某污水處理廠提標(biāo)改造工程案例

胡小珊，徐鐵良，王 珊

（河南澤衡環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆幽?許昌461670）

1 工程概況

某污水處理廠存在的主要問題是非榨季氨氮排放超標(biāo)和榨季COD排放超標(biāo)。在果汁廠非榨季，只處理城鎮(zhèn)生活污水，水量約3000t/d，出水指標(biāo)COD達(dá)標(biāo)，但出水NH3-N的質(zhì)量濃度在20mg/L左右。在果汁廠榨季，處理城鎮(zhèn)生活污水和預(yù)處理后的果汁廢水，水量近8000t/d，出水NH3-N達(dá)標(biāo)，但COD超標(biāo)，質(zhì)量濃度在100mg/L左右。為減輕對(duì)環(huán)境的污染，確保NH3-N、COD指標(biāo)削減，需要對(duì)現(xiàn)有污水處理廠進(jìn)行升級(jí)提標(biāo)改造，使污水處理廠出水COD、NH3-N、TP等指標(biāo)滿足GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 設(shè)計(jì)范圍

2.1 進(jìn)出水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

非榨季城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水指標(biāo)如下：COD的質(zhì)量濃度為500mg/L，BOD5的質(zhì)量濃度為250mg/L，NH3-N的質(zhì)量濃度為50mg/L，TN的質(zhì)量濃度為65mg/L，TP的質(zhì)量濃度為8mg/L，水量為3000m3/d。

榨季城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水指標(biāo)如下：COD的質(zhì)量濃度為500mg/L，BOD5的質(zhì)量濃度為200mg/L，NH3-N的質(zhì)量濃度為20mg/L，TN的質(zhì)量濃度為35mg/L，TP的質(zhì)量濃度為3mg/L，水量為8000m3/d。

改造后污水處理廠出水COD、NH3-N、TP等指標(biāo)的質(zhì)量濃度要求達(dá)到GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，即COD為50mg/L，BOD5為10mg/L，NH3-N為5mg/L，TN為15mg/L，TP為0.5mg/L。

2.2 設(shè)計(jì)改造難點(diǎn)

在果汁廠榨季，城鎮(zhèn)污水處理廠處理對(duì)象為生活污水和經(jīng)預(yù)處理后的果汁廢水，由于預(yù)處理后的果汁廢水經(jīng)過了兩級(jí)生化處理，污水的可生化性降低，含有部分難生物降解有機(jī)物，且占總水量的比例很大（5/8），排入城鎮(zhèn)污水處理廠，再采用活性污泥法生化處理且排放標(biāo)準(zhǔn)很高，出水COD不易達(dá)標(biāo)。另外城鎮(zhèn)污水處理廠在果汁廠榨季與非榨季，處理的對(duì)象和水量都不一樣，都要求達(dá)標(biāo)排放且要求最低的運(yùn)行費(fèi)用，對(duì)污水處理廠管理操作人員現(xiàn)場應(yīng)變能力要求較高。

2.3 解決方案

針對(duì)污水處理廠在果汁廠榨季確保達(dá)標(biāo)排放，可以采取的措施有：①對(duì)果汁廠廢水處理站進(jìn)行改造，果汁生產(chǎn)廢水全部進(jìn)入系統(tǒng)預(yù)處理且出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求再排入城鎮(zhèn)污水處理廠，從源頭控制有機(jī)物濃度及處理難度，降低城鎮(zhèn)污水處理廠有機(jī)負(fù)荷；②針對(duì)污水處理廠在果汁廠榨季處理對(duì)象為生活污水和經(jīng)預(yù)處理后的果汁廢水，廢水的可生化性較差，前期預(yù)處理采取水解酸化工藝，提高廢水的可生化性；③將污水處理廠的CASS二級(jí)處理工藝改造成改良A2/O工藝，使二級(jí)處理工藝能同時(shí)具有較強(qiáng)的去除有機(jī)物、脫氮除磷功能；④結(jié)合國內(nèi)目前深度處理及中水回用工程實(shí)際運(yùn)行情況，采用混凝過濾深度處理工藝，在降低出水懸浮物的同時(shí)，進(jìn)一步去除部分有機(jī)物，化學(xué)除磷，確保出水各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)排放。

