＊朱小琴

（湖北建科國際工程有限公司 湖北 430070）

隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快和經(jīng)濟(jì)社會的迅猛發(fā)展，人們對生活環(huán)境質(zhì)量要求越來越高，環(huán)境保護(hù)日益受到重視，提高城鎮(zhèn)污水處理廠出水標(biāo)準(zhǔn)，改善地表水體水質(zhì)，是城鎮(zhèn)化進(jìn)程中須優(yōu)先解決的問題，也是政府改善民生重要工作目標(biāo)之一。大悟縣城區(qū)污水處理廠提標(biāo)升級工程在此背景下開始建設(shè)，本文結(jié)合該廠的實(shí)施對污水脫氮工藝進(jìn)行分析。

1.工程現(xiàn)狀

大悟縣城市污水處理廠，設(shè)計污水廠規(guī)模2萬m3/d，該項(xiàng)目目前處于運(yùn)營期，污水處理工藝采用水解酸化-KIC-混凝沉淀工藝，現(xiàn)有構(gòu)筑物包括粗格柵及提升泵房、沉砂池、水解酸化池、KIC生物接觸氧化池、混凝沉淀池、巴氏計量槽、污泥水間、鼓風(fēng)機(jī)房等。

2.總體方案

(1)工程規(guī)模

本工程設(shè)計規(guī)模為2.0×104m3/d，服務(wù)區(qū)的排水體制為雨污分流制，總變化系數(shù)為1.49。

(2)設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)

本次設(shè)計旨在對污水廠進(jìn)行提標(biāo)升級，由原設(shè)計出水一級B標(biāo)準(zhǔn)提升到一級A標(biāo)準(zhǔn)。其進(jìn)、出水水質(zhì)對比如表1。

表1 設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)表

注：括號中的數(shù)值為水溫≤12℃時的控制指標(biāo)，括號外的數(shù)值為水溫＞12℃時的控制指標(biāo)

對照出水一級A標(biāo)準(zhǔn)與一級B標(biāo)準(zhǔn)的差異，可以看出還需要增設(shè)深度處理構(gòu)筑物進(jìn)一步處理SS、BOD5、COD、氮、磷等污染物。

(3)工藝論證

本工程重點(diǎn)處理對象如下：

①懸浮

去除二級處理出水中的懸浮物常用的方法是采用混凝、沉淀和過濾工藝，在該工藝過程中，不僅可以去除水中懸浮狀的細(xì)微顆粒雜質(zhì)，而且可以去除水中大分子的膠體物質(zhì)。

②有機(jī)物

二級處理出水中的有機(jī)物主要為溶解性的有機(jī)物和懸浮性的有機(jī)物。難降解溶解性有機(jī)物可通過混凝沉淀工藝部分去除，而懸浮性的有機(jī)物可以通過混凝、沉淀和過濾得以去除。

③氮和磷

在生物接觸氧化的二級處理工藝中，若硝化作用進(jìn)行較完全，則出水中的總氮主要是以硝酸鹽氮（NO3-）和亞硝酸鹽氮（NO2-）的形式存在，少部分以氨氮（NH3、NH4+）形式存在。

去除硝酸鹽氮，可通過反硝化菌去除。在無溶解氧的情況下，反硝化菌利用硝酸鹽和亞硝酸鹽中的N5+和N3+作為能量代謝中的電子受體，O2-作為受氫體生成H2O和OH-堿度，有機(jī)物作為碳源及電子供體提供能量并被氧化穩(wěn)定。這一過程同時有兩種轉(zhuǎn)化途徑：一是同化反硝化（合成），最終形成有機(jī)氮化合物，成為菌體的組成部分；另一是異化反硝化（分解），最終產(chǎn)物是氣態(tài)氮。污水處理脫氮重點(diǎn)是異化過程，通過這個過程，氮從正五或正三價轉(zhuǎn)化成零價氣態(tài)氮，從而實(shí)現(xiàn)脫氮作用。

由于本工程需要過濾去除SS，同時需要去除氮及磷，綜上所述，本工程推薦采用具有集生物脫氮及過濾功能的反硝化深床濾池；

去除氨氮可以采用化學(xué)氧化法，利用強(qiáng)氧化劑將氨氮直接氧化成氮?dú)膺M(jìn)行脫除，這種方法還可以起到殺菌作用，本工程采用次氯酸鈉（NaClO）去除氨氮及消毒。

出水總磷要降至0.5mg/L以下，目前較可行的技術(shù)為化學(xué)輔助除磷，除磷藥劑采用聚合氯化鋁[Al2(OH)nCl6-n]m，簡稱PAC，通過投藥形成絮凝體，再經(jīng)反硝化深床濾池過濾去除。

由于本工程現(xiàn)狀已包含混凝過濾，結(jié)合上述分析，本工程選用工藝方案為：微絮凝過濾（反硝化深床濾池）+化學(xué)氧化（次氯酸鈉）+化學(xué)除磷（PAC）。

