摘要：根据南宁市江南污水处理厂现状情况和出水水质要求，选择一、二期提标改造工艺和三期工程污水处理工艺，使得出水达到一级A排放标准。根据两项工程的实际条件，侧重于不同的工艺阶段：已建成的一期、二期工程的提标改造侧重于反硝化深度处理—深床滤池工艺；新建规模的三期工程结合实际运行经验，合理选择各阶段工艺，并侧重于合理选择二级处理工艺—多段式AAO生物池。分析选择各阶段工艺，重点分析二级和深度处理工艺。
关键字：工艺选择、深床滤池、多段式AAO、脱氮除磷
1 引言
根据江南污水处理厂水质提标及三期工程环评批复的要求，污水处理厂出水水质执行一级A排放标准。南宁市江南污水处理厂作为广西区内最大的污水处理厂，经过调研和分析对比，选择处理效果稳定、便于管理、经济合理的工艺。
三期工程包含两项建设内容：（1）根据原一期、二期的二级生物处理出水水质情况，对其进行提标改造，使出水达到一级A标准；（2）新建一套24万m3/d的污水处理系统，出水执行一级A排放标准。根据改造和设计的现状条件，两项工程工艺选择各有侧重点：（1）针对已建成的一期、二期工程提标改造，将重点放在深度处理工艺，设计配备化学除磷，使得出水达到一级A标准；（2）针对新建规模的三期工程，合理选择各阶段工艺，并将二级生物处理工艺作为重点，强化生物脱氮除磷效果，后接深度处理工艺确保水质稳定达标。结合实践运行情况分析适合污水厂水质的处理工艺，旨在为类似的城市或地区选择污水处理工艺提供参考。
2 江南污水处理厂现状情况
江南污水处理厂一期工程采用倒置AAO工艺，规模24万m3/d，2007年投入运行。二期工程采用改良型SBR工艺，规模24万m3/d，2010年投入运行。一期、二期设计出水水质执行一级B排放标准。江南厂现状进、出水水质情况详见下表：
由表中可见：（1）江南厂进水浓度低。分析其主要原因为江南厂服务区域范围多为老旧城区，采用合流制，大量河水、雨水汇入污水厂，冲淡了江南厂水质，且最新的规划提出将截留倍数由1.3调整至3，对江南厂的进水水质影响更大。此外，南宁市污水管道埋深深（污水管普遍埋深6-7米，部分主干管埋深达13米），地下水渗入，影响江南厂进水浓度。因此，江南厂今后进水水量将继续增加，且进水浓度低、水量变化大。（2）原江南厂一期、二期经过生化处理后，出水各项指标已能稳定达到一级B标准，若执行一级A标准，则TN、TP、SS指标需进一步去除。（3）江南厂现状进水浓度低、B/N值低，经过生物处理后，BOD5、COD已经远低于一级A标准，而TN、TP还尚未能稳定达到一级A标准。从国内实践运行经验中，B/N值大于4，则反硝化效果好，TN去除效果好。江南厂进水B/N值平均在1.94左右，远低于4，因此，对TN的去除影响大。（4）根据国内实践运行经验，B/N小于4，虽B/P指标大于17，在未投加碳源的情况下，TP的去除也会受到影响。
3 设计思路
根据江南污水处理厂现状情况及提标改造的需求，结合南宁市“海绵城市”建设和江南污水处理厂水质水量变化情况，确定江三期工艺设计思路。
（1）立足现状、满足设计要求
项目的改造建设，需基于现状条件进行设计构思。三期工程首先需根据南宁市的城市规划及污水专项规划，结合南宁市近几年城市发展、污水量增长情况，确定设计规模，然后，考虑江南厂现状情况及需求（如现有土地情况和提标改造的需求），选择满足要求的工艺。
（2）耐冲击负荷
目前南宁市正积极推进“海绵城市”建设，要求对直排进入内河的排水口进行截流，截流倍数为3.0。江南污水处理厂服务范围内的区域大部分是老旧城区，进入污水管网系统的污水量将增加，水量、水质变化大。因此，三期工程需选择耐冲击负荷的工艺。
（3）以新带老、运行稳定、便于管理
项目的设计和建设最终都将服务于生产，因此，应根据污水厂现状运行情况，结合现有的运行经验，合理选择项目各阶段工艺，满足生产需求，使污水厂运行稳定、便于管理、出水稳定达到排放标准。
（4）水质提标、经济合理
目前南宁市进水浓度低、 B/N值低、出水 TN、TP要求较高,实现出水达一级A排放标准需要增加处理成本，因此，在选择工艺时，必须考虑运行成本问题。
（5） 环境友好型设计理念
