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摘要：浙江省某化工園區污水處理廠現有處理規模為2.88×104m3/d，根據園區規劃，企業排水量增加，同時區域增加對總氮排放指標的把控，對污水處理廠出水水質提高要求。納管廢水增加引起污水處理廠水質發生變化，導致原有工藝無法持續穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）中一級 A 標準。通過對相關建構筑物工藝改造，TN 去除率最高可達 91%；CODCr去除率最高可達83%，擴容技改工藝能夠保障出水達標排放。
關鍵詞：化工園區；擴容技改；工程設計；總氮；反硝化
某化工園區污水處理廠自投入運行至今，現有兩期污水處理工藝，總處理規模為 2.88×104m3/d，其中一期1.44×104m3/d，二期 1.44×104m3/d，主要接納處理高新園區內各企業排放廢水。一期工程分三系列進水。系列 I為有機廢水，主體處理工藝為兩級生化（A/O+O）；系列II 為生產廢水，主體處理工藝為活性污泥法 A/O 工藝；系列III為普通酸堿廢水。為滿足園區不斷發展，二期工程展開建設并投產運行。為了保障一期出水穩定達標，將一期出水并入二期共同處理，出水滿足國家《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級B排放標準。根據區域規劃要求，園區企業 A廢水排放量擬增加1.3×104t/d，同時浙江地區將嚴格控制污水總氮排放指標。為滿足企業 A 廢水的處理及污水廠總氮達標排放要求，需要對園區污水處理廠進行擴容，并對現有工藝流程進行技術改造。
1 擴容技改工程
1.1 改造思路
園區污水處理廠污水來源多，成份復雜，可生化性較差，部分污水甚至具有毒性[1]。除此之外，還存在污水含鹽量較高，Cl-在 3 000～5 000 mg/L，Ca2+在 1 000～1 500 mg/L；運行負荷較高，MLSS 大于 5 g/L，但 MLVSS/MLSS僅 0.5左右；一期中系列Ⅰ處理工藝對氨氮去除效果優于Ⅱ系列等運行問題?？紤]新增企業 A 排水為鈷鎳工業廢水，成分復雜且含有氨氮等污染物，兼顧廠區工藝流程，將園區企業 A 新增 1.3×104t/d 污水納入一期處理，即一期規模由 1.44×104t/d 擴建為 2.74×104t/d，二期規模不做調整。根據現有水量統計和水量預測，園區污水處理提標擴容技改工程規模為 4.18×104t/d，需針對擴容后的一期生化處理工藝進行改造。綜合污水水質預測和論證，并結合現場實際運行情況，確定污水處理廠設計進水水質見表1。提標后污水滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級 A 標準，污水處理廠擴容技改后設計出水水質見表 2。綜上所述，為最大可能提高廠區處理效率，需根據廠區實際運行情況，對前段工藝單體進行改造來去除COD、氨氮等有機物，同時針對總氮指標，補充設計相應工藝進行去除。
1.2 工程改造
（1）原一期工藝中混合池改為均質池原一期設計處理水量 1.44×104t/d，再納入企業 A 新增 1.3×104t/d 廢水，處理規模翻倍導致原均質池池容不能滿足設計停留時間需要，經過計算后將混合池改造為均質池，不僅可以去除部分有機物，分解大分子有機物，而且改善污水可生化性，促進有機氮轉化為 NH3-N[2]，并在均質池內保留中和池，從而在保證均質池停留時間的同時也使中和反應的停留時間滿足規范要求。（2）原一期事故池改為一段好氧池，缺氧池改為好氧池原生化工藝實際運行負荷較高，且進水水量增加，去除有機物量增大。要保證水質去除效果，原有好氧池難以滿足處理負荷及停留時間需求，故通過改造增加好氧停留時間。加之排污企業多，水質波動在所難免。采用原有單一的預處理效果不明顯，且無法提高廢水的可生化性[3]。好氧池將污水中大部分有機污染物降解，將污水中氨氮硝化成亞硝酸鹽和硝酸鹽。除此之外，生化系統污泥濃度大于 5 g/L，系統運行不穩定，而且污泥濃度偏高，容易導致污泥膨脹和老化，還有可能導致傳氧速率較低，形成厭氧反應，因此通過對原有事故池和缺氧池進行改造來降低運行負荷和污泥濃度，以保證其在正常的范圍內運行。（3）好氧池改造為接觸氧化池該污水處理廠建設運行較早，隨著該廠改造及二期建設，廠區內建設用地日趨緊張，為避免規模增加導致新建池體，對原有好氧池進行工藝改造，將原活性污泥法工藝改造為生物膜法工藝，以提高其容積負荷，減少占地面積。改造為接觸氧化池也進一步緩解污泥濃度偏高的壓力，保持生化系統的穩定運行，保證系統良好的污水處理效果。（4）增加反硝化池和碳化池改造工程將工藝前段厭氧池改造為其他用途，工藝流程將總氮進入工藝后段處理，因此需增加反硝化池進行反硝化反應。由于反硝化菌為化能異養菌，反硝化過程中需投加有機碳源，為反硝化菌的生長提供基質，將廢水中的硝態氮和亞硝態氮還原為氮氣去除，因此在去除污水中總氮的過程中需要在反硝化區后設置脫碳區，通過好氧微生物的作用去除廢水中剩余有機污染物，對剩余有機物、氨氮進一步去除。
