馬杭污水處理廠提標改造工程設計

劉科軍，徐 清

（1.常州市市政工程設計研究院有限公司，江蘇 常州 213003；2.江蘇大禹水務有限公司，江蘇 常州 213164）

近年來，江蘇省太湖流域由于河湖眾多、水網密布，大量城鎮污水的排放導致水環境形勢嚴峻，水污染防治壓力增加。江蘇各地以城鎮污水提質增效“333”行動為抓手，大力推進城市污水處理設施的建設和升級改造，不斷提升城鎮生活污水收集處理能力和水平。

1 概況

馬杭污水處理廠位于江蘇省太湖流域某紡織工業園，原設計規模為1.8 萬m3/d，其中處理印染廢水1.6 萬m3/d，生活污水0.2 萬m3/d。隨著城市化進程的不斷加快，周邊城鎮生活污水收集量不斷上升。2019年4 月，通過優化整合污水處理資產和資源，馬杭污水處理廠進行技術改造，本次改造為城鎮污水處理廠，設計規模為1.8 萬m3/d，改造后不再處理印染廢水。

2 改造方案

2.1 設計進、出水水質

馬杭污水處理廠位于常州武進區，屬于江蘇省太湖流域三級保護區范圍，其出水指標需達到DB32/1072—2018《太湖地區城鎮污水處理廠及重點工業行業主要水污染物排放限值》中太湖地區其他區域內重點工業行業主要水污染物排放限值，如表1。

表1 污水廠改造工程設計進、出水水質

由表1 可分析出：①TN 控制要求較高，特別是在進水TN 達55 mg/L，仍要出水控制在12 mg/L 以下，去除率需達78%。一般認為，TN 的去除效果主要受制于進水BOD5/TN 的比值［1］。生物處理系統進水BOD5與達標所需TN 去除量的比值小于5 時，一般需采取碳源補充措施［2］。從本工程進水水質來看，BOD5/TN=4.65，碳源無法確保滿足要求，需考慮外部碳源的投加。②出水TP 要求較低。對于污水中TP 的去除主要有生物除磷和化學除磷，而后置沉淀是常采用的除磷效果最好的工藝，磷的去除率大于95%，出水磷質量濃度一般低于0.5 mg/L［3］。

2.2 現狀工藝流程

馬杭污水廠現狀工藝流程，如圖1。

圖1 現狀工藝流程

2.3 改造方案

通過對污水廠進、出水水質分析及充分利用現狀處理構筑物，本次改造采用具有高效生物除磷脫氮功能的生化處理工藝，同時注重生化處理系統的脫氮效果，將TN 的去除盡可能多地轉移到二級生物處理階段，充分利用原污水中碳源，減少外加碳源的需求，以降低運行成本。

由于A2/O 工藝是負荷率較高，泥齡與水力停留時間相對較短的工藝，更適于對現有以去除含碳有機物為目標的二級污水廠進行改造［4］，因此本工程采用A2/O 工藝作為二級處理的主體工藝。具體改造流程如圖2。

圖2 改造工藝流程

圖3 CODcr、BOD5 去除效果

圖4 氨氮、TN、TP 去除效果

3 工程設計

3.1 格柵間

現狀格柵間土建保留，設備按1.8 萬m3/d配備。設計流量Qmax=0.289 m3/s；過柵流速0.60 m/s；柵條間隙6 mm。本次更換回轉式細格柵1 臺，格柵寬1.4 m，安裝角度70°，功率3.7 kW，帶密閉裝置。配套螺旋壓榨機1 臺，功率2.2 kW。

3.2 調節池

現狀調節池保留，平面尺寸54 m×25 m，總高5 m，有效水深4.5 m。設計規模1.8 萬m3/d，調節時間8.1 h。

3.3 進水泵房

現狀進水泵房土建保留，平面尺寸13.5 m×5 m，半地下式泵房，地下5 m，地上4 m。設計規模1.8 萬m3/d，本次更換水泵，采用4 臺立式排污泵，3 用1 備，單泵流量350 m3/h，揚程15 m，功率30 kW。

3.4 生物反應池

生物反應池一座兩組，設計規模1.8 萬m3/d，平面尺寸63 m×56 m。通過活性污泥法計算，將現狀水解酸化池及曝氣池改造成A2/O 池，用于強化除磷脫氮。其中，好氧池主體廊道的設計采用推流式，推流式的反應速率和污染物降解效率比完全混合式有較佳優勢［5］。具體改造如下：①原水解酸化池增加隔墻分隔，按照水流方向，第一格為厭氧池，其余為缺氧池。②在好氧池末端設置污泥內回流泵，污泥回流至缺氧池，內回流比為300%。

生物反應池設計流量Qmax=0.289 m3/s；污泥負荷0.079 kgBOD5/kgMLSS·d，污泥濃度3.5 g/L，污泥齡12.1 d，總停留時間17.2 h，其中厭氧區2.3 h，缺氧區4.9 h，好氧區10 h，厭、缺氧區有效水深6.45 m，好氧區有效水深4.5 m，污泥產率系數0.49 kgVSS/kgBOD5，標準需氧量8305.5 kgO2/d，剩余污泥量548.5 m3/d，氣水比7.6∶1。

