臭氧氧化+改良AO生化處理設備應用于工業園區污水處理廠的提標改造

污水處理廠內部設置了大量處理設備，不同設備擁有不同的功能，需要結合污水處理需求，設計出一條科學合理的工藝流程路線，才能順利去除污水中的各項污染物，達到國家要求的污水排放標準。該文對某項目污水處理工藝展開研究，原有AO生化處理設備工藝存在一定的限制，借此選用改良O/A工藝，增加曝氣池面積，配合臭氧催化氧化環節，快速轉化難降解物質，提高可生化性的同時降低生物毒性。同時在設計工藝流程時，需考慮不同污染物的去除標準，最終該項目順利完成，并取得良好效益。

0 引言

近些年投入大量資金建設污水處理廠，保護周邊水環境體系，取得了不小的成就。工業園區每天都會產生大量的工業污水，常規的污水處理廠并不能滿足工業園區的污水處理需求，需要結合實際情況對污水處理廠進行升級改造，才能達到預計處理效果。具體以某工業園區污水處理廠的提標改造工程為研究實例，明確廢水水量、水質及排放需求，設計出科學合理的工藝流程，引入臭氧氧化+改良AO工藝，合理設置構筑物，希望為今后的污水處理廠提標改造提供一定的參考借鑒。

1 項目背景

該工程為污水處理廠一期提標及二期擴建工程，具體位于樟樹市演化工業基地污水處理廠，在擴建結束后，可以達到3000m3/d 的日處理規模，預計在遠期達到6000m3/d的總規模，總投資額約為17664.57萬元。二期擴建項目改進污水處理廠工藝流程，引入臭氧氧化+改良A/O工藝，可以通過臭氧氧化的方式轉化難降解物質，提高廢水可生化性，減少生物毒性，同時改良后的A/O生化池可以轉化有機物，回流后進行反硝化處理，達到脫氮的目的，處理后的污水達到一級A標準，完全符合國家污水處理要求。

2 廢水水量、水質及排放要求

污水處理廠位于化工基地，在進行提標改造工程前，先確定污水廢水水量、水質及排放要求，為后續的廢水處理奠定良好的基礎。首先，要確定廢水水量，結合處理廠實際能力及周邊化工基地的污水排放需求，預計廢水處理規?？梢赃_到10000m3/d。

對污水水質進行經過實地考察研究后統計各項數據，確定污水處理廠進水pH值在6～7，水質偏酸性一些，內部含有大量的污染物：CODcr≤500 mg/L;SS≤400 mg/L;NH3-N≤35 mg/L;磷酸鹽≤8.0 mg/L;Cr≤2 000 mg/L。

根據國家規范制定合理的排放要求，污水處理廠遵循《污水綜合排放標準》新改擴二級標準，同時提標改造以后，還需要增加芬頓氧化深度處理單元，要求污水處理廠出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）的一級B標準，對各類污染物含量做出明確的規定：CODcr≤60 mg/L;SS≤20 mg/L;NH3-N≤15 mg/L;磷酸鹽≤1.0 mg/L。

污水處理廠提標改造工程對出水水質有明確的要求，結合污水實際情況，設計出合理的路程工藝，才能滿足污水處理廠每天10 000 m3的處理任務。為此，該項目引入多種新型處理工藝，同時對整個流程工藝進行優化改造，利用臭氧氧化原理處理難降解物質，利用A/O生化池處理有機物，同時達到脫氮的目的，浮濾一體化工藝可以去除懸浮物，為后續的臭氧氧化提供良好的反應環境，使出水水質達到預計標準[1]。

3 工藝流程

該項目污水處理工程改良工藝流程如圖1所示。

首先，污水處理廠收集到的原水會先進入到細格柵內，主要是為了去除大顆粒物質、長纖維懸浮物等，可以為后續污水處理環節減輕負擔。格柵屬于一種輔助設備，由平行柵條構成，傾斜放置在集水池的入口位置，一般保持60°～80°的傾斜角度，可以實現固液分離。接下來，還要配備適合的配水井，主要用于分配污水，可以讓下一級構筑物得到均勻的污水[2]。

調節池主要是用于調節水流量的構筑物，可以減少流量變化對于污水處理廠的影響，設置在細格柵后面，在完成對污水的固液分離處理以后，流入調節池，在池內混合均勻，為后續的污水處理環節提供設計水量。

