某国际水产品产业园区污水处理厂改扩建工程

刘行平

(舟山市污水处理有限公司，浙江舟山 316021)

水产品加工行业废水排放量随着日益增长的消费需求而不断增加，废水的主要成分为脂类和蛋白质，其中悬浮物(SS)、含盐量、COD、TN和TP浓度较高，水质、水量波动范围也较大，成为目前稳定达标处理的一大难点。目前,常用的水产品加工废水处理工艺核心为生物处理法，主要为AAO、SBR类、MBR、生物接触氧化法等，另外厌氧消化、气浮、混凝沉淀等组合工艺也有所运用。

干览镇污水处理厂位于舟山市定海区东北部，舟山国家远洋渔业基地商务中心南侧，占地面积为8 100 m2。原设计日污水处理规模为2 400 m3/d，工艺流程为：调节池+气浮设备+AO池+化学除磷+二次沉淀池+终沉池等。处理后尾水达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)二级标准后排入东海。

干览镇水产工业的迅速发展，导致干览镇污水厂收集处理的污水量及水质有较大变化，处理规模及处理效果无法满足园区发展的要求。因此，需对该污水厂进一步改造扩建，扩建后的污水处理规模为5 000 m3/d，尾水执行《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中新扩改二级标准。

干览镇污水处理厂处理的主要为水产品加工企业排放的污水，根据现场调研分析，进水主要指标浓度为一般城镇污水指标值的5倍以上，处理难度很大。传统针对一般污水的处理工艺无法解决问题，需要采用针对性、先进可靠的处理工艺。同时，由于该厂的占地面积仅为8 100 m2，本次改扩建工程不能增加用地，必须采用集约化的设计，使得构筑物在保证停留时间的前期下，占地尽量节约。根据环保要求,在改扩建工程建设期间，原有污水处理设施不能断水停用。需要在设计、结构维护设计中，充分考虑新建建、构筑物的施工对现有构筑物的影响，以保障在施工期间干览镇的污水处理基本正常。

为达到工程目标的要求，本工程需采用合适的组合工艺技术，使得高浓度的水产品加工废水处理后能达标排放，在构筑物的设计上要采用集约化的设计，以节约用地，同时提出合理的改造方案，使该污水厂改造扩建工程顺利推进。

1 污水厂现状及改造思路

1.1 现状运行水量、进出水水质

目前,干览镇污水处理厂设计处理规模为2 400 m3/d，该厂进水总管的收集服务范围主要为园区内14家水产品加工企业产生的生产废水和少量生活污水，由于企业生产高峰时进水浓度超出设计进水水质，实际处理规模仅约为1 600 m3/d。

现状与设计进出水水质如表1所示，经一级处理和生物处理后，尾水达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)二级标准后排海。

表1 干览镇污水厂现状与设计进出水水质指标Tab.1 Present Situation and Design Water Quality of Ganlan WWTP

对比污水厂原设计水质和现状运行实测水质，主要有以下区别：COD比原设计水质高，而BOD相比原设计水质较低，说明废水的可生化性比原设计水质差；SS、TP比原设计值略高；氨氮高于原设计值，与实际情况有较大偏差。

1.2 现状运行情况分析

现状实际处理能力仅能达到1 600 m3/d，无法达到目前现状污水量处理要求，同时，系统整体除磷效果不佳，终沉池无法发挥作用，出水TP指标超标严重；无深度处理设施，出水SS指标无法保证；剩余污泥量很大，污泥储存和处理能力不够；无除臭设施，厂内异味严重。

1.3 改扩建工程设计水量、水质

近期干览镇实际需要处理的污水规模约为5 000 m3/d。主要成分是高浓度水产工业废水和部分生活污水。水产品加工废水进水水质存在较大的季节性差异,加工产品种类不同也存在较大的水质差异[1]。建造年代较早的几家大型水产企业由于生产工艺，所产生废水污染物浓度较高，且这些企业厂内无预处理设施(或仅有沉淀池)，生产废水具有有机污染物、SS浓度高、氮磷高、蛋白质和油脂等大分子有机物浓度高，污水排放季节性强，水质水量变化大的特点[2]。

