某污水處理廠提標改造工程案例

胡小珊，徐鐵良，王 珊

（河南澤衡環保科技股份有限公司，河南 許昌461670）

1 工程概況

某污水處理廠存在的主要問題是非榨季氨氮排放超標和榨季COD排放超標。在果汁廠非榨季，只處理城鎮生活污水，水量約3000t/d，出水指標COD達標，但出水NH3-N的質量濃度在20mg/L左右。在果汁廠榨季，處理城鎮生活污水和預處理后的果汁廢水，水量近8000t/d，出水NH3-N達標，但COD超標，質量濃度在100mg/L左右。為減輕對環境的污染，確保NH3-N、COD指標削減，需要對現有污水處理廠進行升級提標改造，使污水處理廠出水COD、NH3-N、TP等指標滿足GB18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中一級A標準要求。

2 設計范圍

2.1 進出水水質及排放標準

非榨季城鎮污水處理廠進水指標如下：COD的質量濃度為500mg/L，BOD5的質量濃度為250mg/L，NH3-N的質量濃度為50mg/L，TN的質量濃度為65mg/L，TP的質量濃度為8mg/L，水量為3000m3/d。

榨季城鎮污水處理廠進水指標如下：COD的質量濃度為500mg/L，BOD5的質量濃度為200mg/L，NH3-N的質量濃度為20mg/L，TN的質量濃度為35mg/L，TP的質量濃度為3mg/L，水量為8000m3/d。

改造后污水處理廠出水COD、NH3-N、TP等指標的質量濃度要求達到GB18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準，即COD為50mg/L，BOD5為10mg/L，NH3-N為5mg/L，TN為15mg/L，TP為0.5mg/L。

2.2 設計改造難點

在果汁廠榨季，城鎮污水處理廠處理對象為生活污水和經預處理后的果汁廢水，由于預處理后的果汁廢水經過了兩級生化處理，污水的可生化性降低，含有部分難生物降解有機物，且占總水量的比例很大（5/8），排入城鎮污水處理廠，再采用活性污泥法生化處理且排放標準很高，出水COD不易達標。另外城鎮污水處理廠在果汁廠榨季與非榨季，處理的對象和水量都不一樣，都要求達標排放且要求最低的運行費用，對污水處理廠管理操作人員現場應變能力要求較高。

2.3 解決方案

針對污水處理廠在果汁廠榨季確保達標排放，可以采取的措施有：①對果汁廠廢水處理站進行改造，果汁生產廢水全部進入系統預處理且出水達到排放標準要求再排入城鎮污水處理廠，從源頭控制有機物濃度及處理難度，降低城鎮污水處理廠有機負荷；②針對污水處理廠在果汁廠榨季處理對象為生活污水和經預處理后的果汁廢水，廢水的可生化性較差，前期預處理采取水解酸化工藝，提高廢水的可生化性；③將污水處理廠的CASS二級處理工藝改造成改良A2/O工藝，使二級處理工藝能同時具有較強的去除有機物、脫氮除磷功能；④結合國內目前深度處理及中水回用工程實際運行情況，采用混凝過濾深度處理工藝，在降低出水懸浮物的同時，進一步去除部分有機物，化學除磷，確保出水各項指標達標排放。

針對污水處理廠在果汁廠非榨季確保達標排放及降低運行費用問題，可以采取的措施有：①污水處理廠在果汁廠非榨季處理對象為高濃度氨氮生活污水，雖然氨氮濃度比一般生活污水高但水量較小，只有3000m3/d，利用改造后的改良A2/O工藝可以通過加大回流，增強脫氮除磷效果，確保COD達標的同時，N、P指標達標排放；②由于改良A2/O工藝+混凝過濾工藝，工藝本身管理簡便，沒有CASS工藝管理復雜，且分別針對果汁廠榨季與非榨季制定兩套運行模式，在出水達標的前提下，將運行費用降到最低。

