宜春市某污水处理厂提标改造工艺设计思路与实践

王 浩，杨 瑒，朱 骏

(上海泓济环保科技股份有限公司，上海 200433)

0 引言

我国有许多城市的污水处理厂因设备陈旧而不能妥善处理出现的各种问题需进行提标改造或重建[1-5]。宜春市某污水处理厂建设规模为4 万m3/d，原设计出水水质标准为一级B 标准，主体工艺采用改良型氧化沟工艺。根据国家《水污染防治行动计划》（国发[2015]17 号）及污水处理厂当地政府相关要求，拟对该污水处理厂进行提标改造，提标后尾水水质标准达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A 标准。

1 污水处理厂运行现状

（1）原污水处理厂是按照合流制水质浓度设计进水水质浓度，随着城市排水体制的不断完善，污水收集率的提高，增加了进入污水处理厂的水质浓度，给污水厂生化处理单元造成较大的压力。

（2）现有的污水处理工艺为常规二级污水处理工艺，目前出水水质可满足出水一级B 标准要求，但要达到更高的水质标准，要完成总氮（TN）、总磷（TP）及水中悬浮物（SS）等指标存在较大压力。

（3）因尾水采用紫外线消毒，故存在光复活现象，没有持续消毒能力。而一级A 标准规定粪大肠菌群为1 000 L-1，因此需改进消毒工艺。

（4）生化主体工艺为改良型氧化沟，采用转碟曝气机曝气充氧，动力效率不高，且易产生故障，维修不方便。

（5）环保主管部门要求该项目必须采用不停水施工方式。

2 改造思路

（1）鉴于场地条件，二级生化处理构筑物无法进行扩容，基本维持现有条件，主要应用技术手段，通过合理改造、充分挖掘现有构筑物的潜力，以增强现有构筑物对有机物及氨氮（NH3-N）、总氮（TN）的去除能力，提高工艺对进水水质波动的适应能力和处理效果的稳定性，兼顾运行能耗的降低和设备检修维护的方便。

（2）深度处理主要针对TP，TN 及SS 的达标要求，以提高系统运行达标的稳定性。选择深度处理工艺应结合预留用地条件和出水水质要求，选择成熟、经济合理、运行稳定的处理工艺。

（3）与已建工程的衔接，提标改造的实施应尽量降低对现有处理设施运行的影响，改造和新增构筑物应能与已建工程顺利衔接。

（4）采用稳定可靠的消毒方式，以满足出水标准对细菌学指标的要求。

3 改造方案

3.1 处理工艺选择

根据上述提标改造思路，该污水处理厂污水来源以生活污水为主，工业废水所占比例较小，约在10%～15%。由于受到工业废水的冲击，进水水质不稳定，进水中CODCr，NH3-N 浓度偶有超标。因此本工艺增加了对原有氧化沟的改造工程，并加装深度处理系统，使出水水质稳定达标排放。

3.2 生化段改造

二级生化处理主要为增强对水质波动的适应性和系统抗冲击负荷能力，提高对有机物、NH3-N 及TN 的去除效率。因此生化段改造对二级生化处理构筑物基本维持现有条件，应用技术手段，通过合理改造，充分挖掘现有构筑物的潜力。

3.2.1 改变原有的曝气方式，提高氧利用效率。

将原有转碟曝气方式改为微孔曝气方式，不仅提高了氧利用效率，改善了含碳有机物氧化和NH3-N硝化效果,同时还解决了现有曝气转碟设备故障率高、维护不方便的问题。增加水下推进器，既保持了曝气氧化沟的循环推流流态，又提高了系统抗冲击负荷的能力。

3.2.2 酶浮填料

生化池内增设酶浮填料，在不增加生化池物理容积的情况下，可达到有效增加生物量，提高污泥浓度，增强系统对水质波动的适应性和抗冲击负荷能力，挖掘现有构筑物的处理潜力，是一种比较经济的改造方案。

酶浮填料是一种改性生物和新一代微生物固定载体填料。填料为“双层膜”和“空隙层”的特殊结构，因具有比表面积大、孔隙率高等特点，使微生物更易附着固定在载体表面；机械强度好，在水力剪切及载体间摩擦碰撞中不会发生破损；使用改性高分子材料作为基材，对高难度、难降解的有机废水中有更优良的处理效果，使用寿命可达6 a 以上。

酶浮填料的特点：①改性材料的机械强度高，使用寿命长；②由于填料的孔隙率高、比表面积大，所以填料区污泥的质量浓度可达6 ～10 g/L，生化池可减容30%以上；③填料的离子化及亲水性改性，可加快生物膜形成速度，使得驯化周期缩短；④因生物膜更新快，不发生填料结球，能保证生物膜和废水充分接触。

