劉小龍，劉新安，翟旭娜，張 超，閆黃璽

（西安市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710068）

1 概述

西安市某污水處理廠污水處理總規(guī)模為20． 0 ×104m3/d，分兩期建設(shè)完成。一期工程于2013 年7 月正式投產(chǎn)運(yùn)行，2013 年12 月通過(guò)竣工驗(yàn)收； 二期工程于2016 年6 月開(kāi)始建設(shè)，目前正式運(yùn)行已有5 年多，出水執(zhí)行GB 18918—2002 城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)《西安市城鎮(zhèn)污水處理廠再生水化提標(biāo)改造和加蓋除臭工程三年行動(dòng)方案（2018—2020 年） 》要求，至2020 年全市城鎮(zhèn)污水處理廠出水水質(zhì)由“一級(jí)A”標(biāo)準(zhǔn)［1］提高至地表“準(zhǔn)Ⅳ類(lèi)”排放標(biāo)準(zhǔn)［2］。

由表1 可知，本次提標(biāo)的“準(zhǔn)Ⅳ類(lèi)”標(biāo)準(zhǔn)在主要的水質(zhì)指標(biāo)方面（除SS 外） ，均較“一級(jí)A”標(biāo)準(zhǔn)有明顯的提升，而設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)濃度值過(guò)大則會(huì)造成浪費(fèi)，過(guò)小則不能滿足處理要求，因此，合理分析及確定設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)對(duì)于工藝的選擇具有直接的指導(dǎo)意義。

表1 原設(shè)計(jì)主要進(jìn)出水水質(zhì)及提標(biāo)出水水質(zhì)指標(biāo)對(duì)比（除pH 外）

2 污水廠概況

該污水處理廠一期工程污水處理工藝采用預(yù)處理+初沉池+多模式A/A/O 生物池+纖維轉(zhuǎn)盤(pán)濾池+次氯酸鈉消毒處理工藝。污水處理工藝除一期采用平流沉淀池，二期采用圓形幅流沉淀池不同外，其余一、二期水處理工藝均相同。

3 水質(zhì)分析

因該廠實(shí)際進(jìn)水水量變化具有較強(qiáng)的季節(jié)性，且水量變化幅度較大，根據(jù)運(yùn)行單位提供的運(yùn)行報(bào)表，在2018 年1 月～3 月份來(lái)水量明顯提升且相對(duì)穩(wěn)定，約16．0 萬(wàn)m3/d ～18．0 萬(wàn)m3/d，達(dá)到滿負(fù)荷85% ～90%，因此將該時(shí)間段內(nèi)的進(jìn)出水水質(zhì)作為有效的數(shù)據(jù)采用。

將實(shí)際運(yùn)行的有效數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)適當(dāng)變換，漸進(jìn)地服從二次正態(tài)分布，繪制出累積頻率曲線［3］，按照一定的水質(zhì)保證率預(yù)測(cè)進(jìn)、出水水質(zhì)。

3．1 實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)分析

采用正態(tài)分布累積頻率法對(duì)進(jìn)水水質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析，繪制頻率曲線圖如圖1，圖2 所示。

圖1 進(jìn)水BOD5值累計(jì)頻率圖

圖2 進(jìn)水NH+4-N 值累計(jì)頻率圖

根據(jù)上述分析方法，對(duì)實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)主要污染指標(biāo)分別繪制頻率曲線，取90%保證率進(jìn)水指標(biāo)如表2 所示。

表2 實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)分析

3．2 實(shí)際出水水質(zhì)分析

采用正態(tài)分布累積頻率法對(duì)出水水質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析，繪制頻率曲線圖如圖3，圖4 所示。

圖3 出水BOD5值累計(jì)頻率圖

圖4 出水-N 值累計(jì)頻率圖

根據(jù)上述分析方法，對(duì)實(shí)際出水水質(zhì)主要污染指標(biāo)分別繪制頻率曲線，取90%保證率出水指標(biāo)如表3 所示。

表3 實(shí)際出水水質(zhì)指標(biāo)分析

4 討論

4．1 實(shí)際運(yùn)行效果討論

根據(jù)上述分析結(jié)果，統(tǒng)計(jì)了實(shí)際進(jìn)、出水水質(zhì)及效果，如表4 所示。

表4 設(shè)計(jì)及實(shí)際運(yùn)行進(jìn)出水水質(zhì)情況匯總對(duì)比表

現(xiàn)有處理設(shè)施及運(yùn)行狀態(tài)下，出水水質(zhì)完全滿足現(xiàn)行的“一級(jí)A”標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)應(yīng)“準(zhǔn)Ⅳ類(lèi)”標(biāo)準(zhǔn)的TN，TP 出水水質(zhì)保證率分別為62%，46%，其余指標(biāo)均接近或達(dá)到提標(biāo)處理的標(biāo)準(zhǔn)。因此本次提標(biāo)改造的主要污染物指標(biāo)為T(mén)N，TP 及SS，并盡可能在生化階段去除更多的TP，減少化學(xué)輔助除磷藥劑的使用量，同時(shí)兼顧提高BOD，COD及－N 的去除率，保證出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

由于缺乏客觀的實(shí)際進(jìn)廠管網(wǎng)水質(zhì)指標(biāo)以及滿負(fù)荷運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，根據(jù)現(xiàn)有的運(yùn)行數(shù)據(jù)，分別對(duì)75%運(yùn)行負(fù)荷率進(jìn)出水水質(zhì)整體情況、特定時(shí)間段（冬春季、夏秋季） 典型進(jìn)水水質(zhì)及近滿負(fù)荷率（90%） 運(yùn)行進(jìn)、出水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，對(duì)現(xiàn)有設(shè)施處理能力進(jìn)行評(píng)估，結(jié)合設(shè)計(jì)進(jìn)出水指標(biāo)、本次提標(biāo)改造出水指標(biāo)要求，并考慮冬春季也可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，在典型進(jìn)水值的基礎(chǔ)上確定以下進(jìn)出水指標(biāo)（見(jiàn)表5） 。

