深度處理技術在城鎮(zhèn)污水處理廠提標改造中的工程應用

摘要：四川省某城鎮(zhèn)污水處理廠出水水質(zhì)原來執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級B標準，隨著城鎮(zhèn)污水排放要求的提高，提標改造勢在必行。該污水處理廠原采用“格柵井+調(diào)節(jié)池+水解酸化池+接觸氧化池+二沉池+紫外線消毒”工藝，結(jié)合實際出水水質(zhì)數(shù)據(jù)中總氮超標的特點，在原二沉池后、紫外線消毒渠之前增加“高效沉淀池+反硝化濾池”組合。項目出水滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級A標準，可為同類型城鎮(zhèn)污水處理廠提標改造提供設計參考。

關鍵詞：深度處理技術；城鎮(zhèn)污水處理廠；提標改造；高效沉淀池；反硝化濾池

中圖分類號：X703.1 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）02-0-03

Engineering Application of advanced treatment technology in upgrading and renovating urban sewage treatment plants

XIANG Wei， JIAN Hao， YUE Zhongqiu， WANG Yingrong， FAN Xiaolu， ZHU Chunyou， LIU Jun

（Hunan Aerospace Kaitian Water Co.， Ltd.， Changsha 410100， China）

Abstract： The effluent quality of a certain urban sewage treatment plant in Sichuan province used to comply with the first level B standard of the Pollutant Discharge Standards for Urban Sewage Treatment Plants （GB 18918—2002）， with the increasing requirements for urban sewage discharge， it is necessary to raise the standard and make improvements. The sewage treatment plant originally used the process of “grid well + regulating tank + hydrolysis acidification tank + contact oxidation tank + secondary sedimentation tank + ultraviolet disinfection”， combined with the characteristic of total nitrogen exceeding the standard in actual effluent water quality data， a combination of “high-efficiency sedimentation tank +

denitrification filter” was added after the original secondary sedimentation tank and before the ultraviolet disinfection channel. The effluent of the project meets the first level A standard of the Pollutant Discharge Standards for Urban Sewage Treatment Plants （GB 18918—2002）， which can provide design reference for the upgrading and renovation of similar urban sewage treatment plants.

Keywords： advanced treatment technology; urban sewage treatment plant; upgrading and renovation; high-efficiency sedimentation tank; denitrification filter

隨著城鎮(zhèn)人口的增長和社會經(jīng)濟的發(fā)展，污水產(chǎn)生量不斷增加，原有的處理設施可能無法滿足需求，為更好地保障公眾健康和生活質(zhì)量，污水排放標準也相應提高。各地城鎮(zhèn)污水處理廠積極響應國家節(jié)能減排號召，排放標準由原來的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級B標準提升為一級A標準或者更高標準[1]。四川省某城鎮(zhèn)污水處理廠主要處理生活污水，原設計污水處理規(guī)模為700 m3/d，原采用格柵井+調(diào)節(jié)池+水解酸化池+接觸氧化池+二沉池+紫外線消毒工藝，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級B標準。為了落實國家政策，保護水環(huán)境，該污水處理廠實施提標改造，出水水質(zhì)由一級B標準提升至一級A標準。結(jié)合實際出水水質(zhì)數(shù)據(jù)的總氮（Total Nitrogen，TN）超標問題，該污水處理廠利用反硝化原理降解其中有機氮，在原二沉池后、紫外線消毒渠之前增加“高效沉淀池+反硝化濾池”組合，確保水質(zhì)穩(wěn)定提升[2]。經(jīng)過16個月的運行效果驗證，提標改造達到預期目標。項目出水污染物濃度顯著下降，水質(zhì)明顯改善，可為類似項目提供技術支撐。

1 污水處理工藝選擇

提標改造前，項目實際出水TN濃度超標。綜合考慮投資成本、占地面積和運營成本，深度處理選用反硝化濾池。反硝化濾池是獨特的過濾工藝，反硝化深床濾池是集生物脫氮及過濾功能于一體的處理單元，是脫氮及過濾并舉的先進處理工藝[3]。目前，常見的反硝化深床濾池按進水方式可分為下向流反硝化深床濾池和上向流反硝化深床濾池，其性能對比如表1所示。經(jīng)對比，項目采用上向流反硝化深床濾池。為保證上向流反硝化深床濾池穩(wěn)定運行，將高效沉淀池與上向流反硝化深床濾池相結(jié)合，進一步實現(xiàn)懸浮物（Suspended Solids，SS）、總磷（Total Phosphorus，TP）的高效去除，并同時去除部分五日生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand after 5 days，BOD5）、化學需氧量（Chemical Oxygen Demand，CODCr）。

1.1 工藝流程說明

污水處理工藝流程如圖1所示。二沉池出水自流進入中間水池，中間水池中的提升泵將污水提升至高效沉淀池。高效沉淀池通過混凝加藥和高效沉淀，去除污水中的TP、SS，含磷污泥排放至污泥處理系統(tǒng)。高效沉淀池出水通過自流進入上向流反硝化深床濾池。在反硝化濾池中，通過外加碳源進行反硝化脫氮，確保TN達標排放，同時利用過濾功能，去除SS，出水經(jīng)紫外線消毒后達標排放。反硝化濾池濾后出水用于濾池的反沖洗，反沖洗廢水排入前端調(diào)節(jié)池。

