某小型城鎮污水處理廠提標改造工程實例

文_劉敬麟 佛山市騰源環保科技有限公司

1 項目簡介

江門市新會區某污水處理廠納污范圍包括附近墟鎮及周邊管理區的生活污水，服務人口約1.5萬人，采用雨污合流制。項目污水處理廠由江門市新會區某水處理有限公司以BOT形式建設，投資和運營管理。設計處理規模為3000m3/d，已建成處理規模為3000m3/d。運營分兩期，其中首期規模1500m3/d，已于2018年10月完成環保自主驗收，并正式投入使用。污水處理廠原設計出水水質按照國家標準《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準和廣東省地標《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二時段一級標準的較嚴值執行。

為落實《國務院關于印發水污染防治行動計劃的通知》和《廣東省人民政府關于印發廣東省水污染防治行動計劃實施方案的通知》，根據“關于印發《新會區潭江牛灣國考斷面水質達標2018年攻堅任務分解清單》的通知”工作要求， 項目污水處理廠是本次提標改造工程任務之一。將項目污水處理廠排放指標提高到廣東省地方標準《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二時段一級標準和《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準的較嚴值。

2 項目現狀

2.1 現狀污水處理工藝

污水處理工藝改良型AAO工藝，污泥處理工藝采用廂式壓濾機脫水，脫水后的泥餅經料倉短期儲存后外運處置。污水處理廠尾水排入陳沖水道。

2.2 現狀建構筑物設施概況

污水處理建構筑物按3000m3/d 規模建設，處理設備設施按照3000m3/d 規模安裝。具體情況：格柵集水池1座，內尺寸6.5m×6.5m×5.7m；厭氧池1座，內尺寸14.5m×3.2m×5.5m；缺 氧 池1座，內 尺寸14.5m×3.2m×5.5m；接 觸 氧 化 池2座，內 尺 寸14.5m×6.9m×5.5m；沉 淀 池2座，內 尺 寸7.0m×7.0m×8.1m；污泥池1座，內尺寸8.5m×5.0m×3.3m；紫外線消毒池1座，內尺寸4.0m×0.9m×2.8m；出水計量槽1座，內尺寸4.0m×1.0m×2.35m；儀表間1座，內尺寸3.0m×3.0m×3.0m；風機房1座，內尺寸12.20m×4.0m×3.8m；配藥房1座，內尺寸12.0m×4.0m×3.8m；辦公室1座，內尺 寸22.25m×4.5m×3.8m；設 備 維 修 間1座，內 尺 寸12.0m×4.0m×3.8m。

2.3 項目污水處理廠運行現狀

根據運行資料顯示污水處理廠目前處于首期滿負荷運行狀態。項目污水處理廠污水廠平均進水低于BOT協議水質。污水廠各出水指標均可達到現狀出水水質考核標準，出水各指標總體均低于BOT協議排放標準。糞大腸菌群數經過紫外消毒后，也低于BOT協議排放標準。

2.4 項目污水處理廠現狀存在問題

根據前面對項目污水處理廠現狀進行的分析可以看出，污水處理廠總體運行良好，各項指標的處理效果基本可以穩定達到原設計要求。綜合現狀情況分析，對污水處理廠現狀存在的問題進行總結：①現狀平均進水污染物濃度較低，與BOT協議進水水質濃度存在較大差異。②現狀污水收集管網偶有工業污水混入，造成瞬時濃度偏高，對系統造成沖擊，影響系統正常運行。③運行水質情況，污水處理廠出水水質指標基本可以達到一級B標準，但相對一級A標準，BOD5、SS、氨氮和總磷等存在超標現象。④進水營養物質（BOD）偏低，即可生物降解性的有機物含量過低，主要體現在碳氮比（BOD/TN）較低，現狀運行TN去除率較低。碳氮比對生物脫氮工藝中反硝化過程有直接影響，進水碳氮比（BOD/TN）不足會使得反硝化細菌活性受到抑制，進而降低了反硝化效率，最終影響總氮去除效率。

3 提標改造方案論證

3.1 設計進水水質及出水標準

現狀平均進水污染物濃度偏低，與BOT協議進水水質差異較大，且由于有部分工業廢水混入，瞬時濃度偶有偏高。為保證提標改造方案的合理可行，本次提標改造工程設計進水水質達標指標以項目BOT協議水質作為本次設計進水水質。出水標準執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準以及廣東省《水污染排放限值》（DB44/26-2001）中較嚴者，具體進出水要求見表1。

表1 項目污水處理廠提標改造項目進出水水質

3.2 提標改造工藝比選

3.2.1 總體設計思路

根據以上分析，對本次提標改造工程的總體設計思路描述如下：①對于BOD、NH3-N的穩定達標，采用在現有基礎上提高曝氣量，增大選擇區污泥回流和提高污泥濃度或后續增加生物處理設施來保障。②對于TP的穩定達標，采用投加化學藥物進行化學除磷。③對于SS的穩定達標，在二級處理工藝后增加過濾工藝進行深度處理。

