徐培嘉，周李茜

(四川省建筑设计研究院有限公司，四川成都 610041)

1 污水处理厂提标改造

近年来随着环保要求的提高，对污水处理厂的排放要求也在逐年提高。我国乡镇污水处理厂的设计标准一般较低，难以满足现阶段环保的要求[1]。另外，乡镇污水处理厂存在污水流量变化大、污水浓度较低、运行管理能力差等问题。乡镇污水处理厂的提标改造是减少环境污染，提升乡镇生态环境的重要环节[2]。

本项目位于川东地区，共涉及8个乡镇污水处理厂的提标改造。现状处理规模为200m～800 m3/d，处理主体工艺分别为AAO、一级接触氧化、CASS工艺，附属后续工艺采用人工湿地。污水处理厂原设计标准为(GB18918-2002)《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标，但目前运行情况较差，无法满足设计标准。而目前当地环保要求乡镇污水处理厂需提标至一级A标，以减少乡镇河道水质污染。通过污水处理厂运行参数分析，现状污水处理厂的出水标准主要存在氮、磷超标的情况(表1)。

表1 污水处理厂进出水水质(平均值)

国内相关研究表明，乡镇污水处理厂可通过对原有构筑物进行改造[3-4]、调整运行条件[5-6]、增加后续处理设施[7]等方案提升污水处理厂的处理效果。本文按照不同污水处理工艺类型对改造情况进行阐述分析。

2 项目难点分析

2.1 水量变化大、污染物浓度低

乡镇由于人口少，导致污水处理厂的进场流量很小，总变化系数大。项目涉及的八个改造污水处理厂的规模从200～800 m3/d，变化系数Kz2.3～2.1，特别是节假日回乡人数陡增会对污水处理系统造成较大冲击负荷。因此，污水处理系统需要调节池的调节以及耐冲击负荷的处理工艺来应对水量的变化。

乡镇污水的水质指标中的COD、BOD5浓度明显低于城市污水，存在碳源不足的情况。从而导致相同处理工艺条件下乡镇污水比城市污水更难处理达标的情况。

2.2 用地限制

由于近年来乡镇的发展，原来处于远离镇区的乡镇污水处理厂也进入了镇区范围，不少乡镇污水处理厂附近也修建了新的居民楼。现有污水处理厂的提标改造工程如需新征用地，可能会因为不满足环评要求而无法实施。因此项目的改造方案仅限于原污水处理厂厂址范围。

2.3 运营管理问题

由于乡镇污水处理厂原管理人员均为临时聘用的乡镇居民，缺乏污水处理厂的运行管理知识，只能进行简单的管理操作，无法通过运行情况进行灵活调节运行工况，这也是导致污水处理厂处理能力无法达到设计要求的原因之一。

2.4 施工期间污水处理问题

由于乡镇污水处理厂规模较小，原设计除了800 m3/d的CASS工艺污水处理厂对生化池进行了分格，其他规模的污水处理厂均未对生化池进行分格。因此改造过程中如何处理进厂污水，如何实现不停工施工也是工程的难点之一。

3 提标改造原则

(1)通过保留原厂调节池和选择高生物量的生物膜法对原生化池进行改造来增加污水处理系统对水量变化的适应能力。

(2)增加反硝化滤池、碳源投加系统、化学除磷系统来应对进厂污水水质变化，同时强化系统对氮、磷的去除效果。

(3)对原有的人工湿地和道路进行部分拆除修复，腾出提标改造的实施空间。

(4)通过增加污水处理厂自控系统，减少人员操作，联系水务公司进行统一管理等方式提高污水处理厂的运行管理能力。

(5)对污水处理厂采用分格、分段的改造方式，以减少污水处理厂改造区间污水处理厂排水对环境的影响。

4 改造方案

4.1 AAO工艺污水处理厂改造

现状污水处理厂的工艺流程如图1所示。生化池的水力停留时间为：厌氧池1.44 h、缺氧池2.88 h、好氧池7.68 h。厂区内无预留用地，布置紧凑，本次改造需将部分景观湿地和道路进行拆除后用于新建构筑物用地。

