北極星水處理網訊:摘 要：重慶市某汙水廠處理規模為 40 × 104 m³ /d，原採用以 A － A2 /O 為主體的二級處理工藝，進水汙染物濃度常年偏高於一般城市生活汙水，現狀生物池池容小、用地受限，TN、TP、SS 的去除是提標改造的關鍵。提標改造工程採用原工藝，但對生物池進行擴容，並增設高效沉澱池和均質石英砂濾料濾池深度處理工藝。設計中充分利用生物池旁的綠化帶和道路用地對生物池進行擴容，並增加攪拌器，設置缺氧好氧轉換區，靈活調節缺氧區停留時間，在二級處理單元保證 TN 的去除; 增設深度處理工藝，有效去除 TP 和 SS。通過設置轉換井，實現不停產改造。建成運行以來，運行狀況良好，出水水質穩定達到一級 A 排放標準。
關鍵詞：提標改造; 脫氮除磷; A － A2/O 工藝
重慶某汙水廠是重慶市主城區最重要的大型汙水處理廠之一，現狀規模為 40 × 104 m³ /d /d，採用 A － A2 /O 處理工藝。為了使出水水質從《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》( GB 18918—2002) 一級 B 標準提高到一級 A 標準，現實施提標改造。
提標改造工程充分發揮二級處理單元的作用，通過對現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、好氧轉換區的設置，使得運行靈活，適應性強。通過優化設計，可實現汙水廠不停產改造。
1 汙水廠改造前運行概況
汙水處理廠原設計出水水質執行《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》( GB 18918—2002) 中的一級B 標準。
原工藝流程見圖 1。
對汙水廠 2015 年、2016 年兩年的實際進水水質數據進行分析，結果見表 1。
從表 1 可知，部分指標( 如 BOD5、COD、TN) 進水濃度全年平均值偏高於一般城市生活汙水水質; 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，可採用生物脫氮; 碳磷比平均值約為 49，可採用生物除磷。
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於 15 ℃，全年最低水溫為 14． 7 ℃。
出水水質如表 2 所示。
2 提標改造工程設計
2.1 提標改造重點難點分析
提標改造工程設計進、出水水質見表 3。
從現狀出水水質來看，BOD5 已穩定達到一級 A標準，COD、NH3 － N、糞大腸菌群通過調整運行工況( 增加曝氣量、增大消毒劑投加量) 可達到一級A標準，TN、TP、SS 則是提標工程需重點考慮的指標。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除磷，一般在深度處理階段設化學除磷單元。SS 主要通過沉澱、過濾去除。
結合設計進出水水質要求，對現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。
統計時段內，生物池實際汙泥濃度平均值約為4 428 mg /L，計算時取汙泥濃度為 4 000 mg /L，最不利水溫取 15 ℃。
缺氧區計算公式如下：
計算得到不同溫度下的反硝化速率及需要的缺氧區停留時間，如表 4 所示。
好氧區計算公式如下:
汙泥濃度為 4 000 mg /L 時，好氧區需要的停留時間為 6．9 h。考慮到冬季缺氧區需要的停留時間較長，可適當提高汙泥濃度，縮短停留時間。當汙泥濃度為 5 000 mg /L 時，計算得好氧區需要的停留時間為 5．5 h，缺氧區需要的停留時間為 3．46 h。
現狀生物池為推流式，原設計總停留時間為8．9 h，其中選擇區 0．3 h、厭氧區 1．53 h、缺氧區2．07 h、好氧區 5．0 h。缺氧區加好氧區總停留時間僅 7． 07 h，不能滿足一級A標準的處理要求。
2.3 改造工藝設計