本次改扩建工程按照现状进水95%保证率的水质进行设计，改造后出水水质执行《污水综合排放标准》中新扩改二级标准，如表2所示。

表2 改扩建工程设计进出水水质Tab.2 Design Water Quality of Influent and Effluent of Reconstruction and Expansion Project

1.4 工程总体改造思路

根据水产品加工废水的处理工艺流程设计要点，强调进水预处理是关键、生化处理系统是核心、深度处理是保障、污泥排放处理是重点的设计原则。

1)对整个污水处理厂的进水加强预处理设计(考虑二级预处理，减少水产品加工废弃有机物质在调节池的停留时间)。

2)优化方案的工艺流程，生化处理系统采用改进型(AO-SBR)工艺流程及加强回流比，提高生物除磷和生物脱氮效果。与传统的活性污泥法和SBR工艺相比，AO-SBR工艺具有以下几个方面的特征和优点。

(1)工艺流程简单，土建和投资低，无初沉池、二沉池，自动化程度高，同时采用组合式模块结构，布置紧凑，占地少，建设方便。

(2)对于单格SBR池为间断进水，但对于整座SBR池而言，实现了连续进水、出水，使得整个工艺出水连续均匀，操作管理方便。

(3)池内水位基本恒定，好氧区处于常曝气状态，增加了池子容积利用率，提高了设备的利用率；鼓风机压力稳定、效率高。

(4)良好的污泥沉降性能。AO-SBR工艺进水期间相当于一个完全混合式反应器，具有强大的稀释功能，因而具有较强的耐冲击负荷和耐毒物能力，沉淀期间属于静止沉淀，沉淀条件好，反应器内可以积累较高的污泥浓度，从而可以不设二沉池。

(5)良好的脱氮性能。AO-SBR工艺通过专门的缺氧反应区加强了反硝化过程，另外，SBR池非曝气阶段沉淀污泥床也有一定反硝化作用，从而使系统具有良好的脱氮效果。

(6)根据生物反应动力学原理，采用多池串联运行，使污水在反应器的流动呈现出整体推流,而在不同区域内为完全混合的复杂流态，不仅保证了稳定的处理效果，而且提高了容积利用率。

3)强化后续化学除磷系统的设计，确保出水主要污染物指标达标排放。

4)根据污水水质和处理工艺流程的变化，复核生物污泥和化学污泥的产生量，配置足够容量的污泥处理设施，确保脱水污泥含水率小于80%，以利后续污泥处置。

2 污水厂改扩建方案

2.1 污水处理工艺选择

根据前述确定的设计进、出水水质，可以确定本工程污水处理程度如表3所示。

表3 主要污染物处理要求Tab.3 Treatment Requirements of Main Pollutants

由表3可知，要求本工程所选择的污水处理工艺具有去除COD、BOD、SS、氨氮、TP及植物油的功能。

2.1.1 预处理工艺选择

本工程处理的是园区内各水产品加工企业的废水，进水中鱼屑、鱼皮等大颗粒的污染物很多，因此,设置粗/细2组格栅，粗格栅设置在进水井中(现有设施保留利用)，细格栅设置在调节池进水口。

根据进水水质，进水中的磷很高，且生化处理段对磷的去除效果较小，因此,在预处理、深度处理均设置化学除磷。同时，进水中还含有120 mg/L左右的油脂(以动物油脂为主)，因此,预处理阶段采用混凝气浮工艺，实现除磷、预沉淀、除油的功能。

进水中的有机污染物生化性尚可，但是油脂、蛋白质等大分子的有机污染物较多，因此，选择水解酸化再经混凝气浮工艺后对污水进一步预处理，提高污水的可生化性，可使污水的可生化性指标提高约20%。

