給水排水 |超高污水排放標準，看天津市技術路線怎么做！
天津創業環保集團股份有限公司 彭金利高工
本文根據天津創業環保集團股份有限公司彭金利高工在2017排水大會題為：天津市污水處理地標穩定達標技術路線探討的演講整理而成，未經本人審閱。
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一、天津中心城區污水處理廠概況
1.1 天津中心城區污水處理廠總體概況
1.2 津沽污水處理廠
津沽污水處理廠于2013年建成并通水運行，近期規模55萬m³/d。污水處理采用“多級AO+高效沉淀+深床過濾工藝”，消毒采用紫外線消毒工藝，除臭采用全過程除臭工藝，出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）的一級A標準。
1.3 東郊污水處理廠
東郊污水處理廠設計規模40萬m3/d，始建于1989年，1993年正式運行，污水采用傳統活性污泥法，污泥采用中溫消化的處理工藝，出水標準為《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）二級標準。2009年，其中28萬m3/d升級改造至《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918－2002）的“一級B”標準，采用“多級A/O+同步化學除磷+轉盤過濾”工藝，另外12萬m3/d按“一級A”標準設計，采用“BNR+同步化學除磷+轉盤過濾”工藝，污泥仍沿用重力濃縮+中溫消化+機械脫水的處理方式。
1.4 咸陽路污水處理廠
咸陽路污水處理廠設計規模45萬m3/d，2005年底建成通水運行，污水處理采用A/O除磷、硝化工藝，污泥處理采用二級中溫厭氧消化，出水標準為《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）二級標準。2009年進行了升級改造，采用強化生物污脫氮（BNR）工藝，出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918－2002）的“一級B”標準。
1.5 張貴莊污水處理廠
張貴莊污水處理廠于2011年建成通水，一期工程規模為20萬m³/d，污水處理采用AO脫氮除磷+反硝化深床濾池工藝，污泥處理采用動靜結合的槽式污泥好氧發酵工藝，出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）的一級A標準。
1.6 北倉污水處理廠
北倉污水處理廠始建于2003年9月，2006年調試運行，處理規模10萬m3/d，采用“A/O生物除磷、回流污泥反硝化”的處理工藝；污泥處理及處置選擇“中溫厭氧消化、機械濃縮脫水”的方案，出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》GB18918-2002》二級標準。2009年進行升級改造，采用水解酸化+強化生物脫氮工藝，出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918－2002）的“一級B”標準。
二、確定污水廠提標改造技術路線
2.1 確定提標改造技術方案的方法
提標改造都是在現有廠的情況下，遷建改擴建，從以下幾方面來考慮，第一個是現有水量統計分析，確認改造或者地表改造的規模。第二，遷建廠主要分析進水水質指標確定工藝路線。第三是改擴建廠主要分析出水水質指標，看指標跟天津市地標A標準有多大的差別，然后再考慮處理工藝。通過水質的分析，提出需要解決的重點指標，針對重點指標有選擇開展了一些小試實驗對重點指標進行特性分析。結合小試分析結果，提出提標改造比選方案，通過方案綜合比選，得出我們認為最優的一個提標改造的技術路線。
2.2 污水廠各項控制指標重要性排序
根據進出水水質及各指標處理的難易程度，將TN、SS和CODcr確定為本次工程的重點處理項目，而BOD5、NH3-N和TP為重點關注項目。
2.3 重點污染物特性分析
污水中溶解性不可生物降解COD比例是COD達標和確定處理對應工藝的關鍵。通過工程預研究，污水中溶解性不可生物降解COD為18mg/L左右。
污水中溶解性不可氨化有機氮含量是氨氮和總氮達標的關鍵，通過試驗研究，污水中該部分含量較低，強化脫氮除磷工藝段硝化效能良好，可以穩定達到新地標A。
2.4 提出提標改造主體工藝路線