(4)工藝流程

為保證污水處理廠提標(biāo)升級后出水達(dá)標(biāo)，并使提標(biāo)升級后污水廠出水依靠重力排入現(xiàn)狀出水口，結(jié)合上述污水處理工藝論證，大悟縣城市污水處理廠提標(biāo)升級改造工藝為混凝沉淀池后增設(shè)提升泵房、反硝化濾池和接觸消毒池。提標(biāo)升級后水處理工藝流程如圖1。

圖1 提標(biāo)升級后水處理工藝流程圖

3.反硝化濾池工程設(shè)計

根據(jù)上述分析，本工程需新建提升泵房、接觸消毒池及反硝化濾池，本文重點(diǎn)論述反硝化濾池的作用、設(shè)計參數(shù)以及平面布局。

(1)功能

反硝化深床濾池是搭載了固定生物膜反應(yīng)功能的深床過濾濾池，集生物脫氮及過濾功能的深度處理單元，其設(shè)計可選擇濾池單獨(dú)運(yùn)行或反硝化運(yùn)行工藝，具有多種功能：

①懸浮物（SS）的物理過濾，通常為5～10mg/L；

②磷酸鹽磷（PO4-P）的化學(xué)除磷+過濾去除，通常0.5mg/L；

③硝基氮（NO3-N）的生物反硝化，通常3mg/L。

(2)設(shè)計參數(shù)

①濾池規(guī)模：設(shè)計規(guī)模2.0×104m3/d。

②濾池數(shù)量

表2 單池尺寸

表3 濾料及承托層

濾料需根據(jù)實(shí)際需要供貨，并需要額外考慮一定的損耗量（通常為3%～5%）。

表4 水力負(fù)荷

表5 反沖洗強(qiáng)度設(shè)計

表6 控制方式

表7 反沖洗設(shè)備

本項(xiàng)目濾池配置1套反沖洗系統(tǒng)，每次只能為一格濾池進(jìn)行反沖洗，反沖洗羅茨風(fēng)機(jī)采用3臺，2用1備，反沖洗水泵采用潛污泵，2臺，1用1備。

反沖洗廢水通過反沖洗廢水排水氣動蝶閥排放到濾池進(jìn)水渠下方的反沖洗廢水管中，再流入反沖洗廢水池，反沖洗廢水池池容至少為一格濾池反洗廢水量的1.5倍，反沖洗廢水通過潛污泵小流量提升進(jìn)入廠內(nèi)污水提升泵井。

表8 反沖洗廢水池

表9 壓縮空氣氣源

濾池配套的進(jìn)水閘門、過濾出水調(diào)節(jié)閥、反沖洗進(jìn)水閥、反沖洗進(jìn)氣閥、反沖洗排水閥均采用氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，壓縮空氣氣源為氣動閥門提供壓縮空氣。

表10 碳源投加系統(tǒng)

碳源投加系統(tǒng)按反硝化去除5mg/L硝態(tài)氮，按日平均處理水量2萬m3/d考慮。

采用純度20%的乙酸鈉（CH3COONa）作為碳源，碳源投加控制采用“前饋+后饋”環(huán)路控制機(jī)制，在保證系統(tǒng)出水的前提下，確保系統(tǒng)最經(jīng)濟(jì)可靠的碳源投加。系統(tǒng)包括：溶液制備及儲存系統(tǒng)、乙酸鈉（CH3COONa）溶液定量投加系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)。

(3)平面及剖面布置

圖2 反硝化深床濾池平面圖

4.處理效果

大悟縣城區(qū)污水廠從2019年7月開始試運(yùn)行，至今已安全穩(wěn)定運(yùn)行2年多。運(yùn)行期間，污水廠嚴(yán)格按照《城市污水處理廠運(yùn)行、維護(hù)、及其安全技術(shù)規(guī)程》（CJJ 60-94）進(jìn)行生產(chǎn)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了安全穩(wěn)定生產(chǎn)，各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到連續(xù)穩(wěn)定排放要求。

圖3 反硝化深床濾池1-1剖面圖

表11 大悟縣科亮污水廠2021年7月至2021年11月進(jìn)水水質(zhì)

表12 大悟縣科亮污水廠2021年7月至2021年11月出水水質(zhì)

根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以看出：出水水質(zhì)穩(wěn)定，達(dá)到《城市污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)。

5.結(jié)語

大悟縣城區(qū)污水處理廠提標(biāo)升級工程自2019年7月運(yùn)行以來，實(shí)現(xiàn)了污水出水由一級B標(biāo)準(zhǔn)提升至一級A標(biāo)準(zhǔn)，減輕了受納水體環(huán)境負(fù)荷，該工程的成功運(yùn)行對城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)升級工藝選擇具有示范意義。