山東某污水廠提標改造工程設計

狄劍英 曹天宇

摘 要：山東某污水處理廠提標改造工程實施規模為3×104m3/d，主要采用A2O處理工藝。通過增加缺氧區池容、好氧區硝化液回流及深度處理系統等改造措施，最終出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準。介紹了工程改造關鍵技術問題以及主要單元設計參數，為同類提標改造工程提供借鑒參考。

關鍵詞：污水廠；提標改造；脫氮除磷；A2O

1 前言

山東某污水處理廠于2008年建成，工程設計規模為3×104m3/d，一次建成，設計出水水質為《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準。項目運營至2016年底，處理水量日均值已達到設計規模的80%，最高日處理水量已達4×104m3/d，為應對國家日趨嚴格的污水排放標準，以及改善當地的水體環境，對該污水廠實施提標改造工程，提標處理規模為3×104m3/d，出水水質執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準。

2 工程概況

2.1 原污水廠概況

原污水廠采用倒置A2O工藝，工藝流程如下：粗格柵及提升泵房→細格柵及曝氣沉砂池→倒置A2O反應池→沉淀池配水井→二沉池→接觸消毒池→排放。

2014年4月～2016年年底本污水廠進、出水水質見表1，經統計看出，出水水質可穩定達到一級B標準，個別指標可穩定達到一級A標準，其中CODcr及BOD5指標接近一級A標準，TN及SS與一級A標準差距較大，TP與一級A標準有一定差距。

原污水廠改造邊界及運行存在問題如下：①污水廠生化系統僅有一個系列，水廠停產將直接導致水體污染；②生化池未設置硝化液回流設施，缺氧池停留時間不足，嚴重影響脫氮效果；③生化池改造需在不停水情況下實現硝化液回流；④現有水廠污泥回流比例大，可達300%，當污泥回流比增大到100%后，受生化池出水管管徑較小影響，生化池液位升高溢出；⑤周邊有少量居民居住，缺少除臭設施。

2.2 設計進水水質的確定

通過分析本廠檢測水質報表，采用95%保證率時的進水水質確定為改造工程的主要進出水水質指標，如表2所示：

3 現場運營調試及工藝流程的確定

經對原污水處理廠出水水質數據分析可知，若按照出水一級A標準考核，NH3-N可穩定達標，BOD5及CODcr基本接近一級A標準，在提高TN去除率的過程中，BOD5及COD可繼續去除，因此，改造工程在保證現有去除率的基礎上，重點考慮TN、TP及SS的去除。

原A2O生化池僅設置了污泥回流，生化池僅在前端部分達到缺氧環境，后端處于厭氧階段，TN去除效果欠佳。國內外實際運行經驗表明，采用生化除磷的方法，磷的去除量一般約為BOD5去除量的3.5%～4.5%（泥齡為5～20d），采用生化除磷工藝很難使出水含磷量低于0.5mg/L，需采用化學除磷。經統計近兩年數據，本工程出水TP超過0.5mg/L的概率為25%，同時考慮SS的去除，在廠區用地緊張的條件下，工程采用新增高密度沉淀池的工藝達到同時去除TP及SS的效果。

本工程的進水C/N=2.91（<4），碳源不足。設計考慮了外加碳源，投加碳源為乙酸鈉，折合BOD投加量為50mg/L。

綜上，本次提標改造工程改造思路如下：①現有A2O工藝增加從好氧池回流至缺氧池的回流泵，回流比取300%；②增加缺氧段池容，延長停留時間；③生化池考慮投加碳源乙酸鈉；④在現有二沉池出水后端增加二次提升泵房；⑤新建高密度沉淀池，化學除磷，采用投加藥劑為PAC；⑥在滿足出水要求的前提下，同時為節約投資，本次高密度沉淀池后端暫不考慮新增濾池過濾工藝，但預留過濾工藝的水力損失；⑦增加生物除臭裝置。

污水處理廠升級改造后工藝流程如下：

4 工藝設計參數

4.1 預處理部分（利舊）

（1）粗格柵：設置2臺回轉式機械粗格柵，間隙為15mm，過柵流速為0.69m/s。

（2）提升泵房：設置4臺潛水提升泵，3用1備，參數為Q=600m3/h，H=10.5m，N=37.0kW。

（3）細格柵：設置2臺轉鼓式細格柵，間隙為3mm，過柵流速為0.69m/s。

（4）曝氣沉砂池：設計停留時間為8.5min，有效水深2.0m。

4.2 生物處理單元（利舊+改造）

（1）改造A2O工藝設計。廠區原有一組倒置A2O池，設計規模為3×104m3/d，生化池位于廠區南側，生化池僅設置從二沉池至厭氧池前端的污泥回流，污水在生化池內依次經過缺氧區、厭氧區及好氧區出水。為去除進水中的TN，生化池做如下改造：①在廠區北側擴充缺氧池容積，現有缺氧池新增提升泵將污水提升至新建缺氧池，根據缺氧池總池容確定提升水量為460m3/h，新建缺氧池內增加提升泵，提升污水至現有缺氧池末端；②好氧池內新增內回流泵，污水回流至現有缺氧池進水端。

