ICEAS工艺污水处理厂提标改造工程优化设计

北极星环保网讯:通过分析某污水处理厂现有ICEAS工艺设计参数和实际运行效果，深入挖掘ICEAS工艺提标潜力，优化提标改造工艺设计，使出水水质由原一级B标准提高至一级A标准，且系统能耗下降了0.117kW˙h/m3。

1 污水厂运行现状分析

湖北某县污水处理厂一期工程设计规模为15000m3/d，2003年4月投产运行;二期工程扩建规模为5000m3/d，2009年投产运行。均采用粗/细格栅-旋流沉砂-连续进水SBR工艺(ICEAS工艺)-消毒工艺，出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准。

目前该污水厂出水基本能满足一级B  排放标准，CODCr、BOD5和SS的平均去除率能达到80%以上，NH3-N、TN和TP的平均去除率为70%以上。根据该县环保部门长期监测结果，对污水厂2008年至2012年进、出水水质统计分析，结果见表1。其中出水水质指标CODCr、BOD5和SS取90%涵盖率，其它指标取85%涵盖率。

一级A 标准相对一级B 标准要求更严格，特别是TN  和TP的去除是关键。分析污水厂运行状况：①经实际调查县城新建小区基本都设有化粪池，致使污水厂进水COD、BOD5较低，BOD5/TKN=1.5<4，碳源过低，影响反硝化效果;②氨氮、TN在夏季处理效果较好，但冬季处理效果较差，主要原因是水温低，仅为12℃;③出水TP由2008年的0.7  mg/L左右增长到2012年1 mg/L左右，有上升趋势，需要增加化学除磷措施。

2 提标改造工艺优化选择

污水处理厂提标改造的基本思路一般为：优先考虑采取非工程措施，其次选择强化生物处理等措施，再选择深度处理措施，确保处理效果[1]。

2.1 强化生物处理措施

对于SBR类污水处理厂强化生物处理的主要方法有[2]：增加系统内有效微生物的数量、提高硝化菌和反硝化菌活性，并增加其有效工作时间。增加系统内有效微生物数量可通过在生化段增设填料、提高污泥浓度来实现;提高硝化菌、反硝化菌活性可通过增设缺氧搅拌设施;增加微生物有效工作时间主要是指调整运行周期，即提高池容利用率。

在SBR生化池主反应区内放置填料，在填料上培养生物膜，能增加系统内有效微生物的数量，同时增加利用生物膜的传质阻力，在膜内部形成氧浓度梯度，实现在同一反应器中缺氧、好氧环境并存的状态，为达到同步硝化反硝化创造条件[3]。赵玲等[4]在SBR反应器中放置YDT型弹性立体填料培养生物膜，并在运行中将溶解氧控制在3～5mg/L，取得了很好的脱氮效果，TN去除率达到80%。

传统SBR工艺运行方式“进水、曝气、沉淀、滗水和闲置”很难达到理想的脱氮处理效果。因为降解有机物和硝化反应都在曝气阶段完成，但等硝化反应完全结束后再进行反硝化，污水中剩余有机物已不能满足反硝化菌对碳源的要求，反硝化反应无法继续。同时，硝化反应过程中产生的NOx-N在浓度较高时，对亚硝酸菌和硝酸菌活性均有一定抑制作用，如不及时通过反硝化反应去除部分NOx-N会导致硝化反应效果不理想。

郭航向[5]提出提高脱氮效率的运行方式改进流程为：进水→曝气→停曝搅拌→沉淀→排水→排泥。他认为在停曝搅拌阶段，虽经曝气后的混合液中有机底物已基本被氧化，反硝化作用并不十分显著，但与基本运行方式相比，由于其全部混合液均进行反硝化，因而十分有利于总体脱氮效果的提高。一般而言，这种运行方式可使脱氮总效率提高70%～80%。

综合在以上研究结论，结合考虑污水厂现状运行存在的问题，本工程改造ICEAS工艺措施主要为：①在预反应区进水阶段停止曝气，采用缺氧搅拌方式，以增强反硝化菌活性;②污水进入主反应区后，在曝气之前增加一个搅拌阶段，以充分利用进水中丰富碳源，在短时间内可反硝化去除生化池中上一周期剩余污水NOx-N，提高了反应器的脱氮效率;③将曝气分两次进行，曝气中间增加一个停曝搅拌阶段，搅拌段中反硝化菌在厌氧条件下，利用污水中未降解完全的有机物作为碳源，将曝气阶段产生的一部分NO3-N还原为N2去除，既能提高系统的反硝化效率，同时也能减少后续曝气段硝化反应的阻力。④增设碳源投加装置，补充投加甲醇1.53  t/d，确保去除TN所需碳源。

2.2 深度处理措施

深度处理工艺的选择主要根据前端处理出水水质要求确定，当出水的TN和NH3-N稳定达到一级A标准时，利用化学药剂强化悬浮固体和TP去除，同时还能进一步降低出水的CODCr，可采用微絮凝过滤或混凝过滤工艺;当二级出水T  N和NH3- N不能稳定达到一级A 标准时，可采用曝气生物滤池进一步去除TN、NH3- N和SS，同时辅以化学除磷。

本工程通过技术经济比较分析，确定采用接触过滤工艺。综合考虑处理效果和水力高程要求，选择纤维转盘滤池。

最终确定本工程生物段采用强化ICEAS生物工艺，核心是强化生物脱氮。深度处理采用微过滤技术，设计采用纤维转盘滤，过滤精度达到10μm，保证出水TP、悬浮物达标。

3 提标改造工艺设计

3.1 格栅间与提升泵房

一、二期工程土建、设备已按2×104m3/d建成，设计流量为0.231m3/s，总变化系数为1.49。粗格栅2组，配置2台B=1000mm的回转式粗格栅;细格栅2组，配置2台B=1000mm的回转式细格栅。本次不予调整。

提升泵房一期配备4台潜污泵，型号WQ300-11-22，扬程H=11m，3用1备，二期替换2台潜污泵WQ600-12-37，其扬程H=12m。考虑到后面增设深度过滤滤池的内部水头损失为0.3m，经过核算4台提升泵仍然可以满足本次提标改造工艺流程的提升要求。本次不予调整。

3.2 沉砂池

旋流沉砂池共2座，每座直径2.5m，处理能力246.5L/s(887.5m3/h)，沉砂池采用机械排砂泵排砂，本次不予调整。

3.3 ICEAS池

一、二期工程已经建成4座ICEAS池，分预处理区和主反应区2格，单池尺寸40×15×5m(最大水深4.5m，最小水深3.0m)，其中预处理区4×15×5m，总有效容积10800m3，水力停留时间13h。污泥龄按15d，污泥浓度3gMLSS/L，总剩余污泥产量2077kg/d，所需的总曝气量为88.5m3/min。

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