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項目概況

西安市第四污水處理廠(chǎng)總占地面積為37.44hm2，服務(wù)面積約89km2。一期工程建設規模為25×104m3/d，二期工程建設規模為12.5×104m3/d，現有總處理規模37.5×104m3/d。原出水水質(zhì)執行《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》（GB18918-2002）的一級B標準，其中一期工程2008年10月建成投入運行，2012年11月開(kāi)始升級改造，2013年8月出水水質(zhì)穩定達到一級A標準。

2    工程概況及改造路線(xiàn)

改造前一期工程工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1    升級改造工程工藝流程

原工程存在的問(wèn)題：（1）原細格柵間隙較大，生化池浮渣較多；（2）水廠(chǎng)出水SS較高；（3）厭氧、缺氧段HRT嚴重不足；（4）一期工程接受一期和二期工程全部的生產(chǎn)廢水，因此出水TP和NO3-N較高。在確保出水總氮達到一級B標準的前提下，生物除磷出水TP在2mg/L以上，只能靠化學(xué)除磷來(lái)彌補。

本次升級改造的技術(shù)路線(xiàn)：

（1）升級改造工程盡可能發(fā)揮現有構筑物的處理能力，減少土建施工工程量，縮短工期，降低對水廠(chǎng)正常生產(chǎn)運行的影響。

（2）脫氮：a.缺氧段引進(jìn)MBBR技術(shù)；b.通過(guò)延長(cháng)缺氧HRT，進(jìn)一步強化反硝化；c.強化二沉池反硝化作用。

（3）除磷：a.厭氧段引入MBBR技術(shù)；b.減少系統碳源流失；c.合理分配和深度挖掘可利用碳源；d.創(chuàng )造PAOs（聚磷菌）厭氧釋磷環(huán)境。

3    工程改造內容

3.1    新增預處理和深度處理措施

（1）在初沉池后增加4臺3.5mm孔徑的回轉式網(wǎng)板超細格柵；

（2）深度處理增加5組濾布濾池，單個(gè)設備日處理量50000m3。

3.2    初沉池改造挖掘利用碳源

對初沉池排泥系統進(jìn)行改造，使初沉池運行個(gè)數從設計的每組6個(gè)減少為每組3個(gè)，定期分時(shí)排泥，在保證泥砂等大顆粒沉淀的前提下盡可能減少碳源在初沉池的流失。同時(shí)建造初沉池底泥利用設施，為厭氧段釋磷提供了更多的碳源。

3.3    厭氧、缺氧區改造及引入MBBR技術(shù)

圖2    一期生化池改造

（1） 對來(lái)水的碳源進(jìn)行合理的分配利用

在厭氧環(huán)境中，PAOs只能利用污水中易降解物質(zhì)，或經(jīng)過(guò)水解發(fā)酵后產(chǎn)生的VFA。釋磷速率與進(jìn)水中易降解碳源，尤其是VFA的數量密切相關(guān)。反硝化菌對碳源的攝取種類(lèi)比較廣譜，對VFA的爭奪能力大大強于PAOs。倒置A2/O工藝造成來(lái)水中VFA在缺氧段被反硝化菌大量消耗。將污水廠(chǎng)運行模式從倒置A2/O改為正置A2/O，來(lái)水全部進(jìn)入厭氧段，使水中的碳源優(yōu)先用于厭氧段PAOs釋磷反應。

從好氧段劃分出1.6hHRT的區域將缺氧段HRT從原來(lái)的2h延長(cháng)為3.6h；好氧HRT從8h減少為6.4h。延長(cháng)了缺氧HRT，充分利用系統內碳源強化反硝化效果。系統新增缺氧雙曲攪拌器20臺，φ2500，N=5.5kW。

（2） 投加填料強化脫氮除磷

本工程為國內首例MBBR(Moving BedBio-film Reactor)工藝在城鎮污水處理廠(chǎng)生物池厭氧、缺氧段大規模應用的工程實(shí)例。在國外的污水處理行業(yè)雖有多年的應用經(jīng)驗，但國外普遍規模較小，無(wú)同等規模和池型的污水處理案例可供參考。厭氧、缺氧MBBR技術(shù)未大規模推廣的主要難點(diǎn)是實(shí)現填料的流化狀態(tài)困難，通過(guò)水力模型模擬計算，不同密度填料的組合、攪拌機功率位置的選擇、分層能量流場(chǎng)控制等措施解決了多項難題，實(shí)現了池內良好的流化狀態(tài)。在厭氧、缺氧段都利用現有池型，采用無(wú)終點(diǎn)循環(huán)模式，無(wú)需復雜的填料回流設施。

3.4     強化二沉池反硝化作用

通過(guò)實(shí)際運行數據比較表明，終沉池泥位較高的情況下，底部泥層反硝化反應明顯。本工程生化池出水NO3-N濃度基本在13mg/L以下，此時(shí)利用二沉池僅僅底部泥層產(chǎn)生的反硝化氣量較少，只會(huì )有零星氣泡產(chǎn)生，污泥上浮量也在可接受范圍之內，且后續有濾布濾池單元進(jìn)行深度處理，因此無(wú)總出水SS超標的風(fēng)險。一期二沉池深4.5m，當泥位接近1.5m的情況下外回流中的NO3-N濃度可比出水降低了5~10mg/L。這大大降低了外回流污泥中硝酸鹽對厭氧段釋磷的影響，因此維持二沉池泥位在1.5m左右有利于系統生物除磷（終沉池泥位不宜太高，容易發(fā)生跑泥現象）。此外好氧池末端DO需控制在1.5mg/L左右（改造前控制在2~4mg/L），DO太低會(huì )導致出水NH3-N超標，DO濃度太高影響終沉池反硝化效果，導致外回流NO3-N濃度升高。同時(shí)出水DO的控制大大降低了系統的曝氣量，起到了節能降耗的作用。

一期主要污染物沿程濃度變化

表2     一期工程改造前后進(jìn)出水水質(zhì)對比

5    工程總結

（1）本次升級改造工程通過(guò)工藝調整和工程措施對原水中的碳源進(jìn)行充分的保護和利用，避免NO3-N對厭氧釋磷環(huán)境的破壞，最大限度地利用生物除磷，同時(shí)兼顧節能降耗，現出水穩定達到一級A標準。較改造前每年節省化學(xué)除磷藥劑費900萬(wàn)元，污泥處置費150萬(wàn)元，噸水電費僅增加0.011元。

（2）通過(guò)增加超細格柵降低生物池浮渣量，出水SS經(jīng)過(guò)濾布濾池處理得到大大降低，出水可穩定在7mg/L以下,低濃度SS也保證了出水TP維持在較低水平。

（3）該工程系厭氧、缺氧段MBBR技術(shù)在國內城鎮污水處理廠(chǎng)的首次大規模應用。該技術(shù)無(wú)需增加占地，為污水廠(chǎng)提標改造提供了全新的思路。

廣西康津水處理設備有限公司

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