基于復(fù)雜進(jìn)水條件下污水處理廠改造應(yīng)用案例

陸海波 劉玉蘭 晏斌

摘要：對(duì)基于復(fù)雜進(jìn)水條件下污水處理廠改造應(yīng)用案例進(jìn)行分析介紹，通過對(duì)項(xiàng)目污水來源性質(zhì)、現(xiàn)狀等情況的全面分析，采用混合處理的思路，將預(yù)處理后的工業(yè)廢水和生活污水充分混合后，分別經(jīng)兩條工藝路線進(jìn)行處理（線路一：經(jīng)氧化溝、二沉池、提升泵池、BAF池、絮凝沉淀池、纖維濾池處理出水;線路二：經(jīng)膜格柵渠、MBR生化池、MBR膜池處理出水）。項(xiàng)目改造后，污水處理能力和處理效果有效提升，實(shí)現(xiàn)土地資源優(yōu)化利用，有效降低了項(xiàng)目總投資，尾水回用率最大可達(dá)到60%，為工業(yè)廢水和市政污水混合處理提供了項(xiàng)目參考。

關(guān)鍵詞：污水處理廠;技改工程;工業(yè)廢水及市政污水;不減產(chǎn);超負(fù)荷

隨著城市化建設(shè)的快速推進(jìn)，作為城市污水處理的利刃——污水處理廠的作用變得越來越重要[1]，城市居民生活污水的排放方式已經(jīng)由以前的分散排放向集中式排放轉(zhuǎn)變[2]。為切實(shí)提升區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)地表水污染治理目標(biāo)，目前全國已開展污水處理廠提質(zhì)增效工作[3， 4]。提標(biāo)改造是實(shí)現(xiàn)污水處理廠出水全面達(dá)到要求的必要措施。因此，城鎮(zhèn)污水處理廠的升級(jí)改造對(duì)于提升水廠處理能力，降低處理成本，改善生態(tài)環(huán)境具有重要的意義。

為使污水處理廠出水滿足達(dá)到《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB51/2311 - 2016）進(jìn)行技改，精細(xì)化設(shè)計(jì)、計(jì)算和優(yōu)化方案比選，選用技術(shù)合理、投資經(jīng)濟(jì)、最適合于本項(xiàng)目的技改工藝路線，只有這樣才是最適合最優(yōu)的改造工藝方案[5]。將預(yù)處理后的生活污水和工業(yè)廢水混合后再分別經(jīng)兩條工藝路線（氧化溝+BAF+絮凝沉淀+纖維濾池和MBR工藝）進(jìn)行處理，該工藝方案最大程度上解決了氧化溝、二沉池負(fù)荷偏大及MBR生化池營(yíng)養(yǎng)不足的兩個(gè)問題，為采用最少工程建設(shè)內(nèi)容解決了污水處理的超負(fù)荷難題，也充分挖掘了現(xiàn)有MBR工藝的處理潛力。在設(shè)計(jì)中充分考慮了項(xiàng)目實(shí)施期間的不停水技改的措施，采取多種措施保障污水廠改造期間的正常運(yùn)行。

1 ?項(xiàng)目復(fù)雜情況分析

成都市青白江區(qū)污水處理廠技改工程建設(shè)總規(guī)模10.0萬m3/d，其中生活污水5.0萬m3/d，工業(yè)廢水5.0萬m3/d，總變化系數(shù)取1.30。青白江區(qū)污水處理廠工業(yè)廢水占比大、波動(dòng)性強(qiáng)、水質(zhì)特性復(fù)雜，歷經(jīng)幾次改造，工藝路線復(fù)雜，改造前運(yùn)行達(dá)標(biāo)成本較高。

