郭 煒，張嘉聲

（廣東省廣業(yè)環(huán)保產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 510030）

0 引言

汕頭市某市政污水處理廠設(shè)計(jì)污水處理能力為10 萬 m3/d，目前出水水質(zhì)中 CODCr、BOD5、NH4+ˉN、TN、SS 均可以達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)，一期出水 TP、糞大腸菌群均可達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí) B 標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)《近岸海域污染防治方案》以及《廣東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳廣東省環(huán)境保護(hù)廳關(guān)于進(jìn)一步加快敏感區(qū)域污水處理設(shè)施提標(biāo)改造工作的通知》的要求，敏感區(qū)域（供水通道沿岸、重要水庫匯水區(qū)、近岸海域直接匯水區(qū)等）、建成區(qū)水體水質(zhì)達(dá)不到地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)的城市等區(qū)域的城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施出水應(yīng)達(dá)到一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)及廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《水污染物排放限值》（DB 44/26—2001）的較嚴(yán)值。汕頭市某市政污水處理廠不能滿足出水水質(zhì)目標(biāo)，因此需進(jìn)行水質(zhì)提標(biāo)改造。

1 市政污水處理廠的現(xiàn)狀

1.1 市政污水廠的基本概況

現(xiàn)狀廠區(qū)主要構(gòu)（建）筑物包括粗格柵及進(jìn)水泵房、細(xì)格柵及渦流沉砂池、完全混合型A2/O 生化池、鼓風(fēng)機(jī)房、二次沉淀池、污泥泵房、儲(chǔ)泥池、污泥濃縮脫水車間、消毒池及尾水排放泵房。

1.2 污水廠提標(biāo)水質(zhì)目標(biāo)

根據(jù)相關(guān)要求，出水的排放執(zhí)行廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《水污染物排放限值》（DB 44/26—2001）第二時(shí)段一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)中的較嚴(yán)值。根據(jù)本工程設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)和出水水質(zhì)，污水處理程度如表1 所示。

表1 污水處理程度

2 提標(biāo)改造方案比選

在現(xiàn)實(shí)的城市污水提標(biāo)改造過程中，往往因?yàn)閱渭兊哪稠?xiàng)處理技術(shù)很難徹底滿足一級(jí)A 排放標(biāo)準(zhǔn)或再生水水質(zhì)的要求，所以需要各種污水處理技術(shù)的合理組合，而這些結(jié)合又與各處理單元之間的互容性以及在經(jīng)濟(jì)上的可行性直接相關(guān)[1]。根據(jù)本工程用地面積受限的特殊性以及進(jìn)水水質(zhì)特點(diǎn)和出水水質(zhì)要求，本著投資合理、運(yùn)行費(fèi)用經(jīng)濟(jì)、水質(zhì)安全可靠的原則，從上述諸多工藝中篩選出同樣具有除磷脫氮和提標(biāo)功能的“混凝—沉淀—過濾（混凝沉淀過濾工藝）”“微孔膜過濾（微孔膜過濾工藝）”“膜生物反應(yīng)器工藝”作為本工程的備選方案，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合分析，優(yōu)化方案。

2.1 混凝沉淀過濾工藝

在城市污水提標(biāo)改造中，向二次處理后的尾水投加混凝劑和助凝劑，以破壞水里膠狀顆粒的平衡態(tài)，在特定水力條件下，利用膠狀及其微粒之間的互相沖擊和凝聚，而產(chǎn)生易在水面析出的干絮物[2]，隨后，在濾池處理中流經(jīng)多孔介質(zhì)或?yàn)V網(wǎng)做進(jìn)一步的固液混合物分離。城市再生水廠中使用的“二級(jí)處理—混凝—過濾—?dú)⒕边@一基本工藝流程比較多，而當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的城市污水回用工程中也多使用該基本工藝流程。

2.2 微孔膜過濾工藝

近年來，微孔膜過濾技術(shù)開始應(yīng)用，其出水效果尤其是濁度、SS、氨氮含量、細(xì)菌等均高于常規(guī)方法，是因?yàn)槲V膜有相對(duì)完整、均衡的多孔結(jié)構(gòu)。微過濾的基本原理是篩網(wǎng)狀過濾技術(shù)，在高靜壓差情況下，低于微濾膜孔徑的雜質(zhì)將被攔截在微濾膜表面上，對(duì)大小不同的組分進(jìn)行了隔離。由于微孔過濾技術(shù)在國(guó)外的廢棄物再生處理項(xiàng)目中獲得了實(shí)際運(yùn)用，國(guó)內(nèi)外涌現(xiàn)了一批專門制造微孔過濾裝置的廠商。

