污水處理廠A²O生化法+物化法工藝設(shè)計

聶建林

摘? 要：A2/O生化法、物化法是污水處理中較常用的技術(shù)，其在污染物質(zhì)脫出和水質(zhì)凈化過程中具有突出作用。為實現(xiàn)污水處理廠工業(yè)污水的高效處理，該文以某污水處理廠擴建工程為例，設(shè)計使用A2/O生化法+物化法工藝進行污水凈化處理，在實際處理中，強化工藝與水質(zhì)管理，設(shè)計主要構(gòu)筑物及相關(guān)參數(shù)，通過該工藝降低了污水處理成本，有效去除污水中的COD、TP、TN、NH3-N成分，提升污水凈化處理質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：污水處理;A2/O生化法;物化法;工藝效果

中圖分類號： X703? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

在工業(yè)化背景下，城市工業(yè)生產(chǎn)污水總量不斷增加，不僅破壞了城市水文生態(tài)環(huán)境，對人們的生活質(zhì)量更造成了較大影響。深化污水處理工藝研究能有效提升城市污水凈化處理的效率和質(zhì)量。目前，傳統(tǒng)的污水處理工藝在實際應(yīng)用中上存在運行復(fù)雜、投資費用高的問題，因此需要進行污水處理工藝的進一步優(yōu)化。該文結(jié)合某污水處理廠擴建工程實際，就A2/O生化法+物化法工藝在污水處理中的實際應(yīng)用效果展開分析。

1 項目背景

鄆城縣第二污水處理廠擴建工程建設(shè)目的在于實現(xiàn)工業(yè)園區(qū)生產(chǎn)污水的凈化處理。該污水廠設(shè)計污水處理規(guī)模為2萬噸/天，在項目建設(shè)中預(yù)留1萬噸/天用地。就污水來源看，該園區(qū)污水主要是園區(qū)煤化工企業(yè)生產(chǎn)排水，采用A2/O生化法+物化法污水處理形式，在實際設(shè)計中，優(yōu)化細格柵、集水井、調(diào)節(jié)池、臭氧反應(yīng)池、缺氧池、好氧池、二沉池、中間水池、深度處理反應(yīng)池、三沉池以及V型濾池、接觸消毒池設(shè)計，重點清除污水中的COD、TP、TN、NH3-N物質(zhì)，經(jīng)過該工藝處理后，園區(qū)污水得以有效凈化，同時滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）中的一級A排放標準。

2 污水處理工藝及流程設(shè)計

2.1 污水處理工藝設(shè)計

2.1.1 預(yù)處理階段

污水預(yù)處理主要是通過細格柵、提升泵房、調(diào)節(jié)池來實現(xiàn)的。預(yù)處理階段工藝設(shè)計中，一級處理構(gòu)筑物及設(shè)備相同，因此設(shè)計的重點在于二級處理深度處理工藝方案及的設(shè)計。該階段內(nèi)，可以采用水解酸化和臭氧氧化2種方式來增加進水中的BOD5組分。就水酸化處理來說，其能將眾多大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子，提升廢水可生化性，然而其處理過程需要轉(zhuǎn)專性厭氧菌，該厭氧菌對于廢水毒性的耐受能力較差，同時工藝應(yīng)用需占據(jù)較大面積。因此該項目采用臭氧氧化工藝進行處理，在該工藝中，主要是對有機物分子中的難降解基團進行結(jié)構(gòu)破壞，以此來改善廢水的可生化性。

2.1.2 生化處理階段

生化處理是整個污水處理的核心所在，在生化處理階段，SBR工藝/ A/O工藝/改良型A/O工藝是3種較為常見的技術(shù)應(yīng)用形態(tài)。

就SBR工藝來說，其本質(zhì)上是利用曝氣和靜止沉淀間歇運行的一種活性污泥法，在實際應(yīng)用中，通過進水、曝氣反應(yīng)、沉淀、排水和閑置等工藝的處理，可以有效地實現(xiàn)脫氮除磷處理。該方法自控程度高，應(yīng)用靈活，確無泥污碰撞，適用性較高。

A/O工藝實現(xiàn)了缺氧段和好氧段的連接，其不僅具有有機物講解的作用，而且除磷除氮按功能突出。該工藝流程圖如圖1所示。

改良型A/O工藝本身是一種復(fù)合型處理技術(shù)，其在生化載體技術(shù)的基礎(chǔ)上，融合使用生物增效技術(shù)。該工藝將固體停留時間控制在50 d～100 d，這為微生物的繁衍提供了有利條件。從處理效果來看，該工藝對于難降解有機污染物及氨氮的去除效率較為突出，處理過程更靈活、快捷。

