定為1.2×105m3/d。由于該工程服務(wù)片區(qū)內(nèi)的工廠企業(yè)較少，因此，該工程項目的進水主要為生活污水。同時，該市有關(guān)部門積極響應(yīng)國家政策，明確要求該工程在建成后，其污水處理效果必須要達到準(zhǔn)地表水IV類水平，所有指標(biāo)均按照國家有關(guān)部門的出水指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)限值實施，具體指標(biāo)情況詳見表1。

表1 該工程設(shè)計的進水和出水的指標(biāo)

2 改進型“AAO+深度處理工藝”的設(shè)計要點

2.1 一級處理單元

考慮到實際需要，對工程中一級處理單元中的切換井、粗格柵渠、污水提升泵池和細格柵渠4個部分進行合建，合并為一個構(gòu)筑物。該建筑的長度為34.1 m，寬為17.2 m，高為11.3 m。同時，在該構(gòu)筑物中，使用兩臺功率為2 kW的回轉(zhuǎn)式粗格柵除污機，并配備功率為15 kW的潛污泵四臺（實際使用時投入三臺，第四臺設(shè)備作為備用）。

在細格柵渠部位，主要配備兩臺功率為2 kW的轉(zhuǎn)鼓式細格柵，同時配備一個曝氣沉砂池，兩臺轉(zhuǎn)鼓式細格柵采用并聯(lián)的方式運行。其中，沉砂池中使用的設(shè)備包括：橋式細砂機，功率為1.5 kW，配備一臺；螺旋式砂水分離器，功率為0.5 kW，配備一臺。同時，在曝氣沉砂池的設(shè)計中，考慮到當(dāng)?shù)厣钗鬯煞值膹?fù)雜性，選用曝氣沉砂池既可以去除污水原水中粒徑較大的無機砂粒，還可以有效去除砂粒中夾雜的部分有機物（特別是油脂類有機物），而沉砂通過吸砂泵提升至砂水分離器，以實現(xiàn)砂水分離。該曝氣沉砂池的尺寸設(shè)計為：22.3 m×12.4 m×6.2 m，水平流速設(shè)置為0.15 m/s，停留時間設(shè)定為3.2 min。

在此基礎(chǔ)上，結(jié)合城市污水處理的實際需要，在一級處理單元中增設(shè)一臺離子除臭設(shè)備進行除臭處理，其廢氣處理能力為3 500 m3/h。

2.2 改良型AAO生物池

改良型AAO生物池是本次污水處理工程中的核心技術(shù)模塊，考慮到傳統(tǒng)的AAO技術(shù)對于碳源的要求較為苛刻，因此，在本次設(shè)計的改良型AAO生物池工藝中，采用一種新的碳源分配方式，在這種模式下，預(yù)缺氧池放置于厭氧池之前，而來自二沉池的回流污泥和10%～30%左右的原水先進入預(yù)缺氧段，然后微生物利用10%～30%進水中的有機物，去除所有的回流硝態(tài)氮，以解決硝態(tài)氮對厭氧池帶來的不利影響，并保證厭氧池的穩(wěn)定性。不僅如此，該工藝還有效避免了傳統(tǒng)AAO工藝造成的除磷效果下降的問題。

在設(shè)計改良型AAO生物池的參數(shù)時，仍按照相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進行。具體來看，首先，使用隔墻將生物池分為兩組，分隔后的每組尺寸均保持一致，長寬高分別為48.1 m、41.7 m、8.5 m，水溫設(shè)計為10 ℃，污泥濃度設(shè)定為3.3×105 mg/L，總淤泥使用期限為13 d。在污水處理過程中，污水在不同環(huán)節(jié)的停留時間詳見表2。

表2 在污水處理過程中各環(huán)節(jié)的停留時間

（3）同時，在污水處理的過程中，還應(yīng)用了以下設(shè)備，具體情況詳見表3。

表3 在污水處理過程中應(yīng)用的其他設(shè)備

2.3 二沉池

在二沉池的設(shè)計中，采用“周邊進水-周邊出水”的模式進行設(shè)計，出水堰形狀設(shè)置為三角齒形，經(jīng)環(huán)形集水渠收集后，直接排入集配水井。本次工程項目中，共計設(shè)置4座內(nèi)徑為40 m的二沉池，表面負荷最大值為1.50 m3/（m2·h），沉淀時間設(shè)計為3.27 h。

2.4 高效沉淀池

考慮到本次污水處理工程可利用的空間較為有限，因此，污水在經(jīng)過二沉池處理后，首先進入到高效沉淀池中，通過高效沉淀池中的絮凝劑和磁介質(zhì)的共同作用，有效去除污水中存在的SS和TP兩類物質(zhì)。由于在此環(huán)節(jié)中應(yīng)用了磁粉，因此絮凝的速度加快，且絮凝后產(chǎn)生的絮凝體也有了更大的密度[1-2]。具體來看，高效沉淀池主要分為以下幾個區(qū)段。

