建制鎮污水處理廠準Ⅳ類出水提標改造實例

馬寶軍MA Bao-jun

（安丘市市政公用事業服務中心，安丘 262100）

1 提標改造工程背景

安丘市某鎮區污水處理廠是該建制鎮重要的基礎設施工程，于2010 年11 月建成投產，主體工藝采用A2/O 處理工藝，設計處理能力為1.5 萬m3/d，設計出水水質為《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級A 標準。負責處理建制鎮鎮區食品加工企業廢水，釀酒廢水以及城鎮居民生活污水。

2019 年6 月濰坊市人民政府印發《濰坊市主要入海河流綜合整治攻堅工作方案》，方案要求將濰河流域內的污水處理廠出水主要指標（CODCr、氨氮）提升至地表水Ⅳ類標準，總氮提升至12mg/L，總磷提升至0.2mg/L。該污水處理廠出水指標距離任務目標還有一定差距，為進一步削減水污染物，改善浯河、濰河水環境質量，需進行提標改造。

2 某建制鎮污水處理廠基本情況

2.1 提標改造前主要工藝流程

提標改造前主要處理單體為粗細格柵、曝氣沉砂池、鼓風機房、A2/O 一體化生物反應池、二沉池、斜管沉淀池、濾布濾池、紫外線消毒池、泵房、變配電室、污泥濃縮池、污泥壓濾機房等，圖1 為提標改造前污水處理廠主要工藝流程。

圖1 提標改造前主要工藝流程圖

2.2 擴容提標改造前實際進、出水水質，水量

①表1 為提標改造前2019 年的平均進、出水水質情況。

表1 提標改造前的進、出水水質表 單位：mg/L

污水處理廠的進水水量水質某些時段波動較大，但從表1 可以看出，出水指標能滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A 標準。其中出水CODCr能保持在35mg/L 以下，出水氨氮基本在2mg/L 以下，出水TP 均值在0.22mg/L 左右，對于TN，進水基本穩定在35~25mg/L 左右，個別時間達到50mg/L 以上，但是出水均在15mg/L 以下，7、8 月份大時間基本穩定在12mg/L 以下。總的來說，目前出水水質能穩定達到國家一級A 標準，部分指標在部分時間段內達到地表水IV 類標準，若對處理工藝進行科學合理地改造，可以使得出水水質進一步提升。

②表2 為提標改造前2019 年的進水水量情況，可見進水水量變化幅度較大。

表2 提標改造前2019 年的進水水量表

3 存在問題

①本項目進水中含食品加工廢水以及釀酒廢水，該部分工業廢水均經由企業內部污水處理設施處理達到納管標準后排放，本身易降解的物質已部分去除，污水可生化性下降，污水廠進水水質變化幅度較大，BOD5/CODCr、BOD5/TN、BOD5/TP 的比值可能會小于設計值，導致某些時段的可生化性不佳。

②本項目去除磷要求較高，由于生物除磷的極限性，不借助化學除磷手段，污水處理廠出水TP 很難穩定達到0.2mg/L 的標準。

③由于本項目存在工業廢水，隨著某建制鎮鎮區人口的逐漸流失，生活污水排放量可能出現下降趨勢，而當地工業企業正快速發展壯大，未來進水水質存在變化的可能，特別是工業廢水中存在的難降解有機物，生化處理效果有限，污水處理廠出水穩定達標將面臨較大壓力。

