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                污水廠提標擴建工作中A/O+高效沉淀 + 深床濾池應用

                來源:《中國高新科技》雜志  作者:張婷婷
                 
                1 項目背景
                 
                某污水處理廠的既有處理能力為1×104m3/d,出水水質為一級A標準。但隨著城市的發展,污水處理量隨之增加,同時根據《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標準》(DB51/2311-2016)要求,污水排放標準限值降低,需達到Ⅳ類水質標準。因此亟需組織提標擴建工作,實現日均污水處理能力和排出水質的雙重提升。
                 
                2 原污水廠運行狀況
                 
                2.1 處理工藝及進、出水水質
                 
                原污水排水體系按照1×104m3/d的處理標準建設而成,引入倒置A/O運行模式,兼具沉淀、過濾、消毒及排放等多重功能于一體。根據原水質統計數據可知,有關于BOD5值的相關數據體量極為有限。結合日常污水處理檢測數據以及檢測期間所得到的極少量BOD5值,將其取為COD的1/2。同時可知原水COD/TN=3.17、COD/TP=35.5、BOD5/TN=1.6、BOD5/TP=17.7,存在碳氮比偏低的特點,難以獲得充足的碳源支持。根據該污水處理廠的建設方案,執行一級A出水標準,但實際效果差強人意,原水中的BOD5濃度較低,進入到脫氮除磷環節時存在碳源明顯不足的問題,實際取得的磷、氮處理效果欠佳,與既定的出水品質要求尚有差距。該污水處理廠主要對接對象為居民生活用水,但受歷史規劃方案等因素的影響,老城區污水管網系統運行效率偏低、污水濃度偏低。因此,需要提高處理氨氮、總氮及TP等污染物的效果。
                 
                2.2 原污水處理系統的主要問題
                 
                根據原污水廠運行方案可知,污水處理全路徑的停留時間為16.9h,具體可分為3個階段:缺氧段3.4h、厭氧段2.5h、好氧段11.0h,該時間分配方案可滿足日常的生物脫氮除磷時間要求,但局限在于脫氮效率偏低。究其原因主要體現在3個方面:
                 
                (1)風機運行缺乏穩定性且工作能力偏低,導致生化池內曝氣量不足,難以創造較高的硝化效率。經檢測可知各分區的DO值為:缺氧池0.3mg/L、厭氧池0.4mg/L、好氧池1.3~2.0mg/L。
                 
                (2)相較于“碳氮比至少為4”的要求,實際的進水碳氮比僅為1.6,導致反硝化過程難以獲得充足的碳源支持,不具備顯著的生物脫氮除磷效果。
                 
                (3)硬件組成方面缺乏后置化學除磷設施,為了避免該缺陷,通常會在二沉池出口內投入大量的磷藥劑,這將會導致污泥活性受到影響。
                 
                3 基于污水廠運行現狀的提標擴建
                 
                3.1 原系統改造思路
                 
                (1)鑒于提標改造過程中不可發生停水現象的基本要求,暫不對現有構筑物采取改造措施,僅對設備換新或維護。
                 
                (2)以生化池脫氮為重點分析對象,切實提高其脫氮水平。
                 
                (3)根據生化池的既有狀況采取優化措施,以期創造更高的生物除磷效率,并適時配套后置化學除磷裝置,發揮輔助作用。
                 
                3.2 基于原系統的改造內容
                 
                (1)優先對原有風機換新,提高生化池的曝氣量。為最大限度降低改造對系統運行所造成的干擾,逐臺更換鼓風設備,維持生化池內既有的曝氣系統不變,更換設備后逐步提升曝氣量,以提高曝氣效果。
                 
                (2)增添外部碳源投加設施,根據現場情況布設碳源投加點,較為合適的是位于一期缺氧池、二期AAOAO的末端A段及深床濾池入口。
                 
                (3)增設二沉池剩余污泥回流管路,并在既有基礎上加大回流量,以達到提高污泥濃度的效果。
                 
                (4)在既有系統出水方式的基礎上采取優化措施,需進入高效混凝沉淀池并于該處完成化學除磷操作;再轉入深床濾池,作進一步的脫氮處理。
                 
                (5)根據全新建設要求,TN應為10mg/L,而結合現場氣候環境可知,冬季水溫較低,TN要想達標并非易事。根據擴建方案,優先建設深床濾池,在夏季完成施工及調試,穩定提升總氮處理能力。
                 
