葉梓聰

（東莞市石鼓污水處理有限公司厚街分公司，廣東 東莞 523000）

近年來(lái)，在城鎮(zhèn)生活污水處理過(guò)程中，AAO處理工藝的應(yīng)用范圍逐漸拓寬，這主要是因?yàn)椋珹AO處理工藝在去除生活污水中的含氮、含磷等類(lèi)型的有機(jī)化合物時(shí)表現(xiàn)較為優(yōu)異，且成本相對(duì)較低。但在具體的實(shí)施過(guò)程中，由于客觀原因的限制，AAO工藝還存在著一定的制約因素，針對(duì)這一問(wèn)題，可采用“AAO+深度處理工藝”聯(lián)合應(yīng)用的方式，以此全面提升城鎮(zhèn)生活污水的處理水平。

1 工程項(xiàng)目概況

某市擬新建一個(gè)污水處理工程，該工程位于當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有污水處理廠廠區(qū)東側(cè)，建設(shè)用地約為9.54 hm2，該工程擬為附近多個(gè)片區(qū)進(jìn)行污水處理服務(wù)，服務(wù)片區(qū)總面積約為44.25 km2，處理規(guī)模設(shè)定為1.2×105m3/d。由于該工程服務(wù)片區(qū)內(nèi)的工廠企業(yè)較少，因此，該工程項(xiàng)目的進(jìn)水主要為生活污水。同時(shí)，該市有關(guān)部門(mén)積極響應(yīng)國(guó)家政策，明確要求該工程在建成后，其污水處理效果必須要達(dá)到準(zhǔn)地表水IV類(lèi)水平，所有指標(biāo)均按照國(guó)家有關(guān)部門(mén)的出水指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)限值實(shí)施，具體指標(biāo)情況詳見(jiàn)表1。

表1 該工程設(shè)計(jì)的進(jìn)水和出水的指標(biāo)

2 改進(jìn)型“AAO+深度處理工藝”的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 一級(jí)處理單元

考慮到實(shí)際需要，對(duì)工程中一級(jí)處理單元中的切換井、粗格柵渠、污水提升泵池和細(xì)格柵渠4個(gè)部分進(jìn)行合建，合并為一個(gè)構(gòu)筑物。該建筑的長(zhǎng)度為34.1 m，寬為17.2 m，高為11.3 m。同時(shí)，在該構(gòu)筑物中，使用兩臺(tái)功率為2 kW的回轉(zhuǎn)式粗格柵除污機(jī)，并配備功率為15 kW的潛污泵四臺(tái)（實(shí)際使用時(shí)投入三臺(tái)，第四臺(tái)設(shè)備作為備用）。

在細(xì)格柵渠部位，主要配備兩臺(tái)功率為2 kW的轉(zhuǎn)鼓式細(xì)格柵，同時(shí)配備一個(gè)曝氣沉砂池，兩臺(tái)轉(zhuǎn)鼓式細(xì)格柵采用并聯(lián)的方式運(yùn)行。其中，沉砂池中使用的設(shè)備包括：橋式細(xì)砂機(jī)，功率為1.5 kW，配備一臺(tái)；螺旋式砂水分離器，功率為0.5 kW，配備一臺(tái)。同時(shí)，在曝氣沉砂池的設(shè)計(jì)中，考慮到當(dāng)?shù)厣钗鬯煞值膹?fù)雜性，選用曝氣沉砂池既可以去除污水原水中粒徑較大的無(wú)機(jī)砂粒，還可以有效去除砂粒中夾雜的部分有機(jī)物（特別是油脂類(lèi)有機(jī)物），而沉砂通過(guò)吸砂泵提升至砂水分離器，以實(shí)現(xiàn)砂水分離。該曝氣沉砂池的尺寸設(shè)計(jì)為：22.3 m×12.4 m×6.2 m，水平流速設(shè)置為0.15 m/s，停留時(shí)間設(shè)定為3.2 min。

在此基礎(chǔ)上，結(jié)合城市污水處理的實(shí)際需要，在一級(jí)處理單元中增設(shè)一臺(tái)離子除臭設(shè)備進(jìn)行除臭處理，其廢氣處理能力為3 500 m3/h。

