某市第一污水處理廠升級改造項目處理方案比選

劉凱

摘 要：根據某市第一污水處理廠的原有情況，對其升級改造項目提出三種可行方案。通過技術分析、設備選用、經濟投入等方面對三種方案進行綜合比選，最終推薦方案一“多段多級AO工藝+微絮凝過濾”作為本廠升級改造工藝。

關鍵詞：升級改造; 方案比選;多段多級AO工藝

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A

隨著人們對環境的更加重視，國家對城市污水處理廠排放標準要求也相應提高，即由《城市污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B排放標準提高到一級A排放標準。目前，某市第一污水處理廠即鄧家村污水處理廠的設計出水標準為國家一級B排放標準，已無法達到國家對城鎮污水處理廠污染物排放要求。為了盡快與國家排放標準接軌，同時貫徹執行某市政府的有關規定，鄧家村污水處理廠必須升級改造，才能確保對環境和城市發展的要求。升級改造主要是通過對現有工藝的調整變化，使出水水質由一級B排放標準提升到一級A標準，要滿足此要求，在盡量維持現有總平面布置的基礎上，必須對污水處理廠的處理構筑物和各種設備進行復核并做相應改造，最大程度地利用或改造現有處理構筑物，提高污水處理工藝生物脫氮除磷及有效去除SS的能力。

1 污水廠原有工藝概況

污水處理：本廠二級處理的12×104m3/d分為兩部分，其中6×104m3/d進入中負荷系統處理，另外6×104m3/d經A2O系統處理后再進行深度處理，經深度處理的水作為工業企業回用水和市政雜用水。污泥處理：中負荷剩余污泥流入初沉池，和初沉池污泥一起經過消化后進入脫水機房脫水;A2O系統剩余污泥經濃縮后直接機械脫水后外運。具體流程如圖1所示。

由于原有構筑物，如格柵、各類機房、分水井、調節池等、機械設備存在老化現象，缺少維護。現狀實際進水水質劣于設計值，各構筑物超負荷運行，最終出水水質，尤其是SS、氮磷指標無法達到一級A標準的要求。

2 升級改造項目設計規模、水質

本次升級改造工程設計規模為12×104m3/d（升級改造后處理規模未變更）。根據某市第一污水處理廠的運行經驗和污水廠2008年—2012年運行數據的分析，該廠的污水進水水溫≥12℃，pH=6～9;污水處理廠出水水質嚴格執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中的一級A標準[1]。最終確定了升級改造工程的進、出水水質，如表1所示。

3 工藝方案比選

根據上述內容可以看出，污水處理工藝選擇主要是視各工程的具體情況而定。對于本工程，由于是升級改造工程，受已有工藝及運營管理等因素限制，而且本工程升級改造的重點是提高出水水質標準，特別是除磷脫氮以及去除懸浮物。因此根據進出水水質的要求，結合出水消毒及化學除磷等需要，提出三種工程改造方案。

3.1 工藝方案說明

方案一：多段多級AO 工藝+微絮凝過濾。具體工藝流程如圖2所示。

本方案的設計思想為：①按照多段多級AO除磷脫氮工藝的要求改造現有生物池，改善微生物的生長環境，從而達到高效去除污染物的效果。②由于現狀生物池停留時間較短，滿負荷運行時，不能達到較好的除磷脫氮效果，故新建一座生物池，分流現有生物池的部分流量，增加水力停留時間，強化除磷脫氮效果。③由于出水水質要達到一級A 標準，為保證改造后出水SS達標，新建一座微絮凝濾池，進一步去除水中污染物，確保出水達標排放。

本方案特點：充分利用多段多級AO 除磷脫氮工藝分點配水造成的高污泥濃度，使聚磷菌群及硝化菌群處于生長優勢，充分為反硝化菌進行反硝化提供碳源，分級多次進行硝化反硝化及短程硝化反硝化的特點，提高除磷脫氮效率，達到提高出水水質的目的。

本改造方案的優點：本改造方案最大程度地利用了原有的設備設施，充分挖潛了原有處理構筑物的處理能力，充分合理地利用了污水中的碳源，為聚磷菌釋磷及反硝化菌脫氮創造適宜的環境，微生物活性高，脫氮除磷效果穩定可靠。

該方案需要新建的工藝處理構筑物有：①多段多級AO 池-3（設計規模：4×104m3/d）;②微絮凝濾池（設計規模：12×104m3/d）;③紫外消毒渠（設計規模：12×104m3/d）。

