陈贵生，杨仁凯，张 华，张 双

（1．重庆市三峡水务有限责任公司，重庆 400020；2.重庆水务集团股份有限公司，重庆 400015；3．重庆市排水有限公司白含污水处理厂，重庆 400020）

0 引言

污水处理厂是城市重要基础设施之一，也是水污染治理体系中的关键环节[1]。随着国家经济的快速发展，水体纳污能力严重不足，水环境形势严峻[2]。2015年，国家出台了《水污染防治行动计划》，要求

敏感区域城镇污水处理厂应全面达到一级A 排放标准。为满足环保要求，保护三峡库区水环境，重庆市政府及相关部门要求对全市36 座污水处理厂开展提标改造工作。三峡库区某污水处理厂采用改良型氧化工艺，原设计出水水质执行GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》 一级B 标准，其中SS，TP，

TN 无法稳定达一级A 标准，因此亟需进行提标改造。该厂在优化工艺运行参数的基础上，采取了新建缺氧池、新增滤布滤池、改造回流系统等措施。

1 污水处理厂现状及存在问题

1.1 污水处理厂现状

三峡库区某污水处理厂设计处理规模为3×104m3/d，采用改良型氧化沟工艺，出水水质执行出水水质执行GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B 标准。目前该厂平均处理水量为2.4×104m3/d，最大处理水量为4.0×104m3/d。改造前实际进、出水水质见表1。由表1 可知，出水各项指标均能达一级B 标准，其中COD，BOD，NH3-N 基本能达一级A 标准，但SS，TN，TP 一级A 标达标率较低，分别为79.3%，83.3%，55%。

表1 改造前进、出水水质 mg·L-1

1.2 改造前存在问题

（1）脱氮问题。每年1月～3月出水TN 不能达一级A 标准，主要原因可能是冬季水温较低，低温条件降低了生物脱氮速率[3]。同时该厂采用的是改良型氧化沟工艺，该工艺无独立的缺氧区，反硝化细菌无生存条件，生物脱氮效果差[4]。经复核，生化池总停留时间为11.17 h（实际需要停留时间为13 h），现状生化池容积偏小，满足不了一级A 标准所需容积要求。

（2）除磷问题。根据张亚勤[5]研究发现，进水TP质量浓度为4.0 mg/L 时，在正常情况下，通过生物脱氮除磷工艺，可将出水ρ（TP）控制在1.0 mg/L，仅仅依靠生物除磷无法将出水ρ（TP）控制在0.5 mg/L 以下，因此需增加化学除磷装置。据了解，该厂在生化池出水口通过临时间歇性投加除磷剂，但由于未设置计量系统，除磷效果不稳定，出水ρ（TP）在0.1～1.48 mg/L 范围内波动。

（3）SS 问题。常规的二级生物处理，在运行良好的脱氮除磷工艺中，二沉池出水SS 质量浓度在部分时段可以达到10 mg/L[6-7]，但由于该厂进水水质、水量存在波动，实际出水SS 质量浓度在6～12 mg/L之间，要想出水SS 稳定达一级A 标准，需采用混凝沉淀或过滤工艺进行深度处理，深度处理工艺在去除SS 的同时，在一定程度上也会降低出水COD，BOD，TP，TN。

因此，本次提标改造重点是提高TN，TP，SS 去除率。

2 提标改造方案

2.1 提标改造后设计水质

由于该污水处理厂建于2003年，随着当地社会经济的发展和居民生活习惯改变，原设计水质与实际进水水质存在差异，为确保污水处理厂运行正常及出水水质达标，同时考虑运行工况的不可预见性，本次提标改造设计进水水质不低于实际进水水质覆盖率的85%，出水水质执行GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A 标准，提标改造后的设计进水水质见表2。

2.2 提标改造工艺选择

提标改造工艺应优先采用低能耗、处理效果稳定可靠、简便易行的成熟工艺，工程投资少、运行成本低，且对原污水处理厂改动较小，尽量不影响污水处理厂生正常生产[8-9]。结合该污水处理厂实际情况，本次提标改造选用滤布滤池工艺，依靠滤布对水中有机物和SS 的拦截作用，去除水中的固体颗粒物质。同时新增缺氧池和改造氧化沟内回流系统，增加缺氧区停留时间，充分利用厌氧区形成的厌氧环境，增强脱氮除磷效果。该污水处理厂提标改造的主要内容有：新建缺氧池、中间提升泵房、滤布滤池，对氧化沟内回流系统和二氧化氯加药间进行改造。

2.3 提标改造后的工艺流程

提标改造后的工艺流程见图1。污水经粗格栅、细格栅后进入旋流沉砂池进行砂水分离，沉砂池出水进入新建混合池，与污泥混合液混合后，进入新建缺氧池进行脱氮，污水经缺氧池脱氮后进入改良型氧化沟进行生化反应，去除有机物、TN、TP 等污染物。随后进入二沉池进行泥水分离，二沉池出水再进入新建中间提升泵站提升水头，之后进行滤布滤池进行过滤，进一步去除悬浮物及TP，再进入消毒池经二氧化氯消毒后达标排放。二沉池剩余污泥泵送至储泥池，经带式脱水机脱水后，外运至水泥窑协同焚烧处置。

