汕頭市某生活污水處理廠提標改造 工程設計探討

郭 煒，王靖宇

（廣東省廣業環保產業集團有限公司，廣東廣州 510030）

1 工程概況

隨著城鎮人口與污水排放總量的不斷增加，污水處理設施的建設與改造升級已成為改善城鎮生活環境，提升人民生活質量，促進經濟、社會可持續發展的重要保障。汕頭市某生活污水處理廠設計污水處理能力12萬m3/d，設計出水水質采用《城鎮污水處理廠污染物排放標準》GB 18918—2008中二級標準，實際基本能達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級B標準。根據國家生態環境部等10部委《近岸海域污染防治方案》以及《廣東省住房和城鄉建設廳廣東省環境保護廳關于進一步加快敏感區域污水處理設施提標改造工作的通知》的要求，敏感區域（供水通道沿岸、重要水庫匯水區、近岸海域直接匯水區等）、建成區水體水質達不到地表水Ⅳ類標準的城市等區域的城鎮污水處理設施出水應達到一級A標準及廣東省地方標準《水污染物排放限值》（DB 44/26—2001）的較嚴值。目前汕頭市某生活污水處理廠現有處理設施不能滿足出水水質目標，因此對該生活污水處理廠進行水質提標改造勢在必行。

2 污水處理廠現狀

2.1 污水廠基本概況

汕頭某污水處理廠實際用地面積0.06 km2，設計總規模為12.0萬m3/d，主要指標設計進水水質，CODCr為350mg/L、BOD5為150mg/L、氨氮為30mg/L、總磷為4.5mg/L。設計出水水質執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》GB 18918—2008 中二級標準。現狀廠區主要構（建）筑物包括粗格柵及進水泵房、細格柵及渦流沉砂池、完全混合型A2/O生化池、鼓風機房、二次沉淀池、污泥泵房、儲泥池、污泥濃縮脫水車間、消毒池及尾水排放泵房。

2.2 污水廠運行現狀

目前該污水處理廠日均進水量約接近12.0萬m3/d，出水標準基本能滿足國家標準一級B標準的要求，實際運行指標如表1所示。

表1 污水處理廠運行水質月均值（mg/L）

實際處理量已達到設計規模，污水廠運轉正常，出水穩定達標。本污水處理廠所選用的工藝系統具有抗沖擊能力強的顯著特點，在污水處理廠進水水質水量超過設計進水水質水量指標的情況下，實際出水水質優良，基本能達到一級B標準，甚至部分指標如 CODCr、TN及NH3-N等達到或接近一級A標準，目前良好的出水水質為本工程的提標提供了有利條件，但目前工藝及處理設施出水無法確保出水穩定滿足一級A標準。

3 提標改造方案比選

在提標改造的工程實踐中，一般以“先源頭控制，后強化處理；先功能定位，后單元比選；先優化運行，后工程措施；先內部碳源，后外加碳源；先生物除磷，后化學除磷”為總體技術原則。由于污水成分的復雜性及要求達到一級A排放標準或更嚴標準，污水深度處理工藝也千差萬別。在實際的污水深度處理過程中往往由于單一的某種處理工藝很難完全達到一級A排放標準或再生水水質要求，因而需要多種污水處理技術的合理組合，且這種組合與各處理單元的互容性和經濟上的可行性有關。

結合本工程用地受限的特點，根據進水水質特點和出水水質要求，本著投資合理、運行費用經濟、水質安全可靠的原則，從上述諸多的工藝中篩選出同樣具有除磷脫氮和提標功能的“A2/O＋膜生物反應器（MBR）”工藝[1]以及“A2/O＋混凝沉淀過濾”工藝[2]作為本工程的選擇方案，進行技術經濟比較，從中確定推薦方案。

3.1 A2/O＋MBR

MBR工藝把含高濃度MLSS的活性污泥處理和超濾膜系統相結合。總體上，該工藝利用中空纖維膜（微/超濾膜）替代了傳統活性污泥法的二沉池和三級深度處理中的砂濾。MBR將分離過程中的膜分離技術與傳統廢水生物處理技術有機結合，提高了固液分離效率，并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中特效菌（特別是優勢菌群）的出現，提高了生化反應速率，同時還可以通過降低F/M比以減少剩余污泥量。相對于傳統的活性污泥法來講，它用膜分離取代了沉淀池的固液分離，可去除懸浮顆粒獲得高質量的處理水質，與脫氮除磷工藝相結合，達到提標的目的，出水效果優于一級A，既節省了占地，又達到了高質量回用的目標。

