某污水处理厂提标改造工程设计分析

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[摘要]随着资水流域环保要求的提高，污水处理厂的排放标准也显著提高。本文以湖南某污水处理厂提标至一级A标准为例，对项目的工程背景、实际运行情况、提标改造方案、设计参数和运行效果等进行介绍。通过对原有改良型氧化沟改造优化，以及新增“高效沉淀+纤维转盘滤池”的深度处理工艺，提标后污水处理厂出水指标稳定达到《城镇污水厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A排放标准。

[关键词]污水处理厂；提标改造；改良型氧化沟；一级A标准；纤维转盘滤池

1项目背景

湖南某污水处理厂一期工程建成于2009年，规模为2万m3/d，于当年12月正式投入运行。由于进入污水处理厂的污水量逐年增大，为满足处理要求，当地政府于2014年启动二期扩建工程，扩建后规模为5万m3/d。污水处理厂尾水排放标准执行《城镇污处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级B排放标准，尾水排入资江。污水处理厂一期及二期工程均采用改良型氧化沟为主体工艺，其处理工艺流程为：来水→粗格栅间、提升泵站→细格栅、沉砂池→改良型氧化沟→二沉池→紫外光消毒池→(出水泵房)→资江。为保护资水流域环境，改善水环境质量，响应国家相关政策要求，对污水处理厂进行提标改造，改造后出水达到《城镇污水厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A排放标准。

2污水处理厂实际运行情况

2.1污水处理厂实际进出水水质情况

污水处理厂扩建后实际进水量为3.9~4.8万m3/d，平均出水水质浓度满足该厂执行的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准。设计与实际进出水水质见表1。由表1可以看出，污水处理厂实际平均进水水质符合设计要求，同时平均出水水质浓度满足该厂执行的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准。

2.2目前存在的问题

污水处理厂的现有出水执行标准是《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准，出水标准较低，不利于保护和改善资江水质。同时，污水处理厂运行已有多年，通过长时间的运行及水质监测发现，TP、BOD5及SS实际出水平均值大于一级A标准限值，且TN出水不稳定，排放值有时大于一级A标准限值。据调查，污水处理厂现有紫外消毒设施处理效果不稳定，难以保证消毒效果，且一、二期改良型氧化沟的厌氧区积泥严重，泥水混合效果欠佳，出水水质TN及TP指标偶尔出现超标情况。综合以上情况，从保护资水流域水环境质量和实际运行情况来看，污水处理厂提标改造势在必行。

3提标改造工程设计方案

3.1设计进出水水质及去除率

根据该项目提标改造可研报告及批复，污水处理厂提标改造工程出水水质标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)》中的一级A标准，尾水排入资江。提标后设计进出水水质及去除率见表2。

3.2设计方案

3.2.1生化处理工艺目前污水处理厂二级生物处理工艺为改良型氧化沟工艺，现状氧化沟的水力停留时间可满足出水水质达一级A标准的要求。对于目前一二期氧化沟TN处理效果不理想和厌氧池泥水混合不均的情况，采用增加内回流及碳源投加、扩大缺氧区容积及更换现有高速搅拌机推流器的措施来进行改造，改善TN去除效果，强化泥水混合。

3.2.2深度处理工艺深度处理工艺选择“高效沉淀+纤维转盘滤池”的组合工艺，主要用来去除出水中的SS和TP，并确保处理出水达标排放。高效沉淀池主要通过絮凝沉淀作用进一步去除水中SS和TP；沉淀后过滤工艺保证最终出水SS满足一级A标准要求。高效沉淀池是采用泥渣循环及斜管沉淀的一种沉淀池，其在国内许多污水处理厂的提标改造中广泛应用并取得了较好的运行效果。

3.2.3污泥处理处置工艺现状采用板框压滤深度脱水工艺，脱水后污泥含水率达到60%以下，目前运行状况良好，能够满足处理要求，本期不做改造。污泥处置方式仍沿用现有处置方式，送至填埋场进行填埋处置，本期不做改造。