針對(duì)污水處理廠在果汁廠非榨季確保達(dá)標(biāo)排放及降低運(yùn)行費(fèi)用問題，可以采取的措施有：①污水處理廠在果汁廠非榨季處理對(duì)象為高濃度氨氮生活污水，雖然氨氮濃度比一般生活污水高但水量較小，只有3000m3/d，利用改造后的改良A2/O工藝可以通過加大回流，增強(qiáng)脫氮除磷效果，確保COD達(dá)標(biāo)的同時(shí)，N、P指標(biāo)達(dá)標(biāo)排放；②由于改良A2/O工藝+混凝過濾工藝，工藝本身管理簡便，沒有CASS工藝管理復(fù)雜，且分別針對(duì)果汁廠榨季與非榨季制定兩套運(yùn)行模式，在出水達(dá)標(biāo)的前提下，將運(yùn)行費(fèi)用降到最低。

3 污水處理改造方案

3.1 原有污水處理工藝分析

城鎮(zhèn)污水處理廠在果汁廠榨季主要的問題是出水COD不達(dá)標(biāo)。在果汁廠非榨季，雖然說從理論角度出水各項(xiàng)指標(biāo)都能達(dá)標(biāo)，但采用CASS工藝在處理高濃度氨氮生活污水時(shí)要求實(shí)時(shí)控制非常嚴(yán)格且現(xiàn)場又沒有先進(jìn)的在線監(jiān)測設(shè)備，造成現(xiàn)場管理難度很大，很多情況下都是氨氮不達(dá)標(biāo)。所以對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造，要求工藝本身具有很強(qiáng)的去除有機(jī)物、脫氨除磷功能，且操作管理簡便。原有污水處理工藝流程如圖1所示。

圖1 原有污水處理廠工藝流程

該污水處理廠現(xiàn)有構(gòu)筑物情況：格柵井1座，8.0m×0.8m×3.0m，有效水深0.4m；集水井1座，5.0m×4.0m×4.0m，有效水深2.2m，有效容積44m3；調(diào)節(jié)池1座，18.0m×16.0m×5.0m，有效水深4.5m，有效容積1296m3；CASS池2座，40.0m×12.0m×5.5m，有效水深5.2m，有效容積2496m3，預(yù)反應(yīng)區(qū)占15%；中間水池1座，16.0m×12.0m×5.5m，有效水深5.0m，有效容積960m3；氣浮池2座，12.0m×5.0m×2.5m，有效水深2.0m，有效容積120m3；消毒池1座，10.0m×6.0m×3.0m，有效水深2.5m，有效容積150m3；污泥池1座，8.0m×4.0m×5.5m，有效水深5.0m，有效容積160m3。

3.2 污水處理廠提標(biāo)改造工藝選擇及改造思路

本污水處理廠在果汁廠非榨季，處理對(duì)象為高氨氮生活污水；在果汁廠榨季處理生活污水和預(yù)處理后的果汁廢水。污水廠出水水質(zhì)都要求達(dá)到GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)要求，污水處理工藝要求同時(shí)具有較好的去除有機(jī)物和除磷脫氮的功能。由于本工程處理尾水排放要求較高，僅僅采用一種主體工藝很難達(dá)到水質(zhì)要求，因而需要采用多種工段進(jìn)行合理組合，且保證各處理工藝的互溶性以及協(xié)調(diào)性。綜合考慮污水廠實(shí)際特點(diǎn)，污水處理考慮采取前置處理+強(qiáng)化二級(jí)處理+深度處理工藝的分段組合式處理工藝，達(dá)到污水廠水質(zhì)處理目標(biāo)?？紤]到縣城進(jìn)水水質(zhì)的實(shí)際特點(diǎn)，在生化處理工藝前設(shè)置前處理工藝，因污水廠有前處理段設(shè)備（格柵、旋流除砂器），不做改動(dòng)。對(duì)于二級(jí)處理工藝，是指有效去除碳源污染物外，還具備較強(qiáng)的除磷脫氮功能。結(jié)合本污水處理廠特點(diǎn)及國內(nèi)其他城市同類型污水廠運(yùn)行管理實(shí)際情況，本污水廠選用改良倒置A2/O工藝。對(duì)于深度處理工段，本項(xiàng)目前端采用強(qiáng)化二級(jí)處理工藝，結(jié)合國內(nèi)目前深度處理及中水回用工程實(shí)際運(yùn)行情況，采用混凝過濾深度處理工藝，在降低出水懸浮物的同時(shí)，進(jìn)一步去除部分有機(jī)物，化學(xué)除磷，確保出水各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)排放。

