沈陽市沈水灣污水處理廠提標升級改造工程

周 鑫，張 巍

(1.遼寧省生態環境事務服務中心，遼寧沈陽 110161；2.遼寧省生態環境保護科技中心，遼寧沈陽 110161)

1 工程概況

沈陽市沈水灣污水處理廠位于沈陽市于洪區楊士鄉汪家村，沈大鐵路以西，興凱湖街以東，渾河北岸，呈三角地帶，占地7.9 km2。沈陽位于中國東北地區南部，遼寧省中部，以平原為主， 屬溫帶半濕潤大陸性氣候，全年氣溫在-29～36 ℃，平均氣溫為8.3 ℃，溫差較大，四季分明。

設計處理污水能力為20×104m3/d，水量變化系數為1.1。處理的污水主要為鐵西區和于洪區一帶的生活污水和工業污水。自2003年11月正式投入運行以來，污水處理設備運轉良好，平均處理污水量為21.04×104m3/d。該項目采用先進的污水處理設備，廠區主體工藝采用浮動填料生化法處理工藝，經處理后的污水水質排放標準為《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)二級標準[1-2]。

為了實現省市政府制定的治理目標，需對沈陽市沈水灣污水處理廠現有系統進行提標改造，使污水處理廠出水水質提高到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)一級標準中的A級標準。因此，沈陽市沈水灣污水處理廠決定實施提標改造工程，這將有助于改善城市水環境，對治理污染、打好打贏水污染防治攻堅戰、保護當地流域水質和生態平衡具有十分重要的作用，同時，對改善沈陽市的投資環境、實現沈陽市經濟社會可持續發展具有積極的推進作用。升級改造工程設計進、出水水質如表1所示。

表1 設計進、出水水質Tab.1 Design Water Quality of Influent and Effluent

為了合理地確定本工程的設計進水水質，在保證污水處理廠能夠對所有可能的進水處理后均能達標排放的前提下，污水處理廠的設計規模為20×104m3/d，90%保證率時進水CODCr為249 mg/L，采用加權平均的方法計算，并參考水質總體變化趨勢等確定最終設計進水水質。

2 污水處理廠現有系統存在問題分析

② TN的去除率低下，說明沒有進行反硝化過程。因為上述的硝化過程均沒有完成，且現狀生化處理流程中根本沒有缺氧區，反硝化過程無法完成。

③ 目前，除去的氮主要是由于剩余污泥排放帶走的，而不是通過“硝化-反硝化”的生物脫氮過程去除的。

(2)目前TP出水不達標，需要進一步強化TP的去除，結合廠區可用地及進水的情況，考慮以經濟有效的生物除磷為主，輔以化學除磷以確保出水總磷達標。

(3)目前污水廠無除臭流程。

沈水灣污水處理廠目前沒有除臭裝置，裸露的池體造成有些臭氣外溢，引起周圍居民不滿。產生臭氣的主要構筑物有泵房、格柵、沉砂池、生物反應池、沉淀池、貯泥池、污泥堆棚等，對工作人員及周圍居民的健康帶來危害，使人們對污水處理設施的建設產生偏見，降低周邊地區的投資價值，且由于污水中硫化氫含量高，在分離過程中形成硫酸對物體產生腐蝕作用。因此，除去這些臭氣，對保護環境和人身健康，延長污水處理廠設備的使用壽命，都具有很重要的意義。

常規活性污泥法能滿足CODCr、BOD5、SS的去除率，但對氮、磷的去除率是有一定限度的。僅用常規活性污泥法從剩余污泥中排除氮、磷，TN去除率約為15%～25%，TP去除率約為12%～20%，達不到本工程出水水質的要求[3-4]。

3 提標改造工程主要處理工藝及處理單元

污水二級生物處理改造后工藝流程如圖1所示。

圖1 污水二級生物處理改造后的工藝流程Fig.1 Process Flow Chart of Secondary Biological Treatment after Reconstruction

由于沈陽市已建成獨立的污泥處置廠，因此，將脫水后的污泥運至污泥處置廠統一處理。

主要構筑物及各自功能分析如表2所示。

①原粗格柵提升泵房改造。目前運行狀況良好，為了保證長期穩定運行需要更換2臺預粗格柵。

②原細格柵及曝氣沉砂池擴建改造。細格柵設置在曝氣沉砂池前端，共設6臺。柵條間距為1.5 mm，格柵長為4.0 m，寬為1.8 m，電機功率為1.5 kW，格柵安裝角度為75°。目前，細格柵狀況較差，本次主要改造內容為更換細格柵。 采用平流式曝氣沉砂池，曝氣沉砂池共分3條廊道，每條長為21.6 m，寬為4.5 m，有效水深為3.0 m。進水流速為0.08 m/s，氣水比為1∶5，停留時間為6 min，本次主要改造內容為增加控制曝氣閥門。

表2 主要處理單元功能分析Tab.2 Functional Analysis of Main Processing Units

④MBBR生物池改造。原有(原生物池的第一格的55%，第二、三格及第四格的60%作為填料投加區，第四格的40%作為脫氣區)。平均流量Q=200 000 m3/d，Kz=1.05，有效水深H=7.3 m，泥齡SRT=13.5 d，好氧池設計HRT=4.44 h，(包括脫氣區0.50 h)，產泥率為1.05 kg MLSS/(kg BOD5·d)。高效懸浮填料約為13 200 m3(包括曝氣管、出水篩網等所有配件)，內回流泵12臺，N=12 kW，微阻緩閉止回閥12套DN700，電動偏心半球閥12套DN700，管式微孔曝氣器為800 m。