3.2.4尾水消毒工艺现状采用紫外光消毒，但消毒效果不稳定，受处理水量波动的影响大，且设备检修较频繁。改造后采用国内应用较多的次氯酸钠消毒工艺，能保证水质充分达标。采用现场制作的方式，其生产原料为食盐，制作方式为电解食盐水产生，购买和制作十分方便。

3.2.5除臭工艺目前污水处理厂设置有1套除臭设施。采用离子除臭工艺，对预处理、氧化沟、污泥脱水机房的臭气进行处理，处理能力为25000m3/h。目前运行效果良好，本期不做改造。提标改造确定的处理工艺流程为：来水→粗格栅间、提升泵站→细格栅、沉砂池→改良型氧化沟→二沉池→高效沉淀池→纤维转盘滤池→次氯酸钠消毒池→(出水泵房)→资江。

4提标改造主要构筑物工艺设计

本次提标改造在考虑厂区的总体布置时，通过合理的布局将深度处理用地布置至现有预留地块的南侧，更为靠近现有一二期生产区域，将远期预留用地留在更为靠近厂门口的区域(详见图1)。采用该布置方案后，远期预留用地可以与北侧围墙内可用地块相连，如国家的排水标准进一步提高，污水厂则需进一步提标，该相连的地块为远期的总体布置提供了更多可能，且从工艺流程及出水水流方向上来说，深度处理与远期进一步处理的衔接上也更为顺畅。

4.1主要新

(改)建构筑物污水处理厂提标改造主要工程内容为新建深度处理设施，规模为5.0×104m3/d，同时对现有部分构筑物进行改造，主要新建构建筑物包括1座中间提升泵站、1座高效沉淀池、1座纤维转盘滤池、1座接触消毒池、1座加氯及加药间及1座变配电间，主要改造构建筑物包括一二期改良型氧化沟和紫外光消毒池。所有改造及新建构筑物工艺设计参数满足相应标准和规范[1-3]要求。

4.2中间提升泵站

厂区新建中间提升泵站1座，将现状二沉池出水提升到深度处理设施。中间提升泵站主要设计参数如下：数量1座，平面尺寸L×B=12.0m×7.9m。提升泵为潜水轴流泵，Q=1265~1588~1764m3/h，H=5.82~4.72~3.68m，N=30kW，共3台，2用1备，其中1台变频。

4.3高效沉淀池

高效沉淀池集机械混合池、机械絮凝池和斜管沉淀池于一体。高效沉淀池主要设计参数如下：数量1组，分2格，单格尺寸L×B×H=13.2m×21.6m×7.25m。混合时间为1.52min，絮凝时间为12.93min，斜管沉淀区表面负荷为10.77m3/(m2•h)。主要设备有混合搅拌机2台，N=15kW。絮凝搅拌机2台，N=7.5kW。刮泥机2台，D=11.7m，N=0.55kW。回流污泥泵Q=60m3/h，H=20m，N=11kW，3台，2用1备。剩余污泥泵2台，Q=60m3/h，H=20m，N=11kW。

4.4纤维转盘滤池

高效沉淀池出水接入纤维转盘滤池进行过滤。纤维转盘滤池的工作流程如下：待处理的原水通过重力流入过滤盘片，在每个过滤盘片的两侧为高强度致密的聚酯滤布；水由滤布外侧向内流出，流入到清水槽，水中的细小颗粒在滤布外侧聚积。纤维转盘滤池主要设计参数如下：数量1座，尺寸为L×B×H=12.5m×10.50m×4.7m。总盘片数量为20盘，总过滤面积为252m2，平均滤速为8.3m/h。