2.4.1 快混區(qū)

此區(qū)間的主要作用是，向污水原水中投入PAC并快速進行混合，然后，PAC將在污水中發(fā)生水解，水解后可充分發(fā)揮其高電荷對水中膠體的電中和脫穩(wěn)作用，從而使得污水中的微小顆粒發(fā)生團聚，最終去除水中的含磷污染物質(zhì)。在快混區(qū)的設(shè)計中，設(shè)計尺寸為3.5 m×3.5 m，設(shè)計停留時間為2 min。

2.4.2 磁介質(zhì)混合區(qū)

此區(qū)間的主要作用是，向快混區(qū)處理完成后的污水中投入磁介質(zhì)，絮凝劑受到磁介質(zhì)的作用，更容易形成礬花，且礬花的密度將得以顯著提升。在磁介質(zhì)區(qū)的設(shè)計中，設(shè)計尺寸為3.5 m×3.5 m，設(shè)計停留時間為2 min。

2.4.3 絮凝區(qū)

此區(qū)間的主要作用是，將PAM和污水進行快速攪拌混合，且在一系列物理化學(xué)作用下，絮凝劑將與污水中的部分污染物充分混合，逐漸凝聚為尺寸較大的絮狀物，并以懸浮物質(zhì)或膠體的形態(tài)與污水中的其他成分有效分割開來，此后通過常規(guī)的固液分離方式即可去除這些污染物。同時，為了進一步提高絮凝體的生成效率，從沉淀區(qū)底部回流的污泥也將被泵送到漩渦中，而作為循環(huán)污泥繼續(xù)應(yīng)用[3]。在此區(qū)間的設(shè)計中，設(shè)計尺寸為4.5 m×4.5 m，設(shè)計停留時間為3 min。

2.4.4 沉淀區(qū)

此區(qū)間僅用于常規(guī)的沉淀環(huán)節(jié)，該區(qū)域設(shè)計尺寸為14 m×14 m，設(shè)計表面負荷為18.23 m/h。

2.5 濾布濾池

在本次污水處理工程中，濾布濾池是進一步降低出水中SS的關(guān)鍵模塊。此模塊設(shè)計在高效沉淀池后部，尺寸為8.0 m×4.0 m×3.6 m，是通過使用PLC設(shè)備對反沖洗頻率自動調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)對不同水質(zhì)和水量的污水進行高效處理。

2.6 紫外線消毒系統(tǒng)

當(dāng)前，考慮到生活污水處理環(huán)節(jié)對糞菌這項指標(biāo)的要求有所提高，因此，在濾布濾池環(huán)節(jié)后增設(shè)紫外消毒系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用多個UV燈具對污水進行照射，以殺滅污水中存在的糞菌菌群。該消毒系統(tǒng)與傳統(tǒng)的化學(xué)處理法相比，在環(huán)保方面更具優(yōu)勢，不會帶來二次污染問題。

2.7 清水池

清水池的主要作用是，用于臨時存儲污水處理完成而又未能及時排出的中水。在本次污水處理工程中，清水池共設(shè)置2座，每座污水池的有效尺寸相同，均為60.0 m×30.0 m×5.0 m，調(diào)節(jié)比例設(shè)定為12.0%。

3 該污水處理工程中采取的節(jié)能降耗措施

3.1 應(yīng)用變頻系統(tǒng)

為了實現(xiàn)相關(guān)各類電氣設(shè)備的節(jié)能降耗，在本次污水處理工程設(shè)計中，應(yīng)用變頻調(diào)速系統(tǒng)對現(xiàn)有的電氣系統(tǒng)予以優(yōu)化。具體來看，在本次優(yōu)化工作中，主要采用G120系列變頻器實現(xiàn)變頻調(diào)速驅(qū)動的有關(guān)功能。因為該變頻器具有數(shù)字化和智能化的功能，可以對生產(chǎn)線各個機構(gòu)的運行參數(shù)進行靈活設(shè)置，實現(xiàn)了穩(wěn)定低速運行。同時，該變頻器也具備“軟啟動”和“軟制動”的特點，在相關(guān)設(shè)備啟動和停止時，可有效避免因電流突變而引起的機械沖擊等情況，延長了相關(guān)機構(gòu)的使用壽命。不僅如此，該變頻器還內(nèi)置了電抗器這一部件，其能夠有效抑制浪涌電壓和浪涌電流，可將諧波帶來的干擾危害降到最低，還可以降低變頻器和其他設(shè)備之間可能產(chǎn)生的干擾。

