西安某污水处理厂升级改造工程措施及运行效果

荆自凌，钱 亮（.西安四方建设监理有限责任公司， 陕西 西安 7008；.浦华控股有限公司， 北京 00084）

0 引 言

根据2011年3月颁发的《西安市环境保护局关于提高全市污水处理厂排放标准的通知》（市环发[2011]50号），2013年1月1日起全市现有和在建的城镇污水处理厂出水水质由现行的GB 18918－2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级B标准提高到一级A标准。因此，西安某污水处理厂决定在一级B标准基础上进行一级A升级改造。

该工程充分挖掘现有设施潜力，并对现状生化池进行改造并投加悬浮生物填料，增加滤布滤池深度处理单元，不仅满足工艺要求，还有效解决了用地紧张的问题，减少了排入渭河以及下游流域的污染物排放量，保护水资源，改善水环境。

1 工程概况

西安某污水处理厂设计规模为40万m3/d，现已建成一期工程20万m3/d，于2010年6月建成投入运行；二期工程将随着其服务范围内的城市建设进度要求进行实施，将按照最新出水水质标准进行设计、建设。

升级改造工程对全厂已建成污水处理设施进行提标改造，建设规模为20万m3/d。主要工程内容为新建超细格栅、改造生化池、滤布滤池等。

2 原状分析

一期工程设计污水处理能力为20万m3/d，分为A、B、C、D四组并行运行，采用正置A2/O工艺，出水执行GB 18918－2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级B标准。HRT（水力停留时间）分别为厌氧池2 h，缺氧池5.5 h，好氧池8.9 h。

表1为该污水厂2011年年平均进出水水质情况[1]，由统计数据可见，实际进水各指标均超过设计负荷，但由于该厂实际进水流量为13万m3/d，仅为设计流量的65%，相当于生化池停留时间延长了30%，所以处理水质可达到一级B标准。考虑到日后进水水量必将增加到设计流量20万m3/d，出水水质必将恶化，因此升级改造势在必行。

表1 改造前污水处理厂水质状况 单位：mg/L

根据污水厂运行情况，现有粗格栅及提升泵房、细格栅及曝气沉砂池、初沉池、二沉池、接触消毒池等均可满足处理要求，主要处理设备如污泥脱水机、加氯系统等能力均可满足要求，但生物处理系统出水不能满足提标要求。经核算，氧化沟容积稍有不足，需进行改造。SS和TP指标距达标值相差甚远，需着重改进。

3 改造原则

（1）全面调研和分析污水厂水质特点及运行情况，进行多方案技术经济比较；充分考虑当前的社会经济和资源环境条件，力求所选工艺性能先进成熟、流程简单、对水质适应性强，出水达标率高，污泥易于处理、处置[2]。

（2）脱氮除磷这对矛盾主要表现为：NO3-N浓度高会对释磷的厌氧环境造成破坏；硝化菌和聚磷菌对碳源存在相互竞争的关系。因此应在确保TN达标的前提下，最大限度的利用生物除磷，减少化学除磷，节约运行成本。

4 工艺流程

升级改造工程工艺流程，如图1所示。

图1 升级改造工程工艺流程图

5 升级改造工程措施

5.1 新增预处理和深度处理措施

在初沉池后增加了3.5 mm孔径的回转式网板超细格栅，大大减少生物池浮渣，改善了操作运行环境。

5.2 好氧池

好氧池设计总处理规模为20万m³/d，分为四个相同的系列，每个系列处理能力为5万m³/d。好氧段采用MBBR（Moving Bed Bio-film Reactor）工艺[3]，向内沟投加可挂膜的悬浮填料，悬浮填料载体以流化的状态在反应器内运动并在填料内外表面形成生物膜。附着的生物膜增加了单位体积内的生物量，反应器中的活性污泥和填料上的生物膜形成了泥膜共生的双泥龄系统。生物膜上富集世代周期较长的生物菌群，可弥补活性污泥泥龄短的不足。该技术可使水中的活性污泥浓度在一年内变化较小，方便管理。同时，内沟形成生物膜与活性污泥共生系统，具有耐负荷冲击能力强，运行稳定，去除效率高等特点。

