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摘要：浙江省某化工园区污水处理厂现有处理规模为2.88×104m3/d，根据园区规划，企业排水量增加，同时区域增加对总氮排放指标的把控，对污水处理厂出水水质提高要求。纳管废水增加引起污水处理厂水质发生变化，导致原有工艺无法持续稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）中一级 A 标准。通过对相关建构筑物工艺改造，TN 去除率最高可达 91%；CODCr去除率最高可达83%，扩容技改工艺能够保障出水达标排放。
关键词：化工园区；扩容技改；工程设计；总氮；反硝化
某化工园区污水处理厂自投入运行至今，现有两期污水处理工艺，总处理规模为 2.88×104m3/d，其中一期1.44×104m3/d，二期 1.44×104m3/d，主要接纳处理高新园区内各企业排放废水。一期工程分三系列进水。系列 I为有机废水，主体处理工艺为两级生化（A/O+O）；系列II 为生产废水，主体处理工艺为活性污泥法 A/O 工艺；系列III为普通酸碱废水。为满足园区不断发展，二期工程展开建设并投产运行。为了保障一期出水稳定达标，将一期出水并入二期共同处理，出水满足国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级B排放标准。根据区域规划要求，园区企业 A废水排放量拟增加1.3×104t/d，同时浙江地区将严格控制污水总氮排放指标。为满足企业 A 废水的处理及污水厂总氮达标排放要求，需要对园区污水处理厂进行扩容，并对现有工艺流程进行技术改造。
1 扩容技改工程
1.1 改造思路
园区污水处理厂污水来源多，成份复杂，可生化性较差，部分污水甚至具有毒性[1]。除此之外，还存在污水含盐量较高，Cl-在 3 000～5 000 mg/L，Ca2+在 1 000～1 500 mg/L；运行负荷较高，MLSS 大于 5 g/L，但 MLVSS/MLSS仅 0.5左右；一期中系列Ⅰ处理工艺对氨氮去除效果优于Ⅱ系列等运行问题。考虑新增企业 A 排水为钴镍工业废水，成分复杂且含有氨氮等污染物，兼顾厂区工艺流程，将园区企业 A 新增 1.3×104t/d 污水纳入一期处理，即一期规模由 1.44×104t/d 扩建为 2.74×104t/d，二期规模不做调整。根据现有水量统计和水量预测，园区污水处理提标扩容技改工程规模为 4.18×104t/d，需针对扩容后的一期生化处理工艺进行改造。综合污水水质预测和论证，并结合现场实际运行情况，确定污水处理厂设计进水水质见表1。提标后污水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级 A 标准，污水处理厂扩容技改后设计出水水质见表 2。综上所述，为最大可能提高厂区处理效率，需根据厂区实际运行情况，对前段工艺单体进行改造来去除COD、氨氮等有机物，同时针对总氮指标，补充设计相应工艺进行去除。
1.2 工程改造
（1）原一期工艺中混合池改为均质池原一期设计处理水量 1.44×104t/d，再纳入企业 A 新增 1.3×104t/d 废水，处理规模翻倍导致原均质池池容不能满足设计停留时间需要，经过计算后将混合池改造为均质池，不仅可以去除部分有机物，分解大分子有机物，而且改善污水可生化性，促进有机氮转化为 NH3-N[2]，并在均质池内保留中和池，从而在保证均质池停留时间的同时也使中和反应的停留时间满足规范要求。（2）原一期事故池改为一段好氧池，缺氧池改为好氧池原生化工艺实际运行负荷较高，且进水水量增加，去除有机物量增大。要保证水质去除效果，原有好氧池难以满足处理负荷及停留时间需求，故通过改造增加好氧停留时间。加之排污企业多，水质波动在所难免。采用原有单一的预处理效果不明显，且无法提高废水的可生化性[3]。好氧池将污水中大部分有机污染物降解，将污水中氨氮硝化成亚硝酸盐和硝酸盐。除此之外，生化系统污泥浓度大于 5 g/L，系统运行不稳定，而且污泥浓度偏高，容易导致污泥膨胀和老化，还有可能导致传氧速率较低，形成厌氧反应，因此通过对原有事故池和缺氧池进行改造来降低运行负荷和污泥浓度，以保证其在正常的范围内运行。（3）好氧池改造为接触氧化池该污水处理厂建设运行较早，随着该厂改造及二期建设，厂区内建设用地日趋紧张，为避免规模增加导致新建池体，对原有好氧池进行工艺改造，将原活性污泥法工艺改造为生物膜法工艺，以提高其容积负荷，减少占地面积。改造为接触氧化池也进一步缓解污泥浓度偏高的压力，保持生化系统的稳定运行，保证系统良好的污水处理效果。（4）增加反硝化池和碳化池改造工程将工艺前段厌氧池改造为其他用途，工艺流程将总氮进入工艺后段处理，因此需增加反硝化池进行反硝化反应。由于反硝化菌为化能异养菌，反硝化过程中需投加有机碳源，为反硝化菌的生长提供基质，将废水中的硝态氮和亚硝态氮还原为氮气去除，因此在去除污水中总氮的过程中需要在反硝化区后设置脱碳区，通过好氧微生物的作用去除废水中剩余有机污染物，对剩余有机物、氨氮进一步去除。