3 污水處理改造方案

3.1 原有污水處理工藝分析

城鎮污水處理廠在果汁廠榨季主要的問題是出水COD不達標。在果汁廠非榨季，雖然說從理論角度出水各項指標都能達標，但采用CASS工藝在處理高濃度氨氮生活污水時要求實時控制非常嚴格且現場又沒有先進的在線監測設備，造成現場管理難度很大，很多情況下都是氨氮不達標。所以對城鎮污水處理廠提標改造，要求工藝本身具有很強的去除有機物、脫氨除磷功能，且操作管理簡便。原有污水處理工藝流程如圖1所示。

圖1 原有污水處理廠工藝流程

該污水處理廠現有構筑物情況：格柵井1座，8.0m×0.8m×3.0m，有效水深0.4m；集水井1座，5.0m×4.0m×4.0m，有效水深2.2m，有效容積44m3；調節池1座，18.0m×16.0m×5.0m，有效水深4.5m，有效容積1296m3；CASS池2座，40.0m×12.0m×5.5m，有效水深5.2m，有效容積2496m3，預反應區占15%；中間水池1座，16.0m×12.0m×5.5m，有效水深5.0m，有效容積960m3；氣浮池2座，12.0m×5.0m×2.5m，有效水深2.0m，有效容積120m3；消毒池1座，10.0m×6.0m×3.0m，有效水深2.5m，有效容積150m3；污泥池1座，8.0m×4.0m×5.5m，有效水深5.0m，有效容積160m3。

3.2 污水處理廠提標改造工藝選擇及改造思路

本污水處理廠在果汁廠非榨季，處理對象為高氨氮生活污水；在果汁廠榨季處理生活污水和預處理后的果汁廢水。污水廠出水水質都要求達到GB18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準要求，污水處理工藝要求同時具有較好的去除有機物和除磷脫氮的功能。由于本工程處理尾水排放要求較高，僅僅采用一種主體工藝很難達到水質要求，因而需要采用多種工段進行合理組合，且保證各處理工藝的互溶性以及協調性。綜合考慮污水廠實際特點，污水處理考慮采取前置處理+強化二級處理+深度處理工藝的分段組合式處理工藝，達到污水廠水質處理目標。考慮到縣城進水水質的實際特點，在生化處理工藝前設置前處理工藝，因污水廠有前處理段設備（格柵、旋流除砂器），不做改動。對于二級處理工藝，是指有效去除碳源污染物外，還具備較強的除磷脫氮功能。結合本污水處理廠特點及國內其他城市同類型污水廠運行管理實際情況，本污水廠選用改良倒置A2/O工藝。對于深度處理工段，本項目前端采用強化二級處理工藝，結合國內目前深度處理及中水回用工程實際運行情況，采用混凝過濾深度處理工藝，在降低出水懸浮物的同時，進一步去除部分有機物，化學除磷，確保出水各項指標達標排放。

城鎮污水處理廠改造需兼具果汁廠榨季與非榨季兩種情況，具體改造思路如下：①將調節池內加裝潛水攪拌機，在果汁廠榨季作為缺氧池使用，混合液回流至此池，起到反硝化脫氮功能；在果汁廠非榨季，可通過調整混合液回流比或由于進水氨氮很低可以不回流，在滿足反硝化脫氮功能外起到水解酸化功能。②將CASS預反應區內的曝氣攪拌改成機械潛水攪拌，滿足DO在0.2mg/L以下，污泥回流至此池，達到厭氧環境釋放磷的功能。③將CASS主反應區改成好氧池，連續運行，并對曝氣系統進行更換，使污泥濃度達到較高的水平且使溶解氧在要求的合適范圍內，保證碳化與硝化反應進行完全；及加裝混合液回流裝置，對硝化液回流至缺氧池，進行反硝化脫氮。④將原有中間水池改造成二沉池，再新建1座二沉池，對完全混合的好氧池出水進行固液分離，污泥排入污泥井，在污泥井加裝污泥回流泵，將污泥回流至厭氧池，剩余污泥則排入污泥濃縮池進行脫水外運處置。⑤新建混凝過濾池，在降低出水懸浮物的同時，進一步去除部分有機物，化學除磷，確保出水各項指標達標排放。