城鎮(zhèn)污水處理廠改造需兼具果汁廠榨季與非榨季兩種情況，具體改造思路如下：①將調(diào)節(jié)池內(nèi)加裝潛水?dāng)嚢铏C(jī)，在果汁廠榨季作為缺氧池使用，混合液回流至此池，起到反硝化脫氮功能；在果汁廠非榨季，可通過調(diào)整混合液回流比或由于進(jìn)水氨氮很低可以不回流，在滿足反硝化脫氮功能外起到水解酸化功能。②將CASS預(yù)反應(yīng)區(qū)內(nèi)的曝氣攪拌改成機(jī)械潛水?dāng)嚢瑁瑵M足DO在0.2mg/L以下，污泥回流至此池，達(dá)到厭氧環(huán)境釋放磷的功能。③將CASS主反應(yīng)區(qū)改成好氧池，連續(xù)運(yùn)行，并對(duì)曝氣系統(tǒng)進(jìn)行更換，使污泥濃度達(dá)到較高的水平且使溶解氧在要求的合適范圍內(nèi)，保證碳化與硝化反應(yīng)進(jìn)行完全；及加裝混合液回流裝置，對(duì)硝化液回流至缺氧池，進(jìn)行反硝化脫氮。④將原有中間水池改造成二沉池，再新建1座二沉池，對(duì)完全混合的好氧池出水進(jìn)行固液分離，污泥排入污泥井，在污泥井加裝污泥回流泵，將污泥回流至厭氧池，剩余污泥則排入污泥濃縮池進(jìn)行脫水外運(yùn)處置。⑤新建混凝過濾池，在降低出水懸浮物的同時(shí)，進(jìn)一步去除部分有機(jī)物，化學(xué)除磷，確保出水各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)排放。

3.3 城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造工藝設(shè)計(jì)

3.3.1 調(diào)節(jié)池改成缺氧池

改造內(nèi)容：將調(diào)節(jié)池改成缺氧池使用，好氧池混合液回流至此池，加裝潛水?dāng)嚢铏C(jī)加強(qiáng)混合效果，將溶解氧的質(zhì)量濃度控制在0.5mg/L以下，反硝化反應(yīng)脫氮。池體規(guī)格尺寸為18.0m×16.0m×5.0m，有效水深為4.5m，有效池容為1296m3，榨季水力停留時(shí)間為3.8h（Q=8000m3/d），非榨季水力停留時(shí)間為10.3h（Q=3000m3/d）。加裝潛水?dāng)嚢铏C(jī)4臺(tái)，型號(hào)為QJB3/8，功率為3.0kW。

由于混合液回流，水量加大，需在原有提升的基礎(chǔ)上加裝提升設(shè)備。榨季混合液回流量500m3/h，加上進(jìn)水量333.4m3/h，總水量833.4m3/h。非榨季混合液回流量437.5m3/h，加上進(jìn)水量125m3/h，總水量562.5m3/h。原有提升水泵3臺(tái)（2用1備），Q=180m3/h，H=14m，功率為15kW，新增提升水泵3臺(tái)，榨季2用1備，非榨季1用2備，型號(hào)為200WQ300-10-15，Q=250m3/h，揚(yáng)程為11m，功率為15kW。

3.3.2 CASS預(yù)反應(yīng)區(qū)改成厭氧池

改造內(nèi)容：將微孔曝氣攪拌更換成潛水?dāng)嚢铏C(jī)機(jī)械攪拌，污泥井污泥回流至此池，溶解氧控制在0.2mg/L以下，厭氧條件下釋放磷。預(yù)反應(yīng)區(qū)規(guī)格尺寸為12.0m×6.0m×5.5m，有效水深5.2m，數(shù)量2座，總有效池容748m3，榨季水力停留時(shí)間為2.24h（Q=8000m3/d），非榨季水力停留時(shí)間為2.99h（Q=3000m3/d），運(yùn)行1座，加裝潛水?dāng)嚢铏C(jī)2臺(tái)，型號(hào)為QJB3/8，功率為3.0kW。