图1 提标改造后的工艺流程

2.4 主要设计参数

（1）混合池：新建混合池1 座，L×B×H=4.0 m×4.0 m×4.0 m，有效容积64 m3。主要作用是将进水与内回流污泥进行充分混合。

（2）缺氧池：为强化生物反硝化效果，同时消除硝酸盐对厌氧区聚磷菌的不利影响，新建缺氧池一座，缺氧池尺寸L×B×H=40 m×10 m×6 m，有效容积2 400 m3。主要设备：潜水推流器2 台，Φ2 500 mm，N=4.3 kW，溶解氧检测仪1 台，污泥浓度计1台。

（3）中间提升泵站及滤布滤池：由于提标改造新增构筑物，为保证足够的水头，需增加一座中间提升泵站，中间提升泵站规模按3.0×104m3/d，中间提升泵站与滤布滤池合建。中间提升泵站尺寸L×B×H=10.0 m×10.8 m×5.0 m，配备中间提升泵3 台，2 用1 备，单台提升泵Q=810～972 m3/h，H=3.20～5.40 m，N=22 kW。滤布滤池去污机理为浅层过滤，具有占地面积小，表面负荷高，管理维护方便的特点[10-11]。在去除二沉池出水中SS 的同时，也可以除去以SS形式存在的COD，BOD 及TP，是保证出水达一级A标准的关键工艺段。新建滤布滤池1 座，分2 组，单组滤池外形尺寸L×B×H=6.0 m×3.5 m×3.4 m，单组滤盘12 片，直径2.5 m，过滤面积8.8 m2，平均滤速为5.92 m/h，设计最大滤速8.58 m/h。配备反冲洗泵4 台，Q=50 m3/h，H=7 m，N=2.2 kW。

（4）氧化沟改造：在改良型氧化沟出水口下游新增混合液回流泵，并对相关管道进行改造，将混合液回流至混合井。混合液回流泵采用轴流泵，设计回流比200%，单组生化池配备3 台，2 用1 备，单台泵Q=650 m3/h，H=3.0 m，N=16 kW。

（5）二氧化氯加药间改造：在原有加氯间预留位置上，新增一台二氧化氯发生器，有效氯产量为20 kg/h，功率4.5 kW。新增氯酸钠溶液储罐1 个，容积1 m3，新增盐酸溶液储罐1 个，容积1 m3，新增100 kg 氯酸钠化料器1 个。

3 运行参数控制及运行效果

3.1 工艺运行参数控制

采用滤布滤池工艺对该厂进行提标改造后，为充分发挥各工艺段的处理能效，保证出水TP，TN，SS稳定达一级A 标准，经过大量实验摸索，总结出以下工艺运行控制方式：

（1）TN 去除尽量在生化池完成，采用多点进水方式，三分之二的原水与混合液进入缺氧池，使反硝化反应优先获得碳源，加强了脱氮能力，三分之一原水进入厌氧池，保证厌氧区微生物对碳源的需求。

（2）生化池污泥质量浓度控制在3 500～5 000 mg/L，混合液回流比控制在100%～200%，二沉池外回流控制在50%～100%之间，低温时增加混合液回流比至150%，增加反硝化菌总量，缺氧池硝态氮质量浓度控制在8.0 mg/L 以下，较高时可外加碳源和提高泥龄增强反硝化效果。

（3）好氧区溶解氧质量浓度维持在2.0 mg/L 左右，确保良好的硝化反应，同时控制缺氧区溶解氧低于0.5 mg/L，保证良好的缺氧环境。

（4）通过隔膜计量泵将除磷剂（聚合硫酸铁）投加量控制在40～90 g/m3，根据进水水量和出水TP指标随时调整。

（5）设定滤布滤池反冲洗液位，当液位高于3.0 m 时自动启动反冲洗泵，确保滤布的过水能力。

3.2 运行效果分析

提标改造工程于2018年初完工，经过几个月的摸索试运行，自2018年8月以后处理系统进入稳定期，各项出水指标均达到了设计要求。实施提标改造后的2018年8月至2019年7月实际进出水水质见表3。

表3 提标改造后进水、出水水质

由表3 可知：

（1）TN，COD，BOD 的变化。提标改造前，由于该工艺无独立缺氧区，反硝化效果较差，平均出水ρ（TN）为15.6 mg/L。提标改造后，新增了独立缺氧区，同时对内回流系统进行改造，使硝化液在缺氧池中进行反硝化反应，平均出水ρ（TN）为7.4 mg/L，ρ（TN）去除下降了8.2 mg/L，TN 去除率由原来的65.07%提升至82.08%，提高了17%。由于新增缺氧池，增大了生化系统的停留时间，BOD，COD 在生化系统中进一步去除，因此出水BOD，COD 较提标前也有一定程度降低。

（2）SS，TP 的变化。提标改造前，出水SS 和TP一级A 达标率分别为79.3%，55%，新增滤布滤池和精确控制除磷剂投加后，出水平均ρ（SS）和ρ（TP）分别为6.0，0.13 mg/L，远低于一级A 标准。滤布的拦截作用，对COD，BOD，TN，TP 的去除也有一定的贡献。

4 结论

针对三峡库区某污水处理厂出水SS，TN，TP 不能达一级A 标情况，选择了 “新增缺氧池+滤布滤池”作为本工程提标改造工艺。实际运行数据表明，处理效果良好，出水各项指标均达到一级A 排放标准。提标改造后进一步降低了污染物排放量，对保护三峡库区水环境有着积极的作用。同时对于进水TN，TP，SS 易超标的污水处理厂，通过采用新增缺氧池+滤布滤池这种改动小、成本低、占地面积少的提标改造方式是可行的，对同行业类似污水处理厂提标改造具有一定的指导借鉴意义。