郑州市上街污水厂提标改造工程

朱新锋， 殷世强，张永成，杨广坡，滕明纯

(1．河南省城镇综合设计研究院，河南 平顶山467036；2．河南城建学院 市政与环境工程学院，河南 平顶山 467036)



郑州市上街污水厂提标改造工程

朱新锋1，2， 殷世强1，张永成1，杨广坡1，滕明纯1

(1．河南省城镇综合设计研究院，河南 平顶山467036；2．河南城建学院 市政与环境工程学院，河南 平顶山 467036)

郑州上街污水厂原有工艺主体为CASS工艺，日处理水量3.5万t。分析原CASS工艺存在的问题，并结合工程实际情况提出生物处理工艺的改进思路和设计方案。改造过程中，对原有CASS池重新分隔，将CASS工艺改造成A2/O工艺,将中间沉淀池改造为二沉池。改造后，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》( GB 18918—2002)一级A标准。

污水处理；提标改造； 一级A 标准

1　工程背景

上街污水处理厂处理规模为3.5万m3/d，位于郑州市上街区新乡路与洛宁路交叉口，占地面积33 350 m2，该污水处理厂于2007年8月建成投产。主体工艺为厌氧+CASS，出水水质执行( GB 18918-2002)一级B标准，尾水排入枯河和唐岗水库。为使河道及水库污染物排放总量进一步削减，同时进一步改善周边的水环境，积极响应国家节能减排的基本国策，中铝河南分公司对上街污水处理厂进行了提标改造，以期出水水质达到一级A标准。

2　原处理工艺及运行中的问题

上街污水厂原有处理工艺为：粗格栅→提升泵房→细格栅→旋流沉砂池→CASS生化池→调节池→提升泵房→混凝、沉淀、过滤一体化设备→液氯消毒→监测计量设施→加压泵房→排出。

该处理系统已经运行近8 a，其物理处理系统，包括格栅和沉砂池等运行状况基本正常，仍然能够达到设计的处理效果。CASS系统运行状态不佳，出水已不能满足设计的指标要求。主要超标项目为氨氮，平均超标率150%。其原因可能是曝气系统运行不稳定，部分曝气头堵塞造成曝气不均匀，使CASS池形成局部缺氧的环境，抑制了氨氮的硝化反应。排泥管部分失效，污泥的无机化程度较高，硝化菌增殖过程受到影响。

深度处理系统存在的主要问题是设备年久失修，维护保养不善，渗漏现象严重。滤池水头损失过大，过滤效果达不到设计要求。同时，采用液氯消毒存在一定的安全隐患。

3　提标改造方案

3.1设计进出水水质、水量

根据上街污水厂长期监测及纳污区域规划，确定改造后系统设计进出水水质见表1。该区域属于黄河流域，因此设计出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》 ( GB 18918—2002) 的一级A 标准。

表1　提标改造工程设计进、出水水质

由于上街新区污水处理厂的建成投产，本项目的纳污范围减小，进水水量未达到原设计水量。经过统计和计算，确定改造项目的进水水量由原规模的3.5万t/d下调至3.0万t/d。

由表1可知，进水中CODcr：NH3-N：TP值约为100：10：2，较普通生活污水处理厂进水的碳源丰富，生物脱氮除磷的负荷相对较轻。但是出水TN需要小于15 mg/L，在冬季水温较低时仍有一定的难度。出水TP需要小于0.5 mg/L，依靠单纯的生物除磷难以满足要求，还需要辅助化学除磷，才能达到理想的除磷效果。因此，本项目除对生物处理系统加以改造之外还需要对深度处理系统进行改造才能达到提标改造的理想效果。

3.2提标改造方案

上街污水厂的预处理段运行正常能够满足预处理部分的功能，出水水质达到了生物处理部分的基本要求。因此，本次改造工程不再对预处理部分进行改造，维持原工况继续运行。改造的重点是生化处理系统和深度处理系统。

