“Carrousel氧化溝+膜過濾”改造北美小型污水廠

時間：2018-03-02 來源：IWA國際水協會 作者：

東北河深度污水處理廠（NorthEast River Advanced WWTP，NERAWWTP）位于美國馬里蘭州塞西爾郡（CecilCounty, Maryland），東北河（North East River）隸屬美國馬里蘭州切薩皮克灣的支流。該廠的出水排入切薩皮克灣，排水水質需要符合切薩皮克灣流域的相關法律規定，每日處理量大于1900立方的污水廠均需要滿足總氮4.0mg/L和總磷0.3 mg/L的排放標準。

2003年的首次升級改造

2003年，該廠進行過一次升級，將傳統的活性污泥法改建為四級Carrousel®氧化溝工藝。包括兩座4637m3的Carrousel®反應器（卡魯塞爾氧化溝），兩座直徑為23m的二級澄清器，四個占地面積為11.9m2的砂濾池。設計處理量為7500噸/天，實際處理量為3780噸/天。增設石灰投加系統提供堿度，除磷采用聚合氯化鋁化學沉淀。

▲ NERA污水處理廠2003年改造過程

升級之后，出水總氮可以達到3mg/L。雖然現在的日處理量僅為設計流量的一半，但是隨著日處理量逐漸加大，水廠已經開始顯現一系列的問題：

（1）進水負荷逐漸超過設計值，導致曝氣系統始終處于超負荷運行狀態。比如，進水BOD5設計值為225mg/L，而實際值為276mg/L。

（2）設計進水流量峰值是平均流量的三倍，但監測到的實際進水流量峰值是平均流量的六倍。導致在峰值流量階段，澄清器超負荷運行，無法正常進行過濾。

（3）冬季的實際進水溫度遠遠低于設計值，原始設計最低水溫為12℃，但實際監測到的冬季最低水溫只有9.1℃。

再次升級改造的需求

根據馬里蘭洲環保局出臺的最新要求和《切薩皮克灣流域恢復法》的規定，該洲所有“重點”污水處理廠（處理量大于1900立方/天）都需要升級排水為最新標準——總氮4.0 mg/L，總磷0.3 mg/L。同時，NERA污水處理廠由于服務區域的擴容，也準備將水廠的處理能力擴大到17000噸/天。

在內外因的綜合影響下，馬里蘭洲環保局決定向塞西爾郡提供資金撥款，以援助NERA污水處理廠進行升級。該工程由GHD公司承接。

▲ 2003年改造之后的NERA污水處理廠

中試裝置的搭建

在污水廠升級改造之前，GHD團隊搭建了中試裝置，目的是驗證污水廠在冬季能否在現有工況下達到新規中對氮磷的要求。中試裝置從2010年11月1日開始運行，一直持續至2011年5月5日，平均處理量為3780立方/天。平均進水溫度為12.9℃，最低水溫為9.1℃。中試實驗表明，當水溫低于12℃時，污水廠無法維持正常的硝化和反硝化過程，其原因可能是低溫時泥齡不足，導致硝化反應無法充分進行。同時，現有的砂濾工藝也不滿足處理需求。在中試過程中還發現，由于進水流量過大，不得不多次進行旁路引流。

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