關(guān)鍵詞：提標(biāo)改造; 脫氮除磷; A － A²/O 工藝

重慶某污水廠是重慶市主城區(qū)最重要的大型污水處理廠之一，現(xiàn)狀規(guī)模為 40 × 10⁴ m3 /d /d，采用 A － A² /O 處理工藝。為了使出水水質(zhì)從《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB 18918—2002) 一級 B 標(biāo)準(zhǔn)提高到一級 A 標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)實施提標(biāo)改造。

提標(biāo)改造工程充分發(fā)揮二級處理單元的作用，通過對現(xiàn)狀生物池的改造保證 TN 去除，再增加深度處理單元保證 TP、SS 去除，該改造方案工程投資省，運行成本低，缺氧、好氧轉(zhuǎn)換區(qū)的設(shè)置，使得運行靈活，適應(yīng)性強。通過優(yōu)化設(shè)計，可實現(xiàn)污水廠不停產(chǎn)改造。

污水處理廠原設(shè)計出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB 18918—2002) 中的一級B 標(biāo)準(zhǔn)。

原工藝流程見圖 1。

對污水廠 2015 年、2016 年兩年的實際進水水質(zhì)數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)果見表 1。

從表 1 可知，部分指標(biāo)( 如 BOD₅、COD、TN) 進水濃度全年平均值偏高于一般城市生活污水水質(zhì); BOD₅ /COD 平均值約為 0． 59，可生化性較好; 碳氮比平均值約為 4． 8，可采用生物脫氮; 碳磷比平均值約為 49，可采用生物除磷。

近兩年實際進水水溫為 14． 7 ～ 32． 0 ℃，其中2015 年全年水溫均在 15 ℃ 以上，全年最低水溫為15． 1 ℃ ; 2016 年全年水溫有兩天低于 15 ℃，全年最低水溫為 14． 7 ℃。

出水水質(zhì)如表 2 所示。

2.1 提標(biāo)改造重點難點分析

從現(xiàn)狀出水水質(zhì)來看，BOD₅ 已穩(wěn)定達(dá)到一級 A標(biāo)準(zhǔn)，COD、NH₃ － N、糞大腸菌群通過調(diào)整運行工況( 增加曝氣量、增大消毒劑投加量) 可達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)，TN、TP、SS 則是提標(biāo)工程需重點考慮的指標(biāo)。TN 的去除主要依靠生物脫氮，具體措施包括二級生物處理脫氮、深度處理( 如生物濾池) 脫氮等。TP 的去除依靠生物除磷和化學(xué)除磷，一般在深度處理階段設(shè)化學(xué)除磷單元。SS 主要通過沉淀、過濾去除。

2.2 現(xiàn)狀構(gòu)筑物復(fù)核計算

結(jié)合設(shè)計進出水水質(zhì)要求，對現(xiàn)狀生物處理單元處理能力進行校核。

一級處理單元對 BOD₅、COD、SS 的去除率取35% ，對 TN、NH₃ － N、TP 的去除率取 5% ，由此確定生物池進水水質(zhì)如下: BOD₅ 192 mg /L，COD 312 mg /L，SS 195 mg /L，TN 47． 5 mg /L，NH₃ － N 33． 2 mg /L，TP 5． 7 mg /L。

統(tǒng)計時段內(nèi)，生物池實際污泥濃度平均值約為4 428 mg /L，計算時取污泥濃度為 4 000 mg /L，最不利水溫取 15 ℃。

缺氧區(qū)計算公式如下：

計算得到不同溫度下的反硝化速率及需要的缺氧區(qū)停留時間，如表 4 所示。

好氧區(qū)計算公式如下:

污泥濃度為 4 000 mg /L 時，好氧區(qū)需要的停留時間為 6．9 h?？紤]到冬季缺氧區(qū)需要的停留時間較長，可適當(dāng)提高污泥濃度，縮短停留時間。當(dāng)污泥濃度為 5 000 mg /L 時，計算得好氧區(qū)需要的停留時間為 5．5 h，缺氧區(qū)需要的停留時間為 3．46 h。

現(xiàn)狀生物池為推流式，原設(shè)計總停留時間為8．9 h，其中選擇區(qū) 0．3 h、厭氧區(qū) 1．53 h、缺氧區(qū)2．07 h、好氧區(qū) 5．0 h。缺氧區(qū)加好氧區(qū)總停留時間僅 7． 07 h，不能滿足一級A標(biāo)準(zhǔn)的處理要求。

2.3 改造工藝設(shè)計

提標(biāo)改造工程針對 TN、TP、SS 的去除有兩種思路。方案一: 二級生物處理單元擴容，延長停留時間，保證 TN 的去除; 增加混凝沉淀過濾深度處理單元保證 TP、SS 的去除。方案二: 深度處理增加硝化、反硝化兩級生物濾池去除 TN，增加混凝沉淀過濾單元保證 TP、SS 的去除。兩種方案比較，方案一工藝流程更短，工程投資更省，無需外加碳源，運行成本更低，因此采用方案一進行提標(biāo)改造。 