臭氧預氧化反應池可以攻擊難降解基團，對其結構產生徹底破壞，使廢水具備更強的可生化性，同時還可以通過氧化反應轉化出大量的長分子物質，通過降解處理后得到小分子物質，減少生物毒性。根據臭氧氧化處理工藝特點，將該工藝用于生化預處理階段，污水進入到臭氧反應池后會經歷一系列的變化，提高整體的生化性，同時也會產生一些污泥物質，同時設置中間沉淀池，主要是為了用于消化回流細菌。

該工程采用了改良型A/O生化池，污水進入生化池以后，可以將有機物轉化為二氧化碳及水，同時回流混合液還可以發生反硝化反應，達到脫氮的目的，還原水中的氮氧化物。改良型A/O工藝仍然采用原來的池型，系統固體停留時間在50d～100 d以內，甚至可以生長更長的時間，系統處理的微生物數量更多，并且產泥率較低。A/O改良池與缺氧池和好氧池合建到儀器，中間合理設置擋板裝置，可以更好改造曝氣池，結合實際的處理需求適當增加曝氣池容積，可以有效減輕有機負荷。較原有A/O工藝相比，改良后的A/O工藝對曝氣強度提出更高的要求，可以達到85%以上的去除率，為此將A/O池設置在生化處理段[3]。

在污水完成生化處理以后，進入到二沉池內，實現對淤泥和污水的分離處理，在這個過程中，還可以去除一定的SS及COD。二沉池主要在沉淀期發揮作用，在曝氣和攪拌結束以后，活性污泥就會在重力作用下逐漸沉降到下方，上清液則處于池子的上部位置，污泥沉降基本處于靜止狀態，不會受到外界的干擾，可以快速沉淀，并且沉淀效率相對較高。在A/O工藝運行期間，污水先進入缺氧池及好氧池，處理后進入二沉池，產生一部分的污泥物質。

污水進入二沉池以后可以分離污泥及清水，出水則會進入到中間水池，暫存在池內一段時間，等待后續對污水的深度處理，結合實際的出水需求，提供穩定連續的進水，確保污水處理工藝可以正常運行，避免受到出水量的影響[4]。

臭氧催化氧化反應池主要是利用臭氧+催化劑技術，讓臭氧和有機物充分反應，提供固相催化效率，在污水環境下，臭氧催化劑會激發羥基自由基，在強氧化性的環境下化學鍵斷鏈，容易降解的有機物，逐漸被氧化為二氧化碳及水資源，達到COD排放標準。

4 主要構筑物及參數設計

4.1 細格柵及配水井

細格柵及配水井構筑物結構類型為地下鋼砼結構矩形池，設計參數：設計水量為1085m3/h，外形尺寸為12.9m×3.7m×2.35m。主要設備有2臺寬1.6m、長505m、柵隙1mm的機械細格柵、2只集渣桶、4只尺寸為600mm×600mm的鑄鐵鑲銅閘門、3條尺寸為1200mm×300mm的出水堰。

4.2 調節池

調節池結構類型為地下鋼砼結構矩形池，設計參數如下。1）設計水量：835m3/h。2）停留時間：12h。3）有效容積：10000m3。4）有效水深：5.5m。5）外形尺寸：50m×36m×6.0m。主要設備為4臺雙曲面攪拌器、3臺調節池提升泵（2用1備）。其中雙曲面攪拌器葉槳轉速：20r/min～30r/min，葉輪直徑： 2800mm，電機功率： 11kW;調節池提升泵為臥式離心泵，流量： 415m3/h，揚程： 11m，功率： 22kW。

4.3 臭氧反應及A/O池

4.3.1 臭氧反應池

臭氧反應池結構類型為半地下鋼砼結構矩形池，設計參數如下。1）設計水量：835m/h。2）停留時間：1.2h。3）有效容積：1030m3。4）總容積：1108 m3。5）外形尺寸：53m×3m×7m。主要設備為臭氧發生器，還有90個口徑為φ200，服務面積為 1.13m2，氧利用率為 30%的鈦板曝氣器。