4.5接触消毒池

污水经过上述构筑物处理后，虽然水质得到了改善，细菌数量也大幅减少，但水中还含有大量的细菌、病毒、寄生虫卵和有毒有害物质，因此，在排放水体前应进行消毒处理。在消毒池进水中投加次氯酸钠，充分混合后在接触消毒池中停留一定的时间，从而达到杀灭细菌、病原菌等微生物的目的。次氯酸钠消毒后存在一定的余氯，为中水回用创造条件，厂区绿化用水考虑采用通过深度处理和消毒后的尾水。主要设计参数如下：数量1座，钢筋混凝土结构。尺寸为L×B=22.0m×12.50m，有效水深5.5m，接触时间30.8min(最大时)。

4.6加氯及加药间

本工程考虑将加氯间、高效沉淀池加药间及氧化沟加药合建，平面尺寸为31.8m×9.0m。

4.6.1加氯间加氯间主要制备次氯酸钠供尾水消毒使用。尾水消毒有效氯设计投加量为7mg/L。主要设计参数如下：尺寸为L×B=15.0m×9.0m，配备3套次氯酸钠发生器，2用1备。

4.6.2高效沉淀池及氧化沟加药间高效沉淀池加药主要功能是保证出水SS和TP达标排放。氧化沟加药间是针对目前污水厂进水水质BOD5浓度偏低情况而设，是为了保证生化系统有足够碳源，强化好氧段硝化及缺氧段反硝化效果，确保出水水质达标。主要设计参数如下：尺寸为L×B=13.8m×9.0m。PAC制备浓度为10%，投加量为10~20mg/L。PAM制备浓度为0.1%，投加量为0.5~1mg/L。乙酸钠投加浓度为25%，最大投加量116mg/L。

4.7氧化沟改造

本次工程需要将目前的出水水质标准从一级B标准提至一级A标准，很有必要对污水处理厂现有生化处理构筑物进行复核，看其是否满足提标后的生化处理要求。经复核，现状氧化沟水力停留时间一期为12.42h，二期为12.16h，能满足达到一级A标准的水力停留时间要求。因目前污水厂实际进水水质C/N比约为3.0，考虑到短期内进水水质浓度难有较大改善，因此氧化沟增设乙酸钠投药系统一套，作为水质浓度过低时氧化沟碳源的应急投加。针对出水TN偶尔超标的情况，需强化缺氧段反硝化作用加强TN去除，增加好氧区的硝化液回流至原厌氧区，适当增大缺氧区容积，确保出水TN稳定达到一级A标准。针对TP偶尔超标的情况，考虑在深度处理段通过化学除磷的方式，使得出水TP满足一级A标准。针对厌氧池泥水分离效果较差的情况，考虑在缺氧区采用更高效的低速潜水推流器，提高搅拌混合效果。现状氧化沟改造主要增加设备见表3。

5工程运行效果

本项目于2020年8月正式投入运营，目前系统日平均处理水量约为41840m3/d，对污水处理厂进出水的水质进行连续10周的水质检测。从图2、图3和图4的运行数据可以看出，提标后出水中COD、BOD5、TN、NH3-H、TP和SS均有较好的去除效果，达到了提标改造的预期效果，出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A排放标准的要求。

6结论

综合考虑该项目实际情况及要求，通过对改良氧化沟优化改造，并增加“高效沉淀+纤维转盘滤池”深度处理工艺，提标后污水处理厂出水各项指标均达到《城镇污水厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A排放标准要求。通过对总体布置方案调整后，远期预留用地可以与北侧围墙内可用地块相连，远期如国家的出水标准进一步提高，污水处理厂需进一步提标改造，该相连的地块为远期的总体布置提供了更多可能，且从工艺流程及出水水流方向上来说，深度处理与远期进一步处理的衔接上也更为顺畅。

参考文献

[1]崔玉川．城市污水厂处理设施设计计算(第二版)[M]．化学工业出版社，2011．

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部．室外给水设计规范[S]．北京：中国计划出版社，2018．

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部．室外排水设计规范(2016版)[S]．北京：中国计划出版社，2016．

作者：李鹏 单位：湖南中集环境投资有限公司