建制镇污水处理厂准Ⅳ类出水提标改造实例

马宝军MA Bao-jun

（安丘市市政公用事业服务中心，安丘 262100）

1 提标改造工程背景

安丘市某镇区污水处理厂是该建制镇重要的基础设施工程，于2010 年11 月建成投产，主体工艺采用A2/O 处理工艺，设计处理能力为1.5 万m3/d，设计出水水质为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A 标准。负责处理建制镇镇区食品加工企业废水，酿酒废水以及城镇居民生活污水。

2019 年6 月潍坊市人民政府印发《潍坊市主要入海河流综合整治攻坚工作方案》，方案要求将潍河流域内的污水处理厂出水主要指标（CODCr、氨氮）提升至地表水Ⅳ类标准，总氮提升至12mg/L，总磷提升至0.2mg/L。该污水处理厂出水指标距离任务目标还有一定差距，为进一步削减水污染物，改善浯河、潍河水环境质量，需进行提标改造。

2 某建制镇污水处理厂基本情况

2.1 提标改造前主要工艺流程

提标改造前主要处理单体为粗细格栅、曝气沉砂池、鼓风机房、A2/O 一体化生物反应池、二沉池、斜管沉淀池、滤布滤池、紫外线消毒池、泵房、变配电室、污泥浓缩池、污泥压滤机房等，图1 为提标改造前污水处理厂主要工艺流程。

图1 提标改造前主要工艺流程图

2.2 扩容提标改造前实际进、出水水质，水量

①表1 为提标改造前2019 年的平均进、出水水质情况。

表1 提标改造前的进、出水水质表 单位：mg/L

污水处理厂的进水水量水质某些时段波动较大，但从表1 可以看出，出水指标能满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A 标准。其中出水CODCr能保持在35mg/L 以下，出水氨氮基本在2mg/L 以下，出水TP 均值在0.22mg/L 左右，对于TN，进水基本稳定在35~25mg/L 左右，个别时间达到50mg/L 以上，但是出水均在15mg/L 以下，7、8 月份大时间基本稳定在12mg/L 以下。总的来说，目前出水水质能稳定达到国家一级A 标准，部分指标在部分时间段内达到地表水IV 类标准，若对处理工艺进行科学合理地改造，可以使得出水水质进一步提升。

②表2 为提标改造前2019 年的进水水量情况，可见进水水量变化幅度较大。

表2 提标改造前2019 年的进水水量表

3 存在问题

①本项目进水中含食品加工废水以及酿酒废水，该部分工业废水均经由企业内部污水处理设施处理达到纳管标准后排放，本身易降解的物质已部分去除，污水可生化性下降，污水厂进水水质变化幅度较大，BOD5/CODCr、BOD5/TN、BOD5/TP 的比值可能会小于设计值，导致某些时段的可生化性不佳。

②本项目去除磷要求较高，由于生物除磷的极限性，不借助化学除磷手段，污水处理厂出水TP 很难稳定达到0.2mg/L 的标准。

③由于本项目存在工业废水，随着某建制镇镇区人口的逐渐流失，生活污水排放量可能出现下降趋势，而当地工业企业正快速发展壮大，未来进水水质存在变化的可能，特别是工业废水中存在的难降解有机物，生化处理效果有限，污水处理厂出水稳定达标将面临较大压力。

④本项目需要将污泥脱水至含水率为60%，现有的带式压滤机难以达到该目标。

4 工艺选择原则

①污水处理工艺先进、实现高效、稳定运行并节约运行费用；尽可能利用厂区原有的处理单体，以节省工程投资。

②结合场地和周边道路情况，统筹布置、保证配水均匀性和水流流畅性，维持工艺完整性和统一性；分析污水处理厂现状运行中存在的问题，在提标改造项目中予以解决。

③根据进水水质、水量以及受纳水体的现状，综合考虑当地的实际情况，选择处理具有除磷脱氮功能、操作管理方便、工艺成熟的占地面积小的污水处理方案。

5 提标改造工艺方案

5.1 提标改造工程设计进、出水水质（见表3）

表3 提标改造工程设计进、出水水质表 单位：mg/L

5.2 本提标改造工程中各类指标项目控制优先次序与处理措施（见表4）

表4 污水中各类指标项目控制优先次序与处理措施表

5.3 提标工程工艺流程

图2 为提标改造后污水处理厂主要工艺流程。

图2 提标改造后的污水处理厂工艺流程图

5.3 工程建设内容

提标改造工程项目依托原有污水处理厂区内现有构建筑物，改造主要分为两部分：一是添加“缺氧池”前置处理工艺，其次在二沉池后，与现有斜管沉淀池平行，增设高效沉淀池，最后预留“臭氧接触氧化池”深度处理工艺（增加中间提升池以确保水头）；二是改建现有脱水机房，将原带式压滤机改造为板框压滤脱水设备，污泥含水率由80%降为60%，确保污泥转运安全。提标改造后设计出水水质主要指标执行《地表水环境质量标准（GB3838-2002）》中IV 类标准要求，总氮排放浓度执行12mg/L，总磷排放浓度执行0.2mg/L。

5.4 提标改造工程工艺方案

①保留原污水厂A2/O 处理工艺。若对A2/O 工艺段采用填料工艺改造，需要在原有池内增加更多搅拌器等设备，增加额外的曝气量，对原有生化系统以及池体结构均有较大影响，施工周期更长，造价更高。因此综合各方面因素，本项目仍采用A2/O 处理工艺作为主生化处理工艺，借鉴各种A2/O 生化池变形工艺的优缺点，通过对原有生化池的工艺参数进行调整，强化处理成效。