從實際處理效果來看，改良型A/O工藝的工程量適中，經(jīng)濟成本和廢水處理質(zhì)量突出，因此選擇改良型A/O工藝作為該項目廢水生化處理的主要工藝。

2.1.3 深度處理階段

物化深度處理主要集中在二沉池后污水處理環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)廢水深度處理工藝包含活性炭吸附工藝、臭氧催化氧化、芬頓氧化工藝、類芬頓+斜板絮凝沉淀工藝等形式。廢水處理過程中，如果單純采用活性炭吸附工藝，則很難長期有效地實現(xiàn)廢水穩(wěn)定達標;而在芬頓氧化工藝體系中，廢水處理的成本較高，勞動強度較大，腐蝕性較強。因此該項目采用類芬頓催化氧化+絮凝沉淀工藝進行廢水物化深度處理。該工藝能在考慮廢水中生化處理后殘存有機污染物分子結(jié)構(gòu)特點的基礎(chǔ)上，綜合考慮并控制反應(yīng)pH、ORP、時間、加藥種類、加藥量和加藥次序等條件，進而在固液分離中實現(xiàn)廢水凈化處理，經(jīng)濟質(zhì)量效益較為突出。

2.1.4 消毒階段

污水廠排出的廢水含有較多的糞大腸菌群，這些菌群的數(shù)量保持在105個/L～106個/L，采用常規(guī)消毒方式，很難實現(xiàn)菌群的處理。在工業(yè)廢水消毒中，物理消毒和化學(xué)消毒是2種主要的消毒方式。在該項目設(shè)計中，基于前期催化氧化工藝的應(yīng)用，廢水中CODCr含量小，色度良好，且出水濁度低，因此采用紫外線消毒工藝進行消毒處理，該工藝占地小、快速且無化學(xué)藥劑，此外無二次污染。

2.1.5 污泥處理階段

污泥處理需滿足以下3個要求。1）注重污泥有機物含量控制，確保污泥穩(wěn)定化。2）該工藝要能有效減少污泥體積，同時污泥處理費用較低。3）污泥處理工藝要減少有害物質(zhì)，利用有害物質(zhì)，同時盡可能地減少二次污染。由于該項目深度處理工藝，采用類芬頓工藝，投加了鐵鹽及石灰作為pH回調(diào)，污泥的沉降性及可脫水性較好，基于此，該項目采用直接濃縮，并利用板框脫水方式進行污泥處理，出水污泥含水率控制在60%以下。

2.2 工藝流程設(shè)計

規(guī)范化的控制污水處理流程，能有效提升污水處理質(zhì)量。該項目設(shè)計污水處理工藝：細格柵—>集水井—>調(diào)節(jié)池—>臭氧反應(yīng)池—>缺氧池—>好氧池—>二沉池—>中間水池—>深度處理反應(yīng)池—>三沉池—>V型濾池—>紫外消毒池。其具體工藝流程如圖2所示[1]。

該項目污水主要來源于煤化工企業(yè)生產(chǎn)排水，這些污水經(jīng)過預(yù)處理后，隨著市政管線流向污水處理廠，并在提升泵房的集水井匯集。就處理廠集水井來說，其前面設(shè)置機械格柵，這些格柵能去除污水中的大顆粒懸浮物（SS）、漂浮物，有效地避免了后期處理中水泵、配件及管線堵塞問題[2]。將集水井設(shè)置在建筑的最低處，收集經(jīng)過細格柵的污水，當(dāng)水位到一定高度后，通過水泵將其抽至調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池的作用在于均勻水質(zhì)，并且為后續(xù)工藝提供需要水量。經(jīng)調(diào)節(jié)池處理后，污水進入臭氧反應(yīng)池，需要注意的是，在調(diào)節(jié)出口附近需設(shè)事故池，當(dāng)污水處理廠發(fā)生事故時，事故池用來存儲未經(jīng)處理的污水，這能有效避免污染事件發(fā)生。通過氧化反應(yīng)池臭氧氧化，能實現(xiàn)有機物分子的降解破壞，提升廢水可生化性，并進一步降低廢水生物毒性。完成臭氧氧化處理的污水進入到改良型A/O生化池，采用改良A/O生化工藝，進行脫氮處理。隨后，完成脫氮處理的廢水在二沉池去除SS及部分COD，實現(xiàn)泥水分離。在深度處理反應(yīng)池對生化出水中的難降解有機物進行進一步物化處理，并在三沉池中深度處理SS及部分COD。經(jīng)深度處理廢水進入V型濾池，在該池內(nèi)，通過濾料對廢水進行過濾，實現(xiàn)水中懸浮固體和部分細菌、微生物等的有效截留。最終在接觸消毒池對廢水進行消毒，并將消毒后的水引入會泳池待用。

2.2.2 水質(zhì)要求

污水凈化處理直接關(guān)系到人們的用水質(zhì)量，在實際處理過程中，應(yīng)關(guān)注污水水質(zhì)的變化清理，確保經(jīng)處理后，污水水質(zhì)符合國家GB18918—2002處理排放標準。該污水處理廠處理中，煤化工企業(yè)排放污水及經(jīng)處理后污水的水質(zhì)情況見表3。需要注意的是，針對NH3-N物質(zhì)的處理指標管理，要求在水溫不超過12 ℃條件下，其質(zhì)量濃度應(yīng)不超過8 mg/L[4]。

3 主要構(gòu)筑物及其參數(shù)

