引言

為實(shí)現(xiàn)太湖流域水環(huán)境質(zhì)量持續(xù)改善，《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》（DB32/1072—2018）于2018年6月1日頒布實(shí)施，明確要求江蘇省太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠在一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上再提標(biāo)，太湖流域一級(jí)保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)某污水處理廠充分結(jié)合本廠水質(zhì)、水量及設(shè)施的本底情況，采用工程性措施和非工程性管控措施相結(jié)合的方式將污水處理廠出水提標(biāo)至新地標(biāo)。

1工程現(xiàn)狀工程現(xiàn)狀

1.1工藝流程該污水處理廠一期工程設(shè)計(jì)規(guī)模2.0×104m3/d，主體工藝為CAST工藝，二期工程設(shè)計(jì)規(guī)模3.0×104m3/d，主體工藝為A2/O工藝，總規(guī)模5.0×104m3/d，出水達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)狀出水口為一期、二期混合出水。污泥采用污泥濃縮+帶式脫水工藝處理至含水率≤80%后外運(yùn)處置。目前污水處理廠的日進(jìn)水量在90%涵蓋率下已經(jīng)達(dá)到4.8×104m3/d，其中工業(yè)廢水約占15%，主要為機(jī)械加工行業(yè)。污水處理廠現(xiàn)狀工藝流程如圖1所示。

1.2現(xiàn)狀出水水質(zhì)該廠近一年一、二期工程實(shí)際出水水質(zhì)見表1。可見，總出水穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)比提標(biāo)后要求達(dá)到的DB32/1072標(biāo)準(zhǔn)，除SS和BOD5已穩(wěn)定達(dá)標(biāo)外，其余指標(biāo)與目標(biāo)水質(zhì)有一定距離。

1.3現(xiàn)狀主體構(gòu)筑物主要設(shè)計(jì)參數(shù)一期CAST池一座分4格，單格平面尺寸為36.0m×20.0m×6.0m，單格總池容4320m3，設(shè)計(jì)規(guī)模833.33m3/h，最高水位污泥濃度3.5g/L，潷水寬度4m（單格1m），污泥負(fù)荷0.065kgBOD5/（kgMLSS·d），曝氣量78.0m3/min，運(yùn)行周期4.5h，其中進(jìn)水1.0h、反應(yīng)1.5h、沉淀1.0h、潷水1.0h。二期組合式A2/O池采用兩點(diǎn)進(jìn)水A2/O形式，二沉池和生化池合建，一座分兩組。池體分為缺氧區(qū)、厭氧區(qū)、好氧區(qū)、污泥回流區(qū)、硝化液回流區(qū)、沉淀區(qū)及加藥區(qū)。污泥回流、加藥區(qū)及剩余污泥排放區(qū)均利用沉淀區(qū)池周的三角區(qū)域，設(shè)計(jì)規(guī)模1250m3/h，總停留時(shí)間15.97h（其中厭氧區(qū)0.93h、缺氧區(qū)5.33h、好氧區(qū)9.71h），二沉池表面負(fù)荷0.78m3/（m2·h），曝氣量200m3/min，污泥濃度3500mg/L，污泥負(fù)荷0.072kgBOD5/（kgMLSS·d）。

1.4現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

①污水處理廠運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)基本能穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

②二期工程整體運(yùn)行情況比一期工程穩(wěn)定可靠。對(duì)比一期、二期工程各項(xiàng)出水指標(biāo)可以看出，二期工程各項(xiàng)出水指標(biāo)均優(yōu)于一期工程，尤其是TN指標(biāo)優(yōu)勢(shì)更為明顯，對(duì)現(xiàn)狀一期CAST池的生物池容積和二期組合式A2/O池的容積進(jìn)行復(fù)核，一期、二期工程的生物池容積略微不足，一期工程的缺氧區(qū)存在短流現(xiàn)象，缺氧環(huán)境不佳，造成一期工TN達(dá)標(biāo)率不高，二期工程生物脫氮除磷能力基本能滿足一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)要求，但是進(jìn)一步提升的潛力有限。

③廠區(qū)沒有有效的深度處理作保障。目前廠區(qū)深度處理段為加藥絮凝和纖維轉(zhuǎn)盤濾池，在去除SS和TP指標(biāo)上有一定的效果，能滿足廠區(qū)現(xiàn)狀一級(jí)A的出水要求，但是提標(biāo)后對(duì)出水TN、TP、COD均提出了更高的要求，現(xiàn)狀深度處理難以滿足要求。

2升級(jí)改造工藝確定升級(jí)改造工藝確定

2.1設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)以實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)的90%涵蓋率為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，具體設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)如表2所示。

