郑志彬，房乐苗，丘佳营

（1.广东省环境保护工程研究设计院有限公司，广东 广州 510062；2.肇庆市鼎湖区广业环保水务有限公司，广东 肇庆 526073）

《广东省环境保护“十三五”规划》中要求继续推进污水处理设施的建设与改造，广东省某污水处理厂的现状是出水水质的标准较低，为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）的一级B标准，在当前政策背景及环境保护要求的前提下，根据当地水环境保护现状，并结合当地给排水近远期规划，充分考虑规划与实际同步协调推进，拟对某污水处理厂进行提标改造，提标改造后可以进一步消解污水中的污染物，同时提供了绿色环保的发展环境，有利于推动社会经济的发展，并保障人民生活的幸福。

1 项目概况

广东省某污水处理厂设计规模为2.0×104m3/d，采用“粗格栅及提升泵站+细格栅及沉砂池+AAO微曝氧化沟+二沉池+紫外消毒”工艺，现状为生化处理系统总停留时间为10.5 h，其中厌氧池1.5 h，缺氧池2.0 h，好氧池7.0 h。二沉池停留时间3.6 h，表面负荷0.85m3/m2·h。出水水质指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）的一级B标准，已于2010年建成并投入正式运行。现状设计进出水水质和实际进出水水质如表1所示。

表1 现状设计进、出水水质及2018年进出水水质表 单位：mg/L

从表1可以看出，现状运行实际进水水质指标较低，出水水质指标也优于现状排放标准，但是相较于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）的一级A标准还有一定差距。

2 工程设计

2.1 设计进出水水质

本项目提标改造设计出水水质指标需达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A标准，同时达到广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB 44/26-2001）第二时段一级排放标准，因此出水指标取两个标准中对应指标的较严值，相应主要指标见表2。

表2 设计进出水水质表 单位：mg/L

2.2 主要工艺选择

通过对污水处理厂现状出水水质的分析，本次提标改造工艺需重点考虑的指标为TN、TP和SS，同时对其他污染物指标有一定的去除作用，才能保障出水达到排放标准。为了避免工程施工时污水厂长时间不正常运行造成出水不达标，会对受纳水体水质造成一定程度的污染，因此本次提标改造需尽量减少对污水厂正常运行的干扰，要求提标工程不考虑对现状工艺构筑物进行大规模改造，只在现状处理工艺的基础上增加后端深度处理工艺，考虑到现状生化段缺氧池停留时间仅为2 h左右，脱氮能力较为欠缺。

综上所述，提标工程需增设高效沉淀池及反硝化深床滤池深度处理组合工艺，高效沉淀池用于去除TP与SS，再通过反硝化深床滤池可进一步去除TN，以确保出水水质达标。本项目提标改造后工艺流程见图1。

图1 提标改造工艺流程图

2.3 主要工艺设计

2.3.1 粗格栅及提升泵站

提标工程粗格栅及提升泵站利用原有已建成的设施，水池采用地下钢筋混凝土结构，泵房采用框架结构。设计处理规模为20 000 m3/d，变化系数KZ=1.489，粗格栅设置两道格栅渠，渠宽1 100 mm，渠深9.5m，采用2台回转式机械粗格栅，格栅栅条间距B=20 mm，设备安装角度为75°。为了方便维护检修，两条格栅渠前后均设置铸铁镶铜方闸门。

提升泵站设计流量为1 240 m3/h，有效容积为70 m3，安装潜污泵3台（旱季2用1备），单台泵流量为625 m3/h，扬程为160 kPa。泵房配置电动起重装置一套，起吊重量3.0吨，起吊高度13 m。

2.3.2 细格栅及沉砂池

提标工程细格栅及沉砂池进行一体建设，利用原有已建成设施，采用地上钢筋混凝土结构。设计处理规模20 000 m3/d，变化系数KZ=1.489，细格栅设置两道格栅渠，渠宽1 300 mm，渠深1 500 mm，采用2台转鼓细格栅（旱季1用1备），转鼓直径1 200 mm，格栅栅条间距B=5 mm，设备安装角度35°；为了方便维护检修，两条格栅渠前后均设有不锈钢方形插板闸门。