②针对本污水处理厂进水水质变化幅度较大，BOD5/CODCr、BOD5/TN、BOD5/TP 的比值可能会小于设计值，导致某些时段的可生化性不佳问题，需要设置调节池进行调质。此外，由于本项目进水存在工业废水，水质水量的波动性也需要进行调质调量，通过结合进出水水质分析，在现有A2/O 池之前设置一座前置缺氧池，单座处理规模1.5万m3/d，停留时间8.0h。

③对于污水生物除磷可行性问题，但由于出水标准高，同时由于水力停留时间较长，需采用化学除磷辅助，并且要严格控制出水SS 浓度，确保出水TP 小于0.2mg/L，考虑到水质波动情况，本项目在生物脱氮除磷工艺的基础上增设5um 滤布滤池过滤工艺确保达到上述排放标准。

④考虑到SS 的去除会直接影响出水CODCr和BOD5，生化池出水经过二沉池之后，需要进一步沉淀去除SS，现有的斜管沉淀池处理能力有所不足，需新建一座高效沉淀池, 规模1.5 万m3/d，并增加混凝剂投加装置进行化学除磷。为了确保出水SS 达标，臭氧氧化池出水之后通过滤池工艺段以去除水中悬浮物，通过对比活性砂滤池、高效纤维滤池以及滤布滤池，并结合现有滤布滤池运行效果，滤布滤池工艺具有土建占地面积小，处理效果好，出水稳定，可以连续运行，能承受较高的水力负荷及悬浮物固体负荷，全部自动化控制运行，操作及检修简便，运行费用低等特点，本项目采用滤布滤池作为污水深度处理中的过滤工艺，原有滤布滤池与消毒池合建，现将原有的滤池拆除，并更换为过滤精度为5um 的滤布滤池，进一步去除水中的SS，确保出水达标。

⑤对于TN 的去除，该项指标采用生物脱氮除磷工艺可以达到，结合本项目进水水质的波动较大的特点，应该采用具有较强抗冲击负荷的工艺。新建前置缺氧段，并将原有一条回流至现有缺氧池的管路接至新建的前置缺氧池。该单体的设置主要针对进水中总氮存在超标的情况，需添加一个较长的缺氧段以提高生化系统对总氮的冲击负荷；同时也可以作为一个水量调节的调节池，以应对镇区污水排放不规律的水量冲击。

⑥深度处理工艺的选择。对于总磷，由于生物除磷的极限性，要达到0.2mg/L 需要借助化学除磷手段。本项目除磷要求较高，需要在二沉池出水后投加除磷药剂（PAC、PAM 等）强化除磷效果。对于混凝沉淀单元的选择，结合本项目特点，并经过现场实验，采用高效沉淀池作为深度处理的混凝沉淀工艺段。高效沉淀池与静态沉淀池相比，沉淀效率高，结构紧凑，土建造价较低；出水水质好, 耐冲击负荷, 在较大范围内不受流量或水质负荷变化的影响；运行成本低，与传统工艺相比，节约10%~30%的药剂。考虑到该污水处理厂进水中含有一定比例的工业废水，在高效沉淀池工艺段增加一套粉末活性炭投加设备，作为出水水质差时的应急手段，确保稳定达标排放。

⑦预留深度处理工艺。由于本项目存在工业废水，未来进水水质存在变化的可能，特别是工业废水中存在的难降解有机物，生化段处理效果有限，因此需要预留后续深度处理工艺以进一步去除COD。低浓度的COD 去除主要通过物化方法，目前工程应用的较多的主要有臭氧氧化和芬顿氧化，考虑到臭氧氧化工艺相对简单，运行费用低于芬顿氧化，本方案选用臭氧氧化工艺为预留深度处理工艺，臭氧接触池土建先行，设备待未来水质恶化时再配备，土建设备均按1.5 万m3/d 建设。

⑧剩余污泥处置方案。提标改造后需要将污泥脱水至含水率为60%，现有的带式压滤机难以达到该目标，本次提标改造将现有带式脱水机拆除后新建一座板框压滤脱水机房，将污泥脱水至60%后外运，用于添加到页岩中焚烧制砖。

5.5 预留反硝化处理工艺段用地

综合分析研判提标达到的水质标准和提标工艺的经济合理性，本次提标改造工程在现有A2/O 池前设置一个前置缺氧池，增加了反硝化时间，通过调整工艺参数，进一步提升了脱氮效果，但是生化法对总氮的去除效果有限；而且工业废水经过企业内部污水处理设施的生化处理后，入网污水中的BOD5显著下降，进一步限制了污水处理厂生化段的脱氮能力。未来如继续提高出水标准，需考虑增设后置反硝化处理工艺段，以确保TN 稳定达标，本项目在建设过程中，预留了反硝化处理工艺段用地。

6 新建/改建构建筑物建设规模

表5 为提标改造后污水处理厂新建/改建构建筑物建设规模情况。

表5 提标改造后污水处理厂新建/改建构建筑物一览表

7 工程投资及运行效果

本建制镇污水处理厂投资概算总额为3014.14 万元，出水标准从国家一级A 标准提升至地表水准Ⅳ类标准（总氮执行12mg/L，总磷执行0.2mg/L），污水处理服务费每吨水提升了0.6 元。本项目自建成投运以来，污水处理工艺系统稳定，出水水质稳定达到设计要求，从2021 年污水处理厂进出水水质情况（表6）可以看出，出水准Ⅳ类达标率100%，其提标改造工艺方案表现出良好的可靠性、成熟性，抗冲击负荷能力较强，运行维护管理方便，基建投资省，运行成本经济合理，对建制镇类似污水处理厂的准Ⅳ类出水提标改造项目具有较好的借鉴作用。

表6 2021 年污水处理厂进、出水水质表 单位：mg/L