江南污水厂现周边都是住宅，三期工程应以融入区域环境为原则，通过对污水处理厂进行规划设计，将其与一期二期用地有机融合，形成污水处理主题示范教育基地，融污水处理、游憩、教育、宣传、展览为一体的科普教育型的景观污水处理厂，充分体现环境友好型设计理念。
4 工艺选择
4.1 预处理工艺
江南厂进水浓度低，含沙量大，原一期工程采用旋流式沉砂池，二期工程采用曝气沉砂池，经对两者实际运行情况进行比较，曝气沉砂池沉砂效果和出砂洁净度优于旋流沉砂池，一期工程旋流沉砂池需后接初沉池进一步沉砂。为了确保后续工艺稳定运行，三期工程预处理工艺为：粗格栅—细格栅-曝气沉砂池，设计规模24万m3/d。
4.2 二级生物处理工艺
根据国内实践经验，结合南宁市现状进水水质情况分析，达到一级A标排放的关键是控制SS、TP、TN指标，而TN、TP的去除是污水处理厂工艺的难点，三期工程也将重点放在脱氮除磷工艺上。目前，真正能达到污水脱氮除磷效果的方法主要有物化法和生物法，但物化法需投加大量调理剂或化学药剂，运行费用较高，生物法的运行费用则相对较低，且能避免二次污染，因此，三期工程将重点放在二级生物处理工艺，用生物法去除N和P。
常用的具有脱氮除磷效果的二级处理工艺有SBR工艺、倒置AAO和多段式AAO工艺，以下分析各工艺的特点：
4.2.1 倒置AAO工艺
倒置AAO工艺强化反硝化作用，脱氮效果好，且耐冲击负荷，江南厂一期采用初沉池+倒置AAO工艺，实际运行过程中，特点如下：
（1）一级处理采用旋流沉砂池，后接初沉池进一步去除沙粒，确保后序的二级生物处理。
（2）设计进水水量24万m3/d，实际进水可达26~27万m3/d运行，运行效果稳定（江南厂超负荷的水量通常调配到倒置AAO池中，工艺依旧运行稳定，处理达标）。
（3）实际运行中，污泥浓度可高达8mg/l，出水水质仍可稳定达标。
（4）出水各项指标稳定，达到一级B排放标准。倒置AAO处理后的BOD已经降低至2.5mg/l左右，去除效果好，初步分析是初沉池+倒置AAO工艺共同作用的结果。倒置AAO工艺去除TN效果较好。
4.2.2 改良型SBR工艺
改良型SBR工艺是序批式工艺，具有脱氮除磷效果，江南厂二期工程采用的是改良型SBR工艺，在实际运行中，特点如下：
（1）脱氮除磷效果较好，出水水质稳定达到一级B排放标准，大部分指标达到一级A排放标准。
（2）由于改良型SBR工艺的高度集成性，占地面积小，池容小，二期设计规模为24万m3/d。
（3）运行过程，需及时排泥，严控控制污泥浓度，污泥浓度严格控制在3.5g/l以内。
4.2.3 多段式AAO工艺
多段式AAO工艺是推流式，抗冲击负荷强，并且具有脱氮除磷效果。在进水浓度低，B/N比远低于4情况下，原水中的碳源显得更为重要，若未投加碳源，受传统工艺进水形式和污泥回流形式等因素的限制，生物的反硝化反应和生物除磷效果受影响，影响TN、TP出水指标。因此，需进一步强化生物脱氮除磷效果，充分利用原水中的碳源，减少碳源投加，控制运行成本。
国内有较多采用改良AAO工艺的污水处理厂，如广州市猎德污水处理厂，根据当地水质情况，选择改良AAO工艺（预缺氧/厌氧/缺氧/好氧），该工艺是在AAO法的基础上对生物除磷脱氮功能进行了强化，在厌氧前增加预脱硝池和选择池，以降低回流污泥中硝酸盐对厌氧放磷的影响，并可抑制丝状菌生长，在实际运行过程中，运行效果好，抗冲击负荷强，后接去除SS的转盘滤池，出水稳定达到一级A标准。
三期工程根据江南厂进水情况，改变进水形式和污泥回流形式，对传统厌氧缺氧段进行串联，运行工况图如下：
经过一级处理后的污水依次通过厌氧区、第一缺氧区、第一好氧区、消氧区、第二缺氧区和第二好氧区，输送至二沉池沉淀，完成二级处理；较传统AAO工艺，具有如下优势：
（1）原水经过曝气沉砂池，充分去除原水中的砂，并将附着在砂表面的有机物剥离留在污水中，为二级生物处理工艺提供足够碳源。
（2）采用反应区的叠加，池子容积的增加，提高污水的抗冲击负荷能力。
（3）多段式 AAO工艺保留了传统AAO工艺的混合液内回流 ,从而也保证了脱氮效果。
（4）多段式 AAO工艺设有两个进水点，运行过程中可根据进水水质和水量的变化，采用不同的运行模式，更好地适应江南厂的运行。
