鄭 楠

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京 100055)

1 工程概況

呂梁市某污水處理廠設計水量為1500 m3/d，該工程已于2018年建設完成并投入運行。污水廠處理的污水主要是周圍村莊的生活污水以及村內豆腐坊、酒坊、粉坊的生產廢水，處理后出水要求達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)中的一級A標準排放。由于工程原設計方案未能準確估計來水的水量和水質，一些設計參數選取不合理，使得污水廠的出水并不能達到設計標準。目前，處理出水需滿足《山西省地表水水環(huán)境功能區(qū)劃》(DB14/67-2014)中該河流考核斷面為Ⅴ類水的要求。但污水廠現在的出水水質不能滿足原設計水質，也不能滿足新的出水標準，進行提標改造勢在必行。

2 污水處理廠現狀及存在的問題

對污水處理廠2019年1～5月份的運行數據進行分析，現階段進出水中各污染物具有如下特征：進水COD從夏季的200 mg/L到冬季達到1000 mg/L，波動較大；出水COD夏季優(yōu)于冬季，但基本上都不能達到一級A的要求；進水NH3-N值夏季高于冬季，波動較大，多數高于設計值35 mg/L；出水NH3-N值在冬季不能達到排放標準，夏季基本上可以達標；進水TP幾乎不能控制在設計值之內，出水濃度也不能達到排放標準。

污水廠現在存在的問題主要有：

(1)上游工業(yè)以豆腐坊、粉坊、酒坊等為主，均為高污染行業(yè)，污染物濃度高，水量波動大[1～5]，出水不能穩(wěn)定達標。

(2)上游企業(yè)均為批量生產，進水水質水量波動非常大，污水廠缺乏相應的調節(jié)設施，進水波動對后續(xù)構筑物造成較大的沖擊。

(3)粗格柵進出水短流，大量的懸浮物未經格柵過濾直接進入了集水井，損壞了污水提升泵，增加了后續(xù)構筑物的負擔。

(4)生化池負荷過高，停留時間太短，夏季水溫高時處理效果尚可，冬季處理效果極差。

(5)二次沉淀池不符合設計要求，清水區(qū)高度不夠，影響泥水分離效果。

(6)污泥濃縮池設計負荷大，進入板框壓濾機的污泥含水率過高，脫水不暢，污泥得不到及時處理。

(7)深度處理工藝多介質過濾器以及活性炭過濾器濾速均過高，嚴重影響過濾效果。

(8)污水廠內沒有應急措施，一旦出現意外故障或事故，短時間內無法進水的問題無法得到緩解。

3 改造方案

3.1 改造思路

針對污水廠存在的問題及目前需要達到的排放標準，提出了按照以下思路對廠區(qū)進行改造。

(1)調整粗格柵進出水管道位置，使進水經過濾后再進入后續(xù)構筑物，充分發(fā)揮粗格柵的攔截作用。

(2)增加調節(jié)池充分調節(jié)來水的水量和水質，減少對后續(xù)構筑物和設備的沖擊，使得整個系統(tǒng)處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)。

(3)增加生化處理設施，延長生化池的停留時間，降低生化池的污染物負荷，使有機物在其中得到充分降解，實現氨氮和總氮的有效去除。

(4)新建二沉池，控制二沉池的設計參數，實現良好的泥水分離效果。

(5)增加混凝沉淀池作為深度處理工藝，進一步去除水中的懸浮物及膠體狀有機物[6]，同時進行輔助化學除磷，確保出水TP和SS達到排放要求。

(6)降低污泥濃縮系統(tǒng)的負荷，完善污泥脫水系統(tǒng)，實現排泥及脫水的正常運行。

3.2 設計水量水質

根據《城市居民生活用水量標準》(GB/T50331-2002)中用水量的規(guī)定，取本項目給水定額為120 L/人·d，取排污系數為0.85，得污水廠服務范圍內生活污水量為920 m3/d。取當地工業(yè)廢水量為生活污水量的40%，得工業(yè)廢水量為370 m3/d。根據《室外排水設計規(guī)范》(GB50014-2006)取地下水向污水管道的滲漏量為污水量的10%，得排入污水處理廠的水量為1420 m3/d。[7]因此，確定本次提標改造的設計水量為1500 m3/d。

參照《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)和《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質標準》(GB/T31962-2015)，取設計進水水質的保證率為85%～90%，進而確定污水廠的進水水質。污水廠出水排入當地河流，該河流在《山西省地表水水環(huán)境功能區(qū)劃》(DB14/67-2014)中的考核斷面為Ⅴ類水要求。因此，本次污水處理廠提標改造設計進出水水質如表1所示。

表1 提標改造工程設計進出水水質

4 主要構筑物及設計參數

4.1 調節(jié)池

由于原污泥池設計負荷過高，原污泥池、清水池、中間水池位置相對集中，為充分利用原工藝設施、節(jié)省投資，將上述池體打通后，改造為有擋流墻的調節(jié)池。調節(jié)池內安裝曝氣管，污水沿池體折流前進，使水質充分混合，曝氣管向水中曝氣可進一步均勻水質，也防止了懸浮物的沉積。調節(jié)池尺寸為19 m×13 m×4.5 m，原中間水池有2臺提升泵，1用1備(Q=65 m3/h，H=10 m，P=1.5 kW)，作為調節(jié)池的提升泵，將污水提升至水解酸化池。