3.2.2 深度處理工藝的選擇

根據以上既定的總體設計思路，對本工程提標改造方案論證如下：常規的深度處理工藝路線有物理過濾法、化學氧化法、絮凝—沉淀—過濾、生物處理法以及膜處理等，具體深度處理工藝的選擇應基于二級強化處理出水的水質及出水要求進行選擇。

根據項目特點初步選定以個方案進行分析詳見表2。

表2 深度處理方案對比分析

項目污水處理廠提標改造需要去除的污染物主要是BOD5、氨氮、SS和TP。經綜合考慮確定深度處理主體工藝為“曝氣生物濾池+精密過濾器”，并在接觸氧化池出水進入二沉池前投加除磷劑，以保障出水總磷達標排放。

4 工程方案設計

4.1 總平面布置

本次提標改造工程用地需求面積為300m2。擬將深度處理設施布置于一期內，在該地塊布置中間水池、曝氣生物濾池、清水池、設備間等。

4.2 提標改造工程工藝流程

在原污水處理工藝改良型AAO工藝基礎下，改造新增“曝氣生物濾池和精密過濾器”。具體污水處理工藝流程見圖1。

圖1 改造后污水處理工藝流程圖

曝氣生物濾池以顆粒狀填料及其附著生長的生物膜為主要處理介質，充分發揮生物代謝作用、物理過濾作用和填料的物理吸附作用，實現污染物在同一單元反應器內去除。其填料的過濾攔截作用，可省略后續的沉淀工藝。池內底部設承托層，其上部則是作為濾料的填料，在承托層設置曝氣用的空氣管及空氣擴散裝置，處理水集水管兼做反沖洗水管再設置在承托層內。

曝氣生物濾池的運行特性可概括為3個過程。

①生物氧化降解過程：污水在垂直方向上向下通過濾料層時，利用濾料的高比表面積帶來高濃度生物膜的氧化降解能力對污水進行快速凈化。

②截留作用：污水流經濾料層是，濾料呈壓實狀態，利用濾料粒徑較小的特點及生物膜的生物絮凝作用，過濾截留污水中的懸浮物，且保證脫落的生物膜不會隨水漂出。

③反沖洗過程：運行一定時間后，因水頭損失的增加，利用處理后的出水對濾池進行反沖洗，以釋放截留的懸浮物并更新生物膜，排除增殖的活性污泥。

4.3 曝氣生物濾池工藝設計說明

4.3.1 設計規模

本工程設曝氣生物濾池一座，內部分為三組，設計規模：3000m3/d，變化系數1.84。

4.3.2 設計參數

單組過濾面積：15m2/格；單組平面尺寸：5m×3m；濾池濾速：5.1m/h；濾料厚度：3200mm；濾料粒徑：3～5mm；過濾周期：24h；氣水比約為3：1；空床水力停留時間約70min。

4.3.3 反沖參數（可根據具體運行情況調節）

第一步，單獨氣沖，氣沖洗強度12L/（s·m2），反沖歷時3min。第二步，氣水聯合反沖，氣沖洗強度12L/（s·m2），水沖洗強度6L/（s·m2），反沖歷時4min。第三步，單獨水反沖，水沖洗強度8L/（s·m2），反沖歷時5min。

4.3.4 其他要求

濾池應實現自動控制，采用恒水位過濾；濾池中各堰口尺寸，標高應嚴格按圖紙尺寸設計，誤差均不得超過1mm；安裝后的濾頭；濾板平整度誤差單組不超過±2mm，全池不超過±5mm；濾頭安裝前應進行反沖試水，沖掉在管道及濾池底部的污物；濾頭安裝后應進行密封耐壓試驗，試驗壓力為0.03MPa。

5 項目分析

5.1 應用成效

經提標改造的污水處理系統處理后尾水穩定達標排放，2021年5～10月份，出水CODcr平均為24.2mg/L，BOD5平均為8.6mg/L，氨氮平均為4.8mg/L，總氮平均為10mg/L，總磷平均為0.39mg/L，均滿足設計出水水質要求。提標改造采用“曝氣生物濾池+精密過濾器”工藝發揮了良好的消碳脫氮除磷作用。

5.2 改造工程主要技術經濟指標

設計處理水量3000m3/d，實際占地面積約180m2，換算處理每噸污水用地0.06m2；電耗約0.3kWh/m3；處理成本約0.32元/m3。

6 結語

對于小型污水處理廠提標改造項目，采用消碳脫氮除磷效果良好的“曝氣生物濾池和精密過濾器”組合工藝具有占地面積小，節省基建投資，抗沖擊負荷能力強與自動化程度高運行管理方便等優勢，適合應用在我國南方小型城鎮污水處理廠提標改造工程，因此具有推廣應用價值。