陳斌， 唐晶， 葉青徽， 高曉紅

（中冶華天工程技術有限公司， 南京 210019）

1 工程概況

安徽某污水處理廠進水為生活污水和工業(yè)廢水的混合污水， 以工業(yè)廢水為主， 占比60%以上， 企業(yè)排放廢水經過預處理， 達到GB／T 31962—2015《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質標準》中B 級標準方可排入城鎮(zhèn)污水管網。 污水處理廠服務范圍內的工業(yè)片區(qū)， 以先進制造業(yè)、 電子產業(yè)和現代服務業(yè)作為主導產業(yè)， 兼有新材料產業(yè)和綠色食品產業(yè)以及配套生活區(qū)， 所排放廢水主要表現為有機污染物濃度高，重金屬離子含量較高， 可生化性低， 且水質水量波動較大等特點［1］。 本項目的重點和難點是難降解COD 的去除， 其分子鏈長， 化學鍵能高， 化學結構穩(wěn)定， 難于被微生物直接降解。 該污水處理廠采用改良型AAO－磁混凝沉淀－臭氧氧化－活性炭過濾組合工藝， 出水指標執(zhí)行GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》中的一級A 標準。

2 設計規(guī)模及進出水水質

2.1 設計規(guī)模

該污水處理廠總設計規(guī)模為3×104m3／d， 本項目為一期工程， 設計規(guī)模為1.5×104m3／d， 總變化系數為1.53。

2.2 設計進出水水質

通過取樣分析， 同時參照周邊地區(qū)同類型污水處理廠進水水質， 確定污水處理廠設計進水水質。出水水質執(zhí)行GB 18918—2002 中的一級A 標準。本次工程的設計進出水水質如表1 所示。

表1 設計進出水水質Tab. 1 Design influent and effluent water quality

3 污水處理工藝

3.1 污水處理工藝選擇

本項目污水處理廠的預處理系統(tǒng)由生活污水預處理系統(tǒng)和工業(yè)廢水預處理系統(tǒng)組成。 生活污水預處理采用粗細格柵及沉砂池。 工業(yè)廢水中重金屬離子采用氫氧化物沉淀法去除［2］， 微小的懸浮固體、膠體通過投加PFS 絮凝劑形成較大顆粒絮體， 與氫氧化物沉淀物一同在初沉池內進行固液分離。 采用水解酸化工藝， 將有機物大分子分解為小分子進入生物處理系統(tǒng)進一步降解。

具備脫氮除磷功能的污水生化處理工藝較多，如SBR、 AO、 AAO 工藝、 氧化溝系列工藝等。 改良型AAO 工藝是常用的污水處理工藝， 國內工程實例較多， 工藝成熟可靠， 運行經驗豐富， 本工程采用改良型AAO 工藝作為二級處理工藝［3］。

深度處理主要是針對生化出水進一步去除部分SS、 COD、 BOD5及TP 等， 使其達標排放。 混凝沉淀采用磁混凝沉淀處理技術， 該技術在常規(guī)絮凝劑與助凝劑中投加磁粉， 利用磁粉密度大的特性， 高效快速地沉淀絮凝團， 實現固液分離， 將污染物去除， 該技術能夠節(jié)約土地資源， 減少基建費用投入； 同時其水力負荷高、 藥劑投加量少， 有效降低污水處理成本， 經濟效益顯著［4］。 本項目的重點和難點是難降解COD 的去除， 臭氧－生物活性炭深度處理工藝能夠有效去除水中的氨氮、 COD 以及消毒副產物等， 同時使色度、 嗅和味等多項水質指標得到全面改善［5-8］。 本項目采用臭氧－活性炭工藝作為難降解COD 的去除工藝， 同時活性炭加砂濾池起到過濾功能。 消毒采用投加NaClO 方式， 消毒后尾水排放至水體。

3.2 污水處理工藝流程

生活污水首先進入粗格柵渠道， 去除較大的漂浮物后， 經泵提升進入細格柵進一步攔截較小的漂浮物后， 通過旋流沉砂池去除砂礫等， 再進入生物處理系統(tǒng)。 工業(yè)廢水首先進入粗格柵渠道去除較大的漂浮物， 經泵提升進入調節(jié)池進行水質水量調節(jié)后進入混凝沉淀池， 在混凝沉淀池通過投加藥劑（NaOH、 PFS）將進水中的重金屬轉化為氫氧化物沉淀， 在沉淀段進行固液分離后出水進入水解酸化池， 將大分子有機物分解為小分子進入生物處理系統(tǒng)進一步降解。 經過分別預處理后的生活污水和工業(yè)廢水匯集至改良型AAO 生物池， 進行有機物降解和脫氮除磷， 生物池出水進入二沉池進行泥水分離后， 出水進入深度處理系統(tǒng)， 污泥回流至生物池維持足夠的生物量， 剩余污泥排至污泥濃縮池。 二沉池出水經中間提升泵房提升后進入磁混凝沉淀池， 通過投加化學藥劑（PAC、 PAM）、 磁粉去除TP、 SS， 之后通過臭氧接觸池和活性炭濾池的協(xié)同作用進一步去除難降解COD 和SS 等， 出水進入接觸消毒池并投加NaClO， 消毒后尾水排放至水體。 工藝流程如圖1 所示。