1.3 工艺流程
污水处理厂提标扩容后处理工艺流程简图见图 1。
2 主要构筑物设计
2.1 均质池
均质池：1 座，设计尺寸为 40 m×22.25 m×4 m，结构形式为半地下式钢砼，水力停留时间为 5.4 h，主要设备为混合搅拌机 1 台；中和池：1 座，设计尺寸为 2 m×22.25 m×4 m，结构形式为半地下式钢砼，水力停留时间为10 min。
2.2 好氧池
一段好氧池：1 座，设计尺寸为 46 m×18 m×4 m，结构形式为半地下式钢砼，水力停留时间为 15 h，污泥浓度为 3 g/L，CODCr污泥负荷为 0.1 kg CODCr/（kg MLSS•d），主要设备为可提升微孔曝气器 300套。好氧池：1座，设计尺寸为 30 m×26.3 m×4.5 m，结构形式为半地下式钢砼，水力停留时间为 15 h，污泥浓度为 3 g/L，CODCr污泥负荷为 0.1 kg CODCr/（kg MLSS•d），主要设备为可提升微孔曝气器 560套。
2.3 接触氧化池
接触氧化池：1座，设计尺寸为 60 m×25.8 m×4.5 m，结构形式为半地下式钢砼，水力停留时间为 10.7 h，污泥浓度为 3 g/L，CODCr容积负荷为 0.11 kg CODCr/（m3•d），主要设备为可提升微孔曝气器 550 套，弹性填料为10 500 m2。
2.4 反硝化池
反硝化池：2 座，设计尺寸分别为 36 m×65 m×8.0 m和 35 m×25 m×8.0 m，结构形式均为半地下式钢砼，水力停留时间分别为 10 h 和 4 h，有效水深均为 7.5 m，主要设备为悬浮填料 7 000 m3，填料区专用推流器为 36台，罗茨鼓风机 1台。
2.5 碳化池
碳化池：1 座，设计尺寸为 44 m×70 m×7 m，结构形式为半地下式钢砼，水力停留时间为 12 h，主要设备为悬浮填料6 000套，曝气系统1套。
3 调试效果
该项目进入调试阶段后，于 2020年 8月开始接近设计负荷进水进行调试。针对此次改造过程中新建工艺单体流化床（硝化）和流化床（碳化）进行性能分析，调试期间进水水质基本稳定。进水 CODCr浓度为 130~300mg/L；进水 NH3-N 浓度为 4~12 mg/L；进水 TN 浓度为10~70 mg/L。对为期一个月的进出水水质指标 CODCr、NH3-N、TN进行分析。
3.1 CODCr去除效果
扩容技改后反硝化池以及碳化池等单体进出水CODCr指标见图2。由图 2 可知，混合进水经过处理后的出水 CODCr浓度大幅度降低，对于CODCr去除率最高可达83%，且调试后期运行出水CODCr低于55 mg/L，表明新增碳化池对于工艺后段 CODCr的去除效果明显，能够有效保障园区污水CODCr稳定达标排放。
3.2 NH3-N去除效果
扩容技改后反硝化池以及碳化池等单体进出水NH3-N指标见图3。由图 3可知，进水经过处理后的出水 NH3-N 浓度均低于 4 mg/L，对于 NH3-N 的去除率基本大于 65%，最高可达 85%，且调试后期运行出水 NH3-N 低于 2 mg/L，表明新增后段反硝化池去除 NH3-N 的效果明显，反硝化工艺针对该园区污水的处理有效可行。
3.3 TN去除效果
扩容技改后反硝化池以及碳化池等单体进出水 TN指标见图4。由表 4 可知，混合进水经过处理后的出水 TN 浓度均低于 10 mg/L，对于 TN 的去除率大于 87%，最高可达91%，且调试后期运行出水 TN 低于 2 mg/L，表明新增后段反硝化池去除 TN 的效果明显，反硝化工艺针对该园区污水的处理有效可行。
4 结论
（1）通过对一期前段工艺的改造，增加均质池池容，能够有效保障均质池的有效停留时间，同时也增加了预氧化功能，极大提高了废水的可生化性。（2）通过增加一期好氧池池容，能够有效解决运行负荷较高的问题；将活性污泥法改造为生物膜法，能够大幅度提高生化池的容积负荷，保障整个生化系统的稳定运行，有效去除污水中的 CODCr。（3）根据设计工艺及参数设置的中试实验结果：增加反硝化池能有效去除污水中的 TN，TN 去除率最高可达91%；碳化池对CODCr的去除也有比较好的去除率，最高可达83%；保障园区污水处理厂出水达标排放。（4）园区污水处理厂改造要求水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）中的一级 A标准，该工程的设计为类似工程提供了可借鉴的设计实例。
参 考 文 献
[1] 刘伟京，袁哲，徐军，等.某化工园区污水厂组合处理工艺的调试运行研究[J]．中国给水排水，2013，29（3）: 6-9．
[2] 马羽飞,梅慧瑞,张新国,等.宁夏某煤化工园区污水处理工艺设计[J].工业用水与废水, 2016, 47（5）:64-66.
[3] 何锐,张猛.江苏省某化工园区污水处理厂技术改造工程设计[J].中国给水排水, 2016（22）:82-84,88.
作者：荆王松 单位：东华工程科技股份有限公司
