设计案例 | 全国最大规模微污染水处理厂-东莞市樟村水质净化厂降氨氮项目
东莞市位于广东省中南部，珠江口东岸，东江下游的珠江三角洲。因地处广州之东，境内盛产莞草而得名。境内水域丰沛，有东引运河、寒溪河、黄沙河、寮步河等河流。
图1东莞市地图
项目背景
2018年12月25日，广东省污染防治攻坚战指挥部发布第一号令——《关于开展全面攻坚劣V类国考断面行动的命令》，要求开展全面攻坚劣V类国考断面专项行动，至2020年12月31日广东省基本消除劣V类国考断面（国家地表水考核断面）。
红荔桥路樟村国考断面为广东省东莞运河国家监测断面之一，根据2018、2019年水质监测情况，水质指标中总磷、氨氮超标，其中氨氮超标约2倍。由于时间紧、氨氮负荷高、任务重，无法从流域层面进行系统治理。樟村水质净化厂位于该国考断面上游2.3km处，设计处理规模260万m3/d，流量与运河流量相近。因此提出利用樟村厂处理河水，改善断面水质。
图2 国考断面及水质净化厂卫星图
樟村水质净化厂改造前采用工艺“进水-格栅-平流沉淀池-出水”，其中主要构筑物为平流沉淀池（图3）。平流沉淀池共12组，每组5格，单格平流沉淀池长115m、宽7.9m、水深3.5m。平流沉淀池沿程水质化验结果如表1所示，沉淀池长度为65m时，能够保证TP、SS、BOD5及CODCr的去除效果基本不变，而氨氮还未达标。因此，考虑在沉淀池末端45m处进行改造，既保证现有TP、SS、BOD5及CODCr处理效果，又能在末端进行高效氨氮去除。该项目具有停留时间短、项目周期紧等难点。
图3 平流沉淀池平面图
表1 沉淀池沿程水质情况
方案比选
针对氨氮超标微污染河水，一般采用生物膜法，可采取技术方案主要有BAF、上向流轻质滤料滤池、生物转盘、生物接触氧化和纯膜MBBR（表2）。从经济性、项目实施周期和运行维护综合考虑，生物接触氧化法和纯膜MBBR法较符合项目需求。但从目前的工程情况来看，国内没有类似参考案例，因此需结合试验研究进行工程设计。
表2 工艺方案比选
试验研究
1）装置：2座，分6格；处理水量：1.5m3/h；流化床单格尺寸：2.0 ×0.6 ×1.8m （长×宽×高）；有效水深：1.5m
2）填料类型及参数
表3 填料类型及参数
3）试验结论
对2020 年8月至2020年11月装置运行数据分析，1#、5#、6#氨氮去除效果较好，2#、3#次之，4#效果最差。同时，考察冬季（2020年12月）氨氮去除效果发现，仅5#、6#出水氨氮低于1mg/L达标（图5），筛选出5#、6#样品。
表4 运行数据统计情况
图5 冬季进出水氨氮
工程改造
图6 沉淀池改造
图7 安装曝气管和曝气盘
运行效果
调试期间进水氨氮浓度为2~6.60mg/L，出水氨氮满足要求。
稳定运行期间，进水氨氮浓度在1.77-4.15mg/L，平均浓度3.22mg/L，出水氨氮浓度为0.07-0.94mg/L，平均浓度0.37mg/L。当氨氮进水浓度小于2mg/L时，出水氨氮低于0.5mg/L，当进水氨氮在2-4.15mg/L时，出水低于1mg/L，满足设计要求。
图11稳定运行期间进出水氨氮
运行稳定后，测试进出水微塑料情况，发现出水微塑料总数减少，成份发生改变，检测的出水微塑料粒径较进水大。
图12进出水微塑料
项目论文
