山東某污水處理廠進(jìn)水含高比例難降解工業(yè)廢水，可生化性差。通過分析現(xiàn)有工藝存在的問題，對該廠的生化系統(tǒng)進(jìn)行改造，改造后該處理工藝為“預(yù)處理+水解酸化池+接觸氧化池+氧化溝+深度物化處理”。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，改造后的工藝處理效果好、運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)指標(biāo)均滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)的一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　1工程概況

　　1.1工程背景

　　山東某污水處理廠負(fù)責(zé)該區(qū)境內(nèi)經(jīng)企業(yè)自身預(yù)處理后的生產(chǎn)廢水、區(qū)內(nèi)居民的生活廢水及區(qū)內(nèi)居民的生活廢水。其生產(chǎn)廢水包括印染廢水、制革廢水、制藥廢水及其他工業(yè)廢水，其中以印染廢水為主，占總污水量的70%～80%。其水質(zhì)組分復(fù)雜，難生物降解物質(zhì)多，水量水質(zhì)波動(dòng)大，色度深，可生化性極差，且含有毒物質(zhì)，給后續(xù)的生物處理帶來了很大困難。原處理工藝難實(shí)現(xiàn)出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，需對污水處理廠進(jìn)行升級改造。

　　1.2設(shè)計(jì)規(guī)模

　　設(shè)計(jì)處理規(guī)模5萬m³/d，其中一期工程2萬m³/d，以滿足近期污水處理需要。該污水處理廠建成于2007年7月，至今已運(yùn)行將近8年有余，目前處理廢水平均約1.6萬m³/d。

　　1.3廢水水質(zhì)

　　隨著當(dāng)?shù)馗鞴I(yè)企業(yè)的快速發(fā)展，污水處理廠進(jìn)水中工業(yè)廢水比例逐漸增大，主要為印染廢水、制革廢水、制藥廢水等，其中排放的印染廢水比例高達(dá)70%～80%，導(dǎo)致實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)和原設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)相差很大，可生化性差，處理難度大。經(jīng)改造后的出水水質(zhì)指標(biāo)可達(dá)《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)。該污水處理廠實(shí)際進(jìn)水情況及設(shè)計(jì)出水水質(zhì)見表1。

　　2污水處理廠工藝改造升級方案

　　2.1污水處理廠原處理工藝及現(xiàn)存問題

　　該污水處理廠原處理為預(yù)處理+水解酸化池+氧化溝+深度處理工藝。污水處理廠運(yùn)行時(shí)存在問題：水解酸化池的處理效率低下，運(yùn)行時(shí)池中污泥濃度低、活性差，無法發(fā)揮其提高廢水可生化性的作用；氧化溝中污泥的馴化程度不夠，營養(yǎng)物質(zhì)的缺乏，導(dǎo)致微生物的活性較差，不耐沖擊負(fù)荷。原處理工藝的出水水質(zhì)只能達(dá)到GB18918—2002一級B排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　2.2污水處理廠工藝系統(tǒng)的改造方案

　　在基本保留工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，改造后處理工藝為預(yù)處理+水解酸化池+接觸氧化池+氧化溝+深度物化處理，具體工藝流程見圖1。

　　(1)水解酸化池改造：1#和2#水解酸化池有效容積均為3500m³，水力停留時(shí)間共10.5h，其尺寸為L×B×H=27m×20m×7m，每個(gè)水解酸化池均分為3個(gè)反應(yīng)池。

　　改造主要包括：①增設(shè)污泥回流泵，回流30%的二沉池污泥至水解酸化池進(jìn)水端，可快速提升其污泥濃度，利于其快速啟動(dòng)[3]；②安裝并合理開啟水下推進(jìn)器，在水解酸化池中合適位置布置水下推進(jìn)器，可控制池內(nèi)DO濃度在兼氧范圍為0.01～0.2mg/L，且能促進(jìn)泥水充分混合；③安裝填料，在每個(gè)反應(yīng)池中均安裝彈性填料，每個(gè)反應(yīng)池需要填料約3360條彈性填料，安裝時(shí)距池壁3m，上端距水面0.5m，用固定螺栓安裝填料框架，框架長21m，寬6.4m。

　　(2)接觸氧化池改造：將3#水解酸化池改造為接觸氧化池。有效容積約為6000m³，其尺寸L×B×H=35m×32m×6m，停留時(shí)間約為9h，其曝氣量為111.11m³/min，氣水比控制在10∶1，共分為4個(gè)反應(yīng)池。

　　改造主要包括：①曝氣管布設(shè)，曝氣管從鼓風(fēng)機(jī)房引出到3#水解酸化池廊道間隔處，曝氣器采用自主研制的曝氣器，材料采用PVC管，斜45°開直徑約為3mm小孔，每間隔5cm交錯(cuò)開一個(gè)小孔；

　?、谖勰嗷亓鞴懿荚O(shè)，從原污泥回流管線處再接一根污泥回流管至3#水解酸化池前端進(jìn)水處；

　　③安裝好氧生物填料，在每個(gè)反應(yīng)池內(nèi)均安裝3m長彈性填料，填料距兩端池壁為3m，距設(shè)計(jì)水面0.5m，每池需約5545條彈性填料，用固定螺栓將填料框架固定于池壁，框架長26m，寬8.5m。生物接觸氧化法中污泥濃度高，對于系統(tǒng)沖擊負(fù)荷耐受性較好，既能夠增加好氧停留時(shí)間，有利于穩(wěn)定后續(xù)氧化溝工藝。