3.3 城鎮污水處理廠提標改造工藝設計

3.3.1 調節池改成缺氧池

改造內容：將調節池改成缺氧池使用，好氧池混合液回流至此池，加裝潛水攪拌機加強混合效果，將溶解氧的質量濃度控制在0.5mg/L以下，反硝化反應脫氮。池體規格尺寸為18.0m×16.0m×5.0m，有效水深為4.5m，有效池容為1296m3，榨季水力停留時間為3.8h（Q=8000m3/d），非榨季水力停留時間為10.3h（Q=3000m3/d）。加裝潛水攪拌機4臺，型號為QJB3/8，功率為3.0kW。

由于混合液回流，水量加大，需在原有提升的基礎上加裝提升設備。榨季混合液回流量500m3/h，加上進水量333.4m3/h，總水量833.4m3/h。非榨季混合液回流量437.5m3/h，加上進水量125m3/h，總水量562.5m3/h。原有提升水泵3臺（2用1備），Q=180m3/h，H=14m，功率為15kW，新增提升水泵3臺，榨季2用1備，非榨季1用2備，型號為200WQ300-10-15，Q=250m3/h，揚程為11m，功率為15kW。

3.3.2 CASS預反應區改成厭氧池

改造內容：將微孔曝氣攪拌更換成潛水攪拌機機械攪拌，污泥井污泥回流至此池，溶解氧控制在0.2mg/L以下，厭氧條件下釋放磷。預反應區規格尺寸為12.0m×6.0m×5.5m，有效水深5.2m，數量2座，總有效池容748m3，榨季水力停留時間為2.24h（Q=8000m3/d），非榨季水力停留時間為2.99h（Q=3000m3/d），運行1座，加裝潛水攪拌機2臺，型號為QJB3/8，功率為3.0kW。

3.3.3 CASS主反應區改成好氧池

2座，主反應區尺寸為34m×12m×5.5m，有效水深5.2m，總有效池容為4243m3。榨季水力停留時間為12.7h（Q=8000m3/d），運行2座。非榨季水力停留時間為16.97h（Q=3000m3/d），運行1座?；旌弦簯腋」腆w質量濃度為3000～4000mg/L，DO的質量濃度大于等于2mg/L。

改造內容：更換微孔曝氣系統和加裝混合液回流系統。更換微孔曝氣系統2600套（含管閥件及固定件），工作空氣量為0.8～3.0m3/（h·個），服務面積為0.35～0.6m3/個，充氧能力為0.169～0.244kg/h。利用原有5臺風機，原有風機風量為30m3/min，功率為55kW。榨季4用1備，非榨季2用3備。

3.3.4 二沉池

1座。利用原有中間水池改造，尺寸為16.0m×12.0m×5.50m。新建1座二沉池，尺寸為16.0m×12.0m×5.50m。在果汁廠榨季，Q=8000m3/d，2座同時運行，水力停留時間為3.5h，水力表面負荷為0.87m3/（m2·h）。在果汁廠非榨季，Q=3000m3/d，運行利用原有中間水池改造得到的二沉池，水力停留時間為4.6h，水力表面負荷為0.65m3/（m2·h）。

將原有中間水池改造成二沉池改造內容：中心布水筒1套，Φ1000mm，出水堰56m，污泥斗12個，規格為4.0m×4.0m。

新建1座二沉池，規格尺寸為16.0m×12.0m×5.50m，數量為1座。中心布水筒1套，Φ1000mm，出水堰56m，污泥斗12個，規格為4.0m×4.0m。

3.3.5 污泥井

1座。尺寸為6.0m×4.0m×5.5m，有效容積為120m3。污泥回流泵3臺，榨季2用1備，非榨季1用2備。型號為150WQ150–10-7.5，流量Q=150m3/h，揚程為10m，功率為7.5kW，自動耦合器，型號為GAK-100。