2.2提標(biāo)改造工程的技術(shù)路線COD：現(xiàn)狀出水指標(biāo)中大部分已經(jīng)達(dá)到提標(biāo)后的出水要求，污水處理廠進(jìn)水以生活污水為主，本次提標(biāo)改造在強(qiáng)化源頭控制的同時(shí)，優(yōu)化控制排泥，提高污泥濃度、增大泥齡，同時(shí)強(qiáng)化深度處理能力，可以保證出水COD穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。NH3-N：根據(jù)對(duì)現(xiàn)狀供氣量和進(jìn)出水NH3-N濃度的復(fù)核，現(xiàn)狀供氣量能滿足需求，提標(biāo)改造工程通過保證進(jìn)入生化段污水中碳源和堿度充足等手段保障出水NH3-N指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

TN：對(duì)于TN的去除，一般會(huì)有兩種思路，一是進(jìn)一步挖掘現(xiàn)有生物池的處理能力，充分發(fā)揮生化池硝化反硝化作用。二是增加后續(xù)的深度處理單元，以進(jìn)一步去除TN，保障出水達(dá)標(biāo)。根據(jù)目前污水處理廠生物池運(yùn)行的實(shí)際情況，若想進(jìn)一步將TN去除至10mg/L以下，需要進(jìn)一步加大混合液回流比，同時(shí)優(yōu)化外加碳源位置和增加碳源的投加量，給污水處理廠的運(yùn)行帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。本工程同時(shí)考慮以上兩種思路作為出水TN達(dá)標(biāo)的雙重保證，在優(yōu)化運(yùn)行的同時(shí)在深度處理單元增加反硝化生物濾池。

TP：提標(biāo)改造工程出水標(biāo)準(zhǔn)較為嚴(yán)格，如單純依靠生物法，當(dāng)受到一定濃度沖擊時(shí)難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，因此，在深度處理段增加高速氣浮池，采用生物除磷與化學(xué)除磷相結(jié)合的方法強(qiáng)化除磷效果。微生物指標(biāo)：目前廠區(qū)的消毒工藝為紫外消毒，穩(wěn)定性較差，需要在紫外消毒池出水后投加次氯酸鈉加強(qiáng)消毒效果，本次提標(biāo)改造工作廢除現(xiàn)狀紫外消毒裝置，新建次氯酸鈉接觸消毒池。綜上，本次提標(biāo)改造工程性措施主要為拆除現(xiàn)有加藥絮凝及纖維轉(zhuǎn)盤濾池，增加反硝化生物濾池、高速氣浮池、接觸消毒池，同時(shí)提升廠區(qū)污泥脫水系統(tǒng)，將出廠污泥含水率從≤80%提高至≤60%，完善廠區(qū)除臭系統(tǒng)；非工程性管控措施為強(qiáng)化源頭控制、提高污泥濃度、增大泥齡、控制溶解氧、優(yōu)化碳源投加位置等。提標(biāo)改造工程的工藝流程如圖2所示。

3構(gòu)筑物設(shè)計(jì)構(gòu)筑物設(shè)計(jì)①反硝化生物濾池反硝化濾池的工藝型式主要有反硝化深床濾池及反硝化生物濾池兩類，本次提標(biāo)改造工程選擇反硝化生物濾池，該濾池是一種上向流生物濾池。濾池的濾料是一種均勻、輕質(zhì)（密度小于1g/cm3）、小粒徑的球狀顆粒，與反硝化深床濾池相比，具有水力負(fù)荷高、NO3–N負(fù)荷高、耐沖擊負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)，出水SS控制能力比深床濾池弱。通過在線測(cè)量?jī)x表對(duì)出水硝酸鹽濃度的測(cè)量值調(diào)整濾池碳源投加量。當(dāng)濾池的懸浮物和硝酸鹽在正常的設(shè)計(jì)負(fù)荷以下時(shí)，每天只需對(duì)每個(gè)濾池單元進(jìn)行一次反沖洗。另外，當(dāng)濾池的堵塞程度達(dá)到極限，即濾床的壓力差達(dá)到設(shè)定值時(shí)，也要進(jìn)行反沖洗。反沖洗是水和空氣交替進(jìn)行的，大約持續(xù)20min。反沖洗有2種形式：正常反沖洗和強(qiáng)制反沖洗。此外，進(jìn)行小反沖洗可延長(zhǎng)反沖洗周期并提高處理效率。濾池為1座6格，總體尺寸為27.80m×25.40m，單格過濾面積42.0m2，平均濾速8.27m/h，硝酸鹽氮負(fù)荷0.94kg/（m3·d），反洗水流速70m3/（m2·h），反洗氣流速12m/h，反沖洗周期24h。②高速氣浮池高速氣浮池是集混凝、絮凝和氣浮功能于一體的高速氣浮工藝。具有獨(dú)特的氣泡床，加強(qiáng)絮凝和氣泡捕捉，處理高效且穩(wěn)定。高速氣浮池采用靜態(tài)進(jìn)水，靜態(tài)出水，靜態(tài)直線分離。對(duì)水體的擾動(dòng)輕微，死角區(qū)極少。氣浮池尺寸為15800mm×3800mm×3100mm，表面水力負(fù)荷34m3/（m2·h），停留時(shí)間9.45min，回流水量100m3/h，回流比9.6%，氣水比15%，溶氣效率95%，溶氣系統(tǒng)壓力0.3～0.8MPa，微氣泡粒徑不超過10μm。絮凝反應(yīng)池尺寸為14800mm×3800mm×3300mm，混合時(shí)間30s，絮凝時(shí)間10.3min。③污泥系統(tǒng)現(xiàn)狀污泥處理采用帶式脫水機(jī)脫水至污泥含水率≤80%后外運(yùn)處置，本次提標(biāo)改造工程將污泥處理流程改造為現(xiàn)狀污泥濃縮+污泥調(diào)理+隔膜板框壓濾，處理至含水率≤60%后外運(yùn)處置，新建污泥調(diào)理池1座，分3格，平面尺寸15.6m×5m，配套石灰投加系統(tǒng)（干污泥量的20%~30%）和三氯化鐵加藥系統(tǒng)（干污泥量的5%~10%），新建污泥脫水機(jī)房一座，安裝2臺(tái)液壓隔膜板框壓濾機(jī)及配套的進(jìn)料、反吹、壓榨、水洗設(shè)備，過濾面積400m2。