⑤原澄清池改造。原有澄清池尺寸L×B×H=54.8 m×7.8 m×5.0 m。新增可移動高壓沖洗設備1套，刮泥機6套(包括出水斜板的調整)，陽光板為3 150 m2。

⑥深床纖維濾池改造。新建L×B×H=47.5 m×24 m×6.2 m，L×B×H=24 m×9 m×6.5 m；平均流量Q=200 000 m3/d，Kz=1.1(考慮反洗水量的循環)；纖維濾池成套設備11套，反沖洗水泵3臺(2用1備)，反沖洗風機3臺(2用1備)，反沖洗排水泵2臺(1用1備)。進水水質SS≤30 mg/L，出水水質SS≤10 mg/L，設計濾速為16.41 m/h，強制濾速為18.06 m/h，濾料深度為1.5 m，反洗水量為1%～2%，沖洗周期為24 h。

⑦新建深度處理系統[5-6]。本工程采用微絮凝過濾工藝、機械攪拌混合設備。采用纖維濾池成套設備，單格面積60 m2，包括纖維密度調節裝置、纖維濾元模組、布水布氣裝置、濾板支撐及緊固件等，共10套。紫外消毒裝置N=47.5 kW，2套；堰板SS304，2套；手電兩用渠道提板閘，2 200 mm×1 200 mm，SS304，4套。出水泵房：潛水泵Q=2 167 m3/h，H=3.0 m，N=24 kW，6臺(5用1備)；止回閥DN700，PN10，6套；柔性接頭DN700，PN10，6套；手動蝶閥DN700，PN10，6套；靠壁式閘門1 600 mm×1 600 mm，N=2.2 kW，2套。深度處理后出水水質完全可以達到一級A排放標準。

⑧除臭系統。本工程采用“微生物培養箱+污泥管道”的全過程除臭工藝。考慮到離子除臭受沈陽冬季冷空氣的影響較小，故預處理及污泥處理系統采用離子除臭進一步處理。除臭培養箱DN2000，60套 (布置在缺氧池末端)；污泥泵3臺(2用1備，其中1臺變頻，回流比為2%)，Q=167 m3/h，N=7 kW；(布置在生物池中，進水泵房設置控制開關)污泥管道系統1套。粗格柵及進水泵房離子除臭系統Q=5 000 m3/h，N=3 kW，1套；細格柵及曝氣沉砂池離子除臭系統Q=15 000 m3/h，N=5 kW，1套；集泥井、濃縮池及脫水機房離子除臭系統Q=10 000 m3/h，N=4 kW，2套；細格柵及曝氣沉砂池氟碳纖膜加蓋，抗紫外、抗8級大風，699 m2；集泥井及濃縮池氟碳纖膜加蓋，抗紫外、抗8級大風，1 384 m2。

⑨投藥間。溶藥罐(含攪拌器)，N=3 kW，HDPE，2套；隔膜計量泵，Q=1 800 L/h，H=5 m，N=1.5 kW，4套；隔膜計量泵，Q=1 000 L/h，H=5 m，N=1.2 kW；電動葫蘆，T=2 t，1套；藥罐，V=10 m3，HDPE，2套。為污水化學輔助除磷處理提供液態混凝劑，輔助消毒次氯酸鈉的投加。

⑩碳源投加間。新建位于缺氧池上L×B×H=15 m×8.7 m×5.5 m，乙酸鈉儲罐V=40 m3，2套；加藥泵Q=1 800 L/h，H=5 m，N=1.1 kW，3套；卸料泵2臺(1用1備)Q=30 m3/h，H=5 m，N=8 kW。若廠內運行時出現碳源不足，導致TN無法達標，則投加乙酸鈉于缺氧反應池，滿足脫氮的碳源需求。

4 技術經濟分析

沈陽市沈水灣污水處理廠提標改造工程正處于建設過程中，預計于2019年12月底完工。根據國內外MBBR、深床纖維濾池及紫外線消毒等的實際運行經驗，本升級改造工程出水能夠長期穩定地滿足一級A排放標準。工程總投資為20 787.63萬元人民幣。單位污水處理總成本費用為0.577元/t，單位污水處理經營成本為0.433元/t，如表3所示。

表3 費用效益分析Tab.3 Cost and Benefit Analysis

5 結論

本工程的關鍵技術問題是保證出水水質穩定達標。沈陽市沈水灣污水處理廠升級改造工程規模為20×104m3/d，針對現有工程的實際運行情況和新的排放標準，結合現有工程運行經驗及存在的問題，升級改造工程對原工程的粗格柵及進水泵房、細格柵及曝氣沉砂池、MBBR生物池、澄清池、污泥泵房、污泥濃縮池等進行了改造，同時，新建了厭氧及缺氧池、深床纖維濾池、紫外消毒渠、碳源投加間和全過程除臭系統等設施，確保出水水質完全滿足一級A排放標準。