青白江區(qū)采用2套污水收集管道系統(tǒng)，園區(qū)工業(yè)企業(yè)廢水和生活污水采用一套污水收集系統(tǒng)，規(guī)模約5.5萬m3/d，隨著城市化建設(shè)及企業(yè)節(jié)能減排的實(shí)施，污水規(guī)模逐步減少，本期工程按照5.0萬m3/d設(shè)計(jì);城市生活污水采用一套污水收集系統(tǒng)，規(guī)模4.5萬m3/d，隨著城市規(guī)模擴(kuò)張，污水規(guī)模增長(zhǎng)，現(xiàn)有污水泵站提升能力已經(jīng)不滿足要求，時(shí)有溢流至長(zhǎng)流河，造成水環(huán)境污染。

根據(jù)對(duì)兩套污水收集系統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，生活污水水質(zhì)比較穩(wěn)定，而工業(yè)廢水的水質(zhì)波動(dòng)比較大，水質(zhì)超出設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)要求時(shí)有發(fā)生，對(duì)污水廠的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)構(gòu)成較大威脅。本次采用的污水采用的工藝路線充分考慮水質(zhì)的復(fù)雜性，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

本次技改前，青白江區(qū)污水處理廠已經(jīng)歷經(jīng)3次改造，技改前采用的是工業(yè)廢水經(jīng)過提升、調(diào)節(jié)、高效沉淀及水解酸化后，與預(yù)處理后的生活污水混合后經(jīng)氧化溝-二沉池后分兩路進(jìn)行深度處理，一路經(jīng)BAF池、絮凝沉淀池、纖維濾池處理，一路經(jīng)MBR生化池和膜池處理后，兩路污水混合經(jīng)巴氏計(jì)量渠排放。

該工藝路線在實(shí)際運(yùn)行中有幾個(gè)問題：

①生活污水和工業(yè)廢水未經(jīng)有效混合即進(jìn)入氧化溝，各氧化溝內(nèi)水質(zhì)不均勻，處理效果不一;

②現(xiàn)有7格氧化溝（另1格被改造為初沉池并已經(jīng)棄用）處理能力不足，且無法應(yīng)對(duì)超流量負(fù)荷運(yùn)行。

③2座二沉池按照5.5萬m3/d設(shè)計(jì)，超負(fù)荷運(yùn)行導(dǎo)致二沉池出水效果較差。

④深度處理采用MBR工藝，經(jīng)過二級(jí)處理的污水中的碳源已經(jīng)不足，MBR后處理的生物降解功能受限。

⑤全廠污水出水未經(jīng)有效消毒即排放。

2 ?項(xiàng)目技改工程設(shè)計(jì)概況

2.1 ?工程實(shí)施目標(biāo)

本次技改主要是針對(duì)運(yùn)行存在的問題，出水提升后達(dá)到《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB51/2311-2016）要求，并能夠滿足一定的超負(fù)荷運(yùn)行的能力，結(jié)合現(xiàn)狀構(gòu)筑物在實(shí)際運(yùn)行中的使用情況進(jìn)行合理的分析和方案論證，最終采用融合現(xiàn)有工藝進(jìn)行整合和優(yōu)化，以解決青白江區(qū)污水處理廠運(yùn)行難度大，運(yùn)行成本高的問題。

2.2 ?工程設(shè)計(jì)思路

本次技改的整體思路為，盡可能利用現(xiàn)有構(gòu)筑物的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)狀構(gòu)筑物重新進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以能夠在提高出水水質(zhì)的情況下，運(yùn)行更加穩(wěn)定，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

①根據(jù)測(cè)算，未來生活污水量將進(jìn)一步增加，針對(duì)2#粗格柵及進(jìn)水泵房處理能力不足及備用檢修的問題，新建3#粗格柵及進(jìn)水泵房1座，技改后，2#與3#粗格柵及進(jìn)水泵房共安裝6臺(tái)潛污泵，兩座泵站可以互為備用，便于泵站的維護(hù)檢修。同時(shí)增設(shè)2根污水管道穿越同濟(jì)大道至廠區(qū)內(nèi)的細(xì)格柵渠。該措施有效地解決了現(xiàn)狀生活污水泵站提升能力已經(jīng)不滿足要求，時(shí)有溢流至長(zhǎng)流河，造成水環(huán)境污染的問題。