主要構(gòu)筑物及其參數(shù)如下。1）來水渠道。尺寸B×H=0.8m×1m;地下-1m。2）細格柵渠道。地下鋼砼結(jié)構(gòu)矩形渠道尺寸B×H=1m×1.5m，設(shè)兩道;地下-1.30 m，地上0.20 m。3）集水井及提升泵房。尺寸L×B×H=10 m×5 m×6.7 m，集水井設(shè)置3臺提升泵。提升泵2用1備，Q=600 m3/h;H=10 m;N=30 kW。4）調(diào)節(jié)池。尺寸L×B×H=40 m×40 m×4.7 m，水力停留8h。設(shè)置4臺雙曲面攪拌機，該設(shè)備葉槳轉(zhuǎn)速20 r/min～30 r/min，電機功率7.5 kW，設(shè)置3臺潛無泵，Q=450 m3/h;H=10 m;N=22 k。5）事故池。尺寸L×B×H=40 m×20 m×4.7 m。設(shè)置2臺提升泵，Q=180 m3/h;H=6 m;N=5.5 k。6）臭氧反應(yīng)池。尺寸L×B×H= 60 m×3 m×5 m。水留1 h。設(shè)置臭氧反應(yīng)器，設(shè)備氣量70 Nm3/h～87.5 Nm3/h，臭氧濃度8wt%～10 wt%;冷卻水量20 m3/h，功耗6 kWh/kgO3～8 kWh/kgO3。7）缺氧池。尺寸L×B×H=80 m×20 m×4.7 m，水流8 h。設(shè)置8臺潛水推流器，設(shè)備葉漿轉(zhuǎn)速52 r/min;葉漿直徑1 800 mm。8）二沉池。尺寸Φ28 m×4 m，有機溶劑2250 m3。準備2套全橋周邊傳動刮泥機，電機功率2×0.55 kW。設(shè)置3臺臥式混流泵，設(shè)備Q=444 m3/h;H=5.4 m;N=11 kW。9）中間水池。尺寸10 m×10 m×4.5 m;地下-2.30 m，地上2.20 m。中間提升泵：Q=450 m3/h;H=10 m;N=22 kW。設(shè)備數(shù)量：3臺，2用1備※MMCR反應(yīng)器：外形尺寸Φ×H=3.0m×8.0m，處理能力5 000 m3/d;殼體材質(zhì)為碳鋼防腐，磁體材質(zhì)為釹鐵硼永磁;配套設(shè)備數(shù)量為4套。10）深度反應(yīng)池。尺寸L×B×H=20 m×5 m×5 m。停留1h。設(shè)置雙面攪拌機、絮凝攪拌機共4臺。11）三沉池。尺寸20 m×10 m;地下0.00 m，地上5.00 m。池數(shù)：1座4格。表面負荷為4.2 m3/m2·h。

主要設(shè)備：非金屬鏈條刮泥機 4臺套12）V型濾池。總?cè)莘e1 100 m3，設(shè)計流量Qave=840 m3/h，設(shè)計濾速為7 m/h。沖洗強度為空氣沖洗15 L/m2·s，水洗強度4 L/m2·s。13）消毒渠。尺寸B×H=18.5 m×2.1 m。設(shè)置一套紫外消毒裝置，低壓高強紫外燈320 W;共90支，自動清洗，總功率33.22 kW。

4 運行效果分析

4.1 處理效果分析

該污水處理廠原污水的數(shù)量較大，且水質(zhì)波動大，含鹽量高且不穩(wěn)定，具有色度高、B/C低，總氮含量高、F-含量高的特點。水廠擴建以后，通過類芬頓工藝進行污水深度處理，有效地去除了水中的COD、TP、TN和NH3-N成分，達到了污水凈化的目的。經(jīng)處理后，污水處理廠出水指標滿足GB18918—2002處理排放標準，不僅保障了工業(yè)園區(qū)的穩(wěn)定發(fā)展，而且避免了排水對周圍環(huán)境的影響，生態(tài)效益突出。

4.2 成本分析

為了進一步提升污水處理廠污水處理效率，在A2/O生化法+物化法應(yīng)用中，還應(yīng)注重設(shè)備排污設(shè)備成本的有效控制。該 項目建成后，年平均總成本2 273.40萬元，運營期內(nèi)正常年單位處理總成本4.65元/t，同時單位污水處理經(jīng)營成本3.43元/m3，經(jīng)營成本1 688.13萬元。

工程項目前期會投入一定的建設(shè)成本，然而從污水凈化效果來看，其污水凈化效率有所提升，從長遠角度來看，其有利于污水處理廠污水處理成本控制，提升污水處理廠實際的經(jīng)濟效益。

5 結(jié)論

結(jié)合鄆城縣第二污水處理廠擴建工程設(shè)計實踐可知，在污水處理廠污水凈化處理中，采用A2/O生化法+物化法進行污水凈化處理工藝，有效地降低污水中的COD、TP、TN、NH3-N成分，提升污水處理經(jīng)濟效益。在實際建設(shè)中，還應(yīng)結(jié)合實際的工藝需要和水質(zhì)需要，進行生化反應(yīng)池、二沉池、高效沉淀池系統(tǒng)設(shè)計，以此來提升污水處理質(zhì)量，保證企業(yè)生產(chǎn)效益。

參考文獻

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