臭氧氧化+改良AO工艺应用于工业园区污水处理厂的提标改造
污水处理厂内部设置了大量处理设备，不同设备拥有不同的功能，需要结合污水处理需求，设计出一条科学合理的工艺流程路线，才能顺利去除污水中的各项污染物，达到国家要求的污水排放标准。该文对某项目污水处理工艺展开研究，原有A/O工艺存在一定的限制，借此选用改良O/A工艺，增加曝气池面积，配合臭氧催化氧化环节，快速转化难降解物质，提高可生化性的同时降低生物毒性。同时在设计工艺流程时，需考虑不同污染物的去除标准，最终该项目顺利完成，并取得良好效益。
0 引言
近些年投入大量资金建设污水处理厂，保护周边水环境体系，取得了不小的成就。工业园区每天都会产生大量的工业污水，常规的污水处理厂并不能满足工业园区的污水处理需求，需要结合实际情况对污水处理厂进行升级改造，才能达到预计处理效果。具体以某工业园区污水处理厂的提标改造工程为研究实例，明确废水水量、水质及排放需求，设计出科学合理的工艺流程，引入臭氧氧化+改良AO工艺，合理设置构筑物，希望为今后的污水处理厂提标改造提供一定的参考借鉴。
1 项目背景
该工程为污水处理厂一期提标及二期扩建工程，具体位于樟树市演化工业基地污水处理厂，在扩建结束后，可以达到3000m3/d 的日处理规模，预计在远期达到6000m3/d的总规模，总投资额约为17664.57万元。二期扩建项目改进污水处理厂工艺流程，引入臭氧氧化+改良A/O工艺，可以通过臭氧氧化的方式转化难降解物质，提高废水可生化性，减少生物毒性，同时改良后的A/O生化池可以转化有机物，回流后进行反硝化处理，达到脱氮的目的，处理后的污水达到一级A标准，完全符合国家污水处理要求。
2 废水水量、水质及排放要求
污水处理厂位于化工基地，在进行提标改造工程前，先确定污水废水水量、水质及排放要求，为后续的废水处理奠定良好的基础。首先，要确定废水水量，结合处理厂实际能力及周边化工基地的污水排放需求，预计废水处理规模可以达到10000m3/d。
对污水水质进行经过实地考察研究后统计各项数据，确定污水处理厂进水pH值在6～7，水质偏酸性一些，内部含有大量的污染物：CODcr≤500 mg/L;SS≤400 mg/L;NH3-N≤35 mg/L;磷酸盐≤8.0 mg/L;Cr≤2 000 mg/L。
根据国家规范制定合理的排放要求，污水处理厂遵循《污水综合排放标准》新改扩二级标准，同时提标改造以后，还需要增加芬顿氧化深度处理单元，要求污水处理厂出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）的一级B标准，对各类污染物含量做出明确的规定：CODcr≤60 mg/L;SS≤20 mg/L;NH3-N≤15 mg/L;磷酸盐≤1.0 mg/L。
污水处理厂提标改造工程对出水水质有明确的要求，结合污水实际情况，设计出合理的路程工艺，才能满足污水处理厂每天10 000 m3的处理任务。为此，该项目引入多种新型处理工艺，同时对整个流程工艺进行优化改造，利用臭氧氧化原理处理难降解物质，利用A/O生化池处理有机物，同时达到脱氮的目的，浮滤一体化工艺可以去除悬浮物，为后续的臭氧氧化提供良好的反应环境，使出水水质达到预计标准[1]。
3 工艺流程
该项目污水处理工程改良工艺流程如图1所示。
首先，污水处理厂收集到的原水会先进入到细格栅内，主要是为了去除大颗粒物质、长纤维悬浮物等，可以为后续污水处理环节减轻负担。格栅属于一种辅助设备，由平行栅条构成，倾斜放置在集水池的入口位置，一般保持60°～80°的倾斜角度，可以实现固液分离。接下来，还要配备适合的配水井，主要用于分配污水，可以让下一级构筑物得到均匀的污水[2]。
调节池主要是用于调节水流量的构筑物，可以减少流量变化对于污水处理厂的影响，设置在细格栅后面，在完成对污水的固液分离处理以后，流入调节池，在池内混合均匀，为后续的污水处理环节提供设计水量。