2.1.2 二级生物处理工艺选择

本工程进水主要为水产品工业废水，混合少量城镇居民生活污水，其进水BOD/COD=0.29，表明可以采用生化处理工艺，且可生化性尚可。本工程预处理段设水解酸化池，进一步提高了污水可生化性，因此，污水处理工艺可以采用技术经济性好、运行稳定可靠的生物处理方法[3-4]。

污水厂现状特点是用地面积小，综合比选后采用紧凑型、运行调度灵活、可耐较大冲击负荷、适合分期建设、运行费用相对较低的改进型AO+SBR工艺[5]，流程如图1所示。

图1 改进型A/O+SBR工艺流程示意图Fig.1 Process Flow Diagram of Improved A/O+SBR

污水进入改进型SBR反应池的缺氧池，并与好氧池的回流混合液混合，由好氧池至缺氧池的回流系统提供硝态氮，进行反硝化反应。缺氧池出水进入好氧池经曝气进行硝化反应，并去除有机物后再进入SBR1池或SBR2池。如果SBR1池作为沉淀池出水，则SBR2池处于曝气好氧或搅拌缺氧状态，SBR池的污泥通过污泥泵回流到缺氧池，剩余污泥从SBR池排出。AO+SBR不用滗水器，恒水位运行，反应池容积得到充分利用，较其他SBR工艺节能。各单元合建为一体化构筑物，节省用地且减少了联络管道，既便于平面布置，又减小了整个处理流程的水头损失，降低了工程造价。

因进水含磷量较大，主要靠前端混凝气浮及后端混凝沉淀进行物理、化学方法除磷；不考虑生物除磷，AO+SBR处理工艺中不设厌氧段。

2.1.3 深度处理工艺选择

由于污水二级生物处理过程已使氨氮达到二级标准，后续的深度处理工艺主要以去除剩余的COD、BOD、SS以及TP为目标。污水深度处理的主要核心处理目标是降解SS，通过对SS的去除，可以附带去除BOD、COD和TP。

本工程深度处理采用整体处理效果较好、占地面积较小、最经济有效的混凝、沉淀、过滤工艺，选取高效沉淀池和纤维转盘滤池组合系统。

2.2 污水处理工艺设计

本工程处理工艺为：粗格栅+细格栅+调节池+混凝气浮池+水解酸化池+AO+SBR生物池+高效沉淀池+纤维转盘滤池，工艺流程如图2所示。

图2 干览镇污水厂处理工艺流程图Fig.2 Treatment Process Flow Chart of Ganlan WWTP

2.2.1 预处理系统

污水自流进入进水粗格栅井，粗格栅后污水自流入新建调节池，池中进水处设置格细格栅井，调节池中设置穿孔曝气装置进行搅拌，防止沉砂和腐败产生恶臭。

调节池出水用泵提升至混凝气浮装置，通过投加石灰、PAC、PAM，废水经与药剂充分反应后产生絮体，在气浮区与大量微气泡接触后，比重较轻的絮体和废水中的油脂上浮为浮渣被撇除，大的絮体沉淀至泥斗后用排泥泵排至污泥池。

