1、1沈阳西部污水处理厂升级改造设计小结摘要： 本文结合沈阳西部污水处理厂升级改造设计实践，对城市生活污水处理厂升级改造设计过程中应注意的问题及事项进行了阐述，并对设计经验进行了归纳和总结。 关键词： 城市生活污水厂；升级一级 A 出水水质；浮动填料 AAO 工艺；脱氮除磷 Abstract: in this paper, combined with the West Shenyang wastewater treatment plant upgrade design practice, the city sewage treatment plant upgrade issues and matt
2、ers needing attention in design process are described, and the design experience and summarizes. Keywords: city sewage treatment plant upgrade water level; water floating filler A; AAO process; nitrogen and phosphorus removal 中图分类号：文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013） 工程概况 沈阳西部污水处理厂是沈阳市细河治污的中枢工程，日处理能力为15 万
3、m3/d,于 2007 年开始运行。污水进入水厂后，经过预处理、生物处理、污泥处理等环节，除去大小悬浮物和沙砾，去除水中的有机物，完成氨氮的硝化反应，经过消毒，最终污水达标排放，污泥则经过浓缩脱2水后填埋处理。现状污水处理厂工艺流程图如下： 图表 1 现状污水处理厂工艺流程图 生化反应池为投加浮动填料的 IFAS 工艺，污水厂设计的出水水质为城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002）中的二级排放标准：SS30mg/L，BOD530mg/L，COD100mg/L，氨氮25mg/L，TP3.0 mg/L，对处理出水总氮浓度没有要求。 2005 年国家环保局对城镇污水处理厂污染物排放
4、标准 （GB18918-2002）进行了修正，标准中明确，为防止水域发生富营养化，城镇生活污水处理厂出水排入国家和省确定的重点流域及湖泊应执行 GB18918-2002 中一级标准的 A 标准，尤其对氮、磷的排放量提出了更加严格的要求。2009 年辽宁省政府提出要求，自当年 7 月 1 日起，省内所有市级污水处理厂均执行 GB 18918-2002 中一级标准的 A 标准，即：COD50mg/L、BOD510 mg/L、SS10 mg/L、TN15 mg/L、NH4+-N5 mg/L、TP0.5 mg/L，因此污水处理厂升级改造势在必行。 工程现状分析 要对污水处理厂进行升级改造，首先要对污水
5、处理厂的进水水质进行足够的分析；其次根据进水水质并结合现状的污水处理工艺力求做到最小的改动和最少的投资对污水处理工艺和运行参数进行调整，使之出水达到一级 A 的国家标准。 2.1 进水水质分析 3根据 2010 年 1 月至 2012 年 4 月污水处理厂实测，污水处理厂的进水水质见下表：（单位：mg/ l） 表格 1 污水处理厂进水水质 1） 、污水的可生化性 污水生物处理以污水中所含污染物作为营养源，利用微生物的代谢作用使污染物被降解，污水得以净化。而对污水可生化性的判断是污水处理工艺选择的前提。 BOD5 和 COD 是污水生物处理过程中常用的两个水质指标，采用BOD5COD 比值评价污
6、水的可生化性是广泛采用的一种最为简易的方法。一般情况下，BOD5COD 值越大，说明污水可生物处理性越好。污水可生化性传统评价数据： 表格 2 污水可生化性评价表 2010 年 1 月到 2012 年 4 月期间污水处理厂对进水 BOD5、COD 浓度值进行统计，结果显示 BOD5 与 COD 浓度平均值比值为 0.39，属可生化污水。2） 、脱氮 本工程设计进水水质 TN=37mg/L，总氮比较高，因此设计上考虑出水水质要求，系统必须具有足够的反硝化能力。而系统能否完成较充分的4反硝化，除了外部条件，还取决于进水中的碳源是否充足。通常污水中的 BOD5 与 TN 之比宜大于 4。本工程 BO