2.3 膜生物反應(yīng)器工藝

膜生物反應(yīng)器是膜技術(shù)和污水生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合產(chǎn)生的廢水處理工藝，與傳統(tǒng)常規(guī)方法處理的污泥相比，膜生態(tài)反應(yīng)器對(duì)出水水質(zhì)采用超、微濾膜組件，代替?zhèn)鹘y(tǒng)二次沉淀池，可以使生態(tài)反應(yīng)器達(dá)到比傳統(tǒng)活性污泥技術(shù)中更多的生物含量，從而增強(qiáng)了生物降解功能，且處理效率也更好[3]。膜分離后出水效率較高，當(dāng)處理范圍主要為生活污泥時(shí)，即可達(dá)到建設(shè)部的回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，裝置緊湊、占地較小、生活污泥產(chǎn)量較少。

2.4 提標(biāo)改造工藝比選

3 種提標(biāo)改造工藝比選如表2 所示。

表2 3 種提標(biāo)改造工藝比選

經(jīng)過綜合比選可以發(fā)現(xiàn)，3 種方法的出水水質(zhì)均能夠達(dá)到工程設(shè)計(jì)要求：相較于方案二、方案三，方案一混凝過濾法的使用范圍較廣，結(jié)構(gòu)穩(wěn)妥安全，出水水質(zhì)比較穩(wěn)定，安全系數(shù)高，從技術(shù)上來看是比較可行的，且由于工程設(shè)計(jì)的投入較少，管理經(jīng)驗(yàn)多，維修簡(jiǎn)便，收費(fèi)少，在經(jīng)濟(jì)上也較為合理。從工程技術(shù)可行性與經(jīng)濟(jì)合理性方面綜合考慮后，本工程項(xiàng)目的提標(biāo)與改造設(shè)計(jì)建議均采納方案一。

3 提標(biāo)改造生產(chǎn)構(gòu)筑物比選

3.1 提標(biāo)改造混凝沉淀單元比較

考慮到用地影響，本文主要對(duì)高效沉淀池、加砂高速沉淀池、磁混凝沉淀池進(jìn)行綜合分析。

3.1.1 高效沉淀池

高效沉淀池由反應(yīng)區(qū)和澄清區(qū)兩部分組成[4]，其優(yōu)點(diǎn)主要是絮凝體循環(huán)使用提高了絮凝劑的使用效果，節(jié)約了10%～30%的藥劑，斜管的布置提升了沉淀效果，具有較高的沉淀速度，可達(dá)到20～40 m/h，排放的污泥濃度高，可達(dá)到30～550 g/L，一體化污泥濃縮避免了后續(xù)的濃縮工藝，產(chǎn)生的污泥可以直接進(jìn)行脫水處理。

3.1.2 加砂高速沉淀池

加砂高速沉淀池工藝通過加入了作為形成高密度絮體的“種子”和壓載物的微砂，使絮體產(chǎn)生較大的密度，從而更易被沉淀除去。該工藝還需要配有粉末活性炭接觸、循環(huán)系統(tǒng)。和傳統(tǒng)技術(shù)比較，用微砂制成的絮體擁有較大的密度和較大的穩(wěn)定性，而且這種絮體擁有更高的沉降速率和上升速度，也使得工藝的體積和占地面積都更小，從而大大降低了施工成本。

3.1.3 磁混凝沉淀池

磁混凝澄清工藝是在污泥循環(huán)加載型沉淀技術(shù)的基礎(chǔ)上再投加磁粉，通過沉淀微細(xì)的磁粉檢測(cè)粒子析出晶核，使溶液的膠狀粒子和磁粉檢測(cè)粒子易于碰撞脫穩(wěn)并產(chǎn)生小絮體，從而極大地提高了懸浮液的去除效果[5]。磁混凝沉淀池的特性主要表現(xiàn)為沉積效率高于磁混凝沉淀池，為迅速沉積的鐵礬化提供了優(yōu)越的環(huán)境條件，并輔以斜管分離的優(yōu)點(diǎn)，加上良好的水力控制，使其上升流量能夠達(dá)到較高水平，在常規(guī)污水處理時(shí)，其最大水力上升流量可以達(dá)到20～40 m/h。

3.2 提標(biāo)改造過濾沉淀單元比較

3.2.1 反硝化深床濾池

反硝化深床濾池處理所使用的石英砂濾材在深濾池工作環(huán)境中同時(shí)具有過濾和抗硝化的作用[6]。當(dāng)濾池的進(jìn)水有溶解氧出現(xiàn)時(shí)，反硝化菌通過降解有機(jī)物的低分子態(tài)氧成為一個(gè)離子感受器。在無溶解氧的狀態(tài)下，反硝化菌通過硝酸鹽和亞硝酸鹽中的N5+和N3+成為生物體代謝中的離子感受器，O2-成為電子受氫體而形成H2O 和OH-的酸度，以有機(jī)物為碳源和電子捐贈(zèng)者的能源而被氧化為穩(wěn)定。因此控制濾池進(jìn)水溶解氧對(duì)于降低反硝化濾池碳源投加費(fèi)用、提高濾池出水穩(wěn)定性有重要作用。