改造后生化段新增缺氧池平面尺寸為36m×12.35m×6.60m，有效水深為6.0m，改造后A2O總有效容積為29697m3，總停留時間為23.8h，厭氧池、總缺氧池、好氧池停留時間分別為1.15h、5.52h、18.40h（好氧池池容無法改造，實際池容偏大）。好氧池實際運行污泥濃度為4.0g/L，好氧池污泥負荷為0.115kgBOD5/（kgMLSS· d），硝化液最大回流比為300%，污泥回流比保持原有設計未調整。

（2）二沉池（利舊）。二沉池形式采用中進周出輻流式二沉池，現有2座，設計規模為3萬m3/d，單座池內徑為35m，池壁深4.4m，有效水深為4.0m，表面負荷為0.65m3/（m2· h）。

（3）提升泵房。原二沉池出水進入接觸消毒池消毒后外排，改造時切斷現有二沉池出水管線，接入集水池及提升泵房，集水池尺寸為：8m×4m×5.7m，經提升泵提升至高密度沉淀池，出水從原有接觸消毒池出水端進入消毒池，最終進入巴氏計量渠排放。

4.3 深度處理部分

（1）高密度沉淀池（新建）。設置高密度沉淀池1座，分為2格，混合時間為2min，絮凝時間為15min，斜管沉淀池表面負荷為8.0m3/（m2·h），去除TP投加PAC藥劑量為10mg/L。根據山東省同類工程經驗，高密度沉淀池在較低的沉淀區表面負荷時，后不必建設過濾單元即可保證出水達一級A標準排放，為提高水廠運行的可靠性，本次預留過濾水頭損失，流程上污水經高密度沉淀池處理后流入接觸消毒池，經消毒后排放。

（2）接觸消毒池（利舊+改造）。現有接觸消毒池平面尺寸為25m×13m×3.5m，有效水深為3m，停留時間為46.8min。根據目前廠區用地情況，接觸消毒池出水端缺少新建巴氏計量槽用地，通過改變接觸消毒池的進出水流向，并在改造后出水端即現在接觸消毒池進水端建設巴氏計量槽，廠區總排口位置不變。巴氏計量槽尺寸為：16.2m×1.2m×1.15m。

4.4 污泥處理部分（利舊）

（1）污泥均質池。污泥均質池用于儲存二沉池排出的剩余污泥及高密度沉淀池產生的化學污泥，共1座，分為兩格，產生剩余污泥量約為462.5m3/d，含水率為99.2%，污泥均質池尺寸為12m×6m×4.3m，均質池內污泥經污泥螺桿泵輸送至帶式脫水機一體機處理，處理后污泥含水率達到80%以下，外運處置。

（2）污泥脫水機房。廠內現有污泥脫水機房1座，共設置有帶式污泥脫水機2臺，帶寬為2m，處理能力為180kg/m·h，每天工作10.3h，備用1臺。

4.5 生物除臭部分（新建）

生物除臭主要是用于去除粗細格柵、集水池、曝氣沉砂池、污泥均質池、污泥脫水機房及污泥堆棚的臭味，本次設計1座生物除臭塔，離心風機的風量為1.0×104m3/h，2臺，1用1備。

4.6 鼓風機房（利舊）

目前廠區建設有3×104m3/d規模的鼓風機房，共配置4臺羅茨鼓風機，單臺65.7m3/min，風壓為68.6kPa，單臺功率為110kW，其中1臺變頻，最大氣水比為9.4：1，在實際運行中，鼓風機的運行主要是靠好氧池DO儀控制風機的運行時間及開啟數量。

5 改造難點

水廠在提標改造過程中，需正常運營，提標改造工程注意事項如下：

①在保證A2O正常運行的情況下，需在原A2O池缺氧區進水端、新建缺氧池內及好氧區出水端增加提升泵。解決途徑：焊接水泵框架，并在生化池外將水泵固定牢固，采用吊車將水泵框架吊入池中，池壁外建有水泵框架支撐，焊接好水泵出水管與總管的對接。

②合理安排施工工序，做好原有管線與改造工程管線的銜接。

6 投資及結論

本提標改造工程投資為2050萬元，其中工程費用為1830萬元，廠區新增直接運行成本為0.1889元/m3。運行結果表明，出水水質可實現長期穩定達一級A標準。