南昌青山湖污水廠提標改造工程設計方案

陳昱霖

(上海市政工程設計研究總院<集團>有限公司，上海 200092)

青山湖污水處理廠位于南昌市艾溪湖西北側、高新區北瀝村徐家東側。一期工程污水處理規模為33萬m3/d，一期擴容工程污水處理規模為17萬m3/d，現狀總規模為50萬m3/d，出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)二級標準，總占地面積達21.43萬m2。由于服務范圍包括合流系統，因此現狀進水泵房、細格柵及曝氣沉砂池按照雨季規模99萬m3/d進行設計；一期工程主體工藝采用氧化溝工藝，一期擴容工程主體工藝采用CASS工藝，現狀污水廠無消毒設施。

當前出水執行二級標準已無法滿足城市發展的建設需求。為進一步保護環境，實現南昌市的節能減排工作目標，對污水廠的提標建設已刻不容緩。為此對青山湖污水廠進行提標改造建設，提標后的污水處理規模仍為50萬m3/d，尾水執行GB 18918—2002一級B標準。

1 污水處理廠現狀及改造要求

1.1 現狀水量、進出水水質

青山湖污水廠現狀處理水量為50萬m3/d，實際進出水水質如表1所示，經一級處理和生物處理后，尾水執行GB 18918—2002二級排放標準(糞大腸菌群數指標除外)。

1.2 原有工藝運行狀況分析

大部分已建污水處理及污泥處理構筑物運行狀況良好，出水水質均達到已建工程設計標準。但目前實際進水各項指標均遠低于設計值，主要原因是有部分河水混入進水管渠中，對生活污水造成了稀釋。隨著污水收集系統的完善，污水廠進水污染物濃度也將有所提高。

表1 青山湖污水廠現狀進出水水質Tab.1 Current Influent and Effluent Water Quality of Qingshanhu WWTP

1.3 提標工程設計水量和水質要求

青山湖污水廠尾水排入贛江南支，出水水質應滿足河道的環境功能要求。根據環評批復要求，本次工程按一級B排放標準執行，惡臭污染源的排放執行GB 18918—2002廠界廢氣排放二級標準。隨著經濟的發展，南昌市對污水處理的標準也在逐步提高，考慮到污水廠的用地以及將來的發展，本工程在設計中需考慮將來污水廠提標的發展。結合前面的分析，升級工程的主要進出水水質指標如表2所示。

表2 提標工程設計進出水水質Tab.2 Designed Influent and Effluent Water Quality of Upgrading Project

注：括號外數值為水溫>120 ℃時的控制指標，括號內數值為水溫≤120 ℃時的控制指標

1.4 污水處理廠升級改造原則

在水質達標的前提下，為了實現污水處理廠高效、經濟、穩定的運行，并控制工程投資，在提標改造工程的設計中，主要遵循以下原則：(1)選擇先進、高效、合理、經濟、能穩定達標的污水處理工藝；(2)根據進水水質、水量以及受納水體的現狀，綜合考慮區域的實際情況，選擇處理效果好、具有除磷脫氮功能、低能耗、低運行費、低基建費、操作管理方便、技術成熟的污水處理工藝；(3)工藝選擇應充分考慮與已建設施的結合，減小提標改造工程實施對污水廠正常運行的影響。

2 污水處理廠升級改造工程設計

2.1 污水處理工藝選擇

進水的BOD/COD=0.52，屬于可生化性較好的污水。同時，進水的BOD/TN=3.7，屬于碳源足夠的污水，且BOD/TP也較高，故工程宜采用具有脫氮除磷效果的活性污泥法作為主要的污水處理工藝。

本工程的污水處理方案：(1)對已建CASS池進行改造，通過增加隔墻及潛水攪拌器，將其改造為厭氧區、缺氧區、缺/好氧區，同時利用管道串聯已建氧化溝，形成改良氧化溝生物反應池，并減量至30萬m3/d運行；(2)新建AAO生物反應池，采用多模式AAO工藝，規模為20萬m3/d。根據進水水質和出水要求，采用生物除磷工藝，并輔以化學除磷，確保穩定達標，工藝流程如圖1所示。

多模式AAO污水處理工藝可以根據進水水量、水質以及環境條件變化，靈活調整運行模式，使污水工藝在不同季節按不同模式運行，確保不同水溫和水質條件下的脫氮除磷效果。

2.2 生化處理改造工藝設計

根據已確定的工藝流程，在充分利用已建處理構筑物的基礎上進行局部改造，并新建部分構筑物。其中已建粗格柵、進水泵房、細格柵、沉砂池、二沉池等均已滿足升級工藝的生產要求，仍然利用；對已建CASS池、氧化溝進行改造，并新建AAO反應池、二沉池、加氯接觸池等。

圖1 青山湖污水處理廠提標改造工程工藝流程圖Fig.1 Process Flow Chart of Qingshanhu WWTP Upgrading Project

2.2.1 改良氧化溝生物反應池

改良氧化溝生物反應池由已建的CASS反應器和氧化溝反應池改造而成。一期擴容工程建有CASS反應池2座8池，有效水深6 m，超高0.8 m，單池有效容積為7 587 m3。一級B提標工程后CASS反應池作為厭、缺氧池，并保留部分好氧區(交替區)。調整后原CASS反應池區域總停留時間(HRT)為4.9 h，其中厭氧池HRT∶缺氧池HRT∶交替池HRT=1∶2.2∶1.7。

一期建設氧化溝反應池2座，共分8池，單池容積為9 000 m3，采用立式曝氣機進行供氧。提標工程建設后氧化溝作為改良氧化溝生物反應池的好氧池，水深5 m，HRT為5.8 h。