表5 本次提標(biāo)改造設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)

4．2 現(xiàn)狀主要處理設(shè)施處理效果評(píng)價(jià)與影響因素分析

實(shí)際運(yùn)行中，COD 和BOD5出水達(dá)到原設(shè)計(jì)出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，尤其COD 已經(jīng)基本達(dá)到本次提標(biāo)改造目標(biāo)（≤30 mg/L） ，這與較低的進(jìn)水有機(jī)物濃度有關(guān)；SS 未達(dá)到設(shè)計(jì)出水指標(biāo)，原因在于實(shí)際運(yùn)行中的進(jìn)水SS（470 mg/L） 明顯高于設(shè)計(jì)值（300 mg/L） ，且平時(shí)超越初沉池運(yùn)行，增加了后續(xù)處理SS 負(fù)荷；TN 未達(dá)到原設(shè)計(jì)出水10 mg/L 的水平，主要原因是受到該廠進(jìn)水中碳源不足的影響；NH+4 －N 基本達(dá)到設(shè)計(jì)出水標(biāo)準(zhǔn)，略有超標(biāo)，可能的原因是實(shí)際運(yùn)行中好氧區(qū)曝氣量低于設(shè)計(jì)氣水比；出水TP 則受剩余污泥處置限制及化學(xué)除磷藥劑投加量的影響較大?？傮w來(lái)看，該污水處理廠在實(shí)際運(yùn)行中，除TN 和SS 偶有超標(biāo)外，其余各項(xiàng)出水指標(biāo)均滿足原設(shè)計(jì)GB 18918—2002 城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中“一級(jí)A”標(biāo)準(zhǔn)。

4．3 關(guān)于生化池挖潛的討論

生化池是各種污染物BOD5，COD 及NH+4 － N，TN，TP 等的核心處理構(gòu)筑物。為提高生化反應(yīng)的效率，可通過(guò)挖掘生化池的潛力，盡可能在生化池去除更多的污染物。首先應(yīng)核算生化池各反應(yīng)段的容積、曝氣量、攪拌（推流器） 的功率及安裝位置等是否滿足要求，并通過(guò)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析，確定合理的污泥濃度、回流比等，常用的措施包括改為多段A/O，Bardenpho，投加填料或MBR 等工藝提高生化反應(yīng)效果，必要時(shí)輔以碳源投加等措施，碳源可采用外購(gòu)碳源或初沉污泥發(fā)酵等方式獲取。

4．4 關(guān)于深度處理工藝的選取

本次提標(biāo)重點(diǎn)污染物指標(biāo)為T(mén)N，TP 及SS，因此后續(xù)處理單元應(yīng)針對(duì)上述指標(biāo)選取。常用的處理工藝為高效沉淀池、曝氣生物濾池（如反硝化深床濾池） 、V 型濾池、氣浮池等（單獨(dú)或聯(lián)用） ，上述工藝對(duì)TP，SS 均有很好的去除效果，特別是反硝化深床濾池對(duì)TN 也有較好的去除效果，具體采用何種工藝，還應(yīng)結(jié)合原有廠區(qū)布置以及盡量少拆除現(xiàn)有構(gòu)筑物、建設(shè)運(yùn)行成本等方面綜合考慮確定。

5 提標(biāo)改造工藝選擇

鑒于TN，TP 為本次提標(biāo)重點(diǎn)污染物指標(biāo)，結(jié)合碳源不足的實(shí)際情況，考慮利用現(xiàn)有處理設(shè)施，選取了3 種常用工藝組合： A2/O + 反硝化生物濾池［4］、A2/O + MBR，A2/O+MBBR，現(xiàn)對(duì)上述方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行管理等比較見(jiàn)表6。

表6 工藝方案對(duì)比表（運(yùn)行費(fèi)用均按去除5 mg/L TN 投加碳源計(jì)算）

針對(duì)該污水廠提標(biāo)改造主要目標(biāo)污染物指標(biāo)為T(mén)N，TP 及SS 的實(shí)際情況，其中方案一反硝化深床濾池雖然改造實(shí)施存在一些困難，運(yùn)行控制要求較高，但具有占地小、污染物去除效果好等優(yōu)點(diǎn)，本次提標(biāo)改造推薦采用方案一。

6 結(jié)語(yǔ)

1） 經(jīng)過(guò)分析，該污水廠提標(biāo)改造的主要污染物指標(biāo)為T(mén)N，TP 及SS。應(yīng)盡可能在生化階段去除更多的TP，減少化學(xué)輔助除磷藥劑的使用量，同時(shí)兼顧提高BOD，COD 及－N 的去除率，保證出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

2） 水質(zhì)分析與確定是提標(biāo)改造設(shè)計(jì)工藝選取的基礎(chǔ)與前提。本文通過(guò)對(duì)某污水處理廠進(jìn)、出水水質(zhì)分析，明確了提標(biāo)改造主要污染物指標(biāo)，為提標(biāo)改造工藝選取提供了依據(jù)，保證了所選工藝的處理效果，同時(shí)對(duì)于降低工程投資及運(yùn)行費(fèi)用也有重要意義。

3） 針對(duì)該污水廠的運(yùn)行特點(diǎn)，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行管理等多個(gè)方面進(jìn)行分析比較，推薦選用的提標(biāo)改造方案為A2/O+反硝化生物濾池處理工藝，具有較強(qiáng)的針對(duì)性，集成度較高，處理效果有保證。