2.2 改良型AAO生物池

改良型AAO生物池是本次污水處理工程中的核心技術(shù)模塊，考慮到傳統(tǒng)的AAO技術(shù)對(duì)于碳源的要求較為苛刻，因此，在本次設(shè)計(jì)的改良型AAO生物池工藝中，采用一種新的碳源分配方式，在這種模式下，預(yù)缺氧池放置于厭氧池之前，而來(lái)自二沉池的回流污泥和10%～30%左右的原水先進(jìn)入預(yù)缺氧段，然后微生物利用10%～30%進(jìn)水中的有機(jī)物，去除所有的回流硝態(tài)氮，以解決硝態(tài)氮對(duì)厭氧池帶來(lái)的不利影響，并保證厭氧池的穩(wěn)定性。不僅如此，該工藝還有效避免了傳統(tǒng)AAO工藝造成的除磷效果下降的問(wèn)題。

在設(shè)計(jì)改良型AAO生物池的參數(shù)時(shí)，仍按照相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。具體來(lái)看，首先，使用隔墻將生物池分為兩組，分隔后的每組尺寸均保持一致，長(zhǎng)寬高分別為48.1 m、41.7 m、8.5 m，水溫設(shè)計(jì)為10 ℃，污泥濃度設(shè)定為3.3×105 mg/L，總淤泥使用期限為13 d。在污水處理過(guò)程中，污水在不同環(huán)節(jié)的停留時(shí)間詳見(jiàn)表2。

表2 在污水處理過(guò)程中各環(huán)節(jié)的停留時(shí)間

（3）同時(shí)，在污水處理的過(guò)程中，還應(yīng)用了以下設(shè)備，具體情況詳見(jiàn)表3。

表3 在污水處理過(guò)程中應(yīng)用的其他設(shè)備

2.3 二沉池

在二沉池的設(shè)計(jì)中，采用“周邊進(jìn)水-周邊出水”的模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，出水堰形狀設(shè)置為三角齒形，經(jīng)環(huán)形集水渠收集后，直接排入集配水井。本次工程項(xiàng)目中，共計(jì)設(shè)置4座內(nèi)徑為40 m的二沉池，表面負(fù)荷最大值為1.50 m3/（m2·h），沉淀時(shí)間設(shè)計(jì)為3.27 h。

2.4 高效沉淀池

考慮到本次污水處理工程可利用的空間較為有限，因此，污水在經(jīng)過(guò)二沉池處理后，首先進(jìn)入到高效沉淀池中，通過(guò)高效沉淀池中的絮凝劑和磁介質(zhì)的共同作用，有效去除污水中存在的SS和TP兩類(lèi)物質(zhì)。由于在此環(huán)節(jié)中應(yīng)用了磁粉，因此絮凝的速度加快，且絮凝后產(chǎn)生的絮凝體也有了更大的密度[1-2]。具體來(lái)看，高效沉淀池主要分為以下幾個(gè)區(qū)段。

2.4.1 快混區(qū)

此區(qū)間的主要作用是，向污水原水中投入PAC并快速進(jìn)行混合，然后，PAC將在污水中發(fā)生水解，水解后可充分發(fā)揮其高電荷對(duì)水中膠體的電中和脫穩(wěn)作用，從而使得污水中的微小顆粒發(fā)生團(tuán)聚，最終去除水中的含磷污染物質(zhì)。在快混區(qū)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)尺寸為3.5 m×3.5 m，設(shè)計(jì)停留時(shí)間為2 min。

2.4.2 磁介質(zhì)混合區(qū)

此區(qū)間的主要作用是，向快混區(qū)處理完成后的污水中投入磁介質(zhì)，絮凝劑受到磁介質(zhì)的作用，更容易形成礬花，且礬花的密度將得以顯著提升。在磁介質(zhì)區(qū)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)尺寸為3.5 m×3.5 m，設(shè)計(jì)停留時(shí)間為2 min。

2.4.3 絮凝區(qū)

此區(qū)間的主要作用是，將PAM和污水進(jìn)行快速攪拌混合，且在一系列物理化學(xué)作用下，絮凝劑將與污水中的部分污染物充分混合，逐漸凝聚為尺寸較大的絮狀物，并以懸浮物質(zhì)或膠體的形態(tài)與污水中的其他成分有效分割開(kāi)來(lái)，此后通過(guò)常規(guī)的固液分離方式即可去除這些污染物。同時(shí)，為了進(jìn)一步提高絮凝體的生成效率，從沉淀區(qū)底部回流的污泥也將被泵送到漩渦中，而作為循環(huán)污泥繼續(xù)應(yīng)用[3]。在此區(qū)間的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)尺寸為4.5 m×4.5 m，設(shè)計(jì)停留時(shí)間為3 min。

