川東地區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水廠提標改造分析

徐培嘉，周李茜

(四川省建筑設計研究院有限公司，四川成都 610041)

1 污水處理廠提標改造

近年來隨著環(huán)保要求的提高，對污水處理廠的排放要求也在逐年提高。我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠的設計標準一般較低，難以滿足現(xiàn)階段環(huán)保的要求[1]。另外，鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠存在污水流量變化大、污水濃度較低、運行管理能力差等問題。鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠的提標改造是減少環(huán)境污染，提升鄉(xiāng)鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境的重要環(huán)節(jié)[2]。

本項目位于川東地區(qū)，共涉及8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠的提標改造?，F(xiàn)狀處理規(guī)模為200m～800 m3/d，處理主體工藝分別為AAO、一級接觸氧化、CASS工藝，附屬后續(xù)工藝采用人工濕地。污水處理廠原設計標準為(GB18918-2002)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級B標，但目前運行情況較差，無法滿足設計標準。而目前當?shù)丨h(huán)保要求鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠需提標至一級A標，以減少鄉(xiāng)鎮(zhèn)河道水質(zhì)污染。通過污水處理廠運行參數(shù)分析，現(xiàn)狀污水處理廠的出水標準主要存在氮、磷超標的情況(表1)。

表1 污水處理廠進出水水質(zhì)(平均值)

國內(nèi)相關研究表明，鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠可通過對原有構筑物進行改造[3-4]、調(diào)整運行條件[5-6]、增加后續(xù)處理設施[7]等方案提升污水處理廠的處理效果。本文按照不同污水處理工藝類型對改造情況進行闡述分析。

2 項目難點分析

2.1 水量變化大、污染物濃度低

鄉(xiāng)鎮(zhèn)由于人口少，導致污水處理廠的進場流量很小，總變化系數(shù)大。項目涉及的八個改造污水處理廠的規(guī)模從200～800 m3/d，變化系數(shù)Kz2.3～2.1，特別是節(jié)假日回鄉(xiāng)人數(shù)陡增會對污水處理系統(tǒng)造成較大沖擊負荷。因此，污水處理系統(tǒng)需要調(diào)節(jié)池的調(diào)節(jié)以及耐沖擊負荷的處理工藝來應對水量的變化。

鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水的水質(zhì)指標中的COD、BOD5濃度明顯低于城市污水，存在碳源不足的情況。從而導致相同處理工藝條件下鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水比城市污水更難處理達標的情況。

2.2 用地限制

由于近年來鄉(xiāng)鎮(zhèn)的發(fā)展，原來處于遠離鎮(zhèn)區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠也進入了鎮(zhèn)區(qū)范圍，不少鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠附近也修建了新的居民樓?，F(xiàn)有污水處理廠的提標改造工程如需新征用地，可能會因為不滿足環(huán)評要求而無法實施。因此項目的改造方案僅限于原污水處理廠廠址范圍。

2.3 運營管理問題

由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠原管理人員均為臨時聘用的鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民，缺乏污水處理廠的運行管理知識，只能進行簡單的管理操作，無法通過運行情況進行靈活調(diào)節(jié)運行工況，這也是導致污水處理廠處理能力無法達到設計要求的原因之一。

2.4 施工期間污水處理問題

由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠規(guī)模較小，原設計除了800 m3/d的CASS工藝污水處理廠對生化池進行了分格，其他規(guī)模的污水處理廠均未對生化池進行分格。因此改造過程中如何處理進廠污水，如何實現(xiàn)不停工施工也是工程的難點之一。

3 提標改造原則

(1)通過保留原廠調(diào)節(jié)池和選擇高生物量的生物膜法對原生化池進行改造來增加污水處理系統(tǒng)對水量變化的適應能力。

(2)增加反硝化濾池、碳源投加系統(tǒng)、化學除磷系統(tǒng)來應對進廠污水水質(zhì)變化，同時強化系統(tǒng)對氮、磷的去除效果。

(3)對原有的人工濕地和道路進行部分拆除修復，騰出提標改造的實施空間。

(4)通過增加污水處理廠自控系統(tǒng)，減少人員操作，聯(lián)系水務公司進行統(tǒng)一管理等方式提高污水處理廠的運行管理能力。

(5)對污水處理廠采用分格、分段的改造方式，以減少污水處理廠改造區(qū)間污水處理廠排水對環(huán)境的影響。

4 改造方案

4.1 AAO工藝污水處理廠改造

現(xiàn)狀污水處理廠的工藝流程如圖1所示。生化池的水力停留時間為：厭氧池1.44 h、缺氧池2.88 h、好氧池7.68 h。廠區(qū)內(nèi)無預留用地，布置緊湊，本次改造需將部分景觀濕地和道路進行拆除后用于新建構筑物用地。