3.2.1CASS池改造

CASS工艺是SBR工艺的变种，但保留了SBR间歇性运行的基本特点，采用了在同一个水池完成厌氧反应、缺氧反应、好氧反应、泥水分离及排泥的整个过程，以时间换取空间[1]。由于将多个功能集中在一个池体内，所需要的设备较复杂，运行控制烦琐，故障率高。本项目中的CASS池即存在类似的问题。本项目将CASS工艺改造为连续流的A2/O工艺，彻底解决上述问题。

将原有4座CASS生化池改造成两组A2/O池，两座相邻的CASS生化池开洞打通，作为一组A2/O池。原CASS池包含进水渠、预反应区和主反应区三个部分，容积比为1:10:40。改造时将两个CASS池作为一组，后一个CASS池完全改造为好氧池，前一个CASS池的进水渠废弃，预反应区改造为厌氧区，主反应区用隔墙分离出一部分作为缺氧区，其余作为好氧区，保证整个A2/O系统的厌氧区、缺氧区、好氧区容积比例约为1:3:6。改造后A2/O系统的厌氧区、缺氧区、好氧区容积分别为1 170 m3、3 393 m3、6 927 m3，水力停留时间分别为1.8 h、5.4 h和11.1 h。在好氧区末端设置溢流喇叭口，连接管道作为出水系统。硝化液回流管道废弃，硝化液回流功能用内回流泵实现；增加厌氧区的污泥回流，增设污泥回流泵房一座，利用部分原有污泥回流管道，作为污泥回流系统。改造后的生化系统平面见图1。

图1　生化系统平面图

改造后设计运行参数为：流量0.347 m3/s，MLSS为3 600 mg/L，MLVSS为2 800 mg/L，污泥回流比100%，硝化液回流比250%，污泥龄18 d，污泥负荷0.14 kg BOD5/(kg MLSS·d)。供气量249 m3/min，缺氧池设置6台潜水搅拌机，单台功率7.5 kW，增设污泥内回流泵3台，两用一备。

3.2.2中间调节池改造

CASS工艺的出水为间歇性出水，后续的深度处理工艺为连续性进水。因此，原工艺在CASS池后加设了两个矩形的中间调节池，尺寸为23.4 m×23.4 m×3.5 m。CASS工艺改造为A2/O工艺后，出水由间歇性改为连续性，不再需要中间调节池，但需要增加泥水分离沉淀池。因此，将原有中间调节池改造为平流式二次沉淀池。改造后的二次沉淀池表面负荷为5.0 m3/ (m2·h)，水力停留时间1.2 h，负荷过高，停留时间过短，无法保证充分的泥水分离。因此，在原池的南侧再增加一个相同容积的平流式二次沉淀池，以保证泥水分离过程的顺利进行。新增平流式二沉池尺寸为43 m×8 m×3 m。原有沉淀池加设中间隔墙，均匀分为3格运行，改造后三个二沉池表面负荷为0.9m3/ (m2·h)。二沉池进水处加设不锈钢配水渠，顶部加设行车刮泥机，底部设置排泥斗。

原调节池与CASS池之间的液位差较大，以保证CASS低水位时顺利排水。改造后A2/O出水水位稳定在原CASS池的最高液位，出水落差达到1.6m。直接将好氧池出水连接到沉淀池会产生较强的水冲击力，影响二沉池的运行，因此在二沉池前段增设跌水式消力池，跌差1.3m。

3.2.3曝气系统改造

原CASS池曝气系统为罗茨风机供气，穿孔管曝气。穿孔管形成的气泡大，曝气效率低，原有六台罗茨风机的风量已经不能满足曝气量的要求。将原有曝气系统改为盘式微孔曝气装置，曝气主管线路位置不变，池底曝气支管重新布置。风机房内原6台风机不能满足现有生化工艺的需要，机械故障频率较高。本次改造淘汰原有六台罗茨风机，改为3台大功率罗茨风机，两用1备。改造后的风机单台功率为250 kW。原有曝气管路已经老化，全部更换。主要通气管道的材质为ABS材质，水下部分采用PPR管。

