針對泉州市北峰污水處理廠出水水質(zhì)偏低的現(xiàn)狀和河道的水環(huán)境保護(hù)要求，對一期工程(4.5萬m3/d)進(jìn)行提標(biāo)改造。通過對污水處理廠實際進(jìn)水水質(zhì)的分析，優(yōu)化一期工程CAST曝氣時間，深度處理工藝選用高效沉淀池、反硝化深床濾池。實際運行結(jié)果表明，通過提標(biāo)改造后，工程出水水質(zhì)可達(dá)到類Ⅳ類地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

［關(guān)鍵詞］提標(biāo)改造;深度處理;反硝化深床濾池;設(shè)計實例

1提標(biāo)建設(shè)必要性

1.1基本概況

泉州市北峰污水處理廠位于泉州市西郊新村以南、西環(huán)城河以北、舊防洪堤以東，總占地面積62608.3m2。總規(guī)模為9萬m3/d，現(xiàn)狀規(guī)模為4.5萬m3/d，服務(wù)面積30km2，服務(wù)人口16.8萬人。污水處理采用CAST工藝，污泥處理采用帶式污泥濃縮脫水一體機，泥餅外運焚燒。除臭工藝采用生物滴濾池法。出水水質(zhì)執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918－2002)一級B排放標(biāo)準(zhǔn)。項目采用BOT方式運營，2009年4月開始運行。目前廠區(qū)北側(cè)已建設(shè)一期工程，廠區(qū)圍墻內(nèi)預(yù)留用地較多，擴(kuò)展空間較大。根據(jù)規(guī)劃用地紅線，見圖1，廠區(qū)中部區(qū)域是用于遠(yuǎn)期4.5萬m3/d規(guī)模的擴(kuò)建工程用地，南側(cè)用地可用于提標(biāo)工程，形成預(yù)處理區(qū)布置在廠區(qū)東北側(cè)，水處理區(qū)布置在廠區(qū)中部，深度處理區(qū)和廠前區(qū)布置在南側(cè)，整體廠區(qū)功能分區(qū)清晰，布置合理緊湊，滿足近期和遠(yuǎn)期建設(shè)用地需求，且有適當(dāng)?shù)陌l(fā)展預(yù)留空間;廠區(qū)污水流線、污泥流線、藥劑流線、交通流線清晰順暢，交叉較少。

1.2提標(biāo)必要性

泉州市水環(huán)境狀況尚不能滿足水十條的相關(guān)要求，按照2017年7月10日印發(fā)的閩環(huán)保水〔2017〕15號《關(guān)于加快近岸海域匯水區(qū)域生活污水處理廠提標(biāo)改造工作的通知》文件的目標(biāo)任務(wù)和國家環(huán)保部等10部委要求，2017年底前，泉州等近岸海域匯水區(qū)域范圍內(nèi)的市縣污水處理設(shè)施要達(dá)到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，同步安裝總氮、總磷自動在線監(jiān)控裝置，并與環(huán)境保護(hù)部門聯(lián)網(wǎng)。同時鼓勵有條件的城市推進(jìn)污水處理設(shè)施達(dá)標(biāo)尾水的資源化利用。

2污水廠現(xiàn)狀運行情況分析評估

2.1進(jìn)水水質(zhì)

根據(jù)北峰污水處理廠近4年的進(jìn)水水量數(shù)據(jù)，北峰污水處理廠進(jìn)水水量基本穩(wěn)定，提標(biāo)前實際處理水量約4.2萬m3/d。見表1～表3。綜合分析數(shù)據(jù)，現(xiàn)狀進(jìn)水水質(zhì)具有如下特點:(1)污水廠進(jìn)水濃度低，進(jìn)水CODCr、BOD5、TP、TN等均偏低，95%覆蓋率COD值為170mg/l，全年平均值達(dá)到154.30mg/l;95%覆蓋率TP值為2.70mg/l，全年平均值為2.20mg/l;95%覆蓋率TN值為20.65mg/l，全年平均值為18.20mg/l。原設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)與現(xiàn)狀進(jìn)水水質(zhì)偏差較大，除TP指標(biāo)外，其他指標(biāo)覆蓋率90%～95%的值仍遠(yuǎn)小于設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)，說明污水廠運行負(fù)荷遠(yuǎn)小于設(shè)計負(fù)荷，造成資金及能源的浪費。(2)污水廠進(jìn)水水質(zhì)變化幅度較小，最高值與平均值之間相差不大，說明污水廠進(jìn)水較為穩(wěn)定。(3)污水進(jìn)水水質(zhì)BOD5/COD比值均大于0.3，污水可生化性較好;BOD5/TN比為4.07，生物脫氮效果好;BOD/TP比接為33.6，可采用生物除磷。