2.4.4 沉淀區(qū)

此區(qū)間僅用于常規(guī)的沉淀環(huán)節(jié)，該區(qū)域設(shè)計(jì)尺寸為14 m×14 m，設(shè)計(jì)表面負(fù)荷為18.23 m/h。

2.5 濾布濾池

在本次污水處理工程中，濾布濾池是進(jìn)一步降低出水中SS的關(guān)鍵模塊。此模塊設(shè)計(jì)在高效沉淀池后部，尺寸為8.0 m×4.0 m×3.6 m，是通過(guò)使用PLC設(shè)備對(duì)反沖洗頻率自動(dòng)調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同水質(zhì)和水量的污水進(jìn)行高效處理。

2.6 紫外線消毒系統(tǒng)

當(dāng)前，考慮到生活污水處理環(huán)節(jié)對(duì)糞菌這項(xiàng)指標(biāo)的要求有所提高，因此，在濾布濾池環(huán)節(jié)后增設(shè)紫外消毒系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用多個(gè)UV燈具對(duì)污水進(jìn)行照射，以殺滅污水中存在的糞菌菌群。該消毒系統(tǒng)與傳統(tǒng)的化學(xué)處理法相比，在環(huán)保方面更具優(yōu)勢(shì)，不會(huì)帶來(lái)二次污染問(wèn)題。

2.7 清水池

清水池的主要作用是，用于臨時(shí)存儲(chǔ)污水處理完成而又未能及時(shí)排出的中水。在本次污水處理工程中，清水池共設(shè)置2座，每座污水池的有效尺寸相同，均為60.0 m×30.0 m×5.0 m，調(diào)節(jié)比例設(shè)定為12.0%。

3 該污水處理工程中采取的節(jié)能降耗措施

3.1 應(yīng)用變頻系統(tǒng)

為了實(shí)現(xiàn)相關(guān)各類(lèi)電氣設(shè)備的節(jié)能降耗，在本次污水處理工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)用變頻調(diào)速系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有的電氣系統(tǒng)予以優(yōu)化。具體來(lái)看，在本次優(yōu)化工作中，主要采用G120系列變頻器實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)的有關(guān)功能。因?yàn)樵撟冾l器具有數(shù)字化和智能化的功能，可以對(duì)生產(chǎn)線各個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行靈活設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定低速運(yùn)行。同時(shí)，該變頻器也具備“軟啟動(dòng)”和“軟制動(dòng)”的特點(diǎn)，在相關(guān)設(shè)備啟動(dòng)和停止時(shí)，可有效避免因電流突變而引起的機(jī)械沖擊等情況，延長(zhǎng)了相關(guān)機(jī)構(gòu)的使用壽命。不僅如此，該變頻器還內(nèi)置了電抗器這一部件，其能夠有效抑制浪涌電壓和浪涌電流，可將諧波帶來(lái)的干擾危害降到最低，還可以降低變頻器和其他設(shè)備之間可能產(chǎn)生的干擾。

3.2 基于水質(zhì)水量等因素實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗

為實(shí)現(xiàn)“AAO+深度處理工藝”的節(jié)能降耗，可從水質(zhì)水量的角度入手，而采取“分級(jí)處理”的模式方法也是一種行之有效的策略。為此，在本次污水處理工程中，技術(shù)人員在進(jìn)水符合動(dòng)態(tài)變化的情況下，把進(jìn)水總負(fù)荷分為高、中、低三個(gè)層次來(lái)進(jìn)行控制，并按照進(jìn)水量的不同，分別對(duì)應(yīng)高、中、低三個(gè)層次區(qū)間。

