晉北嚴(yán)寒地區(qū)污水處理廠準(zhǔn)Ⅴ類提標(biāo)改造工程設(shè)計(jì)

薛暉軍

（山西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院工程設(shè)計(jì)中心，太原030024）

1 引言

項(xiàng)目位于晉北嚴(yán)寒地區(qū)，污水處理規(guī)模8 000m3/d，2018年進(jìn)行提標(biāo)改造，出水執(zhí)行山西省地方標(biāo)準(zhǔn)DB 14/192—2019《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，CODCr、氨氮、總磷3項(xiàng)指標(biāo)執(zhí)行地表水Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，其余指標(biāo)執(zhí)行GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級A標(biāo)準(zhǔn)。

2 背景分析

2017年9月4日，山西省水污染防治領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室發(fā)文《關(guān)于印發(fā)<山西省水污染防治工作方案實(shí)施情況考核規(guī)定>的通知》（晉水防辦發(fā)〔2017〕25號），文件中要求，2020年年底前，城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施外排污水化學(xué)需氧量、氨氮、總磷3項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，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(xiàn)狀污水處理廠出水水質(zhì)，CODCr的數(shù)據(jù)范圍為18.4～22.3mg/L，NH3-N的數(shù)據(jù)范圍為0.4～4.5mg/L，TP的數(shù)據(jù)范圍為0.03～0.65mg/L。其中，CODCr數(shù)據(jù)均低于40mg/L，滿足地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，但NH3-N與TP在冬季寒冷季節(jié)，排放值均不滿足地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，尤其TP部分?jǐn)?shù)據(jù)不能滿足GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級A標(biāo)準(zhǔn)的排放要求。

現(xiàn)在污水廠深度處理部分由于原設(shè)計(jì)和運(yùn)行原因，導(dǎo)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(shí)際進(jìn)水水質(zhì)，對周平均水質(zhì)進(jìn)行分析，按最冷月份污水周平均最大值作為設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)。確定本工程設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)如表1所示。

表1工程設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

3 提標(biāo)改造工藝分析

本著出水達(dá)標(biāo)和節(jié)省投資的原則，通過合理改造現(xiàn)狀生化處理設(shè)施及深度處理設(shè)施，使污水廠工藝更加順暢，使提標(biāo)改造工程順利完成。

原污水廠氨氮、總磷、總氮不達(dá)標(biāo)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?yán)昧嘶钚晕勰嗪蜕锬しüに嚨膬?yōu)點(diǎn)，增加了生化池有效微生物量，增加了氧氣利用效率。填料內(nèi)部生長厭氧菌或兼性菌，外部為好氧菌，強(qiáng)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(yuǎn)大于總氮去除率[1]，導(dǎo)致初沉池出水碳氮比進(jìn)一步降低，本項(xiàng)目進(jìn)水碳氮比本來就低，經(jīng)過初沉池后，生化池進(jìn)水碳氮更低，導(dǎo)致出水總氮偶爾超標(biāo)。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(tǒng)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(dǎo)致總磷不達(dá)標(biāo)，本次改造一方面加強(qiáng)生物除磷，另一方面強(qiáng)化深度處理階段的化學(xué)除磷。將初沉池改造為預(yù)反硝化池，將細(xì)格柵出水的15%與剩余回流污泥同時(shí)進(jìn)入前置反硝化區(qū)，利用污泥中的硝態(tài)氮進(jìn)行反硝化降低硝態(tài)氮濃度，進(jìn)入?yún)捬醭睾螅鯌B(tài)氮對聚磷菌釋放磷的影響大大降低，提高了生物除磷功能?；旌想A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(dǎo)致混凝效果差，絮凝池積泥嚴(yán)重。改造時(shí)將現(xiàn)狀混合和絮凝改造為機(jī)械混合和機(jī)械絮凝，提高混凝效果，增強(qiáng)化學(xué)除磷效果。

4 提標(biāo)改造措施

4.1 初沉池改造為前置反硝化區(qū)

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?dāng)嚢杵?。攪拌功率密度?W/m3。前置反硝化區(qū)水力停留時(shí)間HRT=1.26h，出水重力自流進(jìn)入生物池。

4.2 生物池改造為I FAS工藝

核實(shí)生物池設(shè)計(jì)進(jìn)水溫度為10℃，重新計(jì)算各水池容積，計(jì)算表面，缺氧池所需HRT為11.7h，好氧池所需HRT為12.4h。現(xiàn)狀生物池缺氧段HRT=8.44h，好氧池HRT=15.5h。本次改造將現(xiàn)狀生物池部分好氧段改造為可調(diào)節(jié)區(qū)域，池內(nèi)增加推流攪拌設(shè)備，并保留原曝氣設(shè)備，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況調(diào)節(jié)為缺氧或好氧區(qū)，剩余好氧池內(nèi)增加流化填料，增加填料攔截篩網(wǎng)，池底增加填料流化系統(tǒng)，保證填料在好氧段充分流化，不出現(xiàn)堆積。改造設(shè)計(jì)參數(shù)如下：生化池總HRT=26.18h，預(yù)缺氧段HRT=1.26h，厭氧段HRT=1.5h，缺氧段HRT=7.7h，可調(diào)節(jié)區(qū)域HRT=7.86h，好氧段HRT=7.86h，經(jīng)計(jì)算，需要在好氧池內(nèi)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(xiàn)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(jī)械混合，絮凝池改造為機(jī)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(fēng)機(jī)等，在原位置新增纖維轉(zhuǎn)盤濾布濾池，設(shè)計(jì)濾速為9.0m/h，濾布濾池轉(zhuǎn)盤直徑為2 000mm。

5 運(yùn)行效果

污水處理廠改造完成后，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到設(shè)計(jì)出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，污水處理廠基本沒有新增用電負(fù)荷，生物池改造完畢后，除磷藥劑加藥量無明顯新增。

根據(jù)業(yè)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(yù)反硝化池，污泥作為碳源，強(qiáng)化了預(yù)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(yùn)行費(fèi)用

提標(biāo)改造總投資為683.28萬元，其中，建設(shè)工程費(fèi)為528.25萬元。運(yùn)行費(fèi)用為1.2元/m3，較改造前增加幅度忽略不計(jì)。

7 結(jié)語

本次改造為設(shè)置初沉池的污水廠改造提供了重要的借鑒意義。出水達(dá)標(biāo)的前提下，改造后運(yùn)行費(fèi)用較改造前基本無新增；將初沉池改造為預(yù)反硝化池，加強(qiáng)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。