3.2 基于水質(zhì)水量等因素實現(xiàn)節(jié)能降耗

為實現(xiàn)“AAO+深度處理工藝”的節(jié)能降耗，可從水質(zhì)水量的角度入手，而采取“分級處理”的模式方法也是一種行之有效的策略。為此，在本次污水處理工程中，技術(shù)人員在進水符合動態(tài)變化的情況下，把進水總負荷分為高、中、低三個層次來進行控制，并按照進水量的不同，分別對應(yīng)高、中、低三個層次區(qū)間。

除了對進水總負荷進行分級控制外，技術(shù)人員還要針對以下幾方面的參數(shù)均進行分級控制管理：（1）內(nèi)回流量：該指標(biāo)主要是針對COD和氨氮的控制，考慮到實際情況，分為中和低兩個層級。其中，中層級的內(nèi)回流比為200%，低層級的內(nèi)回流比為150%。（2）好氧前段和好氧中段：這兩個區(qū)間主要關(guān)聯(lián)到氨氮負荷的控制，其中，前段的氨氮負荷分別為高和低兩個層次，高層次的數(shù)值為1 mg/L，低層次的數(shù)值則控制為0 mg/L；好氧中段的氨氮負荷同樣分為高和低兩個層次，高層次對應(yīng)數(shù)值為3 mg/L，低層次對應(yīng)數(shù)值為2 mg/L。（3）對COD負荷進行界定時，可將其分為高、中、低三個層次，其中，高級別對應(yīng)0.24 kgCOD/（kgMLSS×d）及以上，中級別對應(yīng)0.16～0.24 kgCOD/（kgMLSS×d），而0.16 kgCOD/（kgMLSS×d）以下則為低級別。（4）對于C/N的控制，數(shù)值在8以上定義為高級別，數(shù)值在5.4～8范圍內(nèi)定義為中級別，數(shù)值低于5.4則定義為低級別。

在實際工作中，技術(shù)人員引入相關(guān)的化學(xué)傳感器設(shè)備，對進水的COD負荷、氨氮負荷、C、N值等均實現(xiàn)了較為精準(zhǔn)的測定，并根據(jù)測定值所對應(yīng)的等級，使用PLC自動化控制模塊中預(yù)設(shè)的程序，對各個污水處理環(huán)節(jié)的運行工況參數(shù)予以調(diào)試調(diào)整，以確保各個運行工況參數(shù)始終位于最合理區(qū)間。由此，在整個污水處理的過程中，各項工藝均保持了穩(wěn)定性，減小了整個工藝系統(tǒng)運行效率的影響，污水處理的能耗也得到了大幅度地降低。

4 該污水處理工程投入應(yīng)用后的效果分析

4.1 污水處理效果分析

在各環(huán)節(jié)設(shè)計和布置完成后，該生活污水處理工程開始投入運行，在運行的第一個周期，由工程技術(shù)人員對各項指標(biāo)進行檢驗，檢驗后得到的實際進出水水質(zhì)情況的具體數(shù)值，詳見表4。

從表4中的數(shù)據(jù)不難看出，該生活污水處理工程的運行情況良好，且對于污水中各個主要污染物的處理情況都達到了設(shè)計預(yù)期效果。

表4 污水處理工程運行后的實際進出水水質(zhì)

4.2 經(jīng)濟方面的分析

通過對相關(guān)資料進行匯總后得出，在本次生活污水處理工程的建設(shè)中，項目工程費用總計約為4.32億元，包括進出廠管道、基礎(chǔ)處理和樁基等多個環(huán)節(jié)的工程作業(yè)。而在該生活污水處理工程投入實際使用后，考慮到運行電費、藥劑費、人工成本、污泥處置、設(shè)備維護修理等多個方面的費用后進行綜合計算，計算結(jié)果表明，單位經(jīng)營成本為1.15 元/m3，單位總成本為1.98 元/m3。因此，與以往的污水處理工程相比，該項目工程在經(jīng)營成本和總成本上降低了10%左右，證明該生活污水處理工程更具有經(jīng)濟性。

5 結(jié)語

從整體情況來看，在本次研究的城鎮(zhèn)生活污水處理工程項目中，所應(yīng)用的“AAO+深度處理工藝”的組合應(yīng)用，相比于以往的技術(shù)模式，有著更為優(yōu)異的功能和更加突出的經(jīng)濟性，且各項指標(biāo)均達到了出水標(biāo)準(zhǔn)要求，運行費用也較為合理，能夠為后續(xù)的污水處理工程建設(shè)提供更多的參考經(jīng)驗。當(dāng)然，在今后的工作中仍需要在已有的基礎(chǔ)上不斷進行優(yōu)化創(chuàng)新，以確保污水處理技術(shù)進一步提高。