2.2出水水質(zhì)

綜合數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析資料，其結(jié)果匯總分析如表4、表5所示:從以上數(shù)據(jù)分析結(jié)果來看，各項出水指標(biāo)，均能穩(wěn)定達(dá)到一級B標(biāo)準(zhǔn)的要求，目前污水廠執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為一級B標(biāo)準(zhǔn)，TP執(zhí)行1.0標(biāo)準(zhǔn)。因此，目前污水廠在95%保證率下能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo);除TP外，其他各項指標(biāo)在95%保證率下均能達(dá)到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，表明目前污水處理廠運行較為穩(wěn)定，處理效果較好。

2.3污泥處置分析

污水處理廠目前每日排放的干泥量約為2.8t，采用“機械濃縮脫水”處理，脫水后含水率約73%～80%左右，每日產(chǎn)生的泥餅量約為13m3，脫水污泥外運至焚燒廠焚燒處理。

2.4現(xiàn)狀處理工藝有效性評價

北峰污水處理廠自2009年建成4.5萬m3/d規(guī)模開始投產(chǎn)運行，對消減污染物總量，保護(hù)晉江及泉州灣水體水域環(huán)境，改善人民居住環(huán)境起到了積極的作用，污水處理廠現(xiàn)有CAST工藝，運行穩(wěn)定可靠，耐沖擊負(fù)荷能力強，很好地適應(yīng)了北峰污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)特點，出水水質(zhì)的各項污染物指標(biāo)穩(wěn)定，均能穩(wěn)定達(dá)到設(shè)計出水一級B標(biāo)準(zhǔn)的要求，甚至有些指標(biāo)達(dá)到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3提標(biāo)改造技術(shù)路線及實施

3.1進(jìn)出水水質(zhì)

根據(jù)閩環(huán)保水〔2017〕15號的通知要求，出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918－2002)一級A標(biāo)準(zhǔn)。2017年7月，泉州市主管部門明確要求將中心市區(qū)污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)由一級B標(biāo)準(zhǔn)提高至類Ⅳ類地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，滿足內(nèi)河整治對再生水的需求。通過提標(biāo)改造后污水處理廠進(jìn)出水水質(zhì)變化及提升率情況如表6所示:

3.2污水深度處理工藝

本工程采用的污水深度處理工藝為:二級生物處理優(yōu)化運行+高效沉淀工藝單元+反硝化脫氮工藝單元+過濾工藝單元。二級處理的優(yōu)化運行:本工程通過二級處理的優(yōu)化運行強化氨氮的去除。污水中NH3－N的去除主要靠好氧硝化，因此現(xiàn)狀生物池優(yōu)化運行主要通過增長曝氣時間來去除氨氮。從現(xiàn)狀實際運行數(shù)據(jù)可以看出，出水水質(zhì)在95%的概率下，出水NH3N為4.0mg/L，全年均值為4.8mg/L;出水NH3N小于深度處理出水限值1.5mg/L的保證率為51%左右。現(xiàn)狀運行方式為:進(jìn)水1h，曝氣1h，沉淀1h，潷水1h。目前的工藝曝氣時間1h，NH3－N由15.35mg/L去除至4.0mg/L。通過分析計算，氨氮去除率為0.44mg/L·10min，由4mg/L去除至1.5mg/L，需增加1h曝氣時間。調(diào)整運行方式為(見圖2):進(jìn)水0.5h開始曝氣，曝氣2.0h，沉淀45min，然后潷水45min。通過延長曝氣時間，反應(yīng)區(qū)的硝化效果會更好，出水氨氮會進(jìn)一步降低，確保氨氮能夠達(dá)標(biāo)排放。高效沉淀單元:去除污水中較易沉積懸浮物及BOD5、TP，同時有效去除污水中的浮渣，保護(hù)反硝化濾池的正常運行?？紤]到防藻的需要，本工程高效沉淀池全部加蓋。設(shè)計參數(shù)見表7。反硝化脫氮工藝單元:反硝化深床濾池可根據(jù)水質(zhì)情況靈活轉(zhuǎn)換成深床過濾池去除SS或通過投加適量碳源轉(zhuǎn)換成反硝化濾池，運行管理方便靈活，處理效果更穩(wěn)定［1］。反硝化深床濾池采用Leopoldelimi－NITE?深床濾池，過濾介質(zhì)為石英砂，同時具有以下兩種功能:⑴懸浮物(SS)的物理過濾;⑵硝基氮(NO3－N)的生物反硝化。濾池的進(jìn)水出水、反沖洗氣洗、氣水聯(lián)洗、驅(qū)氮、碳源投加等都為自動化控制?？紤]到防藻的需要，本工程反硝化深床濾池需全部加蓋。工藝單元設(shè)一座濾池，分為6格，總規(guī)模為4.5萬m3/d，并為遠(yuǎn)期建設(shè)預(yù)留足夠的空間和管線銜接點，設(shè)計參數(shù)及主要設(shè)備如表8所示:外加碳源的投加:濾池設(shè)計具備去除10mg/l硝態(tài)氮的能力，按平均去除5mg/l硝態(tài)氮計算運行費用，采用無水乙酸鈉固體粉末作為碳源，有效成分含量為98%，粉末乙酸鈉固體采用槽罐車散裝，通過連接料倉進(jìn)料口快速接頭輸送到倉內(nèi)儲存。系統(tǒng)按照遠(yuǎn)期規(guī)模設(shè)計，投加系統(tǒng)按照近期規(guī)模安裝，系統(tǒng)包括:儲存系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、干粉定量投加系統(tǒng)、自動干粉溶液制備系統(tǒng)、乙酸鈉溶液定量投加系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)?；谥鱌LC“前饋+后饋”碳源投加計算機制，控制現(xiàn)場PLC實現(xiàn)碳源定量投加。尾水消毒:本次尾水消毒需要兼顧考慮近期和遠(yuǎn)期使用需求。本工程采用次氯酸鈉進(jìn)行消毒。次氯酸鈉采用成品投加，廠家采購10%左右的次氯酸鈉溶液，現(xiàn)場儲罐儲備后直接在線稀釋后投加。

