基于復雜進水條件下污水處理廠改造應用案例

陸海波 劉玉蘭 晏斌

摘要：對基于復雜進水條件下污水處理廠改造應用案例進行分析介紹，通過對項目污水來源性質、現狀等情況的全面分析，采用混合處理的思路，將預處理后的工業廢水和生活污水充分混合后，分別經兩條工藝路線進行處理（線路一：經氧化溝、二沉池、提升泵池、BAF池、絮凝沉淀池、纖維濾池處理出水;線路二：經膜格柵渠、MBR生化池、MBR膜池處理出水）。項目改造后，污水處理能力和處理效果有效提升，實現土地資源優化利用，有效降低了項目總投資，尾水回用率最大可達到60%，為工業廢水和市政污水混合處理提供了項目參考。

關鍵詞：污水處理廠;技改工程;工業廢水及市政污水;不減產;超負荷

隨著城市化建設的快速推進，作為城市污水處理的利刃——污水處理廠的作用變得越來越重要[1]，城市居民生活污水的排放方式已經由以前的分散排放向集中式排放轉變[2]。為切實提升區域水環境質量，實現地表水污染治理目標，目前全國已開展污水處理廠提質增效工作[3， 4]。提標改造是實現污水處理廠出水全面達到要求的必要措施。因此，城鎮污水處理廠的升級改造對于提升水廠處理能力，降低處理成本，改善生態環境具有重要的意義。

為使污水處理廠出水滿足達到《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標準》（DB51/2311 - 2016）進行技改，精細化設計、計算和優化方案比選，選用技術合理、投資經濟、最適合于本項目的技改工藝路線，只有這樣才是最適合最優的改造工藝方案[5]。將預處理后的生活污水和工業廢水混合后再分別經兩條工藝路線（氧化溝+BAF+絮凝沉淀+纖維濾池和MBR工藝）進行處理，該工藝方案最大程度上解決了氧化溝、二沉池負荷偏大及MBR生化池營養不足的兩個問題，為采用最少工程建設內容解決了污水處理的超負荷難題，也充分挖掘了現有MBR工藝的處理潛力。在設計中充分考慮了項目實施期間的不停水技改的措施，采取多種措施保障污水廠改造期間的正常運行。

1 ?項目復雜情況分析

成都市青白江區污水處理廠技改工程建設總規模10.0萬m3/d，其中生活污水5.0萬m3/d，工業廢水5.0萬m3/d，總變化系數取1.30。青白江區污水處理廠工業廢水占比大、波動性強、水質特性復雜，歷經幾次改造，工藝路線復雜，改造前運行達標成本較高。

青白江區采用2套污水收集管道系統，園區工業企業廢水和生活污水采用一套污水收集系統，規模約5.5萬m3/d，隨著城市化建設及企業節能減排的實施，污水規模逐步減少，本期工程按照5.0萬m3/d設計;城市生活污水采用一套污水收集系統，規模4.5萬m3/d，隨著城市規模擴張，污水規模增長，現有污水泵站提升能力已經不滿足要求，時有溢流至長流河，造成水環境污染。

根據對兩套污水收集系統的水質監測數據分析，生活污水水質比較穩定，而工業廢水的水質波動比較大，水質超出設計進水水質要求時有發生，對污水廠的穩定達標構成較大威脅。本次采用的污水采用的工藝路線充分考慮水質的復雜性，具有較強的適應性。

本次技改前，青白江區污水處理廠已經歷經3次改造，技改前采用的是工業廢水經過提升、調節、高效沉淀及水解酸化后，與預處理后的生活污水混合后經氧化溝-二沉池后分兩路進行深度處理，一路經BAF池、絮凝沉淀池、纖維濾池處理，一路經MBR生化池和膜池處理后，兩路污水混合經巴氏計量渠排放。

該工藝路線在實際運行中有幾個問題：

①生活污水和工業廢水未經有效混合即進入氧化溝，各氧化溝內水質不均勻，處理效果不一;

②現有7格氧化溝（另1格被改造為初沉池并已經棄用）處理能力不足，且無法應對超流量負荷運行。

③2座二沉池按照5.5萬m3/d設計，超負荷運行導致二沉池出水效果較差。

④深度處理采用MBR工藝，經過二級處理的污水中的碳源已經不足，MBR后處理的生物降解功能受限。

⑤全廠污水出水未經有效消毒即排放。

2 ?項目技改工程設計概況

2.1 ?工程實施目標

本次技改主要是針對運行存在的問題，出水提升后達到《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標準》（DB51/2311-2016）要求，并能夠滿足一定的超負荷運行的能力，結合現狀構筑物在實際運行中的使用情況進行合理的分析和方案論證，最終采用融合現有工藝進行整合和優化，以解決青白江區污水處理廠運行難度大，運行成本高的問題。

2.2 ?工程設計思路

本次技改的整體思路為，盡可能利用現有構筑物的基礎上，對現狀構筑物重新進行優化調整，以能夠在提高出水水質的情況下，運行更加穩定，抗沖擊負荷能力強，出水水質穩定達標。

①根據測算，未來生活污水量將進一步增加，針對2#粗格柵及進水泵房處理能力不足及備用檢修的問題，新建3#粗格柵及進水泵房1座，技改后，2#與3#粗格柵及進水泵房共安裝6臺潛污泵，兩座泵站可以互為備用，便于泵站的維護檢修。同時增設2根污水管道穿越同濟大道至廠區內的細格柵渠。該措施有效地解決了現狀生活污水泵站提升能力已經不滿足要求，時有溢流至長流河，造成水環境污染的問題。

