郑俊彦，滕 艳

（大连市市政公用事业服务中心，辽宁 大连 116012）

根据《水污染防治行动计划》的要求，马栏河污水处理厂设计出水水质需要提标至《城市污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的一级A标准。为此，该污水处理厂进行提标改造，主要增加了脱氮除磷处理单元。提标后，项目设计处理规模保持在12 万m/d，新建部分采用的工艺为后置反硝化生物滤池+TW 高速气浮池，最终经紫外线消毒，出水达到一级A 标准，处理后的尾水一部分用作马栏河景观用水和泰山热电厂循环冷却用水，一部分用于星海湾广场绿化和住宅区冲厕。提标改造项目于2016年12月1日开工建设，2017年8月主体完工，同年10月完成设备安装，10月16日通水调试。受占地面积限制和不能停产等客观因素影响，马栏河污水处理厂采用纯后置反硝化+TW 高速气浮池工艺。

1 水质情况

表1 设计进出水水质

2 工艺流程

马栏河污水处理厂的一级处理采用SEDIPAC3D（简称S3D）工艺，二级处理采用由BIOFORC/N 单元和BIOFORN 单元组成的二级曝气生物滤池系统。经一级、二级系统处理后，出水水质除总氮（TN）、总磷（TP）外，基本可以满足一级A 标准。

由于用地紧张，且原马栏河污水处理厂生物处理采用两级重质滤料生物滤池，因此提标项目与原工艺相结合，总氮处理仍采用生物滤池工艺，同时设置后置反硝化生物滤池，用来进一步去除污水中的TN。增加处理单元的工艺流程如图1所示。

图1 工艺流程

二次提升泵站的待处理污水分为两部分，一部分（设计值为总进水流量的65%）通过管道进入碳源混合池，另一部分（设计值为总进水流量的35%）通过管道超越碳源混合池及反硝化生物滤池直接进入高速气浮池。管道上分别设置电磁流量计和电动调节阀。在碳源混合池内，待处理的污水与外加碳源混合后进入反硝化生物滤池。在反硝化菌的作用下，污水中的硝酸盐与亚硝酸盐被还原为氮气从水中释出，污水中的TN 得以大幅降低。生物滤池出水与经超越的污水汇总后分配至后续TW 高速气浮池，污水中的磷酸盐与混凝剂三氯化铁反应生成磷酸铁沉淀，并最终以气浮污泥的形式与水分离，从而达到化学除磷效果。气浮池出水经汇总后进入后续消毒处理，产生的污泥排至污泥收集槽，并经泵送至污泥处理系统。反硝化生物滤池反冲洗过程中产生的废水经反冲洗废水储池送至BWW 高速气浮池，去除反冲洗废水中的悬浮物。处理后的反冲洗废水经泵回流至TW 高速气浮池。产生的污泥排至污泥收集槽，并经泵送至污泥处理系统。

3 反硝化生物滤池

马栏河污水处理厂后置反硝化生物滤池共有6组，要在反硝化生物滤池进水中投加碳源（乙酸钠），以保证反硝化菌正常工作。碳源混合池与反硝化生物滤池合建，用于将原水与碳源充分混合。混合池进水处设在线硝酸盐测量仪，通过测量进水中的硝酸盐浓度自动控制碳源的投加量。混合池出水通过重力自流至后续反硝化生物滤池。设计采用的碳源和氮的比值为5.3，折合成碳氮比为3.8。碳源采用隔膜泵投加，5.3为设计的最大碳源和氮的比值，在实际运行中，根据反硝化滤池进出水在线硝氮仪动态调整碳源投加量，确保出水BOD 及COD 稳定达标。

原有一级、二级处理系统出水进入二次提升泵站后，65%进水经反硝化滤池脱氮，出水TN 为6.9 mg/L，与超越35%的老系统出水混合后，出水TN为15 mg/L，达到一级A 标准。经反硝化滤池处理后，出水进入TW 高速气浮池进行除磷，TP 达标后，进入紫外线消毒渠进行消毒，出水整体达标后用于回用。

