污水厂提标扩建工作中A/O+高效沉淀 + 深床滤池应用

1 项目背景

某污水处理厂的既有处理能力为1×10⁴m³/d，出水水质为一级A标准。但随着城市的发展，污水处理量随之增加，同时根据《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》（DB51/2311-2016）要求，污水排放标准限值降低，需达到Ⅳ类水质标准。因此亟需组织提标扩建工作，实现日均污水处理能力和排出水质的双重提升。

2 原污水厂运行状况

2.1 处理工艺及进、出水水质

原污水排水体系按照1×10⁴m³/d的处理标准建设而成，引入倒置A/O运行模式，兼具沉淀、过滤、消毒及排放等多重功能于一体。根据原水质统计数据可知，有关于BOD5值的相关数据体量极为有限。结合日常污水处理检测数据以及检测期间所得到的极少量BOD5值，将其取为COD的1/2。同时可知原水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点，难以获得充足的碳源支持。根据该污水处理厂的建设方案，执行一级A出水标准，但实际效果差强人意，原水中的BOD5浓度较低，进入到脱氮除磷环节时存在碳源明显不足的问题，实际取得的磷、氮处理效果欠佳，与既定的出水品质要求尚有差距。该污水处理厂主要对接对象为居民生活用水，但受历史规划方案等因素的影响，老城区污水管网系统运行效率偏低、污水浓度偏低。因此，需要提高处理氨氮、总氮及TP等污染物的效果。

2.2 原污水处理系统的主要问题

根据原污水厂运行方案可知，污水处理全路径的停留时间为16.9h，具体可分为3个阶段：缺氧段3.4h、厌氧段2.5h、好氧段11.0h，该时间分配方案可满足日常的生物脱氮除磷时间要求，但局限在于脱氮效率偏低。究其原因主要体现在3个方面：

（1）风机运行缺乏稳定性且工作能力偏低，导致生化池内曝气量不足，难以创造较高的硝化效率。经检测可知各分区的DO值为：缺氧池0.3mg/L、厌氧池0.4mg/L、好氧池1.3~2.0mg/L。

（2）相较于“碳氮比至少为4”的要求，实际的进水碳氮比仅为1.6，导致反硝化过程难以获得充足的碳源支持，不具备显著的生物脱氮除磷效果。

（3）硬件组成方面缺乏后置化学除磷设施，为了避免该缺陷，通常会在二沉池出口内投入大量的磷药剂，这将会导致污泥活性受到影响。

3 基于污水厂运行现状的提标扩建

3.1 原系统改造思路

（1）鉴于提标改造过程中不可发生停水现象的基本要求，暂不对现有构筑物采取改造措施，仅对设备换新或维护。

（2）以生化池脱氮为重点分析对象，切实提高其脱氮水平。

（3）根据生化池的既有状况采取优化措施，以期创造更高的生物除磷效率，并适时配套后置化学除磷装置，发挥辅助作用。

3.2 基于原系统的改造内容

（1）优先对原有风机换新，提高生化池的曝气量。为最大限度降低改造对系统运行所造成的干扰，逐台更换鼓风设备，维持生化池内既有的曝气系统不变，更换设备后逐步提升曝气量，以提高曝气效果。

（2）增添外部碳源投加设施，根据现场情况布设碳源投加点，较为合适的是位于一期缺氧池、二期AAOAO的末端A段及深床滤池入口。

（3）增设二沉池剩余污泥回流管路，并在既有基础上加大回流量，以达到提高污泥浓度的效果。

（4）在既有系统出水方式的基础上采取优化措施，需进入高效混凝沉淀池并于该处完成化学除磷操作；再转入深床滤池，作进一步的脱氮处理。

（5）根据全新建设要求，TN应为10mg/L，而结合现场气候环境可知，冬季水温较低，TN要想达标并非易事。根据扩建方案，优先建设深床滤池，在夏季完成施工及调试，稳定提升总氮处理能力。

