準Ⅳ類城鎮污水處理廠提標擴建方案研究

張 舒，黃慧慧

(1.上海市水環境監測中心青浦分中心，上海 201799；2.上海市青浦區水文勘測隊，上海 201799)

準Ⅳ類城鎮污水處理廠提標擴建方案研究

張 舒1，黃慧慧2

(1.上海市水環境監測中心青浦分中心，上海 201799；2.上海市青浦區水文勘測隊，上海 201799)

上海市郊某污水處理廠現狀規模3.0萬m3/d，出水執行一級A標準。在提標擴建設計中，規模擴建至6萬m3/d。經邊界條件分析，二級處理采用改良Bardenpho生物處理，并輔以深度處理工藝，出水執行準Ⅳ類地表水標準。

污水處理廠；提標工程； Bardenpho生化池；深床濾池

1 項目概況

上海市郊某城鎮污水處理廠現狀規模3.0萬m3/d，其中，一期處理規模1.5萬m3/d，于2004年底通水；二期處理規模1.5萬m3/d，于2014年底建成通水；總規模達到3萬m3/d，污水廠占地約3.4hm2。污水廠出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18978-2002)一級A標準。該廠所屬地區緊鄰水源保護地，為環境敏感區域，規劃服務面積約38.2km2，規劃最終規模9.0萬m3/d，目前污水廠處理規模及出水水質已不能滿足要求，亟需進行提標擴建。

2 工藝流程

2.1 工程設計水量、水質

該污水廠最終規模按9.0萬m3/d控制，本工程擴建至6.0萬m3/d。進水主要來自服務范圍內生活污水及鎮工業園區工業廢水，出水水質執行準Ⅳ類地表水標準見表1。

表1 提標擴建工程設計進、出水水質 mg/L

2.2 工藝方案的確定

2.2.1 現狀工藝流程及問題分析

污水工藝流程如下：

進水粗格柵及提升泵房→細格柵及曝氣沉砂池→氧化溝→二沉池→纖維濾池→紫外線消毒→朱泖河。

污泥工藝流程如下：

儲泥池→機械濃縮脫水→泥餅外運。

現狀主要建(構)筑物有：綜合樓、進水粗格柵井、進水提升泵房、細格柵及曝氣沉砂池、卡魯塞爾氧化溝、二沉池、纖維濾池、紫外線消毒池、脫水車間、變配電間等。現狀一期、二期氧化溝有效水深約為4.2m，主要設計參數詳見表2。

表2 現狀生物池、二沉池主要設計參數

該污水處理廠投產運營至今已有多年，單體構筑物土建基本完好，無滲水現象，大部分設備運行穩定，出水水質基本達標排放，經現場調研分析，主要存在問題有：①現狀污水處理采用氧化溝處理，采用表面曝氣，難以進一步提高出水水質，出水N、P等指標難以達到準準Ⅳ類水標準；②現狀深度處理采用纖維濾池過濾，由于纖維濾池自身特性，停留時間短，過濾效果不穩定，要達到準Ⅳ類水出水標準較為困難；③現有消毒方式為紫外消毒，消毒效果不理想，糞大腸菌群存在復活現象；④帶式脫水機出水含水率達到80%時，藥耗較高。

2.2.2 改擴建工程工藝流程

本工程擬按遠期9萬m3/d規模進行總平面布置及用地控制；新建三期3.0萬m3/d規模的污水處理構筑物，并根據上文分析的現狀主要問題對一期、二期進行相應改造，使出水統一達到新的出水標準。

通過對氧化溝工藝、Bardenpho工藝和改良AAO工藝比較，本工程采用運行方式更加靈活、更能應對水質變化沖擊、更為節能、投資更省的Bardenpho生化工藝[1]。原有一期、二期出水水質按一級A標準設計，與本工程提標升級改造要求略有差距，同步進行改造，擬在現狀氧化溝內增加隔墻，改造為Bardenpho生化池，以統一現狀處理工藝。為使出水營養鹽類指標滿足較高的出水標準，擬新增混凝沉淀+濾池+消毒的深度處理單元。最終確定提標擴建工程工藝流程為一級處理+二級生物處理工藝+深度處理(沉砂池+ Bardenpho生化處理池+混凝沉淀+過濾+消毒)，見圖1。

圖1 污水廠改擴建工藝流程

3 工藝設計

污水廠一期、二期建成時間較長，本提標擴建工程中需對原建(構)筑物進行升級改造，此外還需新建建(構)筑物，改造和新建的主要建(構)筑物如表3所示。

3.1 一級處理單元

由于該污水廠原規劃規模為3.0萬m3/d，規模調整后，現狀進水泵房不能滿足新規劃要求，考慮管理簡便，新建1粗格柵及進水泵房，土建工程按9.0萬m3/d控制規模實施，設備按6.0萬m3/d規模配置，設置4臺潛水泵，近期三用一備，遠期增置2臺，四用兩備。單泵設計流量為1220m3/h，揚程為12.5m。