④本項目需要將污泥脫水至含水率為60%，現有的帶式壓濾機難以達到該目標。

4 工藝選擇原則

①污水處理工藝先進、實現高效、穩定運行并節約運行費用；盡可能利用廠區原有的處理單體，以節省工程投資。

②結合場地和周邊道路情況，統籌布置、保證配水均勻性和水流流暢性，維持工藝完整性和統一性；分析污水處理廠現狀運行中存在的問題，在提標改造項目中予以解決。

③根據進水水質、水量以及受納水體的現狀，綜合考慮當地的實際情況，選擇處理具有除磷脫氮功能、操作管理方便、工藝成熟的占地面積小的污水處理方案。

5 提標改造工藝方案

5.1 提標改造工程設計進、出水水質（見表3）

表3 提標改造工程設計進、出水水質表 單位：mg/L

5.2 本提標改造工程中各類指標項目控制優先次序與處理措施（見表4）

表4 污水中各類指標項目控制優先次序與處理措施表

5.3 提標工程工藝流程

圖2 為提標改造后污水處理廠主要工藝流程。

圖2 提標改造后的污水處理廠工藝流程圖

5.3 工程建設內容

提標改造工程項目依托原有污水處理廠區內現有構建筑物，改造主要分為兩部分：一是添加“缺氧池”前置處理工藝，其次在二沉池后，與現有斜管沉淀池平行，增設高效沉淀池，最后預留“臭氧接觸氧化池”深度處理工藝（增加中間提升池以確保水頭）；二是改建現有脫水機房，將原帶式壓濾機改造為板框壓濾脫水設備，污泥含水率由80%降為60%，確保污泥轉運安全。提標改造后設計出水水質主要指標執行《地表水環境質量標準（GB3838-2002）》中IV 類標準要求，總氮排放濃度執行12mg/L，總磷排放濃度執行0.2mg/L。

5.4 提標改造工程工藝方案

①保留原污水廠A2/O 處理工藝。若對A2/O 工藝段采用填料工藝改造，需要在原有池內增加更多攪拌器等設備，增加額外的曝氣量，對原有生化系統以及池體結構均有較大影響，施工周期更長，造價更高。因此綜合各方面因素，本項目仍采用A2/O 處理工藝作為主生化處理工藝，借鑒各種A2/O 生化池變形工藝的優缺點，通過對原有生化池的工藝參數進行調整，強化處理成效。

②針對本污水處理廠進水水質變化幅度較大，BOD5/CODCr、BOD5/TN、BOD5/TP 的比值可能會小于設計值，導致某些時段的可生化性不佳問題，需要設置調節池進行調質。此外，由于本項目進水存在工業廢水，水質水量的波動性也需要進行調質調量，通過結合進出水水質分析，在現有A2/O 池之前設置一座前置缺氧池，單座處理規模1.5萬m3/d，停留時間8.0h。

③對于污水生物除磷可行性問題，但由于出水標準高，同時由于水力停留時間較長，需采用化學除磷輔助，并且要嚴格控制出水SS 濃度，確保出水TP 小于0.2mg/L，考慮到水質波動情況，本項目在生物脫氮除磷工藝的基礎上增設5um 濾布濾池過濾工藝確保達到上述排放標準。

④考慮到SS 的去除會直接影響出水CODCr和BOD5，生化池出水經過二沉池之后，需要進一步沉淀去除SS，現有的斜管沉淀池處理能力有所不足，需新建一座高效沉淀池, 規模1.5 萬m3/d，并增加混凝劑投加裝置進行化學除磷。為了確保出水SS 達標，臭氧氧化池出水之后通過濾池工藝段以去除水中懸浮物，通過對比活性砂濾池、高效纖維濾池以及濾布濾池，并結合現有濾布濾池運行效果，濾布濾池工藝具有土建占地面積小，處理效果好，出水穩定，可以連續運行，能承受較高的水力負荷及懸浮物固體負荷，全部自動化控制運行，操作及檢修簡便，運行費用低等特點，本項目采用濾布濾池作為污水深度處理中的過濾工藝，原有濾布濾池與消毒池合建，現將原有的濾池拆除，并更換為過濾精度為5um 的濾布濾池，進一步去除水中的SS，確保出水達標。