　　(3)氧化溝改造：氧化溝有效容積約7300m³，水力停留時(shí)間為11h。氧化溝前設(shè)厭氧段，氧化溝中設(shè)缺氧段和好氧段，但該污水處理廠進(jìn)水中總氮負(fù)荷不高，且深度物化處理對于前段生物處理剩余的總氮和總磷有良好的處理效果，因此可考慮將其曝氣方式改為全池曝氣。而且氧化溝中曝氣管老化、堵塞現(xiàn)象嚴(yán)重，可更換并重新排布曝氣管。

　　故氧化溝具體改造為：①更換原好氧段曝氣管，在厭、缺氧段加裝曝氣管，曝氣管采用微孔管式曝氣管，固定于支架上，曝氣裝置整體采用可提升式曝氣器，便于日后安裝維修，共安裝23組曝氣器。運(yùn)行期間，其曝氣量為150m³/min，氣水比為13.5∶1，前端溶解氧控制在3～5mg/L，出水端附近控制在1～2mg/L；

　　②重新培養(yǎng)氧化溝活性污泥，由于改造前氧化溝長期處于難降解廢水環(huán)境中，活性污泥活性差，故需對其重新進(jìn)行培養(yǎng)，并控制二沉池的污泥回流比，使將氧化溝污泥濃度控制在4000～4500mg/L；

　?、巯蜓趸瘻现醒a(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)，考慮到其進(jìn)水營養(yǎng)物質(zhì)結(jié)構(gòu)失衡，易生物吸收有機(jī)物少，可定期向氧化溝中投加碳氮源等營養(yǎng)物質(zhì)。在氧化溝調(diào)試時(shí)期，投加藥物種類為葡萄糖和磷酸二氫鉀，根據(jù)實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)投藥量按比例混合，調(diào)試期間控制好氧區(qū)廢水BOD5∶N∶P=100∶5∶1。待調(diào)試結(jié)束后運(yùn)行期間，考慮投加的葡萄糖和磷酸二氫鉀的成本，在投加營養(yǎng)物質(zhì)葡萄糖、磷酸二氫鉀營養(yǎng)物質(zhì)的同時(shí)，加入一部分畜禽糞便作為補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)，可有效降低藥劑成本。

　　3改造后系統(tǒng)運(yùn)行效果

　　該污水處理廠所有生化改造及調(diào)試工作基本于2015年3月1日之前完成，在改造和調(diào)試工作完成后，對其運(yùn)行情況進(jìn)行了將近5個(gè)月的持續(xù)監(jiān)測，記錄其運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對其運(yùn)行效果進(jìn)行分析。

　　(1)水解酸化池平均COD去除率為11.02%，水解酸化池對于COD的去除有一定的效果，且對沖擊負(fù)荷有一定的耐受性。出水氨氮濃度升高，在水解酸化池中，有機(jī)氮在厭氧氨化作用下分解、轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮。

　　水解酸化池進(jìn)水B/C為0.08～0.13，屬于難生化廢水，經(jīng)過水解酸化池作用后，B/C平均值為0.27，B/C值得到了較大提高，可認(rèn)為水解酸化池基本發(fā)揮了其提高廢水可生化性的作用。

　　(2)接觸氧化池平均COD去除率為28.22%，接觸氧化池對于COD和氨氮有一定的去除效果，且出水COD較穩(wěn)定。氨氮平均去除率45%，且對變化波動(dòng)大的進(jìn)水氨氮濃度表現(xiàn)出較強(qiáng)的適應(yīng)性，出水氨氮濃度波動(dòng)幅度小，說明改造后的接觸氧化池的抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。這些都利于后續(xù)氧化溝工藝處理。

　　(3)氧化溝進(jìn)水COD穩(wěn)定，波動(dòng)較小，且平均COD去除率為70.13%，說明改造后的氧化溝對COD是去除效果較好。氧化溝處理氨氮效果較穩(wěn)定，利用好氧硝化菌的氧化作用實(shí)現(xiàn)氨氮的去除。氧化溝投加相應(yīng)比例葡萄糖、磷酸二氫鉀和部分畜禽糞等營養(yǎng)物質(zhì)后，控制池內(nèi)BOD5∶N∶P=100∶5∶1，通過外加碳源和其他營養(yǎng)物質(zhì)，一定程度上有效改善了進(jìn)水的營養(yǎng)物結(jié)構(gòu)和配比，利于提高池內(nèi)污泥的活性。

　　在改造完成后，進(jìn)水水質(zhì)基本與改造前持平，出水水質(zhì)指標(biāo)經(jīng)后續(xù)深度物化處理后均滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)的一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　4結(jié)論

　　(1)城市污水處理廠處理高比例工業(yè)廢水時(shí)，可采用預(yù)處理+水解酸化池+接觸氧化池+氧化溝+深度物化處理工藝。該工藝處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)可達(dá)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　(2)水解酸化池改造：回流部分二沉池污泥至水解酸化池以提高水解酸化池污泥濃度和活性；安裝填料，保證微生物成長和污泥濃度的提高。

　　(3)接觸氧化池改造：改造3#水解酸化池為接觸氧化池。安裝填料以提高活性污泥濃度；提高好氧部分水力停留時(shí)間，為后續(xù)工藝承受部分沖擊。

　　(4)氧化溝改造：更換曝氣管，改為更合理的供氧方式，重新布置曝氣系統(tǒng)并確定營養(yǎng)物質(zhì)投加種類和投加量。