反硝化反应通常简化为两步，即硝酸盐→亚硝酸盐→氮气。第一步硝酸盐→亚硝酸盐反应速率较第二步亚硝酸盐→氮气的反应快。所以，在反应过程中，如碳源不足，亚硝盐会出现累积。在硝酸盐反应较完全和碳源充足的前提下，反应进入第二步，亚硝酸盐转化为氮气。但如果想通过低碳氮比控制出水硝酸盐浓度（不至于太低），由于亚硝酸盐→氮气的反应较慢，反应还主要停留在第一步，亚硝酸盐出现累积，使得出水总氮浓度较高，同时亚硝酸盐具有较高毒性。为使出水总氮达到设计值，避免亚硝酸盐累积，同时减少碳源耗量、降低运行成本，设计采用35%的进水超越方案。

反硝化反应进水总氮为30 mg/L，出水总氮为15 mg/L，65%的进水进入反硝化滤池，反硝化反应较为完全。在设计水质和水温范围内，出水硝酸盐设计浓度均低于5 mg/L，亚硝酸盐浓度很低，反硝化滤池出水和35%的超越水混合后，均能确保出水总氮小于15 mg/L。

反硝化生物滤池采用的是附着型生物膜反应池技术，为上向流滤池。污水通过一段配有自动阀的管道，自底部进入滤池，通过滤头被均匀分配于生物滤料层中。在上升过程中，污水中的硝酸盐及亚硝酸盐与附着在生物滤料上的微生物发生反硝化反应，从而降低污水的TN 浓度。生物滤料层上水头控制在1 m左右，以保持有效的过滤压力，进而保证过滤介质在各个深度上均不产生负压。污水自底部向顶部穿过滤床，滤后水被收集到一个混凝土集水槽内，最终通过一条共用的出水渠排出。滤池出水设有出水稳流栅，可以起到防止滤料流失、保证流量稳定的功能。在每个滤池之前，滤廊内设有自动控制阀门，其均为气动蝶阀。滤池的过滤及反冲洗均为全自动控制操作，整体工艺的自动化程度高。

4 GREENDAF TW 高速气浮池

根据出水水质要求，采用化学除磷工艺，其原理是在污水中投加无机盐（三氯化铁），使其与污水中呈溶解态的磷酸根离子反应，产生磷酸盐沉淀，从而降低污水的TP 含量。该工艺集混凝、絮凝和气浮于一体，整个工艺流程集成在一个小型单元中完成。

混凝区内，待处理的原水与混凝剂通过管道混合器混合，随后在混凝区内完成水力扩散，水中胶体颗粒脱稳。在絮凝区内，脱稳后的颗粒只需要少量的絮凝剂便能形成稳定的矾花。待处理污水通过混凝和絮凝之后流入气浮区。在该区域，絮凝阶段形成的矾花将附着在微气泡上，并被气泡带到水面。澄清后的水流通过多孔集水板和出水堰后离开气浮处理单元。气浮所需要的微气泡由含有饱和空气的加压循环水在气浮池内释压的过程中产生。其间，一部分气浮池出水通过循环泵加压后，在一个特殊设计的压力式饱和池中与空气反应，形成气水饱和液，即循环水。释压过程通过一个固定在集流管上的具有专利技术的溶气释放头完成，能产生大量的直径约40 µm 的微型气泡。该集流管位于气浮处理单元的入口处。漂浮的矾花集聚到水面上，形成了厚的污泥层，通过机械刮泥系统或水力排泥方式将集聚的污泥推入污泥收集槽，收集至原有污泥缓冲池内。

5 结论

马栏河污水处理厂投产以来，已经达到满负荷运行，全年处理效果良好，目前，出水不仅回用作城市绿化、住宅小区冲厕、建筑施工用水，还回用作厂区内绿化、消防、冲厕、清扫、车辆冲洗用水。后置反硝化处理工艺具有三大显著特点。一是可根据进水水质灵活调整处理工艺；二是进入反硝化过程的TN减少，可相应减少碳源消耗量、降低运行成本，同时更有利于控制出水COD 浓度；三是进入反硝化过程的总悬浮物（TSS）减少，可降低反硝化生物滤池反冲洗频率，减小反冲洗废水处理规模及污泥处理系统规模，降低工程总投资及运行费用。曝气生物滤池具有上述优点，值得在全国其他类似项目中推广。但是，该工艺土建施工难度大，总水头损失大，反冲洗废水会对前端处理工艺产生较大的冲击负荷，药剂消耗量大。未来其他采用该工艺的项目要着重关注这些问题，并寻求解决方法。