除了對(duì)進(jìn)水總負(fù)荷進(jìn)行分級(jí)控制外，技術(shù)人員還要針對(duì)以下幾方面的參數(shù)均進(jìn)行分級(jí)控制管理：（1）內(nèi)回流量：該指標(biāo)主要是針對(duì)COD和氨氮的控制，考慮到實(shí)際情況，分為中和低兩個(gè)層級(jí)。其中，中層級(jí)的內(nèi)回流比為200%，低層級(jí)的內(nèi)回流比為150%。（2）好氧前段和好氧中段：這兩個(gè)區(qū)間主要關(guān)聯(lián)到氨氮負(fù)荷的控制，其中，前段的氨氮負(fù)荷分別為高和低兩個(gè)層次，高層次的數(shù)值為1 mg/L，低層次的數(shù)值則控制為0 mg/L；好氧中段的氨氮負(fù)荷同樣分為高和低兩個(gè)層次，高層次對(duì)應(yīng)數(shù)值為3 mg/L，低層次對(duì)應(yīng)數(shù)值為2 mg/L。（3）對(duì)COD負(fù)荷進(jìn)行界定時(shí)，可將其分為高、中、低三個(gè)層次，其中，高級(jí)別對(duì)應(yīng)0.24 kgCOD/（kgMLSS×d）及以上，中級(jí)別對(duì)應(yīng)0.16～0.24 kgCOD/（kgMLSS×d），而0.16 kgCOD/（kgMLSS×d）以下則為低級(jí)別。（4）對(duì)于C/N的控制，數(shù)值在8以上定義為高級(jí)別，數(shù)值在5.4～8范圍內(nèi)定義為中級(jí)別，數(shù)值低于5.4則定義為低級(jí)別。

在實(shí)際工作中，技術(shù)人員引入相關(guān)的化學(xué)傳感器設(shè)備，對(duì)進(jìn)水的COD負(fù)荷、氨氮負(fù)荷、C、N值等均實(shí)現(xiàn)了較為精準(zhǔn)的測(cè)定，并根據(jù)測(cè)定值所對(duì)應(yīng)的等級(jí)，使用PLC自動(dòng)化控制模塊中預(yù)設(shè)的程序，對(duì)各個(gè)污水處理環(huán)節(jié)的運(yùn)行工況參數(shù)予以調(diào)試調(diào)整，以確保各個(gè)運(yùn)行工況參數(shù)始終位于最合理區(qū)間。由此，在整個(gè)污水處理的過(guò)程中，各項(xiàng)工藝均保持了穩(wěn)定性，減小了整個(gè)工藝系統(tǒng)運(yùn)行效率的影響，污水處理的能耗也得到了大幅度地降低。

4 該污水處理工程投入應(yīng)用后的效果分析

4.1 污水處理效果分析

在各環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)和布置完成后，該生活污水處理工程開(kāi)始投入運(yùn)行，在運(yùn)行的第一個(gè)周期，由工程技術(shù)人員對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)后得到的實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)情況的具體數(shù)值，詳見(jiàn)表4。

從表4中的數(shù)據(jù)不難看出，該生活污水處理工程的運(yùn)行情況良好，且對(duì)于污水中各個(gè)主要污染物的處理情況都達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期效果。

表4 污水處理工程運(yùn)行后的實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)

4.2 經(jīng)濟(jì)方面的分析

通過(guò)對(duì)相關(guān)資料進(jìn)行匯總后得出，在本次生活污水處理工程的建設(shè)中，項(xiàng)目工程費(fèi)用總計(jì)約為4.32億元，包括進(jìn)出廠管道、基礎(chǔ)處理和樁基等多個(gè)環(huán)節(jié)的工程作業(yè)。而在該生活污水處理工程投入實(shí)際使用后，考慮到運(yùn)行電費(fèi)、藥劑費(fèi)、人工成本、污泥處置、設(shè)備維護(hù)修理等多個(gè)方面的費(fèi)用后進(jìn)行綜合計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明，單位經(jīng)營(yíng)成本為1.15 元/m3，單位總成本為1.98 元/m3。因此，與以往的污水處理工程相比，該項(xiàng)目工程在經(jīng)營(yíng)成本和總成本上降低了10%左右，證明該生活污水處理工程更具有經(jīng)濟(jì)性。

5 結(jié)語(yǔ)

從整體情況來(lái)看，在本次研究的城鎮(zhèn)生活污水處理工程項(xiàng)目中，所應(yīng)用的“AAO+深度處理工藝”的組合應(yīng)用，相比于以往的技術(shù)模式，有著更為優(yōu)異的功能和更加突出的經(jīng)濟(jì)性，且各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了出水標(biāo)準(zhǔn)要求，運(yùn)行費(fèi)用也較為合理，能夠?yàn)楹罄m(xù)的污水處理工程建設(shè)提供更多的參考經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)然，在今后的工作中仍需要在已有的基礎(chǔ)上不斷進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新，以確保污水處理技術(shù)進(jìn)一步提高。