3.3 提标扩建方案

（1）设计规模及进、出水水质。本次扩建工程根据用水量增长情况统计出所产生的污水总和，其形成的总量约1.2×10⁴m³/d，而原有污水厂的处理量约1×10⁴m³/d。在扩建工程中，应保证建成后其能够创造的深度处理规模达到1.2×10⁴m³/d。

（2）提标扩建工艺。出于对提标扩建质量、施工效率、成本等方面的考虑，本次扩建工作中以AAOAO工艺为核心。深度处理采取1.2×10⁴m³/d的标准，为高效沉淀池和反硝化深床滤池相结合的运行方式。污水处理的具体工艺流程如图1所示。

图1 污水处理工艺流程

污水最初进入粗格栅内，经此环节后去除大粒径漂浮物；随后在泵装置的作用下提升至细格栅，以便清理更加细微的漂浮物；经处理后水体流入沉砂池内，将其中的大粒径砂石清理干净；再转入AAOAO生化反应池，依次完成预缺氧调节、厌氧、缺氧、好氧、缺氧、好氧多级反应，经过此环节后多数有机物、氨氮、总氮及总磷均可被去除。采取多点进水的方式，配置具有可调节特性的进水堰。出水将进入二沉池并于该处完成泥水分离操作，经由超细格栅后转至二次提升泵房。该处的污水将进入高效沉淀池，向其中掺入适量PAC等物质，以达到化学除磷的效果，出水转至深床滤池内，可清理悬浮物和TN，最后接受紫外消毒处理后即可排放。二沉池污泥的流通渠道有两类，一是厌氧/缺氧调节区，二是进入污泥池并得到进一步的浓缩压滤处理。

4 提标扩建后的运行效果分析

工程于2020年初完工，5月份系统进入稳定运行期，可发现各项出水指标的实测值均满足提标扩建的要求。

（1）COD/NH3-N0：在尚未采取提标扩建处理措施前，进水中不乏有部分降解难度偏大的COD，传统的AAO工艺出水COD普遍在30mg/L左右。应用提标扩建处理措施后，主体工艺升级为AAOAO，此时出水COD值可进一步降低。原系统风机效率长期偏低，但经过风机换新后配置的空气悬浮风机综合应用效果较好，出水BUD5和NH3-N均大幅下降，进一步提高了硝化效果。

（2）SS：根据原系统二沉池的运行特性可知出水SS约8mg/L，经过改造后增添了高效沉淀池，实测出水SS值在6mg/L左右。

（3）TN：TN的去除是污水厂运行过程中的重点内容，从原系统的运行状况来看，缺氧池停留时间较短，加之管路偏小等因素的影响导致TN去除效率明显偏低。为确保生化池出水TN＜20mg/L，必须严格控制刚性进水量，该值宜＜7000m³/d，根据此方面的要求建设3×103m3/d调节池，所持续的总停留时间可达21.76h，出水TN＜10mg/L。

（4）碳源：在缺氧池投加葡萄糖、滤池前投加乙酸钠，可降低碳源的投加成本。

（5）TP：经提标扩建处理后新建系统的进水量为1.2×10⁴m³/d，由于配置高效沉淀池，因此过滤后的出水平均TP值在0.3mg/L以内，相比未改造前的0.5mg/L有下降的变化趋势。

5 结论

综上所述，得出以下结论：

（1）在既有污水厂一级A出水标准的基础上作出升级，满足《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》要求，配置多级A/O+高效沉淀池+反硝化深床滤池，实测结果表明该方案具有可行性。

（2）原系统中，进水的COD具有降解难度较大的特点，凭借生化单元难以控制出水COD。鉴于此，在滤池后增设高级氧化单元。

（3）原系统中存在进水TN浮动较大且进水碳源总量相对偏少的情况，严重抑制了生化单元的TN去除率，该值难以突破70%，不利于反硝化深床滤池的稳定运行，为改善这一现象需向其中投入大量的乙酸钠，导致成本明显增大。对此，采取投加葡萄糖和滤池前投加乙酸钠的方式可降低碳源投入费用。