以A系列为例具体改造措施如下：①在好氧池末端划出一段HRT为2.4 h的填料区，新建隔墙及导流墙作为填料区，填料区设计专用的跑道结构，使填料在池内自行循环、周而复始，可从出水端自流回到填料区前端，省去传统的填料回流装置，悬浮填料投加比为15%，使填料在此区域不断随污水往复循环；②通过曝气布置使填料流化，在现状生物池填料区末端新建隔墙并设置拦网以免填料随出水流失；③在新建拦截网下方，设曝气管道，网前增加专用低速搅拌器和防堵塞清扫系统，并增加液位报警装置；④在填料区隔墙两侧适当位置布设填料设备专用水下推进器，以增强填料区的推流作用，主要新增设备为填料区专用推进器4台，φ1080，N=4kW。

本工程中，好氧填料不仅增加了系统的BOD5去除能力，更重要的是其上富集的硝化菌导致系统硝化速率大大增加，出水NH3-N可长年维持在1 mg/L以下，同时MBBR技术使池内污泥SVI下降，提高了污泥沉降性能。

5.3 深度处理

考虑到本工程为升级改造，厂区用地紧张并且进出水水头固定，因此深度处理增加了4组滤布滤池，单个设备日处理量50 000 m3。其过滤面积大，占地极省，并且水头损失小。出水SS稳定达标。

6 生产调试

本工程在施工时，对各处理系列依次进行改造，因而对污水厂未造成停产影响。调试运行阶段总结了以下经验。

（1）五污存在碳源在初沉池流失严重的情况，导致厌氧区碳源不够聚磷菌释磷所用。厂内设计平流初沉池10组，HRT为1.5 h，适当减少初沉池运行个数可以减少碳源的流失，提高生物除磷可利用的碳源，因此满负荷运行时，仅开启4组平流沉淀池。

（2）好氧池末端DO需控制在1.5 mg/L左右，DO太低会导致出水NH3-N超标，DO浓度太高影响终沉池反硝化效果，导致外回流NO3-N浓度升高影响厌氧段除磷效果。

（3）厌氧段ORP控制在－300 mV以下，释磷现象明显，可作为生物除磷厌氧环境的指示参数。缺氧反硝化段ORP数值在－200 mV～320 mV之间为佳。此时系统脱氮除磷效果最好，在缺氧末端可使硝酸盐浓度降低到1 mg/L以下。

（4）理论上内回流比越高，出水TN越好，但回流比提升到一定数值后，脱氮效率提升不明显，且能耗增加。经实践证明内回流比调整到200%左右比较合适，生物脱氮效果稳定。

（5）每将1 kgNO3-N转化为N2，需消耗有机物（以BOD5计）2.86 kg，外回流污泥NO3-N浓度高，将导致水中ORP上升，PAOs活性受抑制，同时消耗水大量碳源。通过实际运行数据比较表明，终沉池泥位较高的情况下，底部泥层反硝化反应明显。五污终沉池深4.5 m，当泥位接近1.5 m的情况下，外回流中的NO3-N浓度可比出水降低了5 mg/L～10 mg/L。这大大降低了外回流污泥中硝酸盐对厌氧段释磷的影响，因此维持终沉池泥位在1.5 m左右有利于系统生物除磷（终沉池泥位不宜太高，容易发生跑泥现象）。污泥回流比由原来的100%降低至80%时，减少回流硝酸盐对厌氧区的影响，生物除磷脱氮效率稳定。

7 运行效果

升级改造工程自投运以来，在满负荷运行状况下，除春节放假期间来水中碳源严重不足，导致生物池对TP的去除率出现短期波动，需要通过化学除磷弥补。其它时间仅仅通过生物除磷出水TP维持在0.4 mg/L以下。出水的各项水质指标均稳定达到GB 18918－2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A排放标准，总出水达标率高达97%。表2为改造完成后进出水质平均值，出水水质较之改造前大大改善。

表2 改造后进、出水水质 单位：mg/L

8 结 语

西安某污水处理厂升级改造工程预处理增加网板式超细格栅，二级生物处理在好氧区末端分隔出填料区，按MBBR工艺运行，经调试运行和优化运行，生物脱氮除磷效率高，深度处理采用滤布滤池过滤工艺，并在极少数时间里辅助化学除磷。现出水水质稳定达到GB 18918－2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A标准。

该工程占地面积小，土建工程量少，施工周期短，有效地解决了污水厂现状工程用地紧张、改造工程要求工期短的问题。整个处理工艺针对性强，处理效果稳定，工程投资低，运行成本低，管理维护简单，可供同类污水处理厂升级改造借鉴。