3.3.6 中間水池

1座，規格尺寸為6.0m×4.0m×5.5m，有效水深為5m，有效容積為120m3。

3.3.7 混合反應池

2座。利用原有氣浮池前面的混合反應區改造得到。規格尺寸為5.4m×5.0m×2.5m。利用原有加藥裝置、計量泵?；旌蠑嚢铏C4臺，型號為ZJ-800，轉速為84r/min，功率為3.0kW。在果汁廠榨季，Q=8000m3/d，2座同時運行，混合反應時間為20min，在果汁廠非榨季，Q=3000m3/d，運行其中1座，混合反應時間為25min。

3.3.8 過濾池

2座，利用原有氣浮池的澄清區改造得到，規格尺寸為5.2m×5.0m×2.5m，設計濾速6.5m/h，濾料為單層石英砂濾料，石英砂顆粒粒徑為0.55mm，不均勻系數小于0.2，濾床厚度為600mm，數量為35m3。反洗水泵2臺（1用1備），反沖洗水量為360m3/h，反洗水泵型號為200WQ300-10-15，水量300～400m3/h，揚程為10m，功率為15kW。

污水處理廠提標改造后工藝流程如圖2所示。

圖2 污水處理廠提標改造后工藝流程

3.4 污水處理廠運行模式

3.4.1 非榨季污水處理廠操作參數

非榨季處理對象為高濃度氨氮生活污水，水量為3000m3/d。預處理全部投入運行。缺氧池（原有調節池）全部投入運行，水力停留時間10.3h?；旌弦夯亓髁繛?37.5m3/h，控制DO的質量濃度小于等于0.5mg/L。缺氧池提升水泵3用3備，原有水泵2用1備，新增水泵1用2備，厭氧池（原有CASS預反應區）尺寸為12.0m×6.0m×5.5m，運行1座，水力停留時間2.99h，控制DO的質量濃度小于等于0.2mg/L。好氧池（原有CASS主反應區）尺寸為34m×12m×5.5m，運行1座，水力停留時間16.97h，混合液回流比350%。控制DO的質量濃度大于等于2.0mg/L，污泥濃度3000～4000mg/L。風機2用3備。二沉池，運行1座，Q=0.65m3/（m2·h），污泥回流比100%。污泥回流泵1用2備。中間水池提升泵1用2備。混合反應池運行1座，混合反應時間25min。過濾池投入運行1座，濾速4.8m/h。消毒水池投入運行。

3.4.2 榨季污水處理廠操作參數

榨季處理對象為8000m3/d高濃度氨氮生活污水和經預處理后的果汁廢水。其中預處理全部投入運行，缺氧池（原有調節池）全部投入運行，水力停留時間3.8h，混合液回流量為500m3/h，控制DO的質量濃度小于等于0.5mg/L。缺氧池提升水泵4用2備，原有水泵2用1備，新增水泵2用1備。厭氧池（原有CASS預反應池）尺寸為12.0m×6.0m×5.5m，運行2座，水力停留時間2.24h?？刂艱O的質量濃度小于等于0.2mg/L。好氧池（原有CASS主反應區）尺寸為34m×12m×5.5m，運行2座，水力停留時間12.7h，混合液回流比150%，控制DO的質量濃度大于等于2.0mg/L，污泥質量濃度為3000～4000mg/L。風機4用1備，二沉池運行2座，Q=0.87m3/（m2·h），污泥回流比50%。污泥回流泵2用1備。中間水池提升泵2用1備，混合反應池運行2座，混合反應時間為20min。過濾池運行2座，濾速為6.5m/h。消毒水池投入運行。

4 工程投資及運行分析

本次提標改造項目總投資181.316萬元。經連續1年的穩定運行，該污水處理廠在非榨季和榨季出水水質均達到了設計的排放要求，在非榨季，COD的質量濃度約為30mg/L，NH3-N的質量濃度為4mg/L。在榨季，COD的質量濃度約為35mg/L，NH3-N的質量濃度約為3mg/L，達到了GB18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準。

5 結語

原污水處理廠實施提標改造工程對改善流域水環境質量，進一步削減水污染物排放量，促進區域社會經濟和環境保護協調發展具有積極意義。