生物滤池用于污水处理厂提标改造工程的调试及运行

方案比选，采取“生物滤池+化学除磷”作为后续深度处理工艺。通过实施贵州省某县污水处理厂提标改造示范工程验证，最终出水水质可达到一级A标准。

关键词：提标改造；一级A标准；一体化氧化沟；生物滤池

前言

某县污水处理厂设计处理规模为5000m3/d，污水处理厂于2010年通过环保“三同时”验收，主体工艺为一体化氧化沟，目前污水处理厂为满负荷运行，出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级B标准。该污水处理厂目前为满负荷运行，出水水质除COD外，氨氮、总氮、总磷几项指标均不能稳定达到一级A标。某县污水处理厂尾水最终排入邛水河，邛水河属沅水水系，至锦屏县城汇入贵州省清水江，清水江为贵州省重点流域，根据国家政策，排入重点流域的污水应执行一级A标准。因此，无论是从政策要求，还是从改善水环境质量角度，某县污水处理厂的提标改造工作都势在必行。

1 污水处理厂运行现状

1.1 一体化氧化沟污水处理厂工艺流程

1.2 实际运行参数情况

某县污水处理厂进水COD小于150mg/L、氨氮为20-30mg/L、总氮为30-40mg/L、总磷为2-4mg/L，实际运行参数情况如表1所示。

1.3 存在问题及原因分析

（1）污水处理厂实际进水水质与设计进水水质相差较大，进水COD浓度偏低，氨氮浓度偏高，C/N偏小，原设计的供氧量及硝化时间不足，导致氨氮不能稳定达到一级A标。（2）由于进水COD偏低，污水进入反硝化阶段时，已没有足够碳源支持微生物的反硝化反应，导致出水总氮偏高。（3）现有工艺除磷效果差，有研究表明，硝态氮浓度高时，会影响生物除磷效果，当NO3-达到2mg/L以上就影响磷的释放[2]。

2 提标改造方案及调试运行

2.1 提标改造方案

某县污水处理厂预留用地少，经过方案比选，考虑采用占地面积小的曝气生物滤池来达到脱氮、同时去除悬浮物的目的。由于生物法除磷波动性大、效果不稳定[1]，很难单纯通过现有工艺使总磷达到一级A标要求，因此考虑后端增设化学强化除磷环节。最终确定改造方案为：将某县污水处理厂出水引出部分，进入“两级曝气生物滤池+PAC化学除磷”装置中进行中试。改造后工艺流程如图2所示。

污水厂出水通过提升泵输送至一级生物滤池，利用鼓风机曝气，污水经一级生物滤池进入二级生物滤池，通过控制风量来控制二级生物滤池溶解氧浓度，提供好氧—缺氧的环境进行硝化—反硝化反应，进而去除总氮，同时向一级生物滤池中投加一定量的PAC去除水中的磷酸盐，使最终出水水质达到一级A标再排放。

2.2 工程设计参数

2.2.1 设计规模

为保证处理效果，降低示范工程前期投资，将设计规模定为300m3/d。

2.2.2设计进出水指标

该示范工程的技术路线是在现有污水处理厂工艺后接生物滤池，对总氮和总磷进一步处理。故进水水质以某县污水处理厂出水水质作为参考确定，出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标。

2.2.3 生物滤池设计参数

在现有污水处理厂一体化氧化沟出水端设计2座生物滤池，为串联形式，前一级为碳化/硝化滤池，后一级为反硝化滤池，滤池设计直径为2.0m，总高5.0m，内部填料为火山岩生物滤料，填料层高度为2.5m。

2.3 调试运行情况

2.3.1 启动调试阶段

（1）启动装置进水，闷曝。用泵将污水处理厂格栅池的水泵入两组串联生物滤池，每两天进一次水，每次进水1.5h，同时启动鼓风机闷曝，该阶段持续1周。（2）闷曝一周后，改为每天进一次水，每次进水1.5h，连续曝气，该阶段持续10天。期间对两组生物滤池出水每天分别采样一次进行监测，监测COD指标。（3）待出水稳定后，进一步提高进水负荷。每天进两次水，对进出水水质监测，监测指标为CODCr、氨氮、总磷。