結合目前各廠進、出水水質情況分析，升級改造需重點解決的指標為：CODCr、SS、 NH3-N 、TN、TP、色度等指標。其中NH3-N、TN主要通過改造生物處理系統解決；SS、TP、TN通過增加深度物化處理系統解決；不可降解CODCr和色度，主要通過增加臭氧氧化工藝解決。
提出提標改造主體工藝路線：二級生物處理+深度處理+臭氧氧化。
2.6 污水廠提標改造原則
優先采用技術成熟可靠、處理效果穩定、耐沖擊能力強的處理工藝；
積極、慎重地采用經實踐證明是行之有效的新技術、新工藝；
根據不同污水處理廠的實際進水水質、廠區用地、建設形式、運行管理習慣等實際情況，有針對性的選擇滿足各廠要求和特點的處理工藝；
運行條件靈活，對水質有很好的適應能力；
符合天津市實際情況，并充分與現狀工程結合，便于污水處理廠的運行管理；
基建投資和運行費用低。
總體原則：技術成熟先進、處理效果穩定、運行管理靈活、投資運行費用低
三、污水廠提標改造方案選擇案例
3.1津沽污水處理廠
3.1.1 津沽污水處理廠實際進水量統計分析
津沽廠收水管道及泵站最高水量約為62-65m3/d，確定本次提標擴建10萬m3/d。
3.1.2 津沽污水處理廠實際進水質統計分析
以津沽廠2015 年的水質實測數據為基礎，采用適當保證率確定設計進水水質。
3.1.3 確定津沽污水處理廠設計進水水質
從數據對比來看，在90%的保證率下，實際進水水質中BOD 低于原設計水質，COD、SS比設計值略高。SS低于原設計進水水質。TN、NH3-N、TP比設計值略低。總體上實際進水水質與原設計進水水質較接近。因此，綜合考慮實際進水水質、原設計進水水質和下水道水質標準，此次提標對BOD、COD 和SS 進行微調，確定本工程設計進水水質。
3.1.4 津沽污水處理廠實際出水質統計分析
現狀津沽廠全年的出水各項污染物指標可以穩定達到原設計的一級A排放標準。現狀出水指標BOD、COD、SS、TN高于新地標且有一定差距，NH3-N、TP和新標準要求差距較小。
3.1.5 津沽污水處理廠需要解決的重點污染物指標
各項出水指標均需要采取對應的處理措施，絕大部分出水中BOD、NH3-N指標和新標準要求差距已經很小，工藝的選擇應重點考慮COD 、SS、TN、TP 和色度的達標排放。
3.1.6 津沽污水處理廠擴建部分主體工藝選擇
前提：充分參考現狀工程的處理情況，與現有工程整體考慮，保證運行管理方便
預處理工藝段：粗、細格柵+曝氣沉砂池+初沉池
二級處理段：現狀AAO處理工藝出水水質良好，運行管理方便，仍采用AAO工藝。
深度處理段：
對TP和SS的去除工段：維持現有高效沉淀池+深床濾池的處理工藝，降低設計負荷。
對于COD和色度的去除工段：比較加藥沉淀、活性炭吸附、活性炭濾池、臭氧+活性炭、芬頓試劑。
消毒處理：采用紫外線消毒，現狀預留了一條渠道未安裝設備
降低內回流比，有效利用碳源；增加前端污泥濃度、降低池容；儀表、閥門配置簡單、運行管理方便；一期工程已積累了大量經驗。
3.1.7 津沽污水處理廠提標改造方案綜合比較
新建高效沉淀池+深床濾池處理單元考慮降低部分現有處理單元負荷，出水泵更換葉輪和電機。
新建高效沉淀池+深床濾池處理單元降低部分現有處理單元負荷，改造原有高效沉淀池，增加粉末活性炭投加措施
3.2咸陽路污水處理廠
3.2.1 咸陽路污水處理廠實際進水量統計分析
近期根據統計數據確定規模45萬m3/d，遠期根據規劃確定規模60萬m3/d。
3.2.2 咸陽路污水處理廠實際進水質統計分析
以咸陽路廠2014-2016年3月的水質實測數據為基礎，采用適當保證率確定設計進水水質。
3.2.3 確定咸陽路污水處理廠設計進水水質
由于污水廠進水水質存在一定的波動性，本次咸陽路污水處理廠遷建提標工程對于NH3-N、TN、SS、TP等污染物指標去除率要求極高，所以對于這三類污染物進水指標，設計采用90%的保證率的進水水質作為主要依據；鑒于實測水質進水碳源存在不足情況，故BOD5指標采用80%的保證率、CODcr指標采用85%的保證率進水水質作為主要依據。
3.2.4 咸陽路污水處理廠實際進水水質特性分析
進水可生化性一般；大部分時間碳源不足；需考慮碳源提高措施，生物處理工藝優先保證脫氮效率。
3.2.5 咸陽路污水處理廠需要解決的重點污染物指標
COD：差距最大，難進一步生物降解，是需要重點考慮解決的污染物指標
BOD：差距很小，且達標相對容易，適當增大生物池的曝氣量即可解決
SS：差距較小，但5mg/l的要求非常苛刻，需要有對應工藝重點解決
NH3-N：:充分曝氣、完全硝化，需考慮冬季極端氣溫下的穩定達標