3.3污泥處置

現(xiàn)狀污泥處理工藝采用機械濃縮、機械脫水。通過提標(biāo)改造，污泥量增加約20%，脫水車間現(xiàn)狀共兩臺帶式濃縮脫水一體機，型號為DYN2000－N+WN－WN－2#型帶式濃縮脫水一體機，本次新建一座D=14m污泥濃縮池一座，通過增加現(xiàn)有污泥脫水一體機運行時間可以有效消化所增加的污泥量。污泥經(jīng)濃縮脫水處理后的污泥含水率降至80%以下。脫水泥餅仍然運輸至焚燒廠焚燒處置。

3.4再生水回用

北峰污水處理廠再生水回用根據(jù)區(qū)域中水回用管網(wǎng)建設(shè)情況，主要回用于污水廠內(nèi)生產(chǎn)用水、綜合樓景觀用水、綠化用水及道路澆灑用水，并預(yù)留城市道路灑水車接水口，用于城市道路澆灑;其余部分作為河道生態(tài)補充水，見圖3。

4提標(biāo)改造效果

經(jīng)過本次提標(biāo)改造工程，運行近一年來穩(wěn)定達(dá)到類Ⅳ類地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可有效減少排入晉江和泉州灣的污染物總量，在原二級處理消減量的基礎(chǔ)上，每年進(jìn)一步消減COD總量492.75t，BOD總量230t，SS總量164.25t，TN總量164.3t，TP總量11.5t，更好地保護(hù)洛江和泉州灣水域的環(huán)境，具有顯著的環(huán)境效益和社會效益;經(jīng)過處理后的尾水，直接回用與廠區(qū)生產(chǎn)用水、城市綠化、道路澆灑、公廁沖廁等用水，且作為河道生態(tài)補充水，充分利用了非傳統(tǒng)水源，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

5結(jié)語

泉州市北峰污水處理廠通過對原CAST的強化，新增以高效沉淀工藝單元+反硝化脫氮工藝單元+過濾工藝單元為主的工藝改造，并配以污泥系統(tǒng)改造，出水排放至泉州內(nèi)河回用，對南方同類型污水廠提標(biāo)改造有一定的推廣價值。

參考文獻(xiàn)

［1］沈曉鈴，李大成，蔣嵐嵐，等．深床反硝化濾池在污水廠提標(biāo)擴(kuò)建工程中的應(yīng)用［J］．中國給水排水，2010，26(4):32－34．

作者：翟作衛(wèi) 單位：中國市政工程中南設(shè)計研究總院有限公司