考慮到進水碳源的不足，增設碳源投加裝置。碳源采用醋酸，設計最大投加量為40 mg/L，投加點為生物反應池的缺氧區，配套投加計量泵3 臺，2 用1備，單泵流量120 L/h，揚程70 m,功率0.37 kW。

3.5 配水井

現狀配水井1 座，直徑4 m，高度3.9 m。本次保留。

3.6 二沉池

現狀二沉池保留。設計規模1.8 萬m3/d，共兩座，采用輻流式沉淀池，直徑28 m。二沉池表面負荷1.10 m3/m2·h；沉淀時間2.5 h；有效水深2.8 m；設直徑28 m 全橋式吸泥機1 套，功率1.5 kW。

3.7 混凝及三沉池

現狀混凝及三沉池保留。設計規模1.8 萬m3/d，采用機械混合絮凝加斜板沉淀池。其中，混合池反應時間2 min，絮凝池反應時間17 min，沉淀池高峰流量時設計表面負荷3.14 m3/m2·h，有效水深4 m。

3.8 尾水泵房

因污水處理廠尾水汛期無法重力排河，需設置尾水泵房，用于汛期尾水的抽排。新建尾水泵房1 座，設計規模1.8 萬m3/d，設置3 臺潛水軸流泵，2 用1 備，單泵流量521 m3/h，揚程2.3～3.2 m，功率7.5 kW。

3.9 污泥外回流泵房

現狀污泥外回流泵房保留。設計規模1.8 萬m3/d，污泥外回流比為100%。本次更換6 臺外回流泵，4 用2 備，單泵流量260 m3/h，揚程8.2 m，功率15 kW。

3.10 濃縮池

現狀濃縮池保留。設計規模1.8 萬m3/d，共兩座，采用重力濃縮池。單座主要設計參數為，處理污泥干重3750 kg/d；進泥含水率99.3%；出泥含水率97.5%；固體負荷21.2 kg/m2·d；有效水深4.0 m；直徑15 m。每座濃縮池內安裝周邊傳動污泥濃縮機1 臺。

3.11 儲泥池

現狀儲泥池保留。設計規模1.8 萬m3/d，共1 座，儲泥池尺寸為6 m×4 m，有效水深2.5 m，內設攪拌機1 臺。

3.12 脫水機房

現狀脫水機房土建保留，平面尺寸12 m×18 m。主要設計參數：剩余污泥干重7500 kg/d；脫水前污泥量300 m3/d；污泥含水率97.5%；脫水后污泥含水率80%；脫水后污泥量37.5 m3/d；絮凝劑投加采用PAM。

本次改造拆除原有設備及管道，重新布置離心脫水機2 臺，1 用1 備，脫水機按每天工作16 h，每臺處理能力為20 m3/h，功率30+11 kW。脫水后污泥采用干污泥螺桿泵送入污泥儲罐，單臺干污泥螺桿泵流量2～6 m3/h，輸出壓力16 bar，功率15 kW。

3.13 加氯、加藥間

現狀加氯、加藥間保留。本次設備按1.8 萬m3/d配備，其中，混凝劑采用PAC，設計最大投加量20 mg/L，設置PAC 投加系統1 套，配套計量泵和30 m3PE 儲罐1 座；本次加氯采用次氯酸鈉，設計最大投加量15 mg/L，設置次氯酸鈉投加系統1 套，配套計量泵及10 m3PE 儲罐1 座。

3.14 鼓風機房

現狀鼓風機房保留，平面尺寸25.2 m×7.2 m。本次設計規模1.8 萬m3/d，設計風量95 m3/min。具體拆除原有4 臺風機，新設空氣懸浮離心風機2 臺，1 用1 備，單臺風量95 m3/min，風壓55 kPa。

4 經濟分析

工程總投資4029.77 萬元，單位處理水經營成本為1.07 元/m3，單位水處理總成本為1.37 元/m3，處理出水水質穩定，達到DB32/1072—2018《太湖地區城鎮污水處理廠及重點工業行業主要水污染物排放限值》中太湖地區其他區域內重點工業行業主要水污染物排放限值要求。

5 運行效果分析

目前，污水廠實際處理水量約1.8 萬m3/d。以下是污水廠提標改造完成后，運行十個月對各種污染物的去除效果。

從上圖中可以看出：①本次提標改造工藝對各污染物均有較好的去除效果，出水各類水質指標都能穩定達標，其中CODcr、BOD5、TP、NH3-N 去除率都在90%以上；②TN 的去除效果也較好，平均出水為7.41 mg/L，特別是在氣溫較低的冬季（1 月，2 月）也能穩定達標，表明該工藝具有高效的脫氮效果。

6 結語

馬杭污水廠提標改造工程的建成和投產運行充分利用閑置的污水處理資源，有效解決當地污水量的增加與處理能力不足的矛盾，為當地污水提質增效的開展提供保證，也為周邊類似工業污水廠的轉型、改造及利用提供參考和借鑒。