宜春市某污水處理廠提標改造工藝設計思路與實踐

王 浩，楊 瑒，朱 駿

(上海泓濟環保科技股份有限公司，上海 200433)

0 引言

我國有許多城市的污水處理廠因設備陳舊而不能妥善處理出現的各種問題需進行提標改造或重建[1-5]。宜春市某污水處理廠建設規模為4 萬m3/d，原設計出水水質標準為一級B 標準，主體工藝采用改良型氧化溝工藝。根據國家《水污染防治行動計劃》（國發[2015]17 號）及污水處理廠當地政府相關要求，擬對該污水處理廠進行提標改造，提標后尾水水質標準達到GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》的一級A 標準。

1 污水處理廠運行現狀

（1）原污水處理廠是按照合流制水質濃度設計進水水質濃度，隨著城市排水體制的不斷完善，污水收集率的提高，增加了進入污水處理廠的水質濃度，給污水廠生化處理單元造成較大的壓力。

（2）現有的污水處理工藝為常規二級污水處理工藝，目前出水水質可滿足出水一級B 標準要求，但要達到更高的水質標準，要完成總氮（TN）、總磷（TP）及水中懸浮物（SS）等指標存在較大壓力。

（3）因尾水采用紫外線消毒，故存在光復活現象，沒有持續消毒能力。而一級A 標準規定糞大腸菌群為1 000 L-1，因此需改進消毒工藝。

（4）生化主體工藝為改良型氧化溝，采用轉碟曝氣機曝氣充氧，動力效率不高，且易產生故障，維修不方便。

（5）環保主管部門要求該項目必須采用不停水施工方式。

2 改造思路

（1）鑒于場地條件，二級生化處理構筑物無法進行擴容，基本維持現有條件，主要應用技術手段，通過合理改造、充分挖掘現有構筑物的潛力，以增強現有構筑物對有機物及氨氮（NH3-N）、總氮（TN）的去除能力，提高工藝對進水水質波動的適應能力和處理效果的穩定性，兼顧運行能耗的降低和設備檢修維護的方便。

（2）深度處理主要針對TP，TN 及SS 的達標要求，以提高系統運行達標的穩定性。選擇深度處理工藝應結合預留用地條件和出水水質要求，選擇成熟、經濟合理、運行穩定的處理工藝。

（3）與已建工程的銜接，提標改造的實施應盡量降低對現有處理設施運行的影響，改造和新增構筑物應能與已建工程順利銜接。

（4）采用穩定可靠的消毒方式，以滿足出水標準對細菌學指標的要求。

3 改造方案

3.1 處理工藝選擇

根據上述提標改造思路，該污水處理廠污水來源以生活污水為主，工業廢水所占比例較小，約在10%～15%。由于受到工業廢水的沖擊，進水水質不穩定，進水中CODCr，NH3-N 濃度偶有超標。因此本工藝增加了對原有氧化溝的改造工程，并加裝深度處理系統，使出水水質穩定達標排放。

3.2 生化段改造

二級生化處理主要為增強對水質波動的適應性和系統抗沖擊負荷能力，提高對有機物、NH3-N 及TN 的去除效率。因此生化段改造對二級生化處理構筑物基本維持現有條件，應用技術手段，通過合理改造，充分挖掘現有構筑物的潛力。

3.2.1 改變原有的曝氣方式，提高氧利用效率。

將原有轉碟曝氣方式改為微孔曝氣方式，不僅提高了氧利用效率，改善了含碳有機物氧化和NH3-N硝化效果,同時還解決了現有曝氣轉碟設備故障率高、維護不方便的問題。增加水下推進器，既保持了曝氣氧化溝的循環推流流態，又提高了系統抗沖擊負荷的能力。

3.2.2 酶浮填料

生化池內增設酶浮填料，在不增加生化池物理容積的情況下，可達到有效增加生物量，提高污泥濃度，增強系統對水質波動的適應性和抗沖擊負荷能力，挖掘現有構筑物的處理潛力，是一種比較經濟的改造方案。

酶浮填料是一種改性生物和新一代微生物固定載體填料。填料為“雙層膜”和“空隙層”的特殊結構，因具有比表面積大、孔隙率高等特點，使微生物更易附著固定在載體表面；機械強度好，在水力剪切及載體間摩擦碰撞中不會發生破損；使用改性高分子材料作為基材，對高難度、難降解的有機廢水中有更優良的處理效果，使用壽命可達6 a 以上。

酶浮填料的特點：①改性材料的機械強度高，使用壽命長；②由于填料的孔隙率高、比表面積大，所以填料區污泥的質量濃度可達6 ～10 g/L，生化池可減容30%以上；③填料的離子化及親水性改性，可加快生物膜形成速度，使得馴化周期縮短；④因生物膜更新快，不發生填料結球，能保證生物膜和廢水充分接觸。