圖1 污水處理廠工藝流程Fig. 1 Process flow of sewage treatment plant

4 主要建（構）型筑物及設計參數

（1） 改良型AAO 生物池。 1 座2 組， 半地下式鋼筋混凝土結構。 單組尺寸為51.20 m×22.65 m×6.60 m， 水力停留時間為21.3 h， 總污泥齡為20.33 d， 污泥負荷為0.05 kg［BOD5］／（kg［MLSS］·d）， 硝化液回流比為150%～300%， 污泥回流比為60%～150%， 供氧量為450 kg［O2］／h。 單組參數： 預缺氧區(qū)尺寸為7.00 m×8.35 m×6.60 m， 水力停留時間為1.1 h； 厭氧區(qū)尺寸為7.00 m×11.00 m×6.60 m，水力停留時間為1.5 h； 缺氧區(qū)尺寸為9.20 m×22.65 m×6.60 m， 水力停留時間為4.0 h； 好氧區(qū)3 個系列串聯， 單系列尺寸為33.40 m × 7.35 m ×6.60 m，水力停留時間為14.7 h。 主要設備（單組）： 預缺氧區(qū)潛水攪拌器2 臺， 葉輪直徑為340 mm， 電機功率為2.2 kW； 厭氧區(qū)潛水攪拌器2 臺， 葉輪直徑為340 mm， 電機功率為2.2 kW； 缺氧區(qū)潛水推流器2 臺， 葉輪直徑為1 600 mm， 電機功率為4.0 kW；好氧區(qū)管式曝氣器563 根， 單根長度為1.0 m， 通氣量為3 ～12 m3／（h·m）， 氧轉移效率為20% ～25%； 硝化液回流泵3 臺（2 用1 備， 均變頻）， 流量為130 L／s， 揚程為0.8 m， 電機功率為2.5 kW。

（2） 矩形周進周出二沉池。 1 座3 格， 半地下式鋼筋混凝土結構。 單格尺寸為43.30 m×8.00 m×5.30 m， 水力停留時間為3 h， 表面負荷為0.92 m3／（m2·h）。 主要設備： 非金屬鏈條刮泥機3 臺， B ＝8 m， L ＝43.3 m， N ＝0.75 kW； 回流污泥泵3 臺（2 用1 備）， 流量為470 m3／h， 揚程為7 m， 功率為18.5 kW； 剩余污泥泵2 臺（1 用1 備）， 流量為50 m3／h， 揚程為20 m， 功率為5.5 kW。

（3） 磁混凝沉淀池。 1 座2 組， 半地下式鋼筋混凝土結構。 單組混合池尺寸為1.95 m×1.95 m×5.2 m， 水力停留時間為1.75 min； 單組磁粉投加池尺寸為1.95 m×1.95 m×5.20 m， 水力停留時間為1.75 min； 單組絮凝池尺寸為2.40 m×2.40 m×5.20 m， 水力停留時間為2.7 min； 單組沉淀池尺寸為8.00 m×8.00 m×7.30 m， 斜管沉淀區(qū)液面負荷為10.5 m3／（m2·h）， PAC 投加量為100 mg／L， PAM 投加量為1 mg／L。 主要設備： 混合攪拌機2 臺， 葉輪直徑為1 200 mm， 電機功率為2.2 kW； 磁粉攪拌機2 臺， 葉輪直徑為1 200 mm， 電機功率為3.0 kW；絮凝攪拌機2 臺， 葉輪直徑為600 mm， 電機功率為4.0 kW； 中心傳動刮泥機2 臺， 直徑為8.0 m，電機功率為0.75 kW； 回流污泥泵4 臺（2 用2 備，變頻）， 流量為35 m3／h， 揚程為10 m， 功率為5.5 kW； 剩余污泥泵4 臺（2 用2 備， 變頻）， 流量為20 m3／h， 揚程為15 m， 功率為4.0 kW； 剪切機2 臺，流量為20 m3／h， 功率為2.2 kW； 磁分離機2 臺，流量為20 m3／h， 功率為2.2 kW； 斜管91.12 m2（投影面積）， 長1.0 m， 直徑為80 mm， 傾角60°。