沉砂池采用土建形式，设计处理规模20 000 m3/d，采用旋流沉沙器2套，沉砂器直径3 000 mm，配砂水分离器一台，曝气鼓风机一台。

2.3.3 AAO微曝氧化沟

AAO微曝氧化沟已经建设完成，提标工程利用原有已建成设施，采用半地上钢筋混凝土结构。平均设计处理规模20 000 m3/d，变化系数KZ=1.489。设厌氧池、缺氧池、好氧池各一座，停留时间分别为1.5 h，缺氧池2.0 h，好氧池7.0 h。设计污泥浓度3 500 mg/L，污泥负荷0.11kgBOD5/kgMLSS.d。共设置推流搅拌机4台；曝气鼓风机3台（2用1备），风量：35 m3/min，风压60 kPa。

2.3.4 二沉池

本项目二沉池已经建设完成，提标工程利用原有已建成设施，采用半地上钢筋混凝土结构。平均设计处理规模20 000 m3/d，设置2座直径为25 m的周进周出式二沉池，表面负荷为0.85 m3/m2·h，共设置吸刮泥机2台。

2.3.5 中间提升泵站

新建钢筋混凝土结构中间提升泵站一座，通过中间提升泵池将二沉池出水提升至高效沉淀池。设计处理规模20 000 m3/d，变化系数KZ=1.489，中间泵站设计流量为1 240 m3/h，有效容积220 m3，安装潜污泵3台（2用1备），单台泵流量为625 m3/h，扬程为45 kPa。

2.3.6 高效沉淀池

高效沉淀池是依托混凝沉淀、污泥循环、化学除磷、斜管分离等多种理论基础，通过科学合理的水力设计和空间结构组合而开发出的集化学除磷、泥水分离以及污泥浓缩等功能于一体的新一代混凝沉淀工艺。该工艺独特的反应池和沉淀池设计，具有优秀的沉淀效果，适用于各类废水高标准排放及中水回用领域。

本项目高效沉淀池采用半地埋钢筋混凝土结构，混凝反应池反应时间5 min，安装混凝搅拌机1台，功率N=5.5 kW，转速为75 r/min，投加10%PAC溶液，加药量为30 mg/L。絮凝反应池反应时间8 min，投加0.10%阴离子PAM溶液，加药量为0.5 mg/L。絮凝反应池内安装搅拌机1 台，功率N=7.5 kW，转速为30 r/min［3］。沉淀池边长为10 m，表面负荷10.6 m3/m2·h，最大负荷15.8 m3/m2·h。沉淀池设置六角蜂窝斜管90 m2，安装刮泥机1台，功率N=0.55 kW，外缘线速度为3.5 m/min。高效沉淀池设置排泥泵和污泥回流泵各2台（1用1备），污泥回流量为80 m3/h，污泥回流比为6.7%。配置PAC及PAM加药系统各一套。

主要运行参数：原有生化池二沉池出水SS约为20 mg/L以内，TP为1.0 mg/L以内，经高效沉淀池加药除磷沉淀后，出水上清液SS小于10 mg/L，出水TP小于0.5 mg/L。高效沉淀池沉淀区污泥层高度控制在1.0～1.8 m范围内，剩余污泥浓度为8～12 g/L范围内，当泥位计显示泥位高度超过1.8 m时，通过剩余污泥泵排泥。

2.3.7 反硝化深床滤池

反硝化深床滤池是一种集生物脱氮及过滤功能为一体的工艺处理单元，采用特殊规格及外形的石英砂作为微生物的挂膜介质，为硝酸盐氮及SS的去除提供了有利条件。本项目前端高效沉淀池出水经过反硝化深床滤池的配水渠削弱水流动能后分配至加药混合池，经过搅拌混合脱氮反应所需的碳源后，自流入4座并联的反硝化深床滤池，经过配水堰均匀配水，反硝化深床滤池采用向下流，自上向下经滤料的物理截留去除SS，同时附着于滤料的反硝化菌将硝酸氮转化成N2逸出，剩余的有机物也被反硝化菌在生物代谢过程中利用，处理后出水。滤池清洗频率为48 h/次，反冲洗废水则回流至厂区提升泵站，经水泵提升后再次经过全部污水处理流程进行处理，由于滤池反冲洗废水中含有的反硝化细菌可增强A/A/O微曝氧化沟缺氧区的反硝化处理效果，利于控制较短的污泥泥龄，从而增强了生化池活性污泥的活性。