图1 现状AAO污水处理厂处理工艺流程

主要改造内容是：将AAO生化池的好氧区按池容的20 %投加高密度聚乙烯悬浮载体填料改造为MBBR池，可在保证各区水力停留时间不变的情况下，增加好氧区的生物量；增设一座反硝化滤池提高脱氮效果，在反硝化滤池前增设一座中间调节池用以提升二沉池出水的水位以满足反硝化池的需求，并设超越管；增加碳源投加系统；增加化学除磷系统；增加自控系统。改造后的污水处理厂处理工艺流程图如图2所示。

图2 AAO污水处理厂改造后处理工艺流程

4.2 一级接触氧化工艺污水处理厂改造

现状污水处理厂的工艺流程如图3所示。生化池的水力停留时间为：缺氧池4.13 h、接触氧化池8.74 h。接触氧化池的软性填料上生物量过于密集，甚至出现成团现象，不但影响水流流态，还影响了生物膜的正常更新。厂区内无预留用地，但可通过拆除部分道路、绿化腾出新建构筑物用地。

图3 现状一级接触氧化污水处理厂处理工艺流程

主要改造内容是：将原接触氧化池的半软性填料废弃，向池中重新按池容20 %投加的高密度聚乙烯悬浮载体填料，可以有效预防生物膜成团，加快生物膜更新；增设一座中间调节池和一座反硝化滤池提高脱氮效果，并设超越管；增加碳源投加系统；增加化学除磷系统；增加自控系统。改造后的污水处理厂处理工艺流程图如图4所示。

图4 一级接触氧化污水处理厂改造后处理工艺流程

4.3 CASS工艺污水处理厂改造

现状污水处理厂的工艺流程如图5所示。生化池分为两组，交替进水，单组的水力停留时间为：预反应池3.55 h、反应池12.85 h。厂区内无预留用地，本次改造需将部分景观湿地和道路进行拆除用于新建构筑物用地。

图5 现状CASS污水处理厂处理工艺流程

主要改造内容是：在CASS的反应池中投加池容20 %的高密度聚乙烯悬浮载体填料；将原100 %预反应池进水改为70 %预反应区进水、30 %反应池进水；调整生化池运行方式为：30 min进水搅拌、1.5 h进水曝气、1 h沉淀、1 h排水；进水增设一座中间调节池和一座反硝化滤池提高脱氮效果，并设超越管；增加碳源投加系统；增加化学除磷系统；增加自控系统。改造后的污水处理厂处理工艺流程图如图6所示。

图6 CASS污水处理厂改造后处理工艺流程

5 改造方案优势

(1)采用MBBR为主体工艺对原污水处理厂工艺进行改造，提高了生化反应池的生物量，提高了生物膜的更新频率，面对进水水量、水质的变化也有更好的适应能力。

(2)碳源投加系统可以在进厂污水碳源不足的情况下及时补充生化处理所需的碳源，从而提高污水处理系统对氮、磷的去除效果。原则上改造后的生化池还应通过内回流比的调整优先满足脱氮处理的需求。沉淀出水总氮不满足排放要求时则采用反硝化滤池强化脱氮效果；沉淀出水总氮已经满足排放要求时，可通过超越管超越中间调节池和反硝化滤池，达到节约能耗的目的。如果污水处理厂出水的总磷超标时可以辅助投加PAC等药剂进行化学除磷。

(3)在污水处理厂增加自控系统，可以减少人员操作工作，并能根据运行数据实时调整运行参数，提高污水处理厂的运行效果，也为移交专业管理团队进行统一管理提供了条件。

6 结束语

随着经济的发展，生态环境问题成为人们关注的重点。在城市污水处理厂提标改造的浪潮中，如何通过乡镇污水处理厂的建设和改造来改善乡镇的生态环境成为目前环保行业的工作重点。AAO、一级接触氧化、CASS等污水处理工艺原本是很成熟的城市污水处理技术，但并不能很好的适应乡镇污水的处理，在实际运行中也出现很多问题。本项目实施过程中，参考了国内相关改造工程以及相关实验成果，选择MBBR工艺对现状污水处理厂进行处理工艺改造。在充分利用原有构(建)筑物的前提下，提高乡镇污水处理厂的污水处理效果，以达到环保排放要求。