3.2.4深度处理系统改造

依靠单纯的二级生物处理很难保证出水的SS和TP达标排放，因此深度处理工艺中的混凝和过滤是去除TP和SS关键过程[2-3]。因此，深度处理的重要性不可忽视。原工艺中的深度处理系统采用的是4组混凝沉淀过滤一体化设备,混凝剂为PAC，本次不再对混凝沉淀工艺进行改造。钢制的混凝沉淀设备有部分锈蚀及漏水的部位，本次改造进行补漆修复，对漏水部位进行补焊。原滤池采用的是石英砂滤料，钢筋网支撑。滤料更换周期过长，水头损失达到了2.5 m。钢筋易变性造成网孔变大，滤料流失现象较为严重。反冲洗过程为单纯水冲洗，反冲洗效果不佳。

滤池改造是深度处理系统改造的重点。改造项目包括：

(1)将4台一体化反冲洗方式改为气水反冲方式，实现自动化控制反冲洗；

(2)将滤池底部钢筋网支撑改造为滤板支撑，滤头集水和反冲的形式；

(3)增加电动反冲洗阀门，将反冲过程改造为气冲、水冲及气水联合反冲三个步骤；

(4)石英砂滤料进行更换，采用普通级配石英砂；

(5)对一体化内部腐蚀严重部位进行更换。

改造完成后整个污水厂处理工艺为：粗格栅→提升泵房→细格栅→旋流沉砂池→A2/O池→平流沉淀池→提升泵房→混凝、沉淀、过滤一体化设备→消毒→监测计量设施→加压泵房→排出。

4　技术经济分析

郑州市上街污水厂改造项目总投资963.4万元，单位水处理运行成本为0.59元/t。改造完成后经过调试运行，出水水质达到一级A标准，取得了可观的环境效益。调试结束时的进出水水质见表2。

表2　改造后系统进、出水水质

5　结语

(1) 从项目实施的结果来看，本次提标改造选用的生物处理工艺可行，出水的CODcr、BOD5、NH3-N 等均达到了处理要求。

(2) 将生活污水间歇性生化处理CASS工艺改造为连续性生化处理A2/O工艺。改造效果明显，达到了出水水质提标的目的，对生活污水厂的改造工程具有一定的借鉴意义。

(3) 后续深度处理采用传统深度处理工艺，反冲过程改造为气冲、水冲及气水联合反冲，能达到稳定、有效地除磷和过滤目的。

[1]熊红权，李文彬.CASS工艺在国内的应用现状[J].中国给水排水，2003(2):34-35.

[2]沈晓铃，张万里，胡邦.SBR类污水处理厂升级改造工艺选择及运行[J].给水排水， 2010(7):38-41.

[3]张辰，谭学军.城镇污水处理厂升级改造的有关问题[J].中国给水排水，2008，24(24):23-27.

[4]扶咏梅，王博，尚越，等.好氧-厌氧耦合技术处理平顶山市某矿区生活污水[J].河南城建学院学报，2015(2)：44-48.

Upgrading and retrofitting project of Zhengzhou Shangjie Wastewater Treatment Plant

ZHU Xin-feng1,2，YIN Shi-qiang1，ZANG Yong-cheng1，YANG Guang-po1， TENG Ming-chun1

(1.HenanUrbanComprehensiveDesignandResearchInstitute,Pingdingshan467036,China;2.SchoolofMunicipalandEnvironmentalEngineering,HenanUniversityofUrbanConstruction,Pingdingshan467036,China)

CASS process was used in Shangjie Wastewater Treatment Plant with the treatment capacity of 35 000m3/d.This paper analyzes the existing problems of the original CASS technology,and puts forward the improvement ideas and design scheme of the biological treatment process according to the actual situation of the project.During the transformation process,the original CASS pool is redivided,and the CASS process is transformed into A2/O technology.The intermediate sedimentation tank is transformed into two settling tank.After the transformation,the water quality meets the effluent standard of A level in the First Grade of Urban Sewage Disposal Plant Contamination Integrated Discharge Standard (GB 18918—2002).

wastewater treatment;upgrading and retrofitting;A standards of the first grade

2016-06-06

河南省科技攻关计划项目(152102210299)；河南省高等学校重点科研项目(15A610002)

朱新锋(1978—)，男，河南叶县人，博士，副教授。

1674-7046(2016)05-0068-05

10.14140/j.cnki.hncjxb.2016.05.012

X703.1

A