生活污水處理廠提標改造工程研究
——以柘榮縣生活污水處理廠為例

鄭 華

（福建省華廈能源設計研究院有限公司，福州 350001）

2015年4月，國務院發布《水污染防治行動計劃》，要求加快城鎮污水處理設施建設與改造，要求大多已建生活污水處理廠出水水質由一級B 標準提升到一級A 標準[1]。而大多數生活污水處理廠現有處理工藝不能達到一級A 標準，城市生活污水處理廠提標改造迫在眉睫。

1 工程概況

1.1 原有設計資料

柘榮縣生活污水處理廠位于城郊鄉前山村管福寺南側，原有處理規模為10 000 m3/d，污泥處理采用帶式脫水機干化。原設計進水水質指標有化學需氧量（CODCr）、五日生化需氧量（BOD5）、懸浮物（SS）和氨氮（NH3-N）。原設計進水水質為：CODCr≤180 mg/L，BOD5≤80 mg/L，SS ≤100 mg/L，NH3-N ≤22 mg/L。原出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級B 標準。生活污水處理廠原有的處理工藝流程如圖1所示。

圖1 原有處理工藝流程

污水先經粗格柵去除較大漂浮物，再由進水泵房內的提升泵提升到細格柵池，由細格柵去除細小漂浮物與部分懸浮物。細格柵處理后的污水進入旋流沉砂池，去除砂粒等無機物。旋流沉砂池出水經電磁流量計計量后自流入接觸氧化池，在鼓風機的供氧與攪拌作用下，微生物有效降解污水中的有機物質及氨氮等污染物。生化出水進入二沉池進行泥水分離，上清液自流入人工濕地進一步降解有機物、氮、磷等污染物，出水最終經紫外線消毒后達標排放。二沉池內的污泥部分回流至生化系統，剩余污泥由污泥泵排入儲泥池。

1.2 存在的問題

進水的有機物濃度較低，使得生化池內的活性污泥量增長有限，生化池內污泥沉降比（SV）僅能維持在5%左右。活性污泥量增長有限，特別在冬季運行時，N、P 治理指標存在矛盾，如果要控制P 指標達標排放，就需要排放一定量的污泥，生化池內的污泥濃度就會下降，使得N 指標超標；如果要控制N 指標達標排放，就需要保證生化池內有足夠的污泥量，減少排泥量，這樣又會使得P 指標超標。這是目前污水處理存在的最突出問題，也是本次升級改造需要重點解決的問題。

2 解決方案

本次設計根據原有水質情況、污水處理廠運行情況及存在的問題，以盡量保留和利用原有設施，再新增部分處理設施為原則，使出水達到排放標準。主體的改造內容如下：新增缺氧池1 座，新增高密度沉淀池1 座，優化生化池填料，升級改造紫外線消毒設備，解決原有系統其他存在的問題。改造后的工藝路線為粗格柵+進水泵房+細格柵+旋流沉砂池+缺氧池+固定化微生物-曝氣生物濾池（I-BAF）+二沉池+高密度沉淀池+人工濕地+紫外線消毒。提標改造后，出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級A 標準。

3 改造方案

污水處理主體工藝流程如圖2所示。

圖2 改造后工藝流程

3.1 生化池改造

本次提標改造考慮在生化池內增設高效載體，新增生物載體高度為2 m，填料總容積約為500 m3，載體支架面積為530 m2，提高系統內微生物含量。這樣無須擴建生化池，該工藝對有機物、氨氮的治理效果好，可保證這兩個指標達標排放。若擴建一座好氧池，不僅要考慮用地要求，還要增設一套生化處理設備、管網與自控系統，造成工期長，費用高。而增設高效載體可以減少生化系統的硝化液回流量，硝化液回流泵可以利用原有的4 臺排泥泵（2 用2 備），只需更改管路，即可滿足硝化液回流的工藝要求。改造后生化池全部采用移動床膜生物反應器（MBBR），其在國外發展較早，目前在多個國家得到應用[2]。2008年，MBBR 首次在無錫市污水處理廠成功運用并良好運行[3]，之后開始在國內逐步推廣。MBBR 是向反應器中投加懸浮載體作為微生物生長的場所，被稱為“流動的生物膜”[4]。生化系統可增配1 套碳源補充設備和1 套堿液補充設備，用于處理冬季低溫運行時碳源與堿不足的問題。