1.2 施工形式比較

結(jié)合高效沉淀池和上向流反硝化深床濾池的工藝特征，目前，項目可采用兩種施工方案。一種是土建結(jié)構(gòu)，另一種是模塊化的標準件結(jié)構(gòu)[4]。2個方案均能滿足項目設計出水水質(zhì)要求，技術比較如表2所示。若采用高效沉淀池、上向流反硝化深床濾池的土建結(jié)構(gòu)，則分隔多，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜，新建難度大，建設周期長，如果實際處理水質(zhì)水量達不到預期，就會造成投資浪費。同時，現(xiàn)場土建施工誤差較大，質(zhì)量一致性難以保障，影響工藝效果。采用工廠化鋼制設備，可根據(jù)處理水量的大小，高效組合模塊，避免浪費，節(jié)省時間，設計與施工周期短，安裝快捷，便于搬遷，維護方便，能夠?qū)崿F(xiàn)水處理設備的產(chǎn)業(yè)化、標準化與模塊化生產(chǎn)，經(jīng)濟實用[5]。經(jīng)對比，項目采用模塊化的高效沉淀池與上向流反硝化深床濾池組合。

2 運行費用分析

2.1 電費

提標改造后，項目裝機功率為22.39 kW，運行功率為14.12 kW，每天電耗為94.06 kW·h，噸水電耗約為0.134 kW·h，電費按照0.70元/（kW·h）計算，電費單價約為0.094元/t水。

2.2 人工費

提標改造工程并入原有污水處理廠進行管理，不另行增加人員編制。

2.3 藥劑費

采用聚合氯化鋁作為除磷劑，每天需要30 kg聚合氯化鋁，配制的藥劑濃度為5%，按照市場價2.0元/kg計算，除磷劑投加費用為60元/d，則除磷劑理論投加費用為0.086元/t水。為了去除TN，投加乙酸鈉補充碳源。1 mg硝酸鹽氮理論消耗2.87 mg CODCr，但常規(guī)脫氮工藝實際需要消耗5～8 mg CODCr。根據(jù)實際經(jīng)驗，反硝化濾池去除1 g TN只需要消耗4 mg CODCr，按TN濃度為5 mg/L時需要外加碳源的標準設計，則乙酸鈉投加量為14 kg/d，按照乙酸鈉（含量25%）市場價1 500元/t計算，總藥劑費用為0.206元/t水。

2.4 運行成本

項目污水處理設施的直接運行成本如表3所示。

3 工程運行情況

2023年，項目完成提標改造，調(diào)試后開始試運行，實際運行結(jié)果如表4所示。除了SS、CODCr、BOD5、TN和TP，監(jiān)測指標還有pH值和氨氮（NH3-N）。監(jiān)測結(jié)果表明，污水處理效果良好，各項污染物指標均已達到排放標準，出水水質(zhì)穩(wěn)定。

4 結(jié)論

項目運行結(jié)果表明，該組合工藝能有效地處理生活污水，出水水質(zhì)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級A標準，為同類型城鎮(zhèn)污水處理廠提標改造提供借鑒。從噸水運行費用來看，電費為0.942元/m3，藥劑費為1.605元/m3，人工薪酬及福利費為0.196元/m3，自來水費為0.012元/m3，設備維護費為0.078元/m3，在線監(jiān)測設備維護費為0.116元/m3，管理費用為0.101元/m3，噸水總直接運行費用為3.05元。在實際運行中，生活污水水質(zhì)與水量變化較大，應根據(jù)實際情況靈活調(diào)整曝氣量、加藥量、混合液回流量和污泥回流量等指標，使各項出水指標穩(wěn)定達標。

參考文獻

1 李瓊輝，周慧芳.關于城鎮(zhèn)污水處理廠提質(zhì)增效措施研究[J].工程學研究與實用，2024（17）：67-69.

2 高晨晨，李思雨，穆 瑩，等.地下式污水處理廠用地現(xiàn)狀與節(jié)地分析[J].給水排水，2023（9）：20-23.

3 洪小培.城市環(huán)境工程污水處理中存在的問題及解決方法分析[J].黑龍江環(huán)境通報，2023（5）：108-110.

4 李洪浩.環(huán)境工程污水處理技術應用探討[J].科技視界，2023（8）：39-41.

5 李博洋，顧成奎，羅曉麗，等.“水十條”實施背景下工業(yè)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展的路徑探討[J].環(huán)境保護，2015（9）：28-31.

收稿日期：2024-12-03

作者簡介：向偉（1981—），男，湖南株洲人，工程師。研究方向：污水處理裝備的開發(fā)。

通信作者：劉君（1989—），女，湖南婁底人，碩士，高級工程師。研究方向：水污染控制。