提標改造工程針對 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; 增加混凝沉澱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，增加混凝沉澱過濾單元保證 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，因此採用方案一進行提標改造。
2. 3. 1 二級處理單元改造
現狀生物池分區布置見圖 2。改造後生物池平面布置見圖 3，分區布置見圖 4。
充分利用現狀生物池旁的綠地，在每組生物池旁增加兩條廊道，與現狀生物池連通，使生物池總停留時間延長到 11．51 h。改造後，二期生物池選擇區停留時間為 0． 3 h，厭氧區停留時間為 1． 53 h，缺氧區( 含缺氧好氧轉換區) 停留時間為 4．32 h，好氧區停留時間為 5.36 h，總停留時間為 11．51 h，較原設計總停留時間增加 2．61 h。
將缺氧區末端設置為缺氧、好氧轉換區，轉換區停留時間為 2． 25 h，設攪拌器，可根據實際水質，通過調整曝氣頭及攪拌器開閉情況，切換缺氧、好氧狀態。若轉換區全部按缺氧區運行，缺氧區停留時間最大可達 4． 32 h，此時好氧區停留時間為 5． 36 h。
若轉換區全部按好氧區運行，好氧區停留時間最大可達 7． 61 h，此時缺氧區停留時間為 2． 07 h。
其他強化脫氮措施包括: ①現狀生物池只設置了選擇區和厭氧區進水，改造進水管，增加缺氧區進水點，實現多點進水; ②關閉內回流區域的曝氣頭; ③預留碳源投加設施，以應對可能出現的水質變化。
2. 3. 2 深度處理設計
深度處理選擇高效沉澱池 + 砂濾池過濾工藝。
① 高效沉澱池
高效沉澱池共分為 10 格，機械攪拌區水力停留時間為 103 s，中間反應區水力停留時間為 94 s，快速混合反應區水力停留時間為 9．0 min，推流區水力停留 時 間 為 3．86 min，澄清區設計上升流速為14． 25 m /h，汙泥回流比為 2% ～ 5% 。
在機械攪拌區投加聚合硫酸鐵溶液，高效沉澱池化學法去除的磷以 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。在快速混合反應區投加 PAM，設計最大投加量為 1 mg /L。
斜管直徑為 80 mm，長度為 750 mm，安裝角度為 60°。斜管區上部設置可推拉式蓋板，輕質高強，可分段移動打開，既便於檢修維護，又能防止太陽光直射，減少青苔滋生，延緩斜管老化。
② 均質濾料濾池
濾池分為 20 格，單格內空尺寸為 9． 3 m × 16． 3 m，單格過濾面積為 130． 4 ㎡，池總高為 4． 6 m。採用均質石英砂濾料，粒徑為 1． 2 ～ 2． 4 mm，濾料厚度為 1． 4 m。採用長柄濾頭配水系統。設計平均濾速為 6． 39 m /h，強制濾速為 6． 74 m /h。濾池採用氣水反衝洗。單獨氣衝洗強度為15 L /( s·㎡) ，衝洗時間 2 min; 氣水聯衝時水衝強度為 3． 0 L /( s·㎡) ，氣衝強度為 15 L /( s·㎡) ，衝洗時間 4 min; 單獨水衝強度 6． 0 L /( s·㎡) ，衝洗時間 6 min。反衝洗全過程伴有表面掃洗，強度為2． 0 L /( s·㎡ ) 。
2. 3. 3 不停產碰管設計
提標改造工程主要涉及 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。由於工程規模較大，工藝主管管徑為 DN2 400，且主管上需增設閥門，若按常規設計，則碰管時必然造成汙水廠停產，汙水直接溢流，勢必帶來環境汙染問題。設計在兩處汙水主管碰管處設置轉換井( 見圖 5) ，以轉換井代替常規三通，待轉換井建好、新增管道安裝好後，再對現狀管道進行水下切割，可以實現不停產碰管。
3 運行情況
提標改造工程實際出水水質見表 5，達標率為100% 。
4 結語
在汙水廠提標改造工程中，通過對現狀生物池擴容及增加攪拌器、設置缺氧好氧轉換區，實現 TN的有效去除; 增加高效沉澱池和砂濾池去除 TP 和 SS。通過設置汙水轉換井實現總管碰管不停產。提標工程建成投運以來，出水水質能穩定達到一級 A排放標準。
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