                3.3 提標擴建方案
                 
                (1)設計規模及進、出水水質。本次擴建工程根據用水量增長情況統計出所產生的污水總和,其形成的總量約1.2×104m3/d,而原有污水廠的處理量約1×104m3/d。在擴建工程中,應保證建成后其能夠創造的深度處理規模達到1.2×104m3/d。
                 
                (2)提標擴建工藝。出于對提標擴建質量、施工效率、成本等方面的考慮,本次擴建工作中以AAOAO工藝為核心。深度處理采取1.2×104m3/d的標準,為高效沉淀池和反硝化深床濾池相結合的運行方式。污水處理的具體工藝流程如圖1所示。
                 
                污水最初進入粗格柵內,經此環節后去除大粒徑漂浮物;隨后在泵裝置的作用下提升至細格柵,以便清理更加細微的漂浮物;經處理后水體流入沉砂池內,將其中的大粒徑砂石清理干凈;再轉入AAOAO生化反應池,依次完成預缺氧調節、厭氧、缺氧、好氧、缺氧、好氧多級反應,經過此環節后多數有機物、氨氮、總氮及總磷均可被去除。采取多點進水的方式,配置具有可調節特性的進水堰。出水將進入二沉池并于該處完成泥水分離操作,經由超細格柵后轉至二次提升泵房。該處的污水將進入高效沉淀池,向其中摻入適量PAC等物質,以達到化學除磷的效果,出水轉至深床濾池內,可清理懸浮物和TN,最后接受紫外消毒處理后即可排放。二沉池污泥的流通渠道有兩類,一是厭氧/缺氧調節區,二是進入污泥池并得到進一步的濃縮壓濾處理。
                 
                4 提標擴建后的運行效果分析
                 
                工程于2020年初完工,5月份系統進入穩定運行期,可發現各項出水指標的實測值均滿足提標擴建的要求。
                 
                (1)COD/NH3-N0:在尚未采取提標擴建處理措施前,進水中不乏有部分降解難度偏大的COD,傳統的AAO工藝出水COD普遍在30mg/L左右。應用提標擴建處理措施后,主體工藝升級為AAOAO,此時出水COD值可進一步降低。原系統風機效率長期偏低,但經過風機換新后配置的空氣懸浮風機綜合應用效果較好,出水BUD5和NH3-N均大幅下降,進一步提高了硝化效果。
                 
                (2)SS:根據原系統二沉池的運行特性可知出水SS約8mg/L,經過改造后增添了高效沉淀池,實測出水SS值在6mg/L左右。
                 
                (3)TN:TN的去除是污水廠運行過程中的重點內容,從原系統的運行狀況來看,缺氧池停留時間較短,加之管路偏小等因素的影響導致TN去除效率明顯偏低。為確保生化池出水TN<20mg/L,必須嚴格控制剛性進水量,該值宜<7000m3/d,根據此方面的要求建設3×103m3/d調節池,所持續的總停留時間可達21.76h,出水TN<10mg/L。
                 
                (4)碳源:在缺氧池投加葡萄糖、濾池前投加乙酸鈉,可降低碳源的投加成本。
                 
                (5)TP:經提標擴建處理后新建系統的進水量為1.2×104m3/d,由于配置高效沉淀池,因此過濾后的出水平均TP值在0.3mg/L以內,相比未改造前的0.5mg/L有下降的變化趨勢。
                 
                5 結論
                 
                綜上所述,得出以下結論:
                 
                (1)在既有污水廠一級A出水標準的基礎上作出升級,滿足《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標準》要求,配置多級A/O+高效沉淀池+反硝化深床濾池,實測結果表明該方案具有可行性。
                 
                (2)原系統中,進水的COD具有降解難度較大的特點,憑借生化單元難以控制出水COD。鑒于此,在濾池后增設高級氧化單元。
                 
                (3)原系統中存在進水TN浮動較大且進水碳源總量相對偏少的情況,嚴重抑制了生化單元的TN去除率,該值難以突破70%,不利于反硝化深床濾池的穩定運行,為改善這一現象需向其中投入大量的乙酸鈉,導致成本明顯增大。對此,采取投加葡萄糖和濾池前投加乙酸鈉的方式可降低碳源投入費用。


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