3.2.3 不停水施工方案

针对 “改扩建空间不足”、“停水施工周期长”、“损失大”等改造难点，设计了一套不停水施工、填料模块化安装的施工方案。酶浮填料采用悬挂式安装方式，微孔曝气器也采用可提升方式安装。采用不停水施工形式，使工艺设备保持在持续工作状态，降低污染物外溢风险的同时，也减少了污水处理厂停工带来的损失。

3.3 深度处理系统

根据本项目的深度处理进、出水水质情况以及深度处理出水水质标准要求，深度处理工艺为二级出水+混凝沉淀+过滤+消毒。即通过混凝沉淀进一步去除二级生化处理系统未能除去的胶体物质、部分重金属、有机污染物与磷，确保过滤效果，延长过滤周期，因而出水水质更优，适用面更广，效果更稳定。

3.3.1 高效沉淀池

混凝沉淀池采用高效沉淀池，其具有占地小、投药量少、有机物去除效率高的优点，常用于污水处理厂的提标改造[6-8]。过滤单元工艺首推反硝化滤池，其工艺成熟可靠，维护费用低，为出水中TN 和SS 达标提供保障。

高效沉淀池将混合-絮凝-沉淀进行重新组合，混合、絮凝采用机械搅拌方式，沉淀采用斜管装置。

混凝沉淀池特点：①水力负荷高，沉淀区表面负荷约为15 ～25 m3/(m2·h)，大大超过常规沉淀池的表面负荷；②污染物去除率高，CODCr，BOD5和SS 的去除率分别可达60%，60%和85%，磷的去除率可高至90%；③由于加强了反应池内部循环并增加了外部污泥循环，提高了分子间相互接触的机率，使絮凝剂在循环中得到充分利用，减少了药剂投加量，降低了运行成本；④在沉淀区分离出的污泥在浓缩区进行浓缩，降低了污泥的含水率（约97%）。

3.3.2 反硝化深床滤池

反硝化深床滤池是集生物脱氮及过滤功能合二为一的处理单元，在污水深度处理及提标改造工程中有很多成功案例[9-12]。

反硝化深床滤池采用2 ～3 mm 石英砂介质滤料，通常滤床深为1.83 m，滤池可保证出水中SS 的质量浓度小于5 mg/L。过滤时需注意防止堵塞。均质石英砂允许固体杂质透过滤床的表层，深入到滤池的滤料中，达到整个滤池纵深截留固体物的效果。

3.3.3 除磷工艺

本项目要求出水中TP 的质量浓度≤0.5 mg/L，若仅采用生物除磷工艺无法保证出水中TP 稳定达标。故采用生物除磷法和化学除磷法相结合以强化除磷效果，达到污水排放标准。

3.4 提标改造工艺流程

提标改造工艺流程示意见图1。由图1 可以看出，污水厂的污水经粗格栅去除了污水中较大的漂浮物后进入进水泵房，通过泵提升流入细格栅及旋流沉砂池去除了其中较小的漂浮物及砂粒后进入改良型氧化沟生物反应池，完成了整个生物处理过程，出水再进入二沉池进行泥、水分离。

图1 提标改造工艺流程示意

二沉池的污泥经污泥回流泵回流至生物反应池，以保证反应池内的生物量，剩余污泥经污泥泵提升进入污泥处理系统。

二沉池的出水经中间提升泵提升至高效沉淀池，经混凝、沉淀处理后进入反硝化滤池，再经次氯酸钠接触消毒池消毒后，尾水按原出路排入河道。

3.5 新增构建筑物

新增构建筑物见表1。

表1 新增构筑物明细

4 运行结果及分析

该污水处理厂改造完成调试后进入正常生产。运行结果表明，此次提标改造工程完全能够达到设计要求，各项出水指标能够达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A 标准。改造后，污水处理厂进、出水水质见表2。

表2 污水处理厂进、出水水质mg·L-1

5 结论

宜春市某污水处理厂提标改造工程通过挖掘现有构筑物的处理潜力，改变了原有的曝气方式，在原有构筑物氧化沟内增加酶浮填料，以原地改造解决了污水处理厂改扩建空间不足的难题。深度处理系统采用二级出水+混凝沉淀+过滤+消毒工艺。同时，生化池采用不停水施工方案，不仅降低了因停水施工导致的污水无法处理而产生的环境污染，也减少了清理生化池产生的施工费用和安全隐患。由于填料和曝气管都为吊装形式，后期维修更换也无需停水施工，大大降低了后期维护费用。同时，以模块化整体吊装方式将酶浮填料置入氧化沟内，大大缩短了施工时间，缓解了整改期限短的紧迫感。改造后的系统不仅出水水质好、耐冲击负荷强，而且运行维护费用低。确保出水水质达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A 标准，提高了污水处理效果及稳定性，给同类型的污水处理厂改造提供了一定的借鉴。