晉北嚴寒地區污水處理廠準Ⅴ類提標改造工程設計

薛暉軍

（山西省城鄉規劃設計研究院工程設計中心，太原030024）

1 引言

項目位于晉北嚴寒地區，污水處理規模8 000m3/d，2018年進行提標改造，出水執行山西省地方標準DB 14/192—2019《污水綜合排放標準》，CODCr、氨氮、總磷3項指標執行地表水Ⅴ類標準，其余指標執行GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中一級A標準。

2 背景分析

2017年9月4日，山西省水污染防治領導小組辦公室發文《關于印發<山西省水污染防治工作方案實施情況考核規定>的通知》（晉水防辦發〔2017〕25號），文件中要求，2020年年底前，城鎮污水處理設施外排污水化學需氧量、氨氮、總磷3項指標應達到地表水環境質量Ⅴ類標準，即污水處理廠外排水水污染物CODCr的排放限值為40mg/L，NH3-N的排放限值為2mg/L，TP的排放限值為0.4mg/L。

分析現狀污水處理廠出水水質，CODCr的數據范圍為18.4～22.3mg/L，NH3-N的數據范圍為0.4～4.5mg/L，TP的數據范圍為0.03～0.65mg/L。其中，CODCr數據均低于40mg/L，滿足地表水環境質量Ⅴ類標準，但NH3-N與TP在冬季寒冷季節，排放值均不滿足地表水環境質量Ⅴ類標準，尤其TP部分數據不能滿足GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中一級A標準的排放要求。

現在污水廠深度處理部分由于原設計和運行原因，導致混凝沉淀和過濾單元基本失效。

分析2017年3月～2018年2月實際進水水質，對周平均水質進行分析，按最冷月份污水周平均最大值作為設計進水水質。確定本工程設計進出水水質如表1所示。

表1工程設計進出水水質

3 提標改造工藝分析

本著出水達標和節省投資的原則，通過合理改造現狀生化處理設施及深度處理設施，使污水廠工藝更加順暢，使提標改造工程順利完成。

原污水廠氨氮、總磷、總氮不達標率分別為64%、33%和3%。本工程考慮在好氧池投加流化填料，使其改造為泥膜共生工藝（IFAS工藝），該工藝利用了活性污泥和生物膜法工藝的優點，增加了生化池有效微生物量，增加了氧氣利用效率。填料內部生長厭氧菌或兼性菌，外部為好氧菌，強化了硝化和反硝化效果。

初沉池對去除SS、CODCr、總氮及總磷均有一定效果，但對CODCr去除率遠大于總氮去除率[1]，導致初沉池出水碳氮比進一步降低，本項目進水碳氮比本來就低，經過初沉池后，生化池進水碳氮更低，導致出水總氮偶爾超標。將初沉池改造為回流污泥反硝化池，可以消除硝酸鹽對厭氧釋磷的不理影響[2]。這種改造工藝適用于低碳氮比的污水廠，改造后有利于生化系統對總氮的去除能力。

由于原工藝混凝和沉淀存在各種問題，導致總磷不達標，本次改造一方面加強生物除磷，另一方面強化深度處理階段的化學除磷。將初沉池改造為預反硝化池，將細格柵出水的15%與剩余回流污泥同時進入前置反硝化區，利用污泥中的硝態氮進行反硝化降低硝態氮濃度，進入厭氧池后，硝態氮對聚磷菌釋放磷的影響大大降低，提高了生物除磷功能。混合階段采用水力混合器，絮凝階段為豎流式多通道隔板絮凝池，均為水力攪拌，導致混凝效果差，絮凝池積泥嚴重。改造時將現狀混合和絮凝改造為機械混合和機械絮凝，提高混凝效果，增強化學除磷效果。

4 提標改造措施

4.1 初沉池改造為前置反硝化區

拆除初沉池多空整流墻，擋流板、刮泥刮渣器，將初沉池你都填充與池底順接，在初沉池增加潛水攪拌器。攪拌功率密度為6W/m3。前置反硝化區水力停留時間HRT=1.26h，出水重力自流進入生物池。

4.2 生物池改造為I FAS工藝

核實生物池設計進水溫度為10℃，重新計算各水池容積，計算表面，缺氧池所需HRT為11.7h，好氧池所需HRT為12.4h。現狀生物池缺氧段HRT=8.44h，好氧池HRT=15.5h。本次改造將現狀生物池部分好氧段改造為可調節區域，池內增加推流攪拌設備，并保留原曝氣設備，根據實際運行情況調節為缺氧或好氧區，剩余好氧池內增加流化填料，增加填料攔截篩網，池底增加填料流化系統，保證填料在好氧段充分流化，不出現堆積。改造設計參數如下：生化池總HRT=26.18h，預缺氧段HRT=1.26h，厭氧段HRT=1.5h，缺氧段HRT=7.7h，可調節區域HRT=7.86h，好氧段HRT=7.86h，經計算，需要在好氧池內增加填料578m3（填充比為20%），流化填料有效比表面積為450m2/m3。

4.3 深度處理階段改造

拆除現狀水力混合器，拆除部分隔板絮凝池中間擋板，將混合池改造為機械混合，絮凝池改造為機械絮凝池，改造后混合段HRT=60s，速度梯度G=700s-1；絮凝池分3段，總HRT=20min，槳葉中心線速度依次為0.5m/s、0.35m/s和0.2m/s。

將原D形濾池拆除，拆掉反洗水泵、反洗風機等，在原位置新增纖維轉盤濾布濾池，設計濾速為9.0m/h，濾布濾池轉盤直徑為2 000mm。

5 運行效果

污水處理廠改造完成后，出水水質穩定達到設計出水水質標準，污水處理廠基本沒有新增用電負荷，生物池改造完畢后，除磷藥劑加藥量無明顯新增。

根據業主提供資料，改造后剩余污泥較改造前減量約5%。原因有2方面：一是初沉池改造后，初沉池減少了排泥；二是污泥直接回流至預反硝化池，污泥作為碳源，強化了預反硝化池反硝化效果，也可以降低剩余污泥排放量。

6 投資及運行費用

提標改造總投資為683.28萬元，其中，建設工程費為528.25萬元。運行費用為1.2元/m3，較改造前增加幅度忽略不計。

7 結語

本次改造為設置初沉池的污水廠改造提供了重要的借鑒意義。出水達標的前提下，改造后運行費用較改造前基本無新增；將初沉池改造為預反硝化池，加強了脫氮除磷效果，也緩解了因初沉池排泥帶來的碳氮比降低的問題。