7、D5TN=4.8，碳源充足，无需外加碳源。 3） 、除磷 本工程进水水质中 BOD5/TP=24.8，采用生物除磷方法可去除大部分磷。本设计首选生物除磷，将磷指标降至 1.5mgL，之后再辅以化学除磷，由此在保证出水水质稳定达标的前提下，又不会因过多的投加药剂加重三级处理系统的负担。 升级改造总体思路：充分利用现状水厂二级处理能力，将污水中的有机物 BOD5、COD、SS、TN、TP 尽量在二级处理中去除，以便减少后续工艺处理及运行费用。 2.2 工艺现状分析 1）生化池池容不足 经计算现有生化池容积不足，生化池内污泥负荷偏高，现有生化池按 GB 18918-2002 中二级出水水质设计，节约
8、土建费用同时解决此问题的首选方案是浮动填料工艺。污水处理厂现采用的就是浮动填料工艺(投加浮动填料的 IFAS 工艺)，多年实际运行证明，选择原有填料对达到原来二级处理标准是合理的。但是随着出水标准的提高，不仅要求去除一般有机物，而且要强化生物脱氮除磷功能，原有填料能力已不足，需更换更为优越的悬浮填料。 2）无内回流反硝化脱氮 现有生化池因出水为 GB 18918-2002 二级标准无脱氮要求，所以内5回流很小，不能满足一级 A 反硝化脱氮标准，经过核算需要增加内回流系统，使内回流比例达到 250%400%，并增设缺氧池，为污水进行反硝化提供前提条件。 3）无厌氧区除磷 现有生化池无厌氧池，不利
9、于生物除磷，若出水生物除磷至1.5mg/L，需新建厌氧池，以完成生物除磷，节省化学处理药剂投加量。单纯生物除磷出水总磷指标不能保证稳定达标，还需采用辅助化学除磷，化学除磷至 0.5mg/L。 4）二沉池负荷偏高 生化池出水在二沉池中进行泥水分离，目前运行的 4 座二沉池为辐流式沉淀池，由于生化池在冬季运行的混合液污泥浓度较高，增加了二沉池的固体负荷。当 4 座二沉池运行时虽然表面负荷、出水堰负荷在允许的范围之内，但是二沉池的固体负荷在平均水量的条件下为 149 kg/m2.d，已接近规范中的上限值（150 kg /m2.d） ；如果有一座二沉池在进行维修，则其余三座二沉池都将在超固体负荷的状态
10、下运行，这样就不能保证污水厂泥水的有效分离、并增加二沉池出水的 SS 浓度，也增加了后续过滤处理的负荷。 5）需要增加三级深度处理 二沉池出水的 SS 的平均浓度在 4.028 mg/L 范围内，需经过滤处理进一步去除悬浮物，达到一级 A 要求的 10 mg/L；出水要求的 TP 为0.5 mg/L 也要求严格控制出水 SS 浓度。 采用传统的过滤方法、表面过滤如膜分离、微滤布过滤等均可去除6二级处水中的 SS。传统的三段式工艺占地面积较大、运行管理复杂。考虑到工程用地紧张，三段式工艺投资又过高，决定采用滤布滤机去除二级出水中的 SS，在进水的 SS 浓度为 20 mg/L，出水最高 SS 浓
11、度可以控制在 5.0 mg/L 以下。 3、工艺方案选择 通过对进水水质和对工艺现状的分析，污水处理厂改造的核心是对二级处理工艺进行改造，增加生物脱氮除磷功能，并增加三级处理，进一步降低出水中的 SS，使污水处理厂出水达到国家规定的一级 A 标准。 生物脱氮有 AAO 工艺、MBR 工艺、UCT 工艺和 MUCT 工艺等多种工艺。在选取合适的生物脱氮除磷的工艺（尤其是生物除磷）时，污水的 N/C比和可快速生物降解 COD 浓度值（rbCOD）是两个最主要的因素。在任何一种生物除磷的污水处理工艺中，当进水 rbCOD 值小于 60mg/L，几乎不可能得到显著的生物除磷效果。当 rbCOD60mg
12、/L 时，必须严格控制厌氧池中的硝酸盐和溶解氧的浓度才能取得和保证生物除磷效果。厌氧池中的硝酸盐氮的控制取决于进水中的 TKN/COD 比和污水处理工艺的选择与运行参数的控制。一般城市污水中 rbCOD 的浓度值介于总 COD 的15%20%范围内。 对于采用生物除磷的污水处理工艺，如果原污水 TKN/COD0.14，对于普通的城市污水要达到出水 TP1.0 mg/L，只靠生物除磷是不可能实现的。西部污水厂提供的检测结果表明，原污水中 COD 的平均浓度为 433 mg/L，TN 的平均浓度为 38 mg/L，TKN/COD 比为 0.08。由于原污水水质7的波动和变化，升级改造的工艺设计中有