②采用混合處理的思路，利用現(xiàn)有1格調(diào)節(jié)池，改造為混合池，將預(yù)處理后的工業(yè)廢水和生活污水充分混合后，分別提升至后續(xù)工藝。較大容積的混合池，既有混合作用，也有調(diào)節(jié)水質(zhì)的作用，充分混合后的污水能夠保障進(jìn)入后續(xù)生化處理系統(tǒng)的水質(zhì)穩(wěn)定，有利于充分發(fā)揮二級(jí)生化系統(tǒng)的污染物去除能力。

③將生活污水和工業(yè)廢水的混合后分別經(jīng)兩條工藝路線進(jìn)行處理，線路一（規(guī)模6萬m3/d）經(jīng)氧化溝、二沉池、提升泵池、BAF池、絮凝沉淀池、纖維濾池處理出水;線路二（規(guī)模4萬m3/d）經(jīng)膜格柵渠、MBR生化池、MBR膜池處理出水。該工藝方案采用最小工程建設(shè)內(nèi)容解決了污水處理的超負(fù)荷難題，也充分挖掘了現(xiàn)有MBR工藝的處理潛力。

④針對(duì)場(chǎng)地緊張問題采用增設(shè)紫外消毒的方案解決尾水排放前的消毒問題，并在回用水吸水井內(nèi)投加次氯酸鈉以確保出廠回用水的余氯能夠滿足規(guī)范要求。

⑤針對(duì)項(xiàng)目進(jìn)水總量在雨季規(guī)模超出污水廠規(guī)模的情況，對(duì)所有構(gòu)筑物進(jìn)行了超20%負(fù)荷運(yùn)行的能力的設(shè)計(jì)校核，確保污水廠在超負(fù)荷情況下的達(dá)標(biāo)運(yùn)行。

2.3 ?工程施工及運(yùn)行情況

青白江污水處理廠已經(jīng)滿負(fù)荷運(yùn)行，且工藝復(fù)雜，工程難度很大，要求很高。本次技改工程采取分步實(shí)施、構(gòu)筑物間調(diào)配水量、臨時(shí)性措施的方式進(jìn)行污水處理，設(shè)計(jì)了詳細(xì)的施工順序和措施的指導(dǎo)辦法，利用多種措施的實(shí)施，有效保障了技改工程施工期間的污水處理正常運(yùn)行。

工程于2020年竣工，至今已穩(wěn)定運(yùn)行近2年，實(shí)現(xiàn)了各種負(fù)荷下的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)運(yùn)行。

2.4 ?工程效益分析

本項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益上有重大效益體現(xiàn)。

1、本次技改主要是針對(duì)運(yùn)行存在的問題，在提升出水標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，提升污水處理能力，滿足20%的超負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行。

2、利用現(xiàn)有廠區(qū)用地實(shí)現(xiàn)技改，實(shí)現(xiàn)土地資源優(yōu)化利用。

本次技改工程是最大化利用廠區(qū)現(xiàn)有用地范圍，通過合理的工藝方案設(shè)計(jì)、總平面布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在有限的用地范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)污水處理的提標(biāo)和擴(kuò)能。廠區(qū)用地面積75421.85m2，用地指標(biāo)為0.75m2·d/m3污水，遠(yuǎn)低于規(guī)范要求的1.3 m2·d/m3，建成后廠區(qū)的建筑密度達(dá)到了59.34%。

3、設(shè)計(jì)優(yōu)化有效降低了項(xiàng)目總投資，本次技改工程總投資11690.6萬元，其中：工程費(fèi)用9602.8萬元，為業(yè)主和政府節(jié)約大量投資。