臭氧预氧化反应池可以攻击难降解基团，对其结构产生彻底破坏，使废水具备更强的可生化性，同时还可以通过氧化反应转化出大量的长分子物质，通过降解处理后得到小分子物质，减少生物毒性。根据臭氧氧化处理工艺特点，将该工艺用于生化预处理阶段，污水进入到臭氧反应池后会经历一系列的变化，提高整体的生化性，同时也会产生一些污泥物质，同时设置中间沉淀池，主要是为了用于消化回流细菌。
该工程采用了改良型A/O生化池，污水进入生化池以后，可以将有机物转化为二氧化碳及水，同时回流混合液还可以发生反硝化反应，达到脱氮的目的，还原水中的氮氧化物。改良型A/O工艺仍然采用原来的池型，系统固体停留时间在50d～100 d以内，甚至可以生长更长的时间，系统处理的微生物数量更多，并且产泥率较低。A/O改良池与缺氧池和好氧池合建到仪器，中间合理设置挡板装置，可以更好改造曝气池，结合实际的处理需求适当增加曝气池容积，可以有效减轻有机负荷。较原有A/O工艺相比，改良后的A/O工艺对曝气强度提出更高的要求，可以达到85%以上的去除率，为此将A/O池设置在生化处理段[3]。
在污水完成生化处理以后，进入到二沉池内，实现对淤泥和污水的分离处理，在这个过程中，还可以去除一定的SS及COD。二沉池主要在沉淀期发挥作用，在曝气和搅拌结束以后，活性污泥就会在重力作用下逐渐沉降到下方，上清液则处于池子的上部位置，污泥沉降基本处于靜止状态，不会受到外界的干扰，可以快速沉淀，并且沉淀效率相对较高。在A/O工艺运行期间，污水先进入缺氧池及好氧池，处理后进入二沉池，产生一部分的污泥物质。
污水进入二沉池以后可以分离污泥及清水，出水则会进入到中间水池，暂存在池内一段时间，等待后续对污水的深度处理，结合实际的出水需求，提供稳定连续的进水，确保污水处理工艺可以正常运行，避免受到出水量的影响[4]。
臭氧催化氧化反应池主要是利用臭氧+催化剂技术，让臭氧和有机物充分反应，提供固相催化效率，在污水环境下，臭氧催化剂会激发羟基自由基，在强氧化性的环境下化学键断链，容易降解的有机物，逐渐被氧化为二氧化碳及水资源，达到COD排放标准。
4 主要构筑物及参数设计
4.1 细格栅及配水井
细格栅及配水井构筑物结构类型为地下钢砼结构矩形池，设计参数：设计水量为1085m3/h，外形尺寸为12.9m×3.7m×2.35m。主要设备有2台宽1.6m、长505m、栅隙1mm的机械细格栅、2只集渣桶、4只尺寸为600mm×600mm的铸铁镶铜闸门、3条尺寸为1200mm×300mm的出水堰。
4.2 调节池
调节池结构类型为地下钢砼结构矩形池，设计参数如下。1）设计水量：835m3/h。2）停留时间：12h。3）有效容积：10000m3。4）有效水深：5.5m。5）外形尺寸：50m×36m×6.0m。主要设备为4台双曲面搅拌器、3台调节池提升泵（2用1备）。其中双曲面搅拌器叶桨转速：20r/min～30r/min，叶轮直径： 2800mm，电机功率： 11kW;调节池提升泵为卧式离心泵，流量： 415m3/h，扬程： 11m，功率： 22kW。
4.3 臭氧反应及A/O池
4.3.1 臭氧反应池
臭氧反应池结构类型为半地下钢砼结构矩形池，设计参数如下。1）设计水量：835m/h。2）停留时间：1.2h。3）有效容积：1030m3。4）总容积：1108 m3。5）外形尺寸：53m×3m×7m。主要设备为臭氧发生器，还有90个口径为φ200，服务面积为 1.13m2，氧利用率为 30%的钛板曝气器。
4.3.2 A/O池
A/O池结构类型为半地下钢砼结构矩形池，设计参数如下。1）设计水量：835m2/h。2）MLSS：3500mg/L。3）停留时间：26.4h。4）外形尺寸：53m×65m×7m。4台双曲面搅拌器、24台潜水推流器、4台消化液回流泵、1660只管式微孔曝气器以及3台鼓风机为主要设备。
4.4 二沉池
