SBR改造为A2O工艺设计的应用

2022-06-06曹令通

中国资源综合利用 2022年5期

曹令通

（安徽省城建设计研究总院股份有限公司，合肥 230000）

根据地方环保政策要求，某污水处理厂将现状2万m3/d 规模的一期工程出水执行标准从《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的一级B 标准提升至一级A 标准，同时实施二期扩建工程（1 万m3/d 规模），提标并扩建后，总处理能力达到3 万m3/d。在改造工艺选择中，生物处理段序批式活性污泥法（SBR）反应池的改造尤为重要[1-2]。经过详细的经济技术比选，该污水处理厂将厌氧-缺氧-好氧（A2O）工艺作为SBR 池改造后的生物处理段[3-5]，改造现状2 座1 万m3/d 规模的SBR 反应池，并新建1 万m3/d 规模的A2O 生物池作为扩建生物处理段，后续增加3 万m3/d 规模的二沉池及深度处理段工艺，改造并扩建现状污泥脱水系统。3年的运行实践证明，本项目非常成功，其设计方案值得在类似改造工程设计中推广。

1 工程概况

该污水处理厂一期提标改造工程规模为2.0万m3/d，二期扩建工程规模为1.0 万m3/d。一期工程实施时已征地24 000 m2，一期提标改造工程及二期扩建工程在已征地范围内实施，不再新征用地，工程建设总投资为8 500 万元。污水处理厂设计进水水质如下：化学需氧量（CODCr）≤420 mg/L，五日生化需氧量（BOD5）≤150 mg/L，悬浮物（SS）≤220 mg/L，氨氮（NH3-N）≤30 mg/L，总氮（TN）≤50 mg/L，总磷（TP）≤3 mg/L，pH=6 ～9。本项目一期提标改造工程及二期扩建工程的设计出水水质均执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的一级A 标准。污水处理厂现状工艺流程如图1 所示。

提标改造前，按照图1 工艺流程处理后，该污水处理厂出水能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的一级B 标准，但是相比提标及扩建后的各项水质指标限值，还有很大的提升空间。改造前的污泥脱水采用带式污泥脱水机，脱水后污泥含水率为80%，改造要求污泥脱水后含水率达到60%，因此，污泥脱水系统需要进行改造，污泥达到目标含水率要求后进行最终处置。

图1 提标改造前工艺流程

2 工艺改造及扩建方案

经过实地考察及深入调研，根据现状污水处理厂一期工程的情况，现状粗格栅及进水泵房土建已按3 万m3/d 规模建设，设备运行良好，不需要改造，仅需要增加1 台提升泵；细格栅及旋流沉砂池土建均已按照3 万m3/d 规模建设，其设备均已按照3 万m3/d规模配置，不需要改造；现状水解酸化池规模为2 万m3/d，运行状况良好，不需要改造，但需要新建1 座1 万m3/d 规模的水解酸化池；现状配水井规模为2 万m3/d，不需要改造；现状SBR 池规模为2 万m3/d，共有2 座，每座规模为1 万m3/d，需要进行工艺改造，满足提标的脱氮除磷要求，最终满足总出水要求；现状紫外线消毒渠土建已按3 万m3/d 规模建设，设备按照2 万m3/d 规模安装，需要对一期2 万m3/d 规模的紫外灯管进行改造，满足提标出水大肠菌群数指标要求，并新增二期1 万m3/d 规模设备；一期工程2 万m3/d 规模SBR 池改造后，二期工程新建1 万m3/d规模的A2O 生物池，一、二期工程3 座生物池出水汇合后依次进入2 座新建二沉池、1 座新建中间提升泵房和1 座新建反硝化深床滤池，再利用现状紫外线消毒渠，改造现状设备并新增扩建设备，能够保证出水各项指标达到提标后的标准要求。

污泥经过现状2 万m3/d 处理能力的带式污泥脱水机处理后，含水率仅能达到80%，需要将其改造为板框压滤污泥脱水机，确保污泥脱水后含水率达到60%。由于现状土建高度不能满足改造后的污泥深度脱水系统需求，要将现状污泥脱水机房拆除重建。经过仔细调研和计算复核，确定污水处理厂一期提标改造工程及二期扩建工程的工艺流程，如图2 所示。

图2 改造及扩建后工艺流程

3 改造后运行效果

该污水处理厂提标改造及扩建工程完工后，2018年8月到2018年10月，活性污泥培养成功并且完成驯化工作，从2018年11月开始试运行，经调试运行稳定后，出水指标全部达到提标改造的各项指标限值要求，部分指标已经能够达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）的Ⅳ类水质标准，处理效果显著。

4 设计总结

本项目用地紧张，既要对一期工程进行改造，又要实施二期扩建工程，既要满足水质的提标要求，又要将处理规模扩大，满足日益增大的污水处理需求，但总占地面积仅为24 000 m2，实施难度非常大。提标改造和扩建方案实施后，出水稳定达标，效果很好。总体来看，本次设计具有三大显著特征。

4.1 SBR 改造为A2O 的工艺设计得到成功应用

一期工程生物处理采用SBR 工艺，脱氮除磷效果一般，出水TN、TP 不能满足提标后水质标准要求，因此如何对现状SBR 池进行改造是一个难题。通过各种工艺经济比选，最终确定采用A2O 生物池工艺对SBR 池进行改造。设计时，对现状SBR 池进行了结构性能检测，根据检测结果，池体混凝土强度能够满足各项工艺需求。根据进出水水质指标数据，对生物池池容进行计算，通过计算复核，现状SBR 池容积能够满足改造后A2O 生物池总停留时间的要求。改造时，首先拆除现状SBR 池的设备及部分隔墙，然后通过新建隔墙对池内布置进行重新分割，同时池内增设潜水推进器、搅拌器以及微孔曝气系统等设备，最终将SBR 池改造成厌氧、缺氧、好氧三段独立区域。改造后的A2O 生物池能够去除污水中的CODCr、BOD5、NH3-N、TN、TP 等主要污染物，以满足更高的出水水质要求。运行以来，出水水质稳定达标，SBR 改造为A2O 的工艺应用非常成功。

4.2 混凝过滤消毒工艺得到成功应用

常规的污水处理厂深度处理工艺主要有3 种。一是二级出水+混凝+过滤+消毒；二是二级出水+混凝沉淀+过滤+消毒；三是二级出水+混凝沉淀+过滤+活性炭吸附+消毒。后两种深度处理工艺均有沉淀单元，滤池反冲洗次数较少，适用面广，效果稳定，但是本项目占地面积受限，周围均为基本农田，没有新征用地的可能，若采用后两种深度处理工艺，现状厂区占地面积不足。经过计算并复核现状厂区内的空地面积，设计时选用二级出水+混凝+过滤+消毒的深度处理方式。实际运行效果证明，出水水质能够稳定达标，二级出水+混凝+过滤+消毒作为深度处理工艺，应用非常成功。

4.3 改造及扩建后工艺运行顺畅，总占地面积小

由于本项目不能新征用地，设计时充分考虑了SBR 工艺的改造方式和深度处理工艺的合理选择，最终采用图2 的工艺流程保障整个厂区污水处理流程顺畅，分区合理，在满足更高出水水质的前提下，极大地节省了用地面积。提标及扩建后，污水处理厂总占地面积仅为24 000 m2，在国内同规模的类似项目设计中都比较罕见。