4現(xiàn)狀系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行現(xiàn)狀系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行提標(biāo)改造過程中采用的非工程性管控措施如下：

①?gòu)?qiáng)化源頭控制：項(xiàng)目主管部門對(duì)已接入市政污水管網(wǎng)的工業(yè)企業(yè)排水戶進(jìn)行評(píng)估，未達(dá)到相關(guān)要求的限期整改，并對(duì)接管企業(yè)統(tǒng)一安裝排水在線監(jiān)測(cè)儀表，該監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與污水處理廠共享。

②提高污泥濃度：通過變頻調(diào)控將一期CAST池污泥回流比由25%提高至35%，通過變頻調(diào)控將剩余污泥排放量由45m3/h降至35m3/h，調(diào)整后污泥濃度控制在4200mg/L左右。二期組合式A2/O池污泥回流比由75%調(diào)整至100%，通過變頻調(diào)控將剩余污泥排放量由80m3/h降至65m3/h，調(diào)整后污泥濃度控制在4000mg/L左右。③增加泥齡：由于提高了生化池內(nèi)污泥濃度，同時(shí)降低了剩余污泥的排放量，一期CAST池及二期組合式A2/O池內(nèi)的污泥齡均有一定的提高，具體調(diào)控措施與提高污泥濃度措施一致。

④控制溶解氧：一期、二期工程溶解氧的調(diào)整均采用鼓風(fēng)機(jī)變頻調(diào)節(jié)和電動(dòng)閥門開啟度的調(diào)整，一期CAST末端溶解氧濃度由2.5mg/L提高至3.5mg/L，二期組合式A2/O池好氧區(qū)溶解氧由2.5mg/L調(diào)整至3.5mg/L，末端通過分區(qū)閥門的控制將溶解氧調(diào)控至2.0mg/L。⑤優(yōu)化碳源投加位置：一期CAST池在前端生物選擇區(qū)新增碳源投加點(diǎn)，二期組合式A2/O池碳源投加點(diǎn)原為厭缺氧區(qū)的起點(diǎn)，改造后在缺氧區(qū)中段新增碳源投加點(diǎn)。

5實(shí)際處理效果實(shí)際處理效果本工程于2020年9月正式開始運(yùn)行，提標(biāo)改造后2020年9月—2021年2月的出水水質(zhì)如表3所示。可見，出水各項(xiàng)指標(biāo)均穩(wěn)定達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

本工程總投資9550.46萬(wàn)元，工程直接費(fèi)7960.61萬(wàn)元，總成本增加0.98元/m3。

6結(jié)語(yǔ)結(jié)語(yǔ)①反硝化生物濾池與高速氣浮池聯(lián)用作為污水深度處理工藝，為避免過于徹底的除磷效果抑制反硝化濾池的脫氮效率，同時(shí)考慮經(jīng)氣浮池后出水溶解氧會(huì)上升，也給反硝化濾池的缺氧環(huán)境帶來(lái)影響，增加碳源成本，因此，兩者聯(lián)用時(shí)反硝化生物濾池在前，高速氣浮池在后。②反硝化生物濾池對(duì)TN的去除效率較高，但出水SS指標(biāo)偏高，高速氣浮池對(duì)TP和SS指標(biāo)控制較好，將這兩種工藝聯(lián)用能互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，滿足提標(biāo)改造后的出水要求。③太湖流域一級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)某污水處理廠提標(biāo)改造采用粗格柵及進(jìn)水泵房+細(xì)格柵及旋流沉砂池+CAST池（一期）/組合式A2/O池（二期）+反硝化生物濾池+高速氣浮池+接觸消毒池的工藝流程，實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，處理出水滿足《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》（DB32/1072—2018）標(biāo)準(zhǔn)。

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