3.3.3 CASS主反應(yīng)區(qū)改成好氧池

2座，主反應(yīng)區(qū)尺寸為34m×12m×5.5m，有效水深5.2m，總有效池容為4243m3。榨季水力停留時(shí)間為12.7h（Q=8000m3/d），運(yùn)行2座。非榨季水力停留時(shí)間為16.97h（Q=3000m3/d），運(yùn)行1座?；旌弦簯腋」腆w質(zhì)量濃度為3000～4000mg/L，DO的質(zhì)量濃度大于等于2mg/L。

改造內(nèi)容：更換微孔曝氣系統(tǒng)和加裝混合液回流系統(tǒng)。更換微孔曝氣系統(tǒng)2600套（含管閥件及固定件），工作空氣量為0.8～3.0m3/（h·個(gè)），服務(wù)面積為0.35～0.6m3/個(gè)，充氧能力為0.169～0.244kg/h。利用原有5臺(tái)風(fēng)機(jī)，原有風(fēng)機(jī)風(fēng)量為30m3/min，功率為55kW。榨季4用1備，非榨季2用3備。

3.3.4 二沉池

1座。利用原有中間水池改造，尺寸為16.0m×12.0m×5.50m。新建1座二沉池，尺寸為16.0m×12.0m×5.50m。在果汁廠榨季，Q=8000m3/d，2座同時(shí)運(yùn)行，水力停留時(shí)間為3.5h，水力表面負(fù)荷為0.87m3/（m2·h）。在果汁廠非榨季，Q=3000m3/d，運(yùn)行利用原有中間水池改造得到的二沉池，水力停留時(shí)間為4.6h，水力表面負(fù)荷為0.65m3/（m2·h）。

將原有中間水池改造成二沉池改造內(nèi)容：中心布水筒1套，Φ1000mm，出水堰56m，污泥斗12個(gè)，規(guī)格為4.0m×4.0m。

新建1座二沉池，規(guī)格尺寸為16.0m×12.0m×5.50m，數(shù)量為1座。中心布水筒1套，Φ1000mm，出水堰56m，污泥斗12個(gè)，規(guī)格為4.0m×4.0m。

3.3.5 污泥井

1座。尺寸為6.0m×4.0m×5.5m，有效容積為120m3。污泥回流泵3臺(tái)，榨季2用1備，非榨季1用2備。型號(hào)為150WQ150–10-7.5，流量Q=150m3/h，揚(yáng)程為10m，功率為7.5kW，自動(dòng)耦合器，型號(hào)為GAK-100。

3.3.6 中間水池

1座，規(guī)格尺寸為6.0m×4.0m×5.5m，有效水深為5m，有效容積為120m3。

3.3.7 混合反應(yīng)池

2座。利用原有氣浮池前面的混合反應(yīng)區(qū)改造得到。規(guī)格尺寸為5.4m×5.0m×2.5m。利用原有加藥裝置、計(jì)量泵?；旌蠑嚢铏C(jī)4臺(tái)，型號(hào)為ZJ-800，轉(zhuǎn)速為84r/min，功率為3.0kW。在果汁廠榨季，Q=8000m3/d，2座同時(shí)運(yùn)行，混合反應(yīng)時(shí)間為20min，在果汁廠非榨季，Q=3000m3/d，運(yùn)行其中1座，混合反應(yīng)時(shí)間為25min。

3.3.8 過濾池

2座，利用原有氣浮池的澄清區(qū)改造得到，規(guī)格尺寸為5.2m×5.0m×2.5m，設(shè)計(jì)濾速6.5m/h，濾料為單層石英砂濾料，石英砂顆粒粒徑為0.55mm，不均勻系數(shù)小于0.2，濾床厚度為600mm，數(shù)量為35m3。反洗水泵2臺(tái)（1用1備），反沖洗水量為360m3/h，反洗水泵型號(hào)為200WQ300-10-15，水量300～400m3/h，揚(yáng)程為10m，功率為15kW。

