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仙女河污水厂提标改造项目方案研究分析

2024-06-22 162 上传者：管理员

摘要：结合仙女河污水厂提标改造项目，分析了该河污水厂原有的污水处理现状，简述了其存在的问题及提标改造的必要性，探讨了提标改造项目方案的具体工艺流程。在应用提标改造项目方案后，仙女河污水处理厂提标改造出水排放限值提标改造后执行城镇污水排放一级A标准，在设计中解决了提标扩容带来的“占地”难题以及排放标准高等问题，使浑河水质得到极大的改善。

关键词：
BAF曝气生物滤池工艺
方案研究
污水厂
污水处理
项目改造
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1、仙女河污水厂现状

仙女河污水处理厂位于于洪区，采用BAF曝气生物滤池工艺。水厂分两期建设，其中一期设计规模20万m3/d，于2003年底建成投产；二期设计规模20万m3/d，于2005年底建成投产。现有一期工程及二期工程情况见图1（第一方案设计图）标红处。

1.1现状污水处理厂运行效果分析

目前污水处理厂的进、出水水质情况进行分析并确定了进、出水水质，污水处理厂进、出水水质如表1所示。

表1污水处理厂进、出水水质表

污水处理厂当前运行状态下，水质情况达到了二级排放标准，对于一级A级标准的要求尚未达到。

1.2需要提升污水处理厂污染物排放标准

为保护浑河流域生态环境，应政策要求，仙女河污水处理厂出水必须由《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的二级标准提高到一级A标准。

1.3厂区用地受到极大限制

由于仙女河污水处理厂地处市区中心地带，污水厂周围基本没有大块可用占地作为提标改造工程用地，因此污水处理厂提标升级改造工程占地需要尽量在污水处理厂内解决。在现有用地范围内应尽量使建（构）筑物布置紧凑。在确保出水水质的前提下，采用节省占地的处理工艺是本工程最优的选择。

2、技术方案的对比分析

2.1第一方案设计概述

设计时考虑到现有一期、二期工程以及构筑物情况，采取新建前置反硝化生物滤池、新建加砂沉淀池、紫外线消毒方案，同时将原有二级串联生物滤池改为并联模式运行。现有高密度沉淀池连接新建中途提升泵房，污水经过新建加砂沉淀池进入反硝化生物滤池，出水再进入到由串联改为并联的一级、二级曝气生物滤池，之后由加砂沉淀池沉淀后，经紫外线消毒方可进行排放，如图1所示。

2.2第二方案设计概述

后置反硝化生物滤池方案，是在厂区现有结构基础上，将一期清水池改造为提升泵池，二期反冲洗水池改造为提升泵池，在现有生物滤池处理工艺基础上，新增设后置反硝化生物滤池工艺，污水在经由加砂沉淀池沉淀后，经紫外线消毒方可进行排放。如图2所示。

2.3第三方案设计概述

三级生物滤池方案，也是根据现有一期工程和二期工程进行改造和新建以达到既定效果。一期、二期曝气生物滤池改造为前置反硝化生物滤池，此种改造方案的实施会导致碳化及硝化负荷不够，因此在此基础上增设C+N滤池，同时增设后置反硝化生物滤池，通过三级滤池对污水进行过滤，经由紫外线消毒后方可排放。在过滤过程中，收集生物滤池反冲洗排水，经过沉淀池处理后，回收至污水处理系统，避免废水回流对系统造成较大冲击。如图3所示。

2.4各方案综合比较详情

(1)处理效果：

三个方案均可保证出水水质，方案一采用前置反硝化生物滤池进行脱氮处理，污水中碳源不足时，辅助碳源投量不足时时间存在水质不达标的风险。

(2)硝化液回流比：

方案一回流比180%，硝化液回流比高，回流泵电耗大；方案二无需回流；方案三回流比100%。

图1第一方案设计图

图2第二方案设计图

(3)现有设备的利用：

方案一需对风机系统进行更换；方案二现有的曝气生物滤池设备基本可以使用，但由于风机运行多年效率较低，也需要更换；方案三将一级曝气生物滤池调整为反硝化生物滤池，取消现有一级曝气风机。三个方案均需调整曝气风机。

(4)对现有水厂运行的影响：

方案一在现有的处理流程中增设构筑物，合理考虑与水厂构筑物的衔接，影响较小；方案二在现有厂区的南侧建设，对水厂运行影响一般；由于改造生物滤池，并且考虑与新建曝气生物滤池衔接，对水厂运行影响较大。

(5)新增构筑物数量：

方案一中途提升泵池、反硝化生物滤池、深度处理提升泵池及加砂沉淀池；方案二后置反硝化生物滤池、加砂沉淀池；提升泵池、曝气生物滤池、后置反硝化生物滤池，纤维转盘滤池。方案一及方案三厂区布置比较紧张。