4.3.2 A/O池

A/O池結構類型為半地下鋼砼結構矩形池，設計參數如下。1）設計水量：835m2/h。2）MLSS：3500mg/L。3）停留時間：26.4h。4）外形尺寸：53m×65m×7m。4臺雙曲面攪拌器、24臺潛水推流器、4臺消化液回流泵、1660只管式微孔曝氣器以及3臺鼓風機為主要設備。

4.4 二沉池

二沉池池結構類型為半地下鋼砼結構圓形池，設計參數如下。1）設計水量：420m3/h。2）表面負荷：0.68m3/m2·h。3）有效容積：2250 m3。4）總容積：2480m3。5）外形尺寸：φ28 m×4 m。主要設備有3個。1）2臺全橋周邊傳動刮泥機。設備參數：池體尺寸φ28 m×4 m。周邊線度2m/min～3m/min。電機功率2×1.1kW。2）3臺污泥回流泵（2用1備）。設備參數：Q=415 m3/h; H=3m; N=7.5 kW。3）3臺剩余污泥泵（2用1備）。設備參數：Q=50 m3/h;H=15m; N=5.5 kW。

4.5 中間水池

中間水池結構類型為半地下鋼砼結構矩形池，設計參數如下。1）設計水量：420 m3/h。2）（2）有效容積：90m3/h。3）總容積：105m3。4）外形尺寸：6m×5m×3.5m。主要設備為3臺中間水池提升泵，類型為臥式離心泵，設備參數：Q=415m3/s; H=7 m; N=15 kW。

4.6 浮濾一體化系統

V型濾池在浮濾一體化系統中起到了重要的作用，結構類型為半地下鋼砼結構矩形池，設計參數有6種。1）平均設計水量：0.0575 m3/s。2）設計濾速：8 m/h。3）過濾面積：30 m2。4）結構尺寸：10m×3.0m×4.7m。5）反洗水強度：5 L/m2·s。6）反洗氣強度：15 L/m2·s。

主要設備包括4臺方閘門、3臺反沖洗泵以及3臺反洗風機。

4.7 臭氧催化氧化反應池

臭氧催化氧化反應池結構類型為地上式鋼砼結構矩形池，設計參數如下。1）設計水量：1250 m/h。2）池數：6座。3）單池水量：240m3/h。4）空速1.5 m-l。5）上升流速：6 m/h。6）外形尺寸6.3m×6.3m×8m （單池）。主要設備有規格為3mm～5mm的多相催化劑、規格為8mm～32mm的催化劑粒子墊層、2臺反洗風機、2臺回用水泵、3臺一期出水至催化反應塔提升水泵（2用1備）。

5 運行效果

5.1 污水處理效果

結合樟樹鹽化工業基地污水處理廠的水質較復雜的特點，該文工程項目將調節池+臭氧預氧化+改良AO+二沉池+高效沉淀池+V型濾池+臭氧催化氧化作為處理工藝。投入運行后，運行效果較為明顯。具體而言，運行結果為：出水氨氮濃度<5mg/L，出水含磷量<0.5mg/L，污泥含水率≤65%，臭氣處理達到《城鎮污水處理廠污染物綜合排放標準》中的一級A標準，此外在脫氮除磷時也能有效降解有機物，污水處理效果大大提高。

5.2 綜合效益

由于采用改良后A/O工藝，運行費用有所減少，投資成本方面得到有效控制，實現經濟效益的提高。通過采用改良工藝進行污水處理，避免出現較好的污染問題，而且工藝具有環保節能特點，環保效益也有所提高[5]。

6 結語

在工業園區污水處理廠提標改造過程中，亮點就是應用臭氧氧化+A/O工藝，可以有效處理難降解有機物，結合污水處理要求設置大量的構筑物，包括細格柵、調節池、A/O池、二沉池、臭氧催化氧化反應池等，將這些構筑物合理設置在污水處理流程路線上，預處理階段采用臭氧氧化預處理工藝，生化處理段采用改良型A/O工藝，深度處理段采用氧化催化氧化工藝，由于臭氧擁有良好的消毒滅菌效果，可以快速消滅細菌及病原體，所以不需要額外設置消毒工藝。通過一系列的設計改造，最終順利制定護理工藝路線，出水水質完全達到預計目標，達到國家污水排放標準。