TN：在二級生物處理、后續深度處理中協同考慮，充分的利用原水中碳源，需重點考慮解決
TP：生物除磷+化學除磷、保證很低的出水SS
色度：充足的生物反應、過濾、消毒及脫色處理
3.2.6 咸陽路污水處理廠提標改造方案工藝選擇
針對本廠的特征水質，采取有針對性的處理方案，確保污水可以經濟合理的處理達標。
預處理工藝段：粗、細格柵+曝氣沉砂池+速沉池。
二級處理段：選擇多級AO（SF-AO）、改良Bardenpho工藝、 A2/O+MBBR和 A2/O+MBR進行工藝比較，經過綜合技術比選，推薦多級AO工藝、改良Bardenpho工藝作為比選工藝。
深度處理段：
對TN的去除工段：選擇反硝化生物濾池工藝和反硝化深床濾池工藝比較，推薦采用“反硝化生物濾池工藝”。
對TP和SS的去除工段：
經高密度澄清池、Actiflo澄清池和磁混凝澄清池比較，推薦采用“高密度澄清池工藝”。
經活性砂過濾、V型濾池、纖維束濾池、纖維轉盤濾池比較，推薦采用V型濾池
對于COD和色度的去除工段：比較加藥沉淀、粉末活性炭吸附、臭氧氧化工藝、芬頓氧化工藝，推薦采用“臭氧高級催化氧化”。
消毒處理：比較液氯、臭氧、紫外線、二氧化氯等工藝，推薦采用“紫外線消毒”
3.2.7 咸陽路污水處理廠提標改造方案綜合比較
咸陽路方案一：改進多級AO工藝+反硝化生物濾池+高密度澄清池+V型濾池+臭氧高級氧化
咸陽路方案二：改良Bardenpho生物池+反硝化生物濾池+高密度澄清池+V型濾池+臭氧高級氧化
推薦采用“改進多級AO工藝+反硝化生物濾池+高密度澄清池+V型濾池+臭氧高級氧化工藝方案”。
3.3北倉污水處理廠
3.3.1 北倉污水處理廠實際進水量統計分析
北倉污水處理廠設計進水量與實際進水量差別較小，已接近滿負荷。近期水量以工商業GDP增長預測+實際進水量確定，近期規模15萬m3/d。遠期根據排水規劃，按供水量計算，遠期規模20萬m3/d。
3.3.2 北倉污水處理廠實際進水質統計分析
以北倉廠2014年的水質實測數據為基礎，采用適當保證率確定設計進水水質。
3.3.3 確定北倉污水處理廠設計進水水質
根據北倉污水處理廠運行資料，對2014年的進水水質進行統計分析，對照原設計進水水質，目前污水進水水質除夏秋季節外，其他時段均超標嚴重，進水 BOD超標概率約為20%，進水COD超標概率達60%，SS超標概率達100%，進水水質隨季節變化較大，部分時段沖擊負荷很高。
根據相關要求，本次污水廠擴建及提標工程設計進水水質的主要污染物濃度參考《污水排入城鎮下水道水質標準》（CJ343-2010）中A等級。
3.3.4 北倉污水處理廠需要解決的重點污染物指標
COD：差距最大，難進一步生物降解，是需要重點考慮解決的污染物指標。
BOD：差距很小，且達標相對容易，適當增大生物池的曝氣量即可解決。
SS：差距較小，但5mg/l的要求非常苛刻，需要有對應工藝重點解決。
NH3-N：指標較為容易達到，但應注意冬春季節水溫較低時硝化的進行。
TN：本項目的進水TN指標為70mg/L，出水TN指標為10mg/L，相應的去除率為85.7%。由于本工程總氮去除率要求較高，除了要做到氨氮的完全硝化，特別要重視反硝化的控制。
TP：差距很小，適當加大加藥量，優化過濾單元即可滿足排放指標要求。
色度：現有工藝對色度去除效果有效，應采取對應去除措施。
3.3.5 北倉污水處理廠重點污染物指標特性分析
污水中各種形態磷的比例對于TP達標影響較大。通過試驗發現，出水中可化學沉淀去除磷和可絮凝沉淀去除磷濃度較低，在0.05-0.15mg/L之間，而溶解性不可化學去除磷濃度波動范圍在0.06-0.2mg/L之間。可以保證物化深度處理出水TP標。
對于難生物降解COD，通過試驗可以看出，臭氧對1#和2#水樣COD的去除量分別為16.5和12mg/L，去除率分別達到65%和54%。
次氯酸鈉是污水廠常用的消毒劑和脫色劑，同時對污水中難降解有機物也具有一定氧化效果。試驗發現次氯酸鈉對COD的最大去除率為22%。但是，當次氯酸鈉投加量超過于8mg/L時，對COD的測定有一定影響，COD濃度反而增大。
3.3.6 北倉污水處理廠技術方案應對
針對本廠的特征水質，采取有針對性的處理方案，確保污水可以經濟合理的處理達標。
總體上來說，這三個方案都能滿足技術要求。但是從運營成本上來說，最終推薦選擇是改進多級AO工藝+=砂濾工藝作為提標擴建=工藝。砂濾過程中，降低砂濾池，保證=出水SS。
3.4 中心城區污水廠提標改造工藝選擇總體情況
