吳起縣第二污水處理廠冬季低溫出水超標處理對策

常龍艷，武 迪，葉曉菲，潘建通

（1.陜西省水務集團有限公司,陜西 西安 710035；2.陜西省水務環保集團有限公司,陜西 西安 710035；3.錢江水利開發股份有限公司,浙江 杭州 310000；4.北京博匯特環?？萍脊煞萦邢薰?北京 100000）

1 水廠基本情況

吳起縣第二污水處理廠工程范圍北起楊青川口吳起縣第一污水處理廠,南至店咀子,主要收集新建城區內生活污水、金馬工業園區污水以及部分超出吳起縣城區污水處理廠處理能力的污水。受納污水類別為：生活污水、農副產品加工產業、綠色能源化工產業、汽車產業、現代物流業、新能源產業污水等。吳起縣第二污水廠設計規模為近期1.0×104m3/d,遠期2.0×104m3/d[1]。第二污水處理廠工藝主體采用來水→粗格柵及提升泵井→細格柵及曝氣沉砂池→初沉池→改良A2/O生物處理工藝+二沉池→高效沉淀池→反硝化濾池→次氯酸鈉消毒→巴氏計量槽→出水。出水執行國家“一級A”排放標準。根據污水廠進水口的監測數據,水廠進水水質水量波動較大,進水各項指標見表1。

表1 第二水廠進水水質指標 單位：mg/L

表2 金馬工業園區各排污單位設計進水水質表 單位：mg/L

2 目前存在的問題及原因分析

每年常規季節4月～10月。吳起縣第二污水處理廠出水NH3-N處理效果稍差,CODCr、TP處理效果尚可,其他指標較好,可以穩定滿足一級A的達標要求,但在低溫季節10月末至次年3月,污水廠的COD、總氮去除效果不好,距離一級A和準Ⅳ類水質達標還有一定的差距。各類污染物出水濃度值及達標率見表3。

表3 出水水質達標率 單位：mg/L

分析原因如下：

（1）低溫時生物處理系統菌群活性失調。最低溫時排水總出口水溫僅為7℃,功能微生物的種群組成、活性、細胞增殖,以及水的粘度、曝氣池的充氧效率、活性污泥的絮凝與沉降性能等指標均會發生較大變化,某些對溫度敏感的微生物活性會遭受低溫抑制,導致污水處理系統菌群活性失調,從而嚴重影響了污水處理效率,尤其是脫氮的效率[2-3]。

（2）污水廠進水中有一定的工業廢水,各工業廠廢水水質不同,生產、排放規律也不同,導致進水對污水處理系統有一定的沖擊性,污水處理系統運行不平穩,CODCr無法穩定維持在準Ⅳ類達標的水平。

（3）NH3-N指標平均值為2.2,最高值為6.2,雖然所有出水數據均滿足一級A的標準,但相比于其他污水廠的運行數據,出水NH3-N較高,應該與進水的高NH3-N濃度和生物池好氧段的運行情況有關；相對應的TN進水濃度較高,可能在運行中也會存在出水TN較高、不穩定的情況。

（4）TP指標完全滿足一級A標準的要求,但準Ⅳ類的達標率僅有30%,因為脫氮壓力較大而不可能降低污泥齡,因此需要考慮輔助除磷的手段[4]。

3 技術處理對策

根據水質特性以及相似污水處理經驗,在節約建設成本、運行成本的理念下,保持前端污水預處理單元不變的情況下,將原設計改良A2/O生物處理工藝+二沉池改為BioDopp工藝,使COD、TN一次達標；深度處理工藝為高效沉淀池+纖維轉盤濾池,保證總磷和SS達標排放。工藝及改造建議如下：

（1）BioDopp工藝是基于低溶氧條件短程硝化反硝化原理進行設計的一種一體化高效生化污水處理工藝,將除碳、脫氮、除磷甚至沉淀等多個單元設置成一個組合單元,有效節省了占地面積,縮短了工藝流程,使得傳統流程中不同單元能夠有機組合,并充分利用一次提升勢能完成了污水在整個系統內的輸送,降低了污水提升的能耗,減少了土建及管道投資,并且也大大縮短了巡檢路線,便于運營管理。AAOC一體化結構見圖1。