4、尾水回用率最大可達(dá)到60%，與國家注重的低碳環(huán)保及資源化利用理念高度吻合。

本次技改工程完成后，廠區(qū)所有的藥劑投加配置稀釋、池體沖洗、道路澆灑、綠化灌溉、污泥處理、設(shè)備沖洗等全部使用廠區(qū)處理后的尾水，每年節(jié)約自來水用量約18萬m3;同時(shí)根據(jù)青白江區(qū)的實(shí)際情況，向廠外供應(yīng)最大6萬m3/d的回用水，用于市政綠化和道路澆灑的槽罐車接水及城市河道的生態(tài)補(bǔ)水。廠區(qū)尾水的回用，最大程度上實(shí)現(xiàn)了污水的資源化利用的同時(shí)為污水廠創(chuàng)造更多收益。

5、本次技改工程采取優(yōu)化工藝路線、精細(xì)化控制等多種節(jié)能降耗措施，實(shí)現(xiàn)0.325kwh/m3、1.357kwh/kgBOD5的污水處理能耗指標(biāo)，該能耗指標(biāo)在城市工業(yè)污水處理中出于國內(nèi)領(lǐng)先標(biāo)準(zhǔn)。

6、青白江污水處理廠作為青白江區(qū)重要的污水廠，得到了地方政府和運(yùn)維公司的高度重視，作為運(yùn)維工程在工業(yè)污水處理項(xiàng)目中的標(biāo)桿，具有非常重要的行業(yè)影響力和工程示范作用。

7、本期工程污水處理廠出水達(dá)到《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB51/2311-2016）中工業(yè)園區(qū)污水處理廠出水要求，本工程建設(shè)實(shí)施后，每年可截留大量的污染物，對(duì)改善區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量具有積極的作用;對(duì)提高區(qū)域內(nèi)人民的生活質(zhì)量，改善人們的生活環(huán)境有明顯的促進(jìn)作用，工程的環(huán)境效益十分顯著。

3 ?結(jié)果與討論

1、本項(xiàng)目由于工業(yè)廢水占比較大，處理難度較大，改造前達(dá)標(biāo)難度大，運(yùn)行成本高。

2、通過對(duì)項(xiàng)目污水來水性質(zhì)、現(xiàn)狀情況等情況的全面分析，針對(duì)現(xiàn)狀存在問題及改造的需求點(diǎn)，系統(tǒng)性的考慮本項(xiàng)目的技術(shù)路線，結(jié)合精細(xì)化設(shè)計(jì)、計(jì)算和優(yōu)化方案比選，解決的問題具備全面性和合理性，項(xiàng)目改造后污水處理能力和處理效果有效提升，為區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量的提升具有積極作用。

3、工業(yè)廢水和生活污水的混合處理，可以有效提升污水的可處理性，保障了生物處理效果。

4、項(xiàng)目在設(shè)計(jì)中充分利用現(xiàn)有構(gòu)筑物進(jìn)行合理的資源整合和調(diào)整，在最小的工程建設(shè)投入的情況下實(shí)現(xiàn)污水處理的擴(kuò)能和提標(biāo)。

5、項(xiàng)目改造實(shí)施過程中充分利用現(xiàn)有構(gòu)筑物的處理能力，利用多種措施降低改造對(duì)污水處理廠運(yùn)行的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1].王勇， et al.， 延安市污水處理廠提標(biāo)改造工程設(shè)計(jì)方案與實(shí)施效果. 環(huán)境工程學(xué)報(bào)， 2021. 15（10）： p. 3410-3417.

[2].李燕， 復(fù)雜水質(zhì)條件下的城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造工程. 供水技術(shù)， 2020. 14（3）： p. 34-37.

[3].郭會(huì)平， 我國城市污水處理現(xiàn)狀及污水處理廠提標(biāo)改造路徑分析. 2016， 遼寧大學(xué).

[4].孔令為， et al.， 浙江省城鎮(zhèn)污水處理廠二次提標(biāo)現(xiàn)狀、工藝技術(shù)及工程案例研究. 環(huán)境污染與防治， 2018. 040（011）： p. 1315-1320，1326.

[5]王阿華. 城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造的若干問題探討 [C]. 北京：中國給水排水，2010.

作者簡(jiǎn)介：陸海波，男，1987年出生，江蘇南京人，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)槭姓o排水處理方向。