4.2 平流式二沉池及中間水池1

新建平流式二沉池1座，A/O池的出水自流進入平流沉淀池，生化池的泥水混合物在沿池體前進過程中進行有效的泥水分離。平流式沉淀池尺寸為4.4 m×7.2 m×4 m，使用液壓往復式刮泥機1臺(P=2.2 kW)將沉淀的污泥刮入泥斗，利用原二沉池中的3臺污泥螺桿泵，2用1備(Q=100 m3/h，H=13 m，P=7.5 kW)，將剩余污泥排入改造的污泥濃縮池。平流式沉淀池出水自流進入中間水池1，中間水池1新增提升泵2臺，1用1備(Q=65 m3/h，H=10 m，P=3 kW)，將污水提升至新建曝氣生物濾池。

4.3 曝氣生物濾池

常規(guī)凈水工藝難以有效去除有機物、氨氮等污染物[8]，二級活性污泥法僅對BOD5、COD、SS有較高的去除率，對氮、磷的去除率是有限的。為了進一步去除污水中的污染物，本工程新建曝氣生物濾池1座。池體尺寸為15 m×10 m×6 m，池內填裝60%的載體，投加高效微生物使之附著在載體上，較高的微生物量和載體內部的厭氧-缺氧-好氧微環(huán)境使曝氣生物濾池對難降解有機物、氨氮和總氮具有較高的去除率。曝氣生物濾池水力停留時間為13.2 h，水力負荷0.417 m3/m2·h，氣水比13∶1，回流比200%。在池底安裝管式曝氣器，用于向污水中通入空氣。池底有排泥管道，定期將污泥排至污泥池。在生物濾池的集水槽中新增2臺回流泵，1用1備(Q=132 m3/h，H=7 m，P=5.5 kW)，將污水回流至第一級反應器。濾池頂部加裝保溫棚，確保冬季運行效果。

4.4 豎流式混凝沉淀池及中間水池2

一般生物除磷的效果不夠穩(wěn)定，通常需要采用化學的方法輔助除磷，以保障污水處理廠的出水水質[9]。本工程對總磷的去除率要求達到92%，通過生物除磷工藝依然不能達到排放標準，因此，在生化池后續(xù)設置沉淀池2座，通過投加混凝劑和助凝劑，進一步利用化學除磷法去除水中的總磷，同時去除污水中的懸浮物，確保出水穩(wěn)定達標。由于污水廠場地有限，采用豎流式沉淀池的形式。污水先進入加藥間的混凝池和絮凝池，與混凝劑、助凝劑進行充分混合，再進入豎流沉淀池使形成的化學污泥沉淀后排至污泥池。豎流式沉淀池尺寸為5 m×5 m×4 m，表面負荷為1.25 m3/m2·h，豎流式沉淀池出水水質達標時，污水直接經中間水池2新增的2臺增壓泵，1用1備(Q=65 m3/h，H=25 m，P=7.5 kW)提升至消毒池消毒后排放；當水質不達標時，污水先提升至砂濾池和活性炭濾池過濾后再進行消毒排放。

4.5 消毒池

原二沉池設計參數不合理，改造后將其中1座二沉池用作消毒池。向池中投加次氯酸鈉為消毒劑，投加量為20(純)mg/L，消毒劑與水在池中充分混合去除污水中的有害微生物和病毒。利用原清水池中的2臺外排泵，1用1備(Q=65 m3/h，H=15 m，P=5.5 kW)，將處理后的污水外排至河流。

4.6 污泥濃縮池

將原工藝的另外1座二沉池改造為污泥濃縮池，接收的污泥主要有氣浮池浮渣、水解酸化池污泥、平流式沉淀池污泥、曝氣生物濾池污泥、混凝沉淀池的化學污泥。利用原二沉池中的污泥螺桿泵6臺，3用3備(Q=10 m3/h，H=60 m，P=5.5 kW)，將濃縮后的污泥提升至新增污泥脫水機房進行脫水。

5 治理成效

本工程于2019年開工，2020年5月調試成功。工程運行以來，出水COD和NH3-H指標均優(yōu)于設計標準。2020年5月曝氣生物濾池的實際水質數據如表2所示。從表中可以看出，工程污染物濃度波動范圍較大，平均值可保持在設計進水水質之內。曝氣生物濾池出水水質平穩(wěn)，裝置對COD的去除率平均為96.21%，對NH3-N的去除率平均為98.73%。

表2 2020年5月實際進出水水質及去除效果

6 結論

呂梁市某污水處理廠提標改造工程處理水量為1500 m3/d，出水標準由《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)中的一級A標準提高為地表水的Ⅴ類水標準。為節(jié)省投資，污水處理廠提標改造在原有工藝技術基礎上優(yōu)化運行管理，利用現有設施和設備，合理改造和更新設施設備[10]，將設計不合理的構筑物整合改建作為調節(jié)池和污泥濃縮池，充分發(fā)揮原構筑物和設備的作用；新增生物處理工藝曝氣生物濾池以及相應的沉淀、消毒設施；優(yōu)化污泥濃縮和脫水系統(tǒng)，確保污水中各污染物都能夠達標排放。