以北京高碑店再生水廠(chǎng)污水區升級改造為例，分析大型污水處理廠(chǎng)升級改造方案及運行優(yōu)化效果。為強化二級處理生物脫氮除磷效果，控制二沉出水TN濃度在20 mg/L以下，該升級改造工程主要包括：改造部分初沉池為預缺氧池與厭氧池、增設生物池內回流設施、轉換好氧池末端為消氧區、增設多點(diǎn)碳源投加等。此外，還探討分析了該升級改造工藝的運行優(yōu)化措施，完善了升級改造工藝及其相關(guān)影響的系統性，最大程度發(fā)揮該升級改造工藝的潛力和效果，為其在大型污水處理廠(chǎng)升級改造中進(jìn)行推廣復制提供實(shí)際案例支撐。

1 水區升級改造概況

1.1 升級改造背景

高碑店再生水廠(chǎng)是北京處理規模最大的城市污水處理廠(chǎng)，一期和二期工程分別于1993年和1999年正式運行，設計處理規模為100萬(wàn)m3/d，占地68 hm2，流域面積約100 km2。

2010年高碑店再生水廠(chǎng)的再生水利用工程開(kāi)工建設，目前高碑店廠(chǎng)再生水深度處理過(guò)程主要采用反硝化生物濾池-超濾膜過(guò)濾-臭氧脫色-紫外線(xiàn)消毒工藝，并于2016年9月陸續投產(chǎn)運行。在生產(chǎn)中水質(zhì)監測結果表明，污水區二級出水TN仍較高，再生水處理單元的反硝化濾池脫氮壓力較大。2016年高碑店再生水廠(chǎng)二沉池出水水質(zhì)為：TN 26.11 mg/L、NH3-N 1.14 mg/L、TP 0.33 mg/L。

為保障再生水水質(zhì)穩定達標，同時(shí)降低再生水處理單元反硝化濾池的碳源消耗量，使出水達到北京市地方排放標準《城鎮污水處理廠(chǎng)水污染物排放標準》(DB 11/890-2012)B標準，有必要采取改進(jìn)措施降低二沉池出水TN。本項目通過(guò)對污水區二級處理單元功能提升改造，增強生物池的脫氮除磷效果，使二沉池出水TN控制在20 mg/L以下，從而提高再生水出水水質(zhì)保障度

1.2 升級改造內容

1.2.1 升級改造概況

為強化生物池的脫氮除磷效果，根據《北京市高碑店再生水廠(chǎng)及再生水利用工程-再生水處理廠(chǎng)工程初步設計說(shuō)明》設計，高碑店廠(chǎng)二級處理改造工藝原設計采用MBBR填料工藝，但該方案施工復雜、建設周期長(cháng)、投資大，且施工過(guò)程中需整個(gè)系列停運。最終結合前期《高碑店污水處理廠(chǎng)改造及再生利用工程方案比選》結果，篩選出具有生物脫氮除磷功能的改良型AAO工藝作為最終方案。

高碑店再生水廠(chǎng)污水區升級改造為改良型AAO工藝，工藝流程如圖1所示。主體改造工程為：①改造2組初沉池，分別作為生物池的預缺氧池及厭氧池，增設旁通側流，其中10%原水經(jīng)旁通側流進(jìn)入預缺氧池，去除污泥回流液中的硝酸鹽氮，而另外90%原水則經(jīng)由初沉池進(jìn)入厭氧池，強化生物除磷;②改造生物池內部構造，新增內回流設施，內回流比在150%~300%范圍可調;③改造好氧段末端5 m區域為消氧區，降低高DO內回流液對缺氧段反硝化脫氮的影響;④修建配套的升級改造供配電、控制設施，將老舊設備設施更新?lián)Q代;⑤增設多點(diǎn)碳源投加：旁通側流(預缺氧池碳源)、乙酸鈉(外加碳源)及原初沉出水(缺氧池碳源)等。高碑店再生水廠(chǎng)污水區升級改造具體施工示意如圖2所示。

1.2.2 升級改造工藝參數

高碑店再生水廠(chǎng)污水區各構筑物隨著(zhù)升級改造完成，相關(guān)工藝參數有所改變，主要涉及水力停留時(shí)間、內回流比、外加碳源投配率等。

(1)水力停留時(shí)間。本項目將污水區每系列2組初沉池改造為預缺氧池及厭氧池。初沉池HRT由3 h減至2 h;預缺氧池與厭氧池HRT增加1 h，即一期生物池HRT由10.5 h增至11.3 h，二期生物池HRT由8.9 h增至9.8 h，具體水力停留時(shí)間如表1所示。

(2)內回流比。為增強反硝化脫氮效果，在各組曝氣池好氧區末端加裝內回流泵，單臺能力為5 200 m3/h，從而增加混合液中硝酸鹽氮回流，強化脫氮，內回流比介于100%~300%可調。

(3)外加碳源投配率。單系列均分別設置1套乙酸鈉外加碳源投加系統，全廠(chǎng)共4套，每套加藥設施均由2個(gè)50 m3的儲藥罐及2臺計量泵組成。加藥點(diǎn)分別位于各系列的回流污泥渠道的首端。外加碳源最大量按NO-3-N濃度從25 mg/L降至15 mg/L時(shí)，去除10 mg/L NO-3-N計算，實(shí)際運行中乙酸鈉藥劑投配濃度大約在30~50 mg/L。

2 升級改造脫氮除磷效果分析

2.1 強化脫氮效果

高碑店再生水廠(chǎng)污水區從2017年6月開(kāi)始施工改造，截至2018年6月底，污水區8組初沉池、24組曝氣池升級改造全部完成，配套內回流及碳源加藥逐漸投入運行。通過(guò)一段時(shí)間實(shí)際運行，系統分析了高碑店再生水廠(chǎng)升級改造后生物池沿程TN、NO-3-N、NH3-N變化趨勢如圖3所示。

污水區升級改造后，生物池增設預缺氧池，外回流污泥混合液TN可由15~20 mg/L降至2~3 mg/L;生物池缺氧段增設內回流設施，生物池出水總氮可降至15 mg/L左右，生物脫氮能力大幅提高。

高碑店再生水廠(chǎng)污水區2016~2018年近3年二沉池出水TN變化如圖4所示。2018年污水區功能性改造完成后二沉出水總氮均值為14.48 mg/L，較改造前同期平均降低了10.65 mg/L，降幅42%左右，滿(mǎn)足升級改造后二沉池出水TN控制在20 mg/L以?xún)鹊脑O計需求，高碑店廠(chǎng)再生水出水TN穩定達標。

編輯：王媛媛