2. 3. 1 二級處理單元改造

現(xiàn)狀生物池分區(qū)布置見圖 2。改造后生物池平面布置見圖 3，分區(qū)布置見圖 4。

充分利用現(xiàn)狀生物池旁的綠地，在每組生物池旁增加兩條廊道，與現(xiàn)狀生物池連通，使生物池總停留時間延長到 11．51 h。改造后，二期生物池選擇區(qū)停留時間為 0． 3 h，厭氧區(qū)停留時間為 1． 53 h，缺氧區(qū)( 含缺氧好氧轉(zhuǎn)換區(qū)) 停留時間為 4．32 h，好氧區(qū)停留時間為 5.36 h，總停留時間為 11．51 h，較原設(shè)計總停留時間增加 2．61 h。

將缺氧區(qū)末端設(shè)置為缺氧、好氧轉(zhuǎn)換區(qū)，轉(zhuǎn)換區(qū)停留時間為 2． 25 h，設(shè)攪拌器，可根據(jù)實際水質(zhì)，通過調(diào)整曝氣頭及攪拌器開閉情況，切換缺氧、好氧狀態(tài)。若轉(zhuǎn)換區(qū)全部按缺氧區(qū)運行，缺氧區(qū)停留時間最大可達(dá) 4． 32 h，此時好氧區(qū)停留時間為 5． 36 h。

若轉(zhuǎn)換區(qū)全部按好氧區(qū)運行，好氧區(qū)停留時間最大可達(dá) 7． 61 h，此時缺氧區(qū)停留時間為 2． 07 h。

其他強化脫氮措施包括: ①現(xiàn)狀生物池只設(shè)置了選擇區(qū)和厭氧區(qū)進水，改造進水管，增加缺氧區(qū)進水點，實現(xiàn)多點進水; ②關(guān)閉內(nèi)回流區(qū)域的曝氣頭; ③預(yù)留碳源投加設(shè)施，以應(yīng)對可能出現(xiàn)的水質(zhì)變化。 

2. 3. 2 深度處理設(shè)計

深度處理選擇高效沉淀池 + 砂濾池過濾工藝。 

① 高效沉淀池

高效沉淀池共分為 10 格，機械攪拌區(qū)水力停留時間為 103 s，中間反應(yīng)區(qū)水力停留時間為 94 s，快速混合反應(yīng)區(qū)水力停留時間為 9．0 min，推流區(qū)水力停留 時 間 為 3．86 min，澄清區(qū)設(shè)計上升流速為14． 25 m /h，污泥回流比為 2% ～ 5% 。

在機械攪拌區(qū)投加聚合硫酸鐵溶液，高效沉淀池化學(xué)法去除的磷以 0．5 mg /L 計，則聚合硫酸鐵原液( 有效鐵含量 11% ) 投加量為 32． 8 mg /L。在快速混合反應(yīng)區(qū)投加 PAM，設(shè)計最大投加量為 1 mg /L。

斜管直徑為 80 mm，長度為 750 mm，安裝角度為 60°。斜管區(qū)上部設(shè)置可推拉式蓋板，輕質(zhì)高強，可分段移動打開，既便于檢修維護，又能防止太陽光直射，減少青苔滋生，延緩斜管老化。 

② 均質(zhì)濾料濾池

濾池分為 20 格，單格內(nèi)空尺寸為 9． 3 m × 16． 3 m，單格過濾面積為 130． 4 ㎡，池總高為 4． 6 m。采用均質(zhì)石英砂濾料，粒徑為 1． 2 ～ 2． 4 mm，濾料厚度為 1． 4 m。采用長柄濾頭配水系統(tǒng)。設(shè)計平均濾速為 6． 39 m /h，強制濾速為 6． 74 m /h。濾池采用氣水反沖洗。單獨氣沖洗強度為15 L /( s·㎡) ，沖洗時間 2 min; 氣水聯(lián)沖時水沖強度為 3． 0 L /( s·㎡) ，氣沖強度為 15 L /( s·㎡) ，沖洗時間 4 min; 單獨水沖強度 6． 0 L /( s·㎡) ，沖洗時間 6 min。反沖洗全過程伴有表面掃洗，強度為2． 0 L /( s·㎡ ) 。 

2. 3. 3 不停產(chǎn)碰管設(shè)計

提標(biāo)改造工程主要涉及 2 處工藝主管碰管: 二沉池出水總管與深度處理單元進水管碰管; 深度處理單元出水管與消毒池進水總管碰管。由于工程規(guī)模較大，工藝主管管徑為 DN2 400，且主管上需增設(shè)閥門，若按常規(guī)設(shè)計，則碰管時必然造成污水廠停產(chǎn)，污水直接溢流，勢必帶來環(huán)境污染問題。設(shè)計在兩處污水主管碰管處設(shè)置轉(zhuǎn)換井( 見圖 5) ，以轉(zhuǎn)換井代替常規(guī)三通，待轉(zhuǎn)換井建好、新增管道安裝好后，再對現(xiàn)狀管道進行水下切割，可以實現(xiàn)不停產(chǎn)碰管。

提標(biāo)改造工程實際出水水質(zhì)見表 5，達(dá)標(biāo)率為100% 。