3.2 A2/O＋混凝沉淀過濾

在城市污水回用處理中，向經二級處理后的尾水中投加混凝劑和助凝劑，以破壞水中膠體顆粒的穩定狀態，在一定水力條件下，通過膠體間以及微粒間的相互碰撞和聚集，從而形成易于從水中分離的絮狀物質。然后在濾池中流經多孔介質或濾網作進一步的固液分離。目前常用的絮凝沉淀方式主要有：網格絮凝斜管、折板絮凝平流池、高效沉淀池、加砂高效沉淀池及磁混凝沉淀池等。目前常用的過濾方式主要有反硝化深床濾池[3]、連續流砂濾池[4]、回轉式精密過濾器、纖維轉盤濾池[5]等。根據對出水水質要求的不同及用地情況差異，實際工程應用中可以對絮凝沉淀及過濾有多種組合工藝。對于本工程出水一級A標準要求，磁混凝沉淀池出水濁度低可以省去后續過濾處理單元。而高效沉淀池作為傳統常用的深度處理工藝，一般需要結合適合回轉式精密過濾器等過濾單元一并使用，方能滿足尾水的排放要求。

3.3 方案比選

根據國內外污水一級A 排放標準采用工藝情況，本工程提標擬采用如下兩個方案進行比較。MBR 工藝在對現有污水廠進行升級改造項目具有突出的優勢。具體表現在不新增土地、不停水的條件下，對現有水廠進行提標升級改造。方案二：A/A/O＋混凝沉淀過濾工藝。

從生物降解能力、與現有系統組合情況、占地、投資與運行費用、建設周期等多方面考慮， A2/O＋MBR工藝優點在于出水水質可以穩定達標，生化反應速率高，加強了系統反硝化脫氮的處理能力；占地小，對現有設施改造少，不新征用地；出水水質優于設計要求，MBR出水可直接回用，滿足優質回用水質要求，且工期短。新建設施少，建設工期約10個月。但缺點在于投資、運營成本高，運營成本約0.5～0.6元/t，總投資約14500萬元。A2/O＋混凝沉淀過濾工藝優點在于投資、運營成本低，運營成本約0.4元/t，總投資約7000萬元，但缺點在于出水水質可以達標，但對總氮的去除能力有限，且占地大，工期長，工程量大，建設工期約18個月。

兩個提標工藝出水水質都可以滿足要求，本工程立足于現狀規模和最近出水標準要求，建設工期時間要求較低，考慮到A2/O＋混凝沉淀過濾為常規處理方法，應用廣泛，出水水質好，管理經驗多，維護簡單，投資和運行成本低，因此為減少投資和成本，提標主體工藝推薦采用A2/O生化池加填料+磁混凝沉淀池工藝。

4 提標工程工藝設計探討

4.1 廠區平面布置

根據現狀用地情況來看，污水處理廠四周為道路、房屋及河道，基本無地可征；且結合建設單位要求，本工程在現狀圍墻內建設，不新征用地，設計地面標高與原設計保持一致，為2.60～2.80m。本次主要新增構、建筑物主要包括二次提升泵房、磁混凝沉淀池、除磷加藥間，同時在拆除原有機修、倉庫、車庫后考慮擇址另建機修、倉庫、車庫1座。廠區平面布置如下：拆除原有機修、倉庫、車庫，在綜合樓與接觸消毒池之間新建二次提升泵房、磁混凝沉淀池；在粗格柵及進水泵房北側新建機修、倉庫、車庫；在污泥濃縮脫水車間與粗格柵及進水泵房之間新建除磷加藥間。

4.2 工藝流程布置

本次提標改造建設后，總體工藝流程詳見圖1所示。該污水廠提標改造工程設計規模為12.0萬m3/d，二級處理工藝在A2/O生化池增加填料（MBBR）能達到進一步去除較難降解的COD及進一步提高硝化反應的目的，有助于提高生化池的容積負荷和處理效率。深度處理系統增加磁混凝沉淀池工藝，并輔以化學除磷能有效保障出水TP，SS穩定達標排放。磁混凝沉淀池是水沉淀技術的一種創新，集合了多種沉淀技術的特點。主要體現在沉淀效率高、出水水質穩定優異、占地面積小、抗沖擊能力強等。本工程根據生物磁混凝沉淀工藝技術特點，推薦采用聚合硫酸鐵（PFS）作為化學除磷藥劑。同時采用PAM作為助 凝劑。

圖1 提標改造后工藝流程圖

5 結語

該生活污水處理廠設計規模為12萬m3/d，污水處理提標改造工藝在不改變總處理規模的情況下新增磁混凝沉淀池工藝，A2/O生化池增加填料（MBBR），并輔以化學除磷。提標改造工藝出水水質好，管理經驗多，維護簡單，投資和運行成本低，能夠有效保障出水TP、BOD5穩定達標排放，其余因子在提標改造前就能穩定達標。該提標改造工程可切實減少污染物總量的排放，改善和提升周圍生態環境。