3.2.3 不停水施工方案

針對 “改擴建空間不足”、“停水施工周期長”、“損失大”等改造難點，設計了一套不停水施工、填料模塊化安裝的施工方案。酶浮填料采用懸掛式安裝方式，微孔曝氣器也采用可提升方式安裝。采用不停水施工形式，使工藝設備保持在持續工作狀態，降低污染物外溢風險的同時，也減少了污水處理廠停工帶來的損失。

3.3 深度處理系統

根據本項目的深度處理進、出水水質情況以及深度處理出水水質標準要求，深度處理工藝為二級出水+混凝沉淀+過濾+消毒。即通過混凝沉淀進一步去除二級生化處理系統未能除去的膠體物質、部分重金屬、有機污染物與磷，確保過濾效果，延長過濾周期，因而出水水質更優，適用面更廣，效果更穩定。

3.3.1 高效沉淀池

混凝沉淀池采用高效沉淀池，其具有占地小、投藥量少、有機物去除效率高的優點，常用于污水處理廠的提標改造[6-8]。過濾單元工藝首推反硝化濾池，其工藝成熟可靠，維護費用低，為出水中TN 和SS 達標提供保障。

高效沉淀池將混合-絮凝-沉淀進行重新組合，混合、絮凝采用機械攪拌方式，沉淀采用斜管裝置。

混凝沉淀池特點：①水力負荷高，沉淀區表面負荷約為15 ～25 m3/(m2·h)，大大超過常規沉淀池的表面負荷；②污染物去除率高，CODCr，BOD5和SS 的去除率分別可達60%，60%和85%，磷的去除率可高至90%；③由于加強了反應池內部循環并增加了外部污泥循環，提高了分子間相互接觸的機率，使絮凝劑在循環中得到充分利用，減少了藥劑投加量，降低了運行成本；④在沉淀區分離出的污泥在濃縮區進行濃縮，降低了污泥的含水率（約97%）。

3.3.2 反硝化深床濾池

反硝化深床濾池是集生物脫氮及過濾功能合二為一的處理單元，在污水深度處理及提標改造工程中有很多成功案例[9-12]。

反硝化深床濾池采用2 ～3 mm 石英砂介質濾料，通常濾床深為1.83 m，濾池可保證出水中SS 的質量濃度小于5 mg/L。過濾時需注意防止堵塞。均質石英砂允許固體雜質透過濾床的表層，深入到濾池的濾料中，達到整個濾池縱深截留固體物的效果。

3.3.3 除磷工藝

本項目要求出水中TP 的質量濃度≤0.5 mg/L，若僅采用生物除磷工藝無法保證出水中TP 穩定達標。故采用生物除磷法和化學除磷法相結合以強化除磷效果，達到污水排放標準。

3.4 提標改造工藝流程

提標改造工藝流程示意見圖1。由圖1 可以看出，污水廠的污水經粗格柵去除了污水中較大的漂浮物后進入進水泵房，通過泵提升流入細格柵及旋流沉砂池去除了其中較小的漂浮物及砂粒后進入改良型氧化溝生物反應池，完成了整個生物處理過程，出水再進入二沉池進行泥、水分離。

圖1 提標改造工藝流程示意

二沉池的污泥經污泥回流泵回流至生物反應池，以保證反應池內的生物量，剩余污泥經污泥泵提升進入污泥處理系統。

二沉池的出水經中間提升泵提升至高效沉淀池，經混凝、沉淀處理后進入反硝化濾池，再經次氯酸鈉接觸消毒池消毒后，尾水按原出路排入河道。

3.5 新增構建筑物

新增構建筑物見表1。

表1 新增構筑物明細

4 運行結果及分析

該污水處理廠改造完成調試后進入正常生產。運行結果表明，此次提標改造工程完全能夠達到設計要求，各項出水指標能夠達到GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中一級A 標準。改造后，污水處理廠進、出水水質見表2。

表2 污水處理廠進、出水水質mg·L-1

5 結論

宜春市某污水處理廠提標改造工程通過挖掘現有構筑物的處理潛力，改變了原有的曝氣方式，在原有構筑物氧化溝內增加酶浮填料，以原地改造解決了污水處理廠改擴建空間不足的難題。深度處理系統采用二級出水+混凝沉淀+過濾+消毒工藝。同時，生化池采用不停水施工方案，不僅降低了因停水施工導致的污水無法處理而產生的環境污染，也減少了清理生化池產生的施工費用和安全隱患。由于填料和曝氣管都為吊裝形式，后期維修更換也無需停水施工，大大降低了后期維護費用。同時，以模塊化整體吊裝方式將酶浮填料置入氧化溝內，大大縮短了施工時間，緩解了整改期限短的緊迫感。改造后的系統不僅出水水質好、耐沖擊負荷強，而且運行維護費用低。確保出水水質達到GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》的一級A 標準，提高了污水處理效果及穩定性，給同類型的污水處理廠改造提供了一定的借鑒。