13、必要采取适当的工艺措施防止厌氧区有硝酸盐的存在进而影响生物除磷。AAO 和 MUCT 工艺均可供选择。MUCT 工艺由于厌氧池中混合液悬浮浓度较低而需要较大的厌氧池容积，并且需要增加一套从第一缺氧区到厌氧区的污泥循环系统；西部污水处理厂可以通过适当提高内回流比、并对回流污泥回流至厌氧池前进行反硝化来控制回流污泥中的的硝酸盐浓度，以减少硝酸盐氮对生物除磷的影响。该两项工艺相比较，AAO 工艺具有一定的优势。 IFAS 生物反应池由于在填料上浮着的生物系统提供的微厌氧环境可实现部分生物途径除磷。目前的生化池工艺运行出水磷浓度在 1.2 mg/L左右，升级改造若采用 AAO 工艺也可达到出水要求的磷
14、浓度。 西部污水厂提供的水质数据表明，采用生物除磷具有较好的污水水质条件，因此，具有生物脱氮除磷的 AAO 工艺作为升级改造的首选工艺。图表 2 改造后工艺流程图 4、主要工艺设计 4.1AAO 生化池设计 二级生物处理选用 AAO 工艺，生化反应池包括厌氧池、缺氧池和好氧池，好氧池采用 IFAS 工艺。好氧池中添加填料为生物增长、繁殖提供载体，生化反应池中的总 MLSS 由池中呈悬浮状态的 MLSS 和填料表面附着的生物两部分组成，填料上附着的生物量使得好氧区内的污泥龄得到8提高，因而较少了所需的池容。厌氧池、缺氧池由于不投加填料，池中的混合液悬浮固体浓度取决于好氧池(IFAS)内悬浮状态的
15、 MLSS 浓度，该浓度值低于好氧池中的总混合液污泥浓度。回流污泥在进入厌氧池前利用污泥自身的内源呼吸过程将其携带的部分硝酸盐进行缺氧反硝化，以防止硝酸盐进入厌氧池消耗可快速降解 COD（rbCOD） 。改造后生化池主要参数见下表： 表格 3 改造后 AAO 生化池参数表 4.2 二次沉淀池设计 生化池出水在二沉池中进行泥水分离，目前运行的 4 座二沉池为辐流式沉淀池，污水厂改造后需要增加 2 座二沉池，改造前后二沉池运行的主要参数见下表： 表格 4 改造前后二沉池参数表 此次升级改造考虑新增加同规格的两座二次沉淀池。经计算 6 座二沉池运行时水力表面负荷、出水堰负荷及固体负荷比较合理，即可承
16、受进水水量、MLSS 浓度的变化又能在同时两座二沉池处于检修时，也可保证泥水分离的正常进行。 二沉池出水经滤布滤机过滤、紫外消毒后排放。用于化学辅助除磷的硫酸铝投加点位于二沉池进水井和滤布滤池前。 94.3 滤布滤池设计 二沉池出水的 SS 的平均浓度在 4.028 mg/L 范围内、需经过滤处理进一步去除悬浮物，达到一级 A 要求的 10 mg/L；出水要求的 TP 为0.5 mg/L 也要求严格控制出水 SS 浓度。 用滤布滤机去除二级出水中的 SS，在进水的 SS 浓度为 20 mg/L，出水最高 SS 浓度可以控制在 5.0 mg/L 以下。过滤通量 7.7 kL/m2.h 的滤布滤机
17、，其运行的固体负荷为 2.8 kg/m2.d，所需的过滤面积为 812 m2。 滤布滤池参数： 进水 SS:SS20mg/l 出水 SS:SS10mg/l 设计滤速： v=1012m3/h.m2 有效过滤面积：812m2 单盘有效面积 12.6m2 瞬时反洗面积：0.25m2 占有效过滤面积 1% 反洗水量：13% 反冲洗泵：Q=50m3/h，H=7m，N=2.2Kw 共 33 台 5、总结 此次西部污水厂升级改造方案，经过了国内外多名专家多次论证，提出了很对宝贵意见，对工艺每一个参数及细节都做了缜密推敲，并结合国内外多例污水厂升级改造实例，认为以上工艺改造方案切实可行、经济合理。西部水厂已与电力企业洽谈中水回用事宜，处理后出水回用，达到了污染治理和企业效益双赢。 10参考文献： 1张忠祥 钱易.废水生物处理新技术.清华大学出版社，2004年 2 月 2聂梅生.废水处理及再用.中国建筑工业出版社，2002 年 4 月 3周雹.活性污泥工艺简明原理及设计计算.中国建筑工业出版社，2005 年 10 月 4（德）Wiesmann，U. 等废水生物处理原理. 科学出版社，2009 年 7 月 5王晓莲，彭永臻.A2O 法污水生物脱氮除磷处理技术与应用.科学出版社，2009 年 1 月