(6)需投加药剂种类：

方案一，进水碳源不足时投加碳源系统、加砂沉淀池内投加混凝剂、高密度沉淀池投加PAC、投加消氧剂、投加次氯酸钠；方案二投加碳源、高效沉淀池及深度处理系统投加PAC、投加消氧剂、投加次氯酸钠；方案三进水碳源不足在前置反硝化滤池投加碳源、高密度沉淀池及后置反硝化生物滤池投加PAC、后置滤池投加碳源、投加消氧剂。方案一和方案二投加药品种类较多。

(7)方案风险性分析：

方案一仅设前置反硝化脱氮，若辅助碳源投加量也不足，影响反硝化的效果，因此运行时存在一定风险。方案二仅采用后置反硝化生物滤池工艺，若污水中污染物含量较高，导致后置反硝化生物滤池负荷增大，影响出水效果。方案三弥补了方案一及方案二的不足，并增设纤维转盘滤池，确保出水水质达标。因此方案三安全性较高。

(8)应对水质变化工艺调整运行能力：

方案一根据水质TN的变化可以灵活调整；方案二可根据水质变化情况调整运行工艺；方案三根据水质TN的变化可以灵活调整，同时在水质达标的前提下可使运行费用降到最低。

(9)工程费用：

方案一为55395.28万元；方案二费用最低为50039.68万元；方案三52337.6万元。

图3第三方案设计图

(10)新增单位经营成本：

方案1为0.52元/吨；方案二为0.61元/吨；方案三为0.501元/吨。

综上所述，三套方案各有利弊，在工艺上也都能满足本工程提标改造的要求。

方案一，在现有一期、二期工程基础上，现有污水中的碳源得到了利用，但是需要对一级曝气生物滤池总进出水管道系统进行改造，提高了改造成本。同时，想要有更加灵活的调节运行方式，需要对反硝化生物滤池的出水系统标高进行提升，以达到现有一级曝气池生物滤池标高的要求。反硝化生物滤池出水后可以直接进入二级滤池。相较而言，提升反硝化生物滤池的出水系统标高，浪费水头，使运行成本增加。

方案二对于原污水处理厂的影响是最小的，但是其缺点在于只有一级脱氮工艺，同时需要注重投加碳源情况，对于碳源投加量要做到精准合理，才能达到既定污水处理效果。这就要求自动系统进行精准的碳源情况反馈，需要耗费较高的药量，运行费用偏高。

方案三的优点是高效利用碳源，尽量利用污水中的碳源，有效地提高了资源的利用率，同时也减少了额外碳源的添加需求，从而降低了运行成本。TN去除效率高，TN在前置反硝化生物滤池中得到有效去除，同时能够有效调节TN去除运行策略，在进水TN含量较低时，减少后置滤池碳源投加量，在进水TN含量较高时，增加后置反硝化生物滤池投加量，进一步去除剩余的TN，确保出水水质达到标准。与采用前置反硝化生物滤池工艺180%硝化液回流比相比，该方案通过三级生物滤池工艺降低了硝化液回流比，从180%降至100%，从而减少了电耗，实现了节能降耗。同时增设的后置反硝化生物滤池为TN的去除提供了额外的保障措施，特别是在处理难度较大的情况下，能够确保出水水质的稳定达标。

此方案的缺点，主要表现在对现有构筑物的改动较多，这可能会增加施工的难度和复杂性，需要更详细地规划和设计。同时，该方案在施工过程中可能会对水厂的运行产生较长时间的影响，需要提前做好相应的调度和安排。

综上所述，方案三在污水处理中具有显著的优点，特别是在TN去除方面表现突出，从各方面综合考虑，推荐方案三作为实施方案。

2.5 2017年现场试验情况

本次试验是完全模拟污水处理厂提标升级改造后的工艺参数，试验流程与污水处理工艺完全一致。

本次试验效果比较好，试验时间较短，由于进水NH3-N值并未达到设计进水水质，5月25日开始试验进水中投加NH4CL增加水中的NH4-N值，以验证出水NH3-N及TN的效果。如表2所示，是本次试验出水达标率。

表2试验出水达标率表

根据试验结果，采用三级生物滤池工艺去除NH3-N的效果比较理想。为了保证污水处理厂运行后出水SS达标排放，设计时在三级生物滤池后增设纤维转盘滤池，进一步去除污水中残留的SS，确保污水处理厂出水水质达标排放。试验运行稳定后出水TN达标率为84.4%,32天的检测数据，其中有5天出水TN未达标，在之后的处理中，为了提高水中TN指标在试验进水投加NH4CL，试验出水TN达标。

3、结论

根据2017年目前现场试验结果来看，仙女河污水处理厂提标升级改造工程采用三级生物滤池工艺方案是比较合理的，同时可以最大限度地利用现有构筑物，并增设后置反硝化生物滤池，为去除TN提供了保障措施。

参考文献:

[1] 王浩铭.沈阳市仙女河污水处理厂提标升级改造工程[D].吉林大学,2018.

[2] 汪启光.大型曝气生物滤池污水处理厂提标改造设计[J].城市道桥与防洪,2024(01):149-152,18.

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文章来源:王明锦,郝瀚.仙女河污水厂提标改造项目方案研究分析[J].价值工程,2024,43(17):107-109.