圖1 AAOC一體化結構示意圖

（2）新增空氣提推器

空氣提推器是由風機產生的壓縮空氣作為動力源,通過均勻布氣系統來改變局部水體的密度,在特殊的池體結構下提高充氣區液面來推動水體的運動?？梢灾苯佑绊懟旌弦旱幕亓鞅?進而實現整個池內大流量水流的能動調節?？諝馓嵬破鞴ぷ饕好婵刂铺嵘龘P程小于50 mm,在低能耗的基礎上,根據不同污水水質特征可實現幾倍至幾十倍的全液回流。水體中的污染物隨著水流循環,逐步被微生物吸附或降解,到池體末端時,有機物含量基本接近出水水平,這種泥水混合物通過空氣提推與來水混合完成對進水高倍稀釋,可迅速將進水濃度降到相對很低的水平,這樣保證了池內的低濃度梯度差,從而為微生物創造了較為安逸、穩衡的生長環境。

（3）提高回流比

高回流比實現方式是通過空氣提推技術來實現的,其最大好處在于瞬間稀釋進水濃度,使得整個生物池內濃度梯度負荷最小化,并能有效地抵抗沖擊負荷。改造后的吳起縣第二污水處理廠BioDopp生化池一般可控制回流比4倍～6倍左右,對于園區的工業廢水,通常會根據其來水濃度將回流比控制于幾倍至幾十倍,但其動力源皆是來自低揚程、大斷面的空氣提推器,無需增加新的回流設備。

（4）更換原有曝氣系統

BioDopp生化池專有的曝氣技術為微生物創造貼近穩衡的生存環境,盡量壓低其通氣量,擴大氣泡在水體中的滯留時間,進而擴大氧利用率。特殊的曝氣軟管壁厚在0.35 mm～0.45 mm之間,低通氣量（0.6 m3/（m·h）～1.0 m3/（m·h））便可正常曝氣。高密度均勻開孔與特殊打孔技術使鼓出氣泡更為均勻,其直徑更小,緩慢曲線上升的流速保證其有足夠時間與水體接觸,有效增大了氧轉移效率；密集平鋪的安裝方式杜絕了曝氣盲區,形成了全接觸環境,微生物也不再包裹在絮狀污泥內部,良好的接觸條件造就了高效的氧傳遞效率。除此之外,曝氣管采取可提升的安裝方式,使曝氣管的檢修與維護更加簡單、易操作。

（5）剩余污泥旋流分流

BioDopp采用水力旋流器對剩余污泥進行分流,可以將SVI低的污泥回流到生化反應器內,排出SVI高的污泥作為剩余污泥。該系統可以改善生化反應器內活性污泥的沉降性能,間接提高生化反應器內的污泥濃度；在特殊條件下可以分流并篩選出顆粒污泥,強化生化反應器的處理能力,并保障沉淀池的泥水分離效果,使得出水SS更低。

4 工藝綜合對比分析

在同等進水指標條件下,BioDopp與傳統的A2O工藝、MBBR工藝、MBR工藝在占地、能耗、藥耗、達標等方面的綜合對比情況見表4[2]。

表4 生化處理工藝綜合比較表

續表4

經綜合分析,BioDopp具有出水指標優越、節能降耗,高效的曝氣系統氧利用率、節省占地,占地面積節約40%以上,運行可靠自動化控制,操作維護量少,維修更換簡便等優勢[5-6]。

5 結論

吳起縣第二污水處理廠低溫季節受環境溫度的影響,生物處理系統菌群活性失調是導致出水超標的主要原因。本文針對這一原因提出將原設計改良A2/O生物處理工藝+二沉池改為BioDopp工藝,深度處理工藝改為高效沉淀池+纖維轉盤濾池,使COD、TN一次達標。BioDopp工藝相較傳統工藝具有總投資低、運行費用低、構筑物少、工藝流程短、占地少、處理效果好且穩定、無污泥膨脹等優勢,且結構形式靈活,比較適用于原位提標擴容項目。BioDopp工藝通過大回流比,實現了池內復合低濃度梯度,具有較好的抗沖擊負荷能力,且可將污染物濃度梯度降至最低,減少臭味。其先進的曝氣方式和曝氣軟管,使得低溫季節氧的利用率提高,增強生物處理系統的運行效率,有利于保持微生物活性,同時低溶氧、長污泥齡增加了污泥濃度,微生物適用低溫的能力更強,加之配套陽光房等措施,可實現冬季低溫條件下出水穩定達標。為我國西北部污水廠下一步實施提標改造方案提供技術建議和指導幫助。