监测结果显示，CODCr去除较明显，说明已经挂膜成功。

2.3.2 连续运行调试阶段

从连续进水阶段的进出水指标看，运行几天后，氨氮有较大的去除，从进水的25-35mg/L，到出水的0.5mg/L以下，连续3天氨氮的去除率平均为98%。但总氮的去除率较低，几乎没有去除，原因是该阶段绝大部分氨氮转化为硝态氮，而未进入反硝化阶段。

从监测数据看，在进水长期CODcr较低的情况下，生物滤池中硝化菌已生长成熟。可以进入下一步运行阶段，即将一体化氧化沟出水接入生物滤池运行。

3 运行效果

3.1 连续进水运行效果

（1）生物滤池进水CODCr、氨氮偏低，出水CODCr和氨氮可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标。（2）运行中未外加除磷药剂，总磷指标还未达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标。（3）经过两级生物滤池处理后出水总氮在14.0～25.0mg/L，总氮去除效率较低，出水总氮未达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标排放标准。分析其主要原因是进水CODCr较低，存在反硝化滤池中碳源不足的问题。反硝化过程是通过反硝化细菌在缺氧条件下，以有机底质为电子受体将NO2-和NO3-还原成N2的过程，滤池中碳源不足，造成反硝化效率不高[3]；再者由于二级反硝化滤池水力停留时间约43min，存在停留时间较短的问题。因此后续运行时，将一级生物滤池停止曝气，两级生物滤池全部转化为反硝化滤池，同时在生物滤池前端补充碳源葡萄糖和化学除磷剂PAC。

3.2 脱氮除磷运行效果

补充碳源同时投加化学除磷剂运行1个月，从监测数据看，投加碳源连续运行情况下：

（1）生物滤池进水CODCr偏低，基本都在30mg/L左右，经投加碳源后，从一级和二级生物滤池数据来看，大多呈现CODCr逐级降低的情况，出水CODCr维持在50mg/L以下，可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标。（2）投加碳源后，总氮呈逐渐降低的趋势。生物滤池进水总氮在8.2-20.8mg/L，经过两级生物滤池处理后，出水总氮在1.0-11.8mg/L，去除率为34%-77%，出水可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标。（3）投加除磷剂后，出水总磷维持在0.2-0.4mg/L，可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标要求。

4 工程投资及运行费用

某县污水处理厂按设计规模5000m3/d的提标改造工程做费用估算，需增加土建费用为28万元，设备费用163.7万元，工程其他费用45.8万元，总投资增加额为237.5万元，折合吨水投资增加额475元。运行期药剂费75元/天，电费455元/天，每天运行费用530元（不含人工费），折合吨水运行费用增加额为0.11元。

5 结论及建议

5.1 结论

（1）针对工程设计参数合理，运行工况正常，但出水氨氮、总氮、总磷不能稳定达一级A标准的污水厂，可在现有氧化沟后增加具有硝化及反硝化功能的生物滤池。（2）生物滤池工艺处理污水处理厂出水可使氨氮达到一级A标准，总氮的脱除需另外投加碳源维持反硝化过程，同时需投加化学除磷剂，才能使最终出水的总氮、总磷浓度达到一级A标准的要求。（3）采用污水处理厂进水进行前期调试，可加快挂膜过程。

5.2 建议

由于时间限制和水平原因，所做的工作还有待完善和拓展，因此对以后的研究工作提出以下建议：

（1）针对采用生物滤池的提标改造技术路线，建议对滤料粒径的适用性进行深入研究，解决后期堵塞问题。（2）由于污水厂出水一般情况下CODcr较低，为了更好的促进反硝化反应，需要额外补充碳源，建议通过工程试验，筛选最佳碳源。（3）本次示范工程仅仅以生物滤池作为提标改造技术路线，通过调查的全省47家污水厂存在的不同问题，可因地制宜采取更适用的改造工艺。（4）县级污水处理厂提标改造后，建议由专业技术人员进行效果跟踪和记录。

参考文献

[1]关鹏程.生物法除磷的研究进展[J].山西建筑，2010，36（14）：183-184.

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