本项目设计反硝化深床滤池一座，采用半地埋钢筋混凝土结构，进水端设置配水混合区，配置混凝搅拌器1台，功率N=5.5 Kw，转速为75 r/min，投加乙酸钠作为补充碳源［4］，加药量为20 mg/L，配置碳源加药系统一套。反硝化深床滤池设计分为4组并联运行，单组反硝化深床滤池尺寸为21.2 m×2.45 m，有效过滤面积为51.94 m2，平均处理流量475 m3/h，平均水力负荷4.01 m3/（m2·h），强制滤速5.35 m3/（m2·h），最大滤速5.97 m3/（m2·h），填料高度为1.83 m，总氮负荷0.263 kg/（m³·d），空床停留时间27.4 min，反洗周期为48 h。配置反洗水泵3台（2用1备），水洗强度15 m3/m2·h，设备参数：Q=390 m3/h，H=10 m；配反洗鼓风机3台（2用1备），气洗强度90 m3/m2·h，设备参数：Q=39 m3/min，风压65 kPa。另设清水池、废水缓冲池并附属配套设备。

主要运行参数：高效沉淀池总氮出水为20 mg/L以下，经反硝化深床滤池脱氮处理，总氮可低于15 mg/L。反洗周期为48 h，同时反硝化深床滤池每格设置超声波液位计，抬升水位一般控制在0.2～0.5 m，当液位抬升高度超过0.5 m时，关闭进水，开启反冲洗泵2 min，驱除氮气，驱氮强度为15 m3/m2·h，驱氮过程中不排废水［5］。反冲洗通过PLC自动运行，反洗流程为：正常进水→空气反洗5 min→气水联合洗10 min→单独水洗5 min→正常进水［6］。

2.3.8 出水池消毒

本项目提标前设计时采用紫外消毒，并辅助加氯消毒，实际运行效果较好。但是考虑到一期紫外消毒设备按提标前的一级B标准配备，已不能满足提标后的出水要求，本次提标改造需要更换原有紫外消毒设备，辅助加氯消毒则沿用原有设施。结合污水处理厂出水消毒池现状情况，拟采用成套明渠式紫外消毒设备，配80支320 W紫外灯管，有效紫外光剂量为25 mJ/cm2，可满足提标后的出水要求。

2.3.9 污泥脱水机房

项目污泥脱水要求为出泥含水率80%，提标改造后测算污泥量为2 400 kg干泥/d，原有系统采用带式污泥浓缩脱水一体化机2台（1用1备），滤带宽度为1 500 mm，单台处理能力为Q=150～200kgDS/m.h，经复核，该项目满足提标改造后的处理能力。

3 工艺运行效果

本项目提标改造已经于2019年11月完成，出水稳定达标，污水厂近期出水水质如表3所示。

表3 提标改造出水水质表 单位：mg/L

4 项目经济性分析

4.1 项目建设投资

本项目污水厂提标改造工程的建设费用为1 335万元，其中土建工程部分为693万元，设备购置及安装部分为642万元，吨水投资为667.5元/吨。

4.2 运行成本分析

本项目建成运行后，相较于原有工艺，会增加污水处理厂的运行成本，主要由电费、药剂费、人工费用、维修费用、污泥运输处置费用构成，按全年运行365天计，增加吨水电耗0.3 1 k W h，年增加运行电费1 2 3.9 1 万元；新增药剂费142.74万元，吨水药耗为0.196元/吨；污水厂新增人员编制2 人，年增加人工费用1 3 万元；增加设备维修费用14.25万元/年；增加污泥运输处置费用73万元；增加日常办公及其他费用28.47万元/年；年运行费用合计增加324.21万元，吨水处理费用增加0.445元/吨。

5 结语

本工程在原有工艺基础上，充分利用原有设施，提标改造深度处理采用“高效沉淀池+反硝化深床”组合工艺，使该厂出水水质稳定达到或优于设计出水要求。工程建设费用为1 335万元，新增年运行成本324.21万元，折合吨水处理费用增加0.445元/吨。该工程对同类项目具有借鉴意义。