考慮目前該廠污泥含砂較高，增加曝氣沉砂池停留時間，近期按15min控制，遠期10min，以保護后續構筑物及污泥處理設備。

表3 提標擴建工程建(構)筑物

注：9.0萬m3/d為土建設計規模，其設備規模為6.0萬m3/d。

3.2 二級處理單元

Bardenpho工藝流程詳見圖2。混合液由好氧池Ⅰ直接回流至缺氧池Ⅰ，適于處理“低碳、高氮”的廢水。Bardenpho工藝可以更有效地應對水質變化帶來的沖擊，節約碳源，提高反硝化速率，保障生物除磷效果，提高實際水力停留時間，降低回流比。

圖2 Bardenpho工藝流程圖

本工程新建改良Bardenpho生化池1座，規模3萬m3/d，并于一期、二期生化池中增加隔墻，將其改造為Bardenpho生化池，改造后生化池各區容積詳見表4。新建幅流式二沉池2座，單座規模1.5萬m3/d，設計表面負荷0.80m3/(m2·h)，由于現狀一期刮泥機老舊，擬更換一期二沉池的刮泥機，其現狀土建保留利用。

表4 改良Bardenpho生化池各區容積 m3

3.3 深度處理及消毒

該廠處于環境敏感區，地表水環境質量要求較高，考慮將來出水水質標準進一步提高，深度處理工藝選擇混凝沉淀+深床濾池的工藝流程，以確保出水SS、TP、TN能穩定達標，從占地及提高出水水質角度出發，建議選擇用地省的加載混凝技術[2]，當需要進一步提高出水效果時，深床濾池可采用反硝化模式運行[3]。本工程擬新建混凝沉淀池、深床濾池各1座，土建規模9.0萬m3/d，設備規模6.0萬m3/d。

污水廠現狀采用紫外線消毒，由于進水水質混有工業生產廢水，水質較復雜，現消毒效果不理想，通過對比常見污水消毒方法，綜合考慮用于污水消毒的適用性、工程應用的成熟性、安全性、可靠性，操作運轉的簡單易行以及處理費用等因素，尾水消毒推薦采用安全、具有持續消毒效果的次氯酸鈉消毒方式。本工程擬新建加氯接觸池1座，土建規模9.0萬m3/d，設備一次到位。

3.4 污泥處理工藝

污水廠污泥主要包括二沉池剩余污泥及深度處理化學污泥，最終污泥經機械離心脫水后，泥餅外運干化焚燒處置。本工程擬新增污泥濃縮池1座，儲泥池1座。新建脫水機房1座，土建設計規模為9.0萬m3/d，機房內設置離心脫水機2套(遠期3套)，設計流量15-20m3/h。

圖3 污泥處理工藝流程圖

現狀脫水機房改造為機修車間。

3.5 鼓風曝氣系統

如上文所述，為滿足設計出水標準，將原有一期、二期卡魯塞爾氧化溝改造為Bardenpho生化池，現狀氧化溝采用曝氣轉刷曝氣，改造后，擬于新建鼓風機房內，增置磁懸浮鼓風機2臺，為一期、二期生化池供氣以滿足改造后生化池內微生物對溶解氧的要求，一期、二期鼓風機單機設計風量140m3/min。為三期生化池增置鼓風機3臺，近期2用1備，遠期增加2臺，4用1備，單機設計風量,140m3/min。

4 技術經濟指標

本工程總投資22653.07萬元，其中工程建設費18581.31萬元，單位處理成本：1.860元/m3污水，單位經營成本：1.362元/m3污水。

5 結 語

上海市郊某污水處理廠改擴建工程對該廠現狀3.0萬m3/d規模設施進行提標改造，擴建3.0萬m3/d規模的污水處理構筑物，并按遠期9.0萬m3/d規模進行總平面布置及用地控制。本改擴工程污水一級處理采用曝氣沉砂池，二級處理采用Bardenpho工藝，深度處理采用混凝沉淀+深床濾池+消毒工藝，滿足準Ⅳ類地表水的出水標準。

工程設計對原有構筑物進行了最大程度的利舊、保留，并為遠期出水水質進一步提高預留了可行的條件。本工程的建設，將解決水廠服務范圍區域的污水處理能力不足的問題，同時還將有效提升地區的生態環境質量，具有顯著的社會、環境及經濟效益。

[1]鄭興燦.城鎮污水處理廠一級A穩定達標技術[M].北京：中國建筑工業出版社,2015.

[2]張雅玲,李藝,張韻，等.磁加載絮凝技術在清河污水處理廠應急工程中的應用[J].給水排水,2010,36(08):47-49.

[3]沈曉鈴,李大成,蔣嵐嵐，等.深床反硝化濾池在污水廠提標擴建工程中的應用[J].中國給水排水,2010,26(04):32-34.

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2017-07-22

張舒(1982-)，女，江蘇沛縣人，工程師，從事水環境監測、水文水資源調查評價研究工作；黃慧慧(1985-)，女，甘肅環縣人，工程師，從事水文水資源和水文信息化工作。

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