3.2.2 連續(xù)流砂濾池

連續(xù)流砂濾池在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)亦稱作活性流砂濾池處理法，其特性是無須反沖洗的自動(dòng)化水泵或通風(fēng)機(jī)，而通過氣提的方法可連續(xù)洗砂。連續(xù)流砂過濾器是一款集混凝、澄清、過濾功能于一身的高效率過濾器，其特點(diǎn)不需要停機(jī)反沖洗；使用單層次濾材，無須級(jí)配，沒有水力分配不均和初濾液等問題；不需要反沖自動(dòng)化水泵及停機(jī)轉(zhuǎn)換用電動(dòng)、氣動(dòng)閥門；無須單設(shè)水泥構(gòu)筑物、澄清水池，無須水泥構(gòu)筑物、澄清用機(jī)械設(shè)備。

3.2.3 回轉(zhuǎn)式精密過濾器

回轉(zhuǎn)式精密過濾器是一種去除懸浮固體的過濾裝置，進(jìn)水SS 小于20 mg/L，出水SS 可小于10 mg/L?；剞D(zhuǎn)式精密過濾網(wǎng)主要由設(shè)備的主組件、中央過濾系統(tǒng)、反沖洗裝置、空氣傳動(dòng)系統(tǒng)、自控裝置等構(gòu)成，在滾輪上設(shè)有將可方便拆卸的濾網(wǎng)污水直接排入空心滾輪中。滾輪上有高強(qiáng)度的不銹鋼濾網(wǎng)，在運(yùn)行過程中污物從濾網(wǎng)內(nèi)側(cè)向外排放，而污物中的懸浮物則被攔截于濾網(wǎng)內(nèi)層。

3.2.4 纖維轉(zhuǎn)盤濾池

玻璃纖維轉(zhuǎn)盤濾池是將玻璃纖維轉(zhuǎn)盤放置于特殊結(jié)構(gòu)的混凝土濾池內(nèi)，其工作階段分為過濾、反沖、排泥等。污水重力流經(jīng)過濾池進(jìn)行處理，在濾池內(nèi)設(shè)布水堰，由于濾布為完全淹沒型，因此污水從濾布外流入，過篩液由中放空管道內(nèi)回收，重流通過出水堰再流出濾池內(nèi)處理。

4 提標(biāo)改造方案確定

根據(jù)上述工藝的對(duì)比分析，本文推薦磁混凝沉淀池+過濾作為提標(biāo)改造方案。該方案主要優(yōu)點(diǎn)如下。

（1）根據(jù)本次提標(biāo)所要求的出水水質(zhì)，采用磁混凝沉淀池工藝能有效去除SS、TP 等[7]，且磁混凝沉淀池出水能滿足本次提標(biāo)出水要求，因此近期可不設(shè)過濾措施，減少近期的工程投資費(fèi)用。

（2）在磁混凝沉淀池后預(yù)留過濾措施的用地為日后本污水處理廠提標(biāo)至四類水和中水回用留用余地，且不會(huì)造成投資上的浪費(fèi)。

（3）采用該方案從整體上看能節(jié)約污水處理廠有用地，便于污水處理廠遠(yuǎn)期的平面布置，但主要的問題在于工藝流程上若直接預(yù)留其他過濾措施所需的水頭，則造成近期電耗浪費(fèi)嚴(yán)重，因此針對(duì)工藝流程上是否預(yù)留富余水頭分析如下（以反硝化深床濾池為例）：如果現(xiàn)階段直接在流程上預(yù)留過濾所需水頭，則二次提升泵房的揚(yáng)程需增加3.5 m 左右，年增加電耗約40 萬kW·h，一定程度上浪費(fèi)了電耗，同時(shí)增加了近期的運(yùn)行成本。

5 結(jié)語

該城市污水處理廠建設(shè)容量為100 000 萬m3/d，污水處理提標(biāo)改造技術(shù)在不影響總體處理容量的前提下采取“混凝沉淀+過濾”的方法，其中膠凝沉降技術(shù)推薦使用磁混凝沉淀池技術(shù)，過濾方法推薦使用反硝式深床濾池。使用該方法的提標(biāo)技術(shù)改造工藝出流環(huán)境好，治理方法多，操作簡(jiǎn)便，投入和使用成本低，可以有效保證出流環(huán)境安全達(dá)標(biāo)排放，降低廢水總量的污染，改善周圍自然環(huán)境。