圖1 現(xiàn)狀AAO污水處理廠處理工藝流程

主要改造內(nèi)容是：將AAO生化池的好氧區(qū)按池容的20 %投加高密度聚乙烯懸浮載體填料改造為MBBR池，可在保證各區(qū)水力停留時間不變的情況下，增加好氧區(qū)的生物量；增設一座反硝化濾池提高脫氮效果，在反硝化濾池前增設一座中間調(diào)節(jié)池用以提升二沉池出水的水位以滿足反硝化池的需求，并設超越管；增加碳源投加系統(tǒng)；增加化學除磷系統(tǒng)；增加自控系統(tǒng)。改造后的污水處理廠處理工藝流程圖如圖2所示。

圖2 AAO污水處理廠改造后處理工藝流程

4.2 一級接觸氧化工藝污水處理廠改造

現(xiàn)狀污水處理廠的工藝流程如圖3所示。生化池的水力停留時間為：缺氧池4.13 h、接觸氧化池8.74 h。接觸氧化池的軟性填料上生物量過于密集，甚至出現(xiàn)成團現(xiàn)象，不但影響水流流態(tài)，還影響了生物膜的正常更新。廠區(qū)內(nèi)無預留用地，但可通過拆除部分道路、綠化騰出新建構筑物用地。

圖3 現(xiàn)狀一級接觸氧化污水處理廠處理工藝流程

主要改造內(nèi)容是：將原接觸氧化池的半軟性填料廢棄，向池中重新按池容20 %投加的高密度聚乙烯懸浮載體填料，可以有效預防生物膜成團，加快生物膜更新；增設一座中間調(diào)節(jié)池和一座反硝化濾池提高脫氮效果，并設超越管；增加碳源投加系統(tǒng)；增加化學除磷系統(tǒng)；增加自控系統(tǒng)。改造后的污水處理廠處理工藝流程圖如圖4所示。

圖4 一級接觸氧化污水處理廠改造后處理工藝流程

4.3 CASS工藝污水處理廠改造

現(xiàn)狀污水處理廠的工藝流程如圖5所示。生化池分為兩組，交替進水，單組的水力停留時間為：預反應池3.55 h、反應池12.85 h。廠區(qū)內(nèi)無預留用地，本次改造需將部分景觀濕地和道路進行拆除用于新建構筑物用地。

圖5 現(xiàn)狀CASS污水處理廠處理工藝流程

主要改造內(nèi)容是：在CASS的反應池中投加池容20 %的高密度聚乙烯懸浮載體填料；將原100 %預反應池進水改為70 %預反應區(qū)進水、30 %反應池進水；調(diào)整生化池運行方式為：30 min進水攪拌、1.5 h進水曝氣、1 h沉淀、1 h排水；進水增設一座中間調(diào)節(jié)池和一座反硝化濾池提高脫氮效果，并設超越管；增加碳源投加系統(tǒng)；增加化學除磷系統(tǒng)；增加自控系統(tǒng)。改造后的污水處理廠處理工藝流程圖如圖6所示。

圖6 CASS污水處理廠改造后處理工藝流程

5 改造方案優(yōu)勢

(1)采用MBBR為主體工藝對原污水處理廠工藝進行改造，提高了生化反應池的生物量，提高了生物膜的更新頻率，面對進水水量、水質(zhì)的變化也有更好的適應能力。

(2)碳源投加系統(tǒng)可以在進廠污水碳源不足的情況下及時補充生化處理所需的碳源，從而提高污水處理系統(tǒng)對氮、磷的去除效果。原則上改造后的生化池還應通過內(nèi)回流比的調(diào)整優(yōu)先滿足脫氮處理的需求。沉淀出水總氮不滿足排放要求時則采用反硝化濾池強化脫氮效果；沉淀出水總氮已經(jīng)滿足排放要求時，可通過超越管超越中間調(diào)節(jié)池和反硝化濾池，達到節(jié)約能耗的目的。如果污水處理廠出水的總磷超標時可以輔助投加PAC等藥劑進行化學除磷。

(3)在污水處理廠增加自控系統(tǒng)，可以減少人員操作工作，并能根據(jù)運行數(shù)據(jù)實時調(diào)整運行參數(shù)，提高污水處理廠的運行效果，也為移交專業(yè)管理團隊進行統(tǒng)一管理提供了條件。

6 結(jié)束語

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，生態(tài)環(huán)境問題成為人們關注的重點。在城市污水處理廠提標改造的浪潮中，如何通過鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠的建設和改造來改善鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生態(tài)環(huán)境成為目前環(huán)保行業(yè)的工作重點。AAO、一級接觸氧化、CASS等污水處理工藝原本是很成熟的城市污水處理技術，但并不能很好的適應鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水的處理，在實際運行中也出現(xiàn)很多問題。本項目實施過程中，參考了國內(nèi)相關改造工程以及相關實驗成果，選擇MBBR工藝對現(xiàn)狀污水處理廠進行處理工藝改造。在充分利用原有構(建)筑物的前提下，提高鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠的污水處理效果，以達到環(huán)保排放要求。