廣東某產業轉移園區污水處理廠，工程設計規模為3000m3/d，污水主要來源于園區工廠企業排出的生產廢水以及園區內所產生的生活污水。由于該產業轉移園區位于珠三角重要水源地東江中上游，需執行更加嚴格的排放標準，處理出水要求達到地表水Ⅲ的標準。本文所選的優化方案針對該污水處理廠的進水水質特點，結合調試運行狀況，并通過必要的工藝優化措施，實現了出水達到高標準的排放要求。

1 工藝流程和主要構筑物設計參數

1.1 工藝流程

該污水處理廠采用改良A2/O工藝和礫石濾池加人工濕池深度處理組合工藝，分為五個運轉管理單元；污水提升及一級處理單元（包括粗格柵及提升泵房、細格柵、沉砂池）；二級生物處理單元（生物池）；二沉池、回流及污泥處理單元（脫水車間）；礫石濾池和人工濕池深度處理單元；加氯消毒處理單元（加氯間）等。

1.2 主要構筑物設計及運行參數

該污水處理廠整體工藝設計流量為30000m3/d，A2/O工藝生物池設計污泥濃度MLSS=2.0g/L，污泥齡8～10d，污泥負荷為0.0975kgBOD5/kgMLSS·d，容積負荷為0.195kgBOD5/m3·d。礫石濾池填料為石灰石填料，采用曝氣氧化的方式，氣水比1.5：1，起到補充部分堿度進一步強化消化反應的作用。濕地為垂直流人工濕地，布水負荷1.5m3/m2·d。

2 進水水質及其特點分析

從2009年11月至2010年6月，對污水廠實際進水水量以及主要水質指標進行了分析檢測。污水廠進水流量波動范圍較大（1.3萬～2.3萬m3/d），且遠未達到設計值。進水COD（均值為99mg/L）、BOD5（均值為25.7mg/L）濃度較低，可生化性較差（BOD5/COD＜0.3），屬于碳源受限型污水。該污水處理廠之所以進水有機物濃度比較低，主要原因是該產業轉移園區引進企業以高科技、低污染企業為主，其中電子信息產業和模具機械制造業為兩大主導產業，所產生工業廢水污染物濃度較低。另一方面，由于工業園區內生產區域雨水也需要收集處理，管網系統采用合流制，導致雨天進水流量大幅度提高，進水有機物濃度被稀釋至更低。

3 工藝出水水質及處理效果分析

A2/O工藝對COD、BOD和NH₃-N的去除效果較好，出水可達到一級A排放標準；經人工濕地后出水COD、BOD、SS和NH₃-N去除率提高到89%、95%、91.8%和96.6%，平均濃度分別為9.9、1.02、9.8和0.3mg/L，均滿足地表水Ⅲ類水排放要求；整體工藝對TN和TP的去除效果不好，平均去除率僅為24.9%和47.3%，出水中硝酸鹽氮的濃度（均值為8.33mg/L）較高，出水TN和TP不能穩定達標。

造成整個工藝TN去除效果不理想的原因，顯然和系統碳源不足密切相關。應該說，A2/O工藝生物池中硝化作用進行得較徹底，進水中的氨氮大部分轉化成硝酸鹽氮。但缺氧區的反硝化作用并不明顯，A2/O出水NO^-₃、NO^-₂濃度均比較高。經人工濕地前的礫石濾池后，氨氮以及NO^-₂進一步被轉化NO^-₃，但從濕地的出水水質看，在相對缺氧的人工濕地內，NO^-₃并未被有效去除，這同樣與濕地內碳源不足、反硝化差有關。

A2/O工藝對TP的去除效果不理想，與系統污泥濃度低有很大的關系。因污水廠進水有機物濃度低，加之實際進水量遠小于設計值，造成系統有機容積負荷（實際容積負荷為0.025kg BOD5/m3·d）遠低于設計值。污水廠調試運行以來，生物處理系統污泥濃度始終提高不上去（均值為700mg/L）。較低的污泥濃度又導致二次沉淀池內難以形成有效的絮體沉淀，導致A2/O出水SS較高，污泥流失嚴重，形成惡性循環。嚴重的碳源不足，影響了厭氧區磷的釋放，而生物池較低的污泥濃度又影響了系統的正常排泥，致使磷的去除率很低。

4 工藝優化與工程實施效果

為了使整體工藝出水水質可以穩定地達標，在污水處理廠現有構筑物的基礎上，考慮運行費用和工藝靈活性，提出以下優化方案。

（1）以強化反硝化為目標，在A2/O工藝缺氧段投加部分外碳源。碳源選擇一般污水處理廠廣泛采用的甲醇，投加量按每還原1g NO^-₂和1g NO^-₃分別需要消耗甲醇1.53g和2.47g計，實際需投加甲醇量為289kg/d。

（2）圍繞強化除磷，改善終沉池污泥沉降效果，減少污泥流失以及提高生物池污泥濃度的目的，在A2/O工藝生物池后采取后混凝的措施。選擇生物池出水口為加藥點，以生物池出水口到配水井的管路（DN600）為“反應器”，利用水體現有流速（0.7m/s），使絮凝劑和生物池出水得到充分的混合，在終沉池中完成絮凝沉降的過程。通過對聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鐵、硫酸亞鐵和PAM四種絮凝劑的小試研究，綜合考慮沉降效果和TP的去除情況，選擇聚合氯化鋁作為工程用藥劑，并確定其較優投加量為10mg/L。

（3）由工藝流程可以看出，優化方案充分利用現有構筑物，無需進行任何土建改動，僅需增加兩套加藥裝置，如此可以顯著減低工程投資，且工藝運轉較為靈活，可以根據實際進出水水質及時的調整加藥量。

為實施和驗證上述工藝優化方案，設計加工并安裝了加藥系統。

由于污水廠現進水水量維持在20000m3/d左右，加藥系統按日處理水量20000m3設計，裝置由儲藥池和加藥泵兩部分組成，儲藥池為高1.6m，底面直徑1.56m的圓柱形裝置，內部有效容積為3m3。加藥泵為意大利SEKO SPRING MS1系列機械隔膜計量泵，流量為5.5～460L/h，壓強為10⁶Pa，沖程頻率為58、78、116次/min，裝置為24h連續運轉，調整流速控制加藥量。

按照工藝優化方案進行系統優化并連續運行近一個月后，整體工藝出水水質穩定，各項指標均滿足地表Ⅲ類水排放要求。

5 結論與建議

當前我國南方大部分污水處理廠由于進水碳源不足普遍存在脫氮除磷效率低的問題，通過對該污水廠進出水水質分析和優化方案的研究，得出以下結論和建議：

（1）污水廠由于進水有機負荷較低，很難達到同時脫氮除磷的目的，可以通過補充外碳源強化反硝化進行脫氮，輔助以化學方法進行除磷，碳源和絮凝劑的選擇可以進一步研究，使污水處理費用降至更低水平。

（2）污水廠污水處理系統經過優化運行后，其出水水質得到很大的改善，出水滿足地表水Ⅲ類水的排放標準。

（3）污水廠工藝優化運行應針對污水廠現狀工藝流程、進出水水質、現有構筑物參數及現狀可改造條件，結合污水處理的出路，確定工藝優化方案，并充分考慮日后的日常維護管理。

（4）城市配套污水排放管網應及時完善，宜采用雨污分流制，已建成的合流制管網可以改造成截流式合流制。