3.2 新增缺氧池

新建缺氧池1 座，主要用于強化生化系統的脫氮能力。原污水處理廠可用土地有限，目前可利用土地為生化池前端的空地，平面尺寸為18 m×10 m，有效水深為4.5 m（超高為0.5 m），池高為5.0 m，有效容積為810 m3，水力停留時間為2 h。因水力停留時間較短，考慮在缺氧池內增設填料區，增強缺氧池的脫氮能力，填料高度為2.5 m，填料容積為450 m3，填料支架面積為360 m2。為提高泥水混合效果，本次改造新建的缺氧池采用空氣攪拌，氣源利用現有鼓風機。廠內現有鼓風機3 臺，原設計為2 用1 備，而根據污水處理廠日常運行情況，現有風機僅用了1 臺，故風量完全滿足改造后整個污水處理廠的運行要求。

3.3 新增高密度沉淀池

新建高密度沉淀池1 座，主要采用物化方式去除系統中的磷，保證磷的達標排放。高密度沉淀池由3 個模塊組成，分別是集成式絮凝區、沉淀區及污泥濃縮區[5]。高密度沉淀池反應區長為5 m，寬為4.8 m，沉淀區長為10 m，寬為8 m，表面負荷為10 m3/（m2·h）。主要設備有提升泵、排泥泵、回流泵、加藥機、刮泥機和攪拌機。提升泵流量為300 m3/h，揚程為8 m，共有3 臺，電機功率為15 kW；排泥泵流量為100 m3/h，揚程為7 m，共有1 臺，電機功率為3.7 kW；回流泵流量為100 m3/h，揚程為7 m，共有2 臺，電機功率為3.7 kW；加藥機規格為1 000 L，共有2 臺，電機功率為2.2 kW；刮泥機型號為D7000，共有1 臺，電機功率為1.1 kW；攪拌機型號為D1500，共有1 臺，電機功率為0.75 kW。

考慮工藝流程布置、高程限制及管道布置要求，現有污水處理廠生化池前端可利用土地有限，僅能新建一座缺氧池，故本次改造新增高密度沉淀池，將脫氮、除磷分開。生物脫氮除磷是最經濟的方式，但在保證脫氮效率的前提下，磷的去除效率有限，最終無法保證磷達標排放。將脫氮、除磷分開，可保證生化池內污泥濃度足夠，提高氨氮治理效果。污水處理廠進水有機物濃度過低，這才是決定本工程不宜采用生物脫氮除磷的關鍵。若不將脫氮、除磷分開，則生物脫氮除磷的矛盾會始終存在。

3.4 消毒設備改造

更換紫外線消毒設備1 套，保證出水微生物指標達標。原有紫外線消毒設備僅滿足出水水質一級B 標準的要求，相比提標改造前，提標改造后紫外線消毒設備的要求與配置均不同，無法對原有設備進行改造，故需要更換一套消毒設備，紫外線消毒設備型號為UVC-320W-8/2-2，流量為420 m3/h，功率為12 kW。

4 結語

經工程投資分析，本次提標改造總投資為553.74 萬元，提標改造后，該生活污水處理廠的出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級A 標準。該生活污水處理廠實施提標改造，進一步改善了周邊河流的水環境質量，進一步削減了污染物排放量，進一步促進了社會經濟和環境保護的協調發展，其間接效益遠遠大于直接效益，有助于社會經濟的可持續發展。