1.3 工藝流程
污水處理廠提標擴容后處理工藝流程簡圖見圖 1。
2 主要構筑物設計
2.1 均質池
均質池：1 座，設計尺寸為 40 m×22.25 m×4 m，結構形式為半地下式鋼砼，水力停留時間為 5.4 h，主要設備為混合攪拌機 1 臺；中和池：1 座，設計尺寸為 2 m×22.25 m×4 m，結構形式為半地下式鋼砼，水力停留時間為10 min。
2.2 好氧池
一段好氧池：1 座，設計尺寸為 46 m×18 m×4 m，結構形式為半地下式鋼砼，水力停留時間為 15 h，污泥濃度為 3 g/L，CODCr污泥負荷為 0.1 kg CODCr/（kg MLSS•d），主要設備為可提升微孔曝氣器 300套。好氧池：1座，設計尺寸為 30 m×26.3 m×4.5 m，結構形式為半地下式鋼砼，水力停留時間為 15 h，污泥濃度為 3 g/L，CODCr污泥負荷為 0.1 kg CODCr/（kg MLSS•d），主要設備為可提升微孔曝氣器 560套。
2.3 接觸氧化池
接觸氧化池：1座，設計尺寸為 60 m×25.8 m×4.5 m，結構形式為半地下式鋼砼，水力停留時間為 10.7 h，污泥濃度為 3 g/L，CODCr容積負荷為 0.11 kg CODCr/（m3•d），主要設備為可提升微孔曝氣器 550 套，彈性填料為10 500 m2。
2.4 反硝化池
反硝化池：2 座，設計尺寸分別為 36 m×65 m×8.0 m和 35 m×25 m×8.0 m，結構形式均為半地下式鋼砼，水力停留時間分別為 10 h 和 4 h，有效水深均為 7.5 m，主要設備為懸浮填料 7 000 m3，填料區專用推流器為 36臺，羅茨鼓風機 1臺。
2.5 碳化池
碳化池：1 座，設計尺寸為 44 m×70 m×7 m，結構形式為半地下式鋼砼，水力停留時間為 12 h，主要設備為懸浮填料6 000套，曝氣系統1套。
3 調試效果
該項目進入調試階段后，于 2020年 8月開始接近設計負荷進水進行調試。針對此次改造過程中新建工藝單體流化床（硝化）和流化床（碳化）進行性能分析，調試期間進水水質基本穩定。進水 CODCr濃度為 130~300mg/L；進水 NH3-N 濃度為 4~12 mg/L；進水 TN 濃度為10~70 mg/L。對為期一個月的進出水水質指標 CODCr、NH3-N、TN進行分析。
3.1 CODCr去除效果
擴容技改后反硝化池以及碳化池等單體進出水CODCr指標見圖2。由圖 2 可知，混合進水經過處理后的出水 CODCr濃度大幅度降低，對于CODCr去除率最高可達83%，且調試后期運行出水CODCr低于55 mg/L，表明新增碳化池對于工藝后段 CODCr的去除效果明顯，能夠有效保障園區污水CODCr穩定達標排放。
3.2 NH3-N去除效果
擴容技改后反硝化池以及碳化池等單體進出水NH3-N指標見圖3。由圖 3可知，進水經過處理后的出水 NH3-N 濃度均低于 4 mg/L，對于 NH3-N 的去除率基本大于 65%，最高可達 85%，且調試后期運行出水 NH3-N 低于 2 mg/L，表明新增后段反硝化池去除 NH3-N 的效果明顯，反硝化工藝針對該園區污水的處理有效可行。
3.3 TN去除效果
擴容技改后反硝化池以及碳化池等單體進出水 TN指標見圖4。由表 4 可知，混合進水經過處理后的出水 TN 濃度均低于 10 mg/L，對于 TN 的去除率大于 87%，最高可達91%，且調試后期運行出水 TN 低于 2 mg/L，表明新增后段反硝化池去除 TN 的效果明顯，反硝化工藝針對該園區污水的處理有效可行。
4 結論
（1）通過對一期前段工藝的改造，增加均質池池容，能夠有效保障均質池的有效停留時間，同時也增加了預氧化功能，極大提高了廢水的可生化性。（2）通過增加一期好氧池池容，能夠有效解決運行負荷較高的問題；將活性污泥法改造為生物膜法，能夠大幅度提高生化池的容積負荷，保障整個生化系統的穩定運行，有效去除污水中的 CODCr。（3）根據設計工藝及參數設置的中試實驗結果：增加反硝化池能有效去除污水中的 TN，TN 去除率最高可達91%；碳化池對CODCr的去除也有比較好的去除率，最高可達83%；保障園區污水處理廠出水達標排放。（4）園區污水處理廠改造要求水質滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）中的一級 A標準，該工程的設計為類似工程提供了可借鑒的設計實例。
參 考 文 獻
[1] 劉偉京，袁哲，徐軍，等.某化工園區污水廠組合處理工藝的調試運行研究[J]．中國給水排水，2013，29（3）: 6-9．
[2] 馬羽飛,梅慧瑞,張新國,等.寧夏某煤化工園區污水處理工藝設計[J].工業用水與廢水, 2016, 47（5）:64-66.
[3] 何銳,張猛.江蘇省某化工園區污水處理廠技術改造工程設計[J].中國給水排水, 2016（22）:82-84,88.
作者：荊王松 單位：東華工程科技股份有限公司