方案二：（A2O、中負荷工藝）（好氧段增設生物填料）+填料式改良A2O +微絮凝過濾方案。具體工藝流程如圖3所示。

本方案的設計思想為：①維持現有A2O工藝和中負荷工藝不變，在生物池好氧段設置填料，增大微生物濃度，最大程度提高現有生物池的處理能力。即將現有的污水處理工藝改造為活性污泥法與生物膜法相接合的工藝，保證污水處理效果。②由于現狀生物池停留時間較短，滿負荷運行時，不能達到較好的除磷脫氮效果，故新建一座填料式改良A2O 生物池，分流現狀生物池的部分流量，增加水力停留時間，強化除磷脫氮效果。③由于出水水質要達到一級A 標準，為保證改造后出水SS達標，新建一座微絮凝濾池，進一步去除水中污染物，確保出水達標排放。

本方案特點：把生物填料融入到活性污泥法中，充分利用了活性污泥法的優點及生物填料具有有效表面積大，適合微生物吸附生長的特性，使該工藝具有容積負荷高、耐沖擊性強，性能穩定，運行可靠的特點。

本方案優缺點：本改造方案最大程度地利用了原有的設備設施，充分挖潛了原有處理構筑物的處理能力，但老化的生物膜只能靠自行脫落，不易從系統中排除，長期滯留于填料間，影響處理效果;填料使用壽命有限，后期維護費用較高。

該方案需要新建的工藝處理構筑物有：①填料式A2O生物池（設計規模：4×104m3/d）;②微絮凝濾池（設計規模：12×104m3/d）;③紫外消毒渠（設計規模：12×104m3/d）。

方案三：A2O工藝、中負荷工藝+曝氣生物濾池+微絮凝過濾方案，具體工藝流程如圖4所示。

本方案的設計思想為：①原生物處理工藝保持不變。②由于出水標準提高，生物處理已經不能滿足有機物去除要求，特別是對總氮的去除更為困難，故增建一組曝氣生物濾池，分為反硝化段和硝化段，進一步去除污水中的氮及其他污染物，利用曝氣生物濾池的過濾截留作用進一步去除水中的污染物，從而達到提高出水水質的目的。

本方案特點：通過增加曝氣生物濾池，充分利用曝氣生物濾池集生物氧化和截留懸浮固體于一體，節省了后續沉淀池，容積負荷、水力負荷大，水力停留時間短，出水水質好，從而確保出水水質達標。

本方案的優缺點為：本改造方案不再對現狀生物進行工藝改造，采取增加后續處理構筑物的方式，因此在改造過程中無需停產，只需短時的管道對接。由于曝氣生物濾池水頭損失大，需新建一座提升泵房，另外，當進水TN 含量高時，需外投碳源，進行反硝化脫氮，增加了運行費用。

該方案需要新建的工藝處理構筑物有：①曝氣生物濾池（設計規模：12×104m3/d）;②微絮凝濾池（設計規模：12×104m3/d）;③紫外消毒渠（設計規模：12×104m3/d）。

3.2 工藝方案技術及設備參數比較

對上述三項升級改造方案進行構筑物設備參數的全面匯總和對比，具體內容如表2所示。

3.3 方案的技術經濟比較

上節中根據鄧家村污水處理廠的實際情況提出了三種改造工藝，下面將對其進行詳細的技術經濟分析。比選工藝技術經濟比較如表3所示。

4 結語

通過分析比較，以上工藝方案均能達到設計要求。而方案一“多段多級AO 除磷脫氮”工藝在工程投資、單位電耗、新增成本、管理難易程度及生產定員綜合評比中占有很大的優勢，因此設計推薦污水處理工藝方案采用多段多級AO除磷脫氮工藝，即將方案一作為某市第一污水處理廠升級改造項目的推薦工藝。

5 改造后出水水質指標

目前，一污運行水量基本穩定在（11～12）×104m3/d。本污水處理廠升級改造后，將2012-2015年的出水水質匯總如表4所示。

由表4可以看出，經過升級改造后，原有和新建主體構筑物的污水處理負荷減小，加之對構筑物設備的修建和改造，最終使城市污水處理廠的處理能力得到顯著提高。可見方案一對于污水SS、脫氮除磷的去除效果十分理想，出水水質最終達到《城市污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A排放標準的要求。方案一為我國的污水廠工藝設計提供了良好的借鑒。

參考文獻

[1] 張辰，林毅，張大群，等.城鎮污水處理廠污泥處理處置系列標準實施指南[M].北京：中國標準出版社，2010.