改造后改良氧化溝生物反應池總HRT為10.7 h，其中厭氧池為1 h，缺氧池為2.2 h，好氧池為7.5 h。氣水比為7.3∶1。同時,為實現混合液回流，在每個好氧池前段均增加回流污泥泵井1座，共8座；每座泵井中設潛水軸流泵2臺，單臺水泵規格Q=1 172 m3/h，H=3 m。

2.2.2 新建生物反應池

本次提標改造工程新建AAO反應池1座2組，設計規模為20萬m3/d，反應池總容積為108 333 m3。每組反應池安裝2臺厭氧池立式攪拌器、8臺缺氧池立式攪拌器、4臺水平軸流泵、3 400個板式微孔曝氣器。

在厭、缺氧段設置多處進水點，通過可調節堰門分配進水量，同時滿足優質碳源的合理分配。同時在每組池設置單獨外回流污泥渠道、內回流污泥渠道，可根據進水條件的不同，將污泥回流至厭氧區、缺氧區之前，形成常規AAO、多點進水AAO和倒置AAO等多種模式的切換。多模式AAO反應池的流程如圖2所示。

圖2 多模式AAO反應池工藝流程圖Fig.2 Process Flow Chart of Multimode AAO Reaction Tank

2.2.3 新建二沉池、二沉池配水井及回流污泥泵房

本次提標改造工程新建二沉池8座，每4座為一組，與前端的一組反應池對應。單座設計規模為2.5萬m3/d。采用直徑為45 m的輻流式二沉池，高峰流量時的設計表面負荷為0.85 m3/(m2·h)，每座配置中心傳動單管刮吸泥機一臺。

新建二沉池配水井及污泥泵房2座，每座對應4組二沉池，單座設計規模為10萬m3/d。每座配置回流污泥泵和剩余污泥泵，回流污泥輸送至新建的AAO反應池，剩余污泥輸送至已建的污泥緩沖池。

2.2.4 新建加氯接觸池

本工程新建加氯接觸池共1座，其中土建部分按66萬m3/d的遠期規模建造，設備部分按50萬m3/d的處理規模配置。

加氯接觸池有效容積約為13 750 m3，有效水深為4.5 m，HRT為30 min。接觸池末端設2套潛水離心泵(1用1備)作為二氧化氯發生器的動力水來源。

2.3 污泥處理工藝設計

一期已建污泥處理系統包括污泥緩沖池、污泥濃縮機房、消化池、儲泥池、污泥脫水機房及沼氣柜等，如圖3所示。本次提標改造后，污水廠總污泥產生量為55 717 kg DS/d。本次工程對已建污泥處理設施進行全部利用，并調整濃縮機、脫水機的工作時間；由于消化池處理能力不足，污泥量超出部分由濃縮機房直接輸送至脫水機房進行脫水處理。本次升級工程主要增加管道和閥門等。

圖3 污泥處理系統流程圖Fig.3 Flow Chart of Sludge Treatment System

2.4 除臭設計

根據環評要求，本次升級工程對預處理區、厭氧區、污泥處理區進行除臭處理，采用生物土壤濾池除臭工藝。通過對主要開敞構筑物進行加蓋、加罩等，并布置集氣風機和風管等，將臭氣集中收集到生物土壤濾池進行處理。除臭后滿足《惡臭污染物排放標準》(GB 14554—1993)和GB 18918—2002廠界廢氣排放二級標準。

加強型生物土壤除臭裝置利用土壤中生存的微生物，在臭氣通過土壤時將其成分氧化分解。當臭氣接觸到含有大量微生物的透氣活性土壤層時，將被微生物完全氧化并轉化為CO2、水及微生物細胞生物質，從而達到除臭目的，具體處理工藝流程示意如圖4所示。

圖4 除臭系統工藝流程圖Fig.4 Process Flow Chart of Deodorization System

2.5 近遠期工程銜接

污水廠經多期建設，構筑物及地下管線布置復雜。本工程為污水廠一級B提標工程，近期將啟動一級A提標工程，遠期污水廠將進行擴容工程。故本次提標工程構筑物布置堅持高效集約的原則，僅新增用地7.24萬m2。本次提標工程管線布置、水力高程設計上為一級A提標工程預留水頭，并在廠區東北角預留深度處理設施的位置。廠區南側空地為遠期擴容工程預留。同時新建AAO反應池已按一級A出水標準復核，反應池設計HRT滿足一級A提標要求。改良氧化溝生物反應池擬采用MBBR工藝進行改造，在厭氧區投加MBBR填料，增加厭氧區生物量，滿足一級A提標需求。

青山湖污水廠各期工程平面布置如圖5所示。

3 運行效果

2017年青山湖污水處理廠一級B提標工程完成，正式投入運行。根據2017年1月～6月的運行數據，污水廠實際出水水質優于一級B排放標準，如表3所示。改良氧化溝生物反應池和新建AAO生物反應池運行效果良好，多模式AAO工藝具有較好的抗沖擊負荷能力。

表3 2017年1月～6月實際進出水水質Tab.3 Practical Influent and Effluent Water Quality from January to June,2017

注：括號外數值為水溫>120 ℃時的控制指標，括號內數值為水溫≤120 ℃時的控制指標

4 結語

(1)城市污水處理是一項系統工程，從目前的狀況分析，污水管網制約了污水的收集。加快完善城市已建污水管網，推進截污工程，才能充分發揮污水廠的效用。

(2)在升級改造設計中要考慮到污水處理廠還在運行，在工藝的選擇及構筑物的改造設計中，均應考慮施工中分段分組實施的可行性，將施工對污水處理廠正常運行的影響降到最低。

(3)在廠區的布置上，要結合污水處理廠原有的功能區劃，合理布置新建構筑物；同時還要考慮遠期工程、污泥工程等項目預留用地布置的合理性。