气浮出水自流进入水解酸化池(与AO+SBR池合建)，为保证每一根配水管流量相等，采用特制配水器通过配水堰将水均匀分配到配水管内。

(1)进水格栅井

污水厂现状进水格栅运行情况良好，本次工程保留利用，不作改动。

(2)细格栅及调节池

新建细格栅与调节池1座，采用合建形式，调节池有效水深为3.5 m，设计停留时间为5.1 h。

(3)混凝气浮装置

新建混凝气浮装置2座，设计规模为8 000 m3/d(按高峰流量)，为节省用地，装置设置在调节池顶，采用钢结构平台。

(4)水解酸化池

新建水解酸化池1座，分为2格，与AO+SBR生反池一体化布置。设计停留时间为6.5 h，池内填料层高度为1.5 m，出水层高度为0.6 m。

2.2.2 二级生物处理系统

新建AO+SBR生物池1座，分2组建设，有效水深为6.5 m，总有效容积为9 546 m3。SBR池兼有泥水分离的作用，出水采用空气滗水堰。

结合水产品加工废水的特点(水温偏低，高COD、高氮、高磷但生化速率较小等)，生物池总体生化停留时间设计为45.4 h(平均流量)，其中好氧段停留时间为26.9 h，缺氧段停留时间为8.5 h；好氧区有机物污泥负荷为0.16 kg BOD5/(kg MLSS·d)，好氧区氨氮污泥负荷为0.026 kg NH3-N/(kg MLSS·d)；供气量设计为5 930 m3/h(气水比为28.5∶1)。经过生化处理后，自流进入后续深度处理。

2.2.3 深度处理系统

深度处理采用高效沉淀池和纤维转盘滤池组合工艺，尾水通过出水计量井计量后，经过外排专用管输送至海边达标排放。

新建高效沉淀池1座，分2格，有效水深为6.5 m，混合时间约为7.3 min，反应时间约为37.4 min，表面水力负荷为3.16 m3/(m2·h)；新建纤维转盘滤池1座，设计规模均按高峰规模为8 000 m3/d。

干览镇污水厂总平面布置如图3所示。

图3 干览镇污水厂总平面布置图Fig.3 General Layout of Ganlan WWTP

2.3 污泥处理工艺设计

本工程的剩余污泥量为8.17 t DS/d，体积约为817 m3/d(含水率以99.0%计)；其中,混凝气浮泥量为4.77 t DS/d，水解酸化池污泥量为0.76 t DS/d，生物池剩余污泥量为1.39 t DS/d，高效沉淀池化学除磷产泥量为1.25 t DS/d。

剩余污泥进入储泥池，通过污泥泵输送至浓缩脱水一体机，同步投加药剂调理，经过叠螺浓缩脱水一体机处理后出泥含水率达到80%，最终外运处置。

本工程利用现状1座储泥池，容积为80 m3，新建储泥池1座，有效容积为200 m3，储泥池总停留时间为8.5 h；现状污泥脱水机房改造利用为办公室，新建1座污泥脱水机房，配置2台叠螺式浓缩脱水一体机，每台处理能力为270～450 kg DS/h。

2.4 除臭工程设计

为了减轻臭味对环境和居民生活的影响，对污水厂的格栅井及集水池、水解酸化池、生物池缺氧段、储泥池、污泥脱水机房等进行除臭处理。

根据国家《恶臭污染物排放标准》(GB 14554—1993)恶臭污染物厂界标准值二级排放标准要求，本工程采用的除臭工艺为微波光氧(雾化)除臭系统(含植物液洗涤、微波光催化氧化活化、植物液气相吸收、气雾分离系统)。

设置1套生物除臭设备，除臭设施集中布置在污泥接及收预处理设施的西侧，设计总除臭风量为18 000 m3/h。

3 运行效果

本次改扩建工程总投资为6 992万元，其中建安工程投资为5 418万元；本工程于2019年7月正式实施完成，投产运行至今，平均处理成本为7.8元/m3。对改扩建后的出水水质(水量满负荷运行)进行统计分析(2019年10月—2020年12月)，如表4所示。

由表4可知，改扩建工程实施后，污水处理厂运行的出水水质各项指标可以稳定达到设计排放标准。

表4 改扩建工程运行出水水质Tab.4 Operation Water Quality of Effluent after Reconstruction and Expansion Project

4 结语

为使干览镇污水处理厂改造扩建后，处理所服务国际水产品产业园区排放废水的规模和效果达到设计要求，本文对该污水处理厂的现状问题进行详细深入的分析，针对高浓度水产品加工废水的水质特性，提出以气浮+水解酸化+AO-SBR为主体的集约化组合工艺，建成后运行情况表明，该组合工艺对水产品加工废水有很好的处理效果，出水水质稳定达标。