污水處理廠提標(biāo)改造后工藝流程如圖2所示。

圖2 污水處理廠提標(biāo)改造后工藝流程

3.4 污水處理廠運(yùn)行模式

3.4.1 非榨季污水處理廠操作參數(shù)

非榨季處理對(duì)象為高濃度氨氮生活污水，水量為3000m3/d。預(yù)處理全部投入運(yùn)行。缺氧池（原有調(diào)節(jié)池）全部投入運(yùn)行，水力停留時(shí)間10.3h。混合液回流量為437.5m3/h，控制DO的質(zhì)量濃度小于等于0.5mg/L。缺氧池提升水泵3用3備，原有水泵2用1備，新增水泵1用2備，厭氧池（原有CASS預(yù)反應(yīng)區(qū)）尺寸為12.0m×6.0m×5.5m，運(yùn)行1座，水力停留時(shí)間2.99h，控制DO的質(zhì)量濃度小于等于0.2mg/L。好氧池（原有CASS主反應(yīng)區(qū)）尺寸為34m×12m×5.5m，運(yùn)行1座，水力停留時(shí)間16.97h，混合液回流比350%?？刂艱O的質(zhì)量濃度大于等于2.0mg/L，污泥濃度3000～4000mg/L。風(fēng)機(jī)2用3備。二沉池，運(yùn)行1座，Q=0.65m3/（m2·h），污泥回流比100%。污泥回流泵1用2備。中間水池提升泵1用2備?；旌戏磻?yīng)池運(yùn)行1座，混合反應(yīng)時(shí)間25min。過濾池投入運(yùn)行1座，濾速4.8m/h。消毒水池投入運(yùn)行。

3.4.2 榨季污水處理廠操作參數(shù)

榨季處理對(duì)象為8000m3/d高濃度氨氮生活污水和經(jīng)預(yù)處理后的果汁廢水。其中預(yù)處理全部投入運(yùn)行，缺氧池（原有調(diào)節(jié)池）全部投入運(yùn)行，水力停留時(shí)間3.8h，混合液回流量為500m3/h，控制DO的質(zhì)量濃度小于等于0.5mg/L。缺氧池提升水泵4用2備，原有水泵2用1備，新增水泵2用1備。厭氧池（原有CASS預(yù)反應(yīng)池）尺寸為12.0m×6.0m×5.5m，運(yùn)行2座，水力停留時(shí)間2.24h?？刂艱O的質(zhì)量濃度小于等于0.2mg/L。好氧池（原有CASS主反應(yīng)區(qū)）尺寸為34m×12m×5.5m，運(yùn)行2座，水力停留時(shí)間12.7h，混合液回流比150%，控制DO的質(zhì)量濃度大于等于2.0mg/L，污泥質(zhì)量濃度為3000～4000mg/L。風(fēng)機(jī)4用1備，二沉池運(yùn)行2座，Q=0.87m3/（m2·h），污泥回流比50%。污泥回流泵2用1備。中間水池提升泵2用1備，混合反應(yīng)池運(yùn)行2座，混合反應(yīng)時(shí)間為20min。過濾池運(yùn)行2座，濾速為6.5m/h。消毒水池投入運(yùn)行。

4 工程投資及運(yùn)行分析

本次提標(biāo)改造項(xiàng)目總投資181.316萬元。經(jīng)連續(xù)1年的穩(wěn)定運(yùn)行，該污水處理廠在非榨季和榨季出水水質(zhì)均達(dá)到了設(shè)計(jì)的排放要求，在非榨季，COD的質(zhì)量濃度約為30mg/L，NH3-N的質(zhì)量濃度為4mg/L。在榨季，COD的質(zhì)量濃度約為35mg/L，NH3-N的質(zhì)量濃度約為3mg/L，達(dá)到了GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語

原污水處理廠實(shí)施提標(biāo)改造工程對(duì)改善流域水環(huán)境質(zhì)量，進(jìn)一步削減水污染物排放量，促進(jìn)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展具有積極意義。