（5）部分进水直接超越到第二缺氧区，充分利用了污水的碳源，强化了脱氮效果。
（6）预留适宜的外碳源投加点从投量、提高脱氮除磷效果，本次项目选用乙酸钠作为外加碳源（在设计中预留外碳源投加位置）。
（7）在设计中增加化学除磷工艺，确保污水达标排放。
经对改良型SBR、倒置AAO、多段式AAO工艺进行比较，多段式AAO处理工艺通过细化各功能分区，强化生物池脱氮除磷效果，提升二级生物处理阶段出水指标,具有耐冲击负荷、脱氮除磷效果好、处理效果稳定、检修适应性强、经济合理的优点，且池顶加盖便利，可以为环境友好设计提供大面积空间，因此，江南厂三期工程选择多段式AAO工艺作为二级生物处理工艺，设计规模24万m3/d。
4.3 深度处理工艺
目前，国内常用的深度处理工艺有：深床滤池、生物转盘、活性砂滤池等。生物转盘主要去除SS；活性砂滤池具有反硝化效果，可去除SS和TN,但是规模大则分组数量多，24万m3/d规模分组约240格，维护量大。深床滤池适用于大中型污水深度处理，组合单元数量少（24万m3/d规模只需设计12格），维护管理简单，配水均匀、反冲洗水量小、运行稳定、具有去除SS的效果，同时具有反硝化作用，在设计中考虑设计化学除磷工艺，确保出水稳定达标。
深床滤池在广西区内已有运行经验，目前运行稳定、维护管理便利，因此，江南厂选择深床滤池作为深度处理工艺，设计规模72万m3/d。
4.4 污泥处理工艺
目前，南宁市常用污泥处置方式为营养土、协同焚烧。《水污染防治行动计划》及《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策》要求，污水处理设施产生的污泥应进行稳定化、无害化和资源化处理处置。因此，江南厂污泥处理工艺选择应因地制宜，为污泥处置的多元化提供泥质基础。
目前，国内常用的污泥处理工艺有污泥调理—压榨深度脱水、污泥加钙稳定干化、生物沥浸-深度脱水工艺，经过调研，生物沥浸-深度脱水工艺处理后的污泥泥质更符合多元化处置要求。因此，在江南厂进行生物沥浸-深度脱水工艺中试试验，根据试验情况，生物沥浸-深度脱水工艺处理后污泥呈弱酸性（PH约5~6），有机质含量基本不变，污泥含水率降低至51%左右，病原菌灭活，产生污泥无臭味等特点，可为污泥的多元化处理处置提供条件。因此，选择生物沥浸-深度脱水工艺作为污泥处理工艺，设计规模72万m3/d。
4.5 江南污水处理厂三期工程工艺流程
经比较分析，江南污水处理厂工艺流程如下：
5 结语
江南污水处理厂三期工程根据实际的情况，侧重于不同的处理阶段，出水达到一级A排放标准：（1）针对已建成的一期、二期工程，保留原有运行工艺，选择具有反硝化效果的深床滤池作为深度处理工艺，并设计碳源投加和配备化学除磷装置，确保出水达标排放；（2）新建规模的三期工程，结合进水情况，合理选择各阶段工艺，重点强化二级生物处理脱氮除磷效果，后接深床滤池去除SS，使工程处理效果稳定、便于管理、经济合理。
对于类似的污水厂提标改造的项目，可根据实际的情况，侧重于不同的阶段：具备条件全面设计改造的，侧重于二级生物处理工艺，强化生物脱氮除磷效果，后接深度处理工艺进一步去除SS等指标；对于已经建成二级生物处理的工程进行提标改造，后接具有反硝化效果的深度处理工艺，并设计碳源投加和配备化学除磷装置，保障出水稳定达标。
参考文献：
[1] 王晓莲, 彭永臻.A2 /O法污水生物脱氮除磷处理技术与应用[ M] .北京:科学出版社, 2009.
[2] 郝晓地，李天宇，吴远远，Mark van Loosdrecht.A2/O工艺用于污水处理厂升级改造的适宜性探讨
[3] 段连钧，李金国 包头市污水厂处理工艺的选择
[4] 郑兴灿等， 无锡芦村污水处理厂一级A达标难度分析与对策措施探讨
[5] 王文相等， 芦村污水厂升级改造及四期工程深度处理工艺设计
论文作者:廖春梅,梁虹,贝德光
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/10/1
标签：工艺论文; 江南论文; 污水处理论文; 污泥论文; 生物论文; 碳源论文; 工程论文; 《基层建设》2018年第23期论文;