⑤對于TN 的去除，該項指標采用生物脫氮除磷工藝可以達到，結合本項目進水水質的波動較大的特點，應該采用具有較強抗沖擊負荷的工藝。新建前置缺氧段，并將原有一條回流至現有缺氧池的管路接至新建的前置缺氧池。該單體的設置主要針對進水中總氮存在超標的情況，需添加一個較長的缺氧段以提高生化系統對總氮的沖擊負荷；同時也可以作為一個水量調節的調節池，以應對鎮區污水排放不規律的水量沖擊。

⑥深度處理工藝的選擇。對于總磷，由于生物除磷的極限性，要達到0.2mg/L 需要借助化學除磷手段。本項目除磷要求較高，需要在二沉池出水后投加除磷藥劑（PAC、PAM 等）強化除磷效果。對于混凝沉淀單元的選擇，結合本項目特點，并經過現場實驗，采用高效沉淀池作為深度處理的混凝沉淀工藝段。高效沉淀池與靜態沉淀池相比，沉淀效率高，結構緊湊，土建造價較低；出水水質好, 耐沖擊負荷, 在較大范圍內不受流量或水質負荷變化的影響；運行成本低，與傳統工藝相比，節約10%~30%的藥劑。考慮到該污水處理廠進水中含有一定比例的工業廢水，在高效沉淀池工藝段增加一套粉末活性炭投加設備，作為出水水質差時的應急手段，確保穩定達標排放。

⑦預留深度處理工藝。由于本項目存在工業廢水，未來進水水質存在變化的可能，特別是工業廢水中存在的難降解有機物，生化段處理效果有限，因此需要預留后續深度處理工藝以進一步去除COD。低濃度的COD 去除主要通過物化方法，目前工程應用的較多的主要有臭氧氧化和芬頓氧化，考慮到臭氧氧化工藝相對簡單，運行費用低于芬頓氧化，本方案選用臭氧氧化工藝為預留深度處理工藝，臭氧接觸池土建先行，設備待未來水質惡化時再配備，土建設備均按1.5 萬m3/d 建設。

⑧剩余污泥處置方案。提標改造后需要將污泥脫水至含水率為60%，現有的帶式壓濾機難以達到該目標，本次提標改造將現有帶式脫水機拆除后新建一座板框壓濾脫水機房，將污泥脫水至60%后外運，用于添加到頁巖中焚燒制磚。

5.5 預留反硝化處理工藝段用地

綜合分析研判提標達到的水質標準和提標工藝的經濟合理性，本次提標改造工程在現有A2/O 池前設置一個前置缺氧池，增加了反硝化時間，通過調整工藝參數，進一步提升了脫氮效果，但是生化法對總氮的去除效果有限；而且工業廢水經過企業內部污水處理設施的生化處理后，入網污水中的BOD5顯著下降，進一步限制了污水處理廠生化段的脫氮能力。未來如繼續提高出水標準，需考慮增設后置反硝化處理工藝段，以確保TN 穩定達標，本項目在建設過程中，預留了反硝化處理工藝段用地。

6 新建/改建構建筑物建設規模

表5 為提標改造后污水處理廠新建/改建構建筑物建設規模情況。

表5 提標改造后污水處理廠新建/改建構建筑物一覽表

7 工程投資及運行效果

本建制鎮污水處理廠投資概算總額為3014.14 萬元，出水標準從國家一級A 標準提升至地表水準Ⅳ類標準（總氮執行12mg/L，總磷執行0.2mg/L），污水處理服務費每噸水提升了0.6 元。本項目自建成投運以來，污水處理工藝系統穩定，出水水質穩定達到設計要求，從2021 年污水處理廠進出水水質情況（表6）可以看出，出水準Ⅳ類達標率100%，其提標改造工藝方案表現出良好的可靠性、成熟性，抗沖擊負荷能力較強，運行維護管理方便，基建投資省，運行成本經濟合理，對建制鎮類似污水處理廠的準Ⅳ類出水提標改造項目具有較好的借鑒作用。

表6 2021 年污水處理廠進、出水水質表 單位：mg/L