②采用混合處理的思路，利用現有1格調節池，改造為混合池，將預處理后的工業廢水和生活污水充分混合后，分別提升至后續工藝。較大容積的混合池，既有混合作用，也有調節水質的作用，充分混合后的污水能夠保障進入后續生化處理系統的水質穩定，有利于充分發揮二級生化系統的污染物去除能力。

③將生活污水和工業廢水的混合后分別經兩條工藝路線進行處理，線路一（規模6萬m3/d）經氧化溝、二沉池、提升泵池、BAF池、絮凝沉淀池、纖維濾池處理出水;線路二（規模4萬m3/d）經膜格柵渠、MBR生化池、MBR膜池處理出水。該工藝方案采用最小工程建設內容解決了污水處理的超負荷難題，也充分挖掘了現有MBR工藝的處理潛力。

④針對場地緊張問題采用增設紫外消毒的方案解決尾水排放前的消毒問題，并在回用水吸水井內投加次氯酸鈉以確保出廠回用水的余氯能夠滿足規范要求。

⑤針對項目進水總量在雨季規模超出污水廠規模的情況，對所有構筑物進行了超20%負荷運行的能力的設計校核，確保污水廠在超負荷情況下的達標運行。

2.3 ?工程施工及運行情況

青白江污水處理廠已經滿負荷運行，且工藝復雜，工程難度很大，要求很高。本次技改工程采取分步實施、構筑物間調配水量、臨時性措施的方式進行污水處理，設計了詳細的施工順序和措施的指導辦法，利用多種措施的實施，有效保障了技改工程施工期間的污水處理正常運行。

工程于2020年竣工，至今已穩定運行近2年，實現了各種負荷下的穩定達標運行。

2.4 ?工程效益分析

本項目在經濟、社會和環境效益上有重大效益體現。

1、本次技改主要是針對運行存在的問題，在提升出水標準的基礎上，提升污水處理能力，滿足20%的超負荷穩定運行。

2、利用現有廠區用地實現技改，實現土地資源優化利用。

本次技改工程是最大化利用廠區現有用地范圍，通過合理的工藝方案設計、總平面布置和結構設計，在有限的用地范圍內實現污水處理的提標和擴能。廠區用地面積75421.85m2，用地指標為0.75m2·d/m3污水，遠低于規范要求的1.3 m2·d/m3，建成后廠區的建筑密度達到了59.34%。

3、設計優化有效降低了項目總投資，本次技改工程總投資11690.6萬元，其中：工程費用9602.8萬元，為業主和政府節約大量投資。

4、尾水回用率最大可達到60%，與國家注重的低碳環保及資源化利用理念高度吻合。

本次技改工程完成后，廠區所有的藥劑投加配置稀釋、池體沖洗、道路澆灑、綠化灌溉、污泥處理、設備沖洗等全部使用廠區處理后的尾水，每年節約自來水用量約18萬m3;同時根據青白江區的實際情況，向廠外供應最大6萬m3/d的回用水，用于市政綠化和道路澆灑的槽罐車接水及城市河道的生態補水。廠區尾水的回用，最大程度上實現了污水的資源化利用的同時為污水廠創造更多收益。

5、本次技改工程采取優化工藝路線、精細化控制等多種節能降耗措施，實現0.325kwh/m3、1.357kwh/kgBOD5的污水處理能耗指標，該能耗指標在城市工業污水處理中出于國內領先標準。

6、青白江污水處理廠作為青白江區重要的污水廠，得到了地方政府和運維公司的高度重視，作為運維工程在工業污水處理項目中的標桿，具有非常重要的行業影響力和工程示范作用。

7、本期工程污水處理廠出水達到《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標準》（DB51/2311-2016）中工業園區污水處理廠出水要求，本工程建設實施后，每年可截留大量的污染物，對改善區域水環境質量具有積極的作用;對提高區域內人民的生活質量，改善人們的生活環境有明顯的促進作用，工程的環境效益十分顯著。

3 ?結果與討論

1、本項目由于工業廢水占比較大，處理難度較大，改造前達標難度大，運行成本高。

2、通過對項目污水來水性質、現狀情況等情況的全面分析，針對現狀存在問題及改造的需求點，系統性的考慮本項目的技術路線，結合精細化設計、計算和優化方案比選，解決的問題具備全面性和合理性，項目改造后污水處理能力和處理效果有效提升，為區域水環境質量的提升具有積極作用。

3、工業廢水和生活污水的混合處理，可以有效提升污水的可處理性，保障了生物處理效果。

4、項目在設計中充分利用現有構筑物進行合理的資源整合和調整，在最小的工程建設投入的情況下實現污水處理的擴能和提標。

5、項目改造實施過程中充分利用現有構筑物的處理能力，利用多種措施降低改造對污水處理廠運行的影響。

參考文獻：

[1].王勇， et al.， 延安市污水處理廠提標改造工程設計方案與實施效果. 環境工程學報， 2021. 15（10）： p. 3410-3417.

[2].李燕， 復雜水質條件下的城鎮污水處理廠提標改造工程. 供水技術， 2020. 14（3）： p. 34-37.

[3].郭會平， 我國城市污水處理現狀及污水處理廠提標改造路徑分析. 2016， 遼寧大學.

[4].孔令為， et al.， 浙江省城鎮污水處理廠二次提標現狀、工藝技術及工程案例研究. 環境污染與防治， 2018. 040（011）： p. 1315-1320，1326.

[5]王阿華. 城鎮污水處理廠提標改造的若干問題探討 [C]. 北京：中國給水排水，2010.

作者簡介：陸海波，男，1987年出生，江蘇南京人，碩士，工程師，主要研究方向為市政給排水處理方向。