二沉池池结构类型为半地下钢砼结构圆形池，设计参数如下。1）设计水量：420m3/h。2）表面负荷：0.68m3/m2·h。3）有效容积：2250 m3。4）总容积：2480m3。5）外形尺寸：φ28 m×4 m。主要设备有3个。1）2台全桥周边传动刮泥机。设备参数：池体尺寸φ28 m×4 m。周边线度2m/min～3m/min。电机功率2×1.1kW。2）3台污泥回流泵（2用1备）。设备参数：Q=415 m3/h; H=3m; N=7.5 kW。3）3台剩余污泥泵（2用1备）。设备参数：Q=50 m3/h;H=15m; N=5.5 kW。
4.5 中间水池
中间水池结构类型为半地下钢砼结构矩形池，设计参数如下。1）设计水量：420 m3/h。2）（2）有效容积：90m3/h。3）总容积：105m3。4）外形尺寸：6m×5m×3.5m。主要设备为3台中间水池提升泵，类型为卧式离心泵，设备参数：Q=415m3/s; H=7 m; N=15 kW。
4.6 浮滤一体化系统
V型滤池在浮滤一体化系统中起到了重要的作用，结构类型为半地下钢砼结构矩形池，设计参数有6种。1）平均设计水量：0.0575 m3/s。2）设计滤速：8 m/h。3）过滤面积：30 m2。4）结构尺寸：10m×3.0m×4.7m。5）反洗水强度：5 L/m2·s。6）反洗气强度：15 L/m2·s。
主要设备包括4台方闸门、3台反冲洗泵以及3台反洗风机。
4.7 臭氧催化氧化反应池
臭氧催化氧化反应池结构类型为地上式钢砼结构矩形池，设计参数如下。1）设计水量：1250 m/h。2）池数：6座。3）单池水量：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 （单池）。主要设备有规格为3mm～5mm的多相催化剂、规格为8mm～32mm的催化剂粒子垫层、2台反洗风机、2台回用水泵、3台一期出水至催化反应塔提升水泵（2用1备）。
5 运行效果
5.1 污水处理效果
结合樟树盐化工业基地污水处理厂的水质较复杂的特点，该文工程项目将调节池+臭氧预氧化+改良AO+二沉池+高效沉淀池+V型滤池+臭氧催化氧化作为处理工艺。投入运行后，运行效果较为明显。具体而言，运行结果为：出水氨氮浓度<5mg/L，出水含磷量<0.5mg/L，污泥含水率≤65%，臭气处理达到《城镇污水处理厂污染物综合排放标准》中的一级A标准，此外在脱氮除磷时也能有效降解有机物，污水处理效果大大提高。
5.2 综合效益
由于采用改良后A/O工艺，运行费用有所减少，投资成本方面得到有效控制，实现经济效益的提高。通过采用改良工艺进行污水处理，避免出现较好的污染问题，而且工艺具有环保节能特点，环保效益也有所提高[5]。
6 结语
在工业园区污水处理厂提标改造过程中，最大的亮点就是应用臭氧氧化+A/O工藝，可以有效处理难降解有机物，结合污水处理要求设置大量的构筑物，包括细格栅、调节池、A/O池、二沉池、臭氧催化氧化反应池等，将这些构筑物合理设置在污水处理流程路线上，预处理阶段采用臭氧氧化预处理工艺，生化处理段采用改良型A/O工艺，深度处理段采用氧化催化氧化工艺，由于臭氧拥有良好的消毒灭菌效果，可以快速消灭细菌及病原体，所以不需要额外设置消毒工艺。通过一系列的设计改造，最终顺利制定护理工艺路线，出水水质完全达到预计目标，达到国家污水排放标准。
参考文献
[1]刘强.五段AO+MBBR工艺应用于污水处理厂提标改造[J].中国给水排水，2019，35（16）：53-57.
[2]王恒成.工业园区废水处理厂改造工艺的臭氧氧化试验[J].广东化工，2019，46（23）：91-96.
[3]刘巨波.深度处理工艺在山东某污水处理厂提标改造工程中的应用[J].净水技术，2019，38（7）：33-37，77.
[4]董洋， 汪德金， 余波.多级AO工艺用于全地下式北京碧水污水处理厂升级改造[J]. 中国给水排水， 2018，34（2）：59-62.
[5]刘强. 改良AAO+深度处理工艺应用于乡镇污水处理厂工艺设计[J]. 科技资讯， 2018，16（36）：77-78.
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