（4） 臭氧接觸池。 1 座2 組， 半地下式鋼筋混凝土結構。 土建按遠期規(guī)模建設， 設備按近期規(guī)模配置， 單組尺寸為26.55 m×7.00 m×7.25 m（有效水深6.0 m）。 水力停留時間為1.26 h， 臭氧投加量為24 mg／L。 主要設備： 曝氣盤110 只， 直徑為150 mm， 材質鈦板＋不銹鋼； 尾氣破壞器2 臺， 尾氣處理量為18 kg［O3］／h， 電機功率為4.8 kW。

（5） 活性炭濾池。 1 座4 格， 半地下式鋼筋混凝土結構， 單格尺寸為8.60 m × 5.40 m × 6.05 m。設計濾速為6.95 m／h， 強制濾速為9.27 m／h， 活性炭濾料層厚度為2.0 m。 1＃ 拼裝濾板128 塊， 尺寸為980 mm × 980 mm × 100 mm； 2＃ 拼 裝 濾 板16塊， 尺寸為980 mm×530 mm×100 mm； 顆?；钚蕴繛V料300 m3， 亞甲基藍值大于200 mg／g， 碘值大于900 mg／g， 比表面積大于或等于900 m2／g； 石英砂濾料76 m3， 粒徑為0.9 ～1.2 mm； 卵石15 m3，粒徑為2 ～4 mm。 主要設備： 反洗風機2 臺（1 用1備）， 采用羅茨風機， 流量為32 m3／min， 排出壓力為47 kPa， 電機功率為45 kW； 反沖洗水泵3 臺（2用1 備）， 單臺流量為740 m3／h， 揚程為10 m， 電機功率為37 kW。

（6） 臭氧制備車間。 1 座， 框架結構， 平面尺寸為20.0 m×12.0 m。 主要設備： 臭氧發(fā)生器2 套（1 用1 備）， 額定產量為15 kg／h， 額定質量濃度為135 mg／L， 電機功率為150 kW； 板式換熱器2套， 換熱功率大于或等于120 kW； 內循環(huán)水泵2臺， 單臺流量為30 m3／h， 揚程為23 m， 電機功率為4.0 kW； 逆流式冷卻塔1 套， 處理能力為80 m3／h， 電機功率為2.2 kW； 外循環(huán)水泵3 臺（2 用1 備）， 單臺流量為36 m3／h， 揚程為30 m， 電機功率為7.5 kW； 液氧儲罐1 座， 有效容積為50 m3，承壓能力為0.8 MPa。

5 工程運行效果

目前該工程運行穩(wěn)定， 平均水量約為1.1 萬m3／d， 最 大 水 量 約 為1.34 萬m3／d。 進 水COD、NH3－N、 TN、 TP、 SS 平均質量濃度分別為395.8、30.7、 41.3、 4.2、 213.5 mg／L， 出水COD、 NH3－N、TN、 TP、 SS 平均質量濃度分別為40.6、 3.6、 10.4、0.32、 8.3 mg／L， 各項指標均能穩(wěn)定達到GB 18918—2002 一級A 標準。

6 投資及經營成本

工程建設投資約為1.28 億元。 經營成本為2.39元／m3， 主要為外購原輔材料費用（液氧、 NaOH、PFS、 PAC、 PAM、 乙酸鈉、 NaClO 等藥劑）、 外購燃料動力費（電費）、 污泥運輸費、 人員工資及福利費、 修理費、 折舊費、 財務費用及其他費用等。

7 結語

（1） 該工程實踐表明， 對以工業(yè)廢水為主的城鎮(zhèn)污水處理廠， 采用改良型AAO－磁混凝沉淀－臭氧氧化－活性炭濾池組合工藝進行處理， 出水能夠穩(wěn)定達到GB 18918—2002 中的一級A 標準。 該工藝結構緊湊， 處理效果穩(wěn)定， 運行維護方便， 運行費用相對較低。 對同類污水處理廠的建設運營具有一定參考價值。

（2） 臭氧－活性炭工藝進一步去除了難降解COD， 建議工程中臭氧投加量及反應時間根據中試試驗確定， 以達到最佳處理效果和經濟合理性。

（3） 以工業(yè)廢水為主的城鎮(zhèn)污水處理廠， 前端應增加水解酸化等預處理工藝， 以便充分發(fā)揮生化系統(tǒng)的潛能。