准Ⅳ类城镇污水处理厂提标扩建方案研究

张 舒，黄慧慧

(1.上海市水环境监测中心青浦分中心，上海 201799；2.上海市青浦区水文勘测队，上海 201799)

准Ⅳ类城镇污水处理厂提标扩建方案研究

张 舒1，黄慧慧2

(1.上海市水环境监测中心青浦分中心，上海 201799；2.上海市青浦区水文勘测队，上海 201799)

上海市郊某污水处理厂现状规模3.0万m3/d，出水执行一级A标准。在提标扩建设计中，规模扩建至6万m3/d。经边界条件分析，二级处理采用改良Bardenpho生物处理，并辅以深度处理工艺，出水执行准Ⅳ类地表水标准。

污水处理厂；提标工程； Bardenpho生化池；深床滤池

1 项目概况

上海市郊某城镇污水处理厂现状规模3.0万m3/d，其中，一期处理规模1.5万m3/d，于2004年底通水；二期处理规模1.5万m3/d，于2014年底建成通水；总规模达到3万m3/d，污水厂占地约3.4hm2。污水厂出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18978-2002)一级A标准。该厂所属地区紧邻水源保护地，为环境敏感区域，规划服务面积约38.2km2，规划最终规模9.0万m3/d，目前污水厂处理规模及出水水质已不能满足要求，亟需进行提标扩建。

2 工艺流程

2.1 工程设计水量、水质

该污水厂最终规模按9.0万m3/d控制，本工程扩建至6.0万m3/d。进水主要来自服务范围内生活污水及镇工业园区工业废水，出水水质执行准Ⅳ类地表水标准见表1。

表1 提标扩建工程设计进、出水水质 mg/L

2.2 工艺方案的确定

2.2.1 现状工艺流程及问题分析

污水工艺流程如下：

进水粗格栅及提升泵房→细格栅及曝气沉砂池→氧化沟→二沉池→纤维滤池→紫外线消毒→朱泖河。

污泥工艺流程如下：

储泥池→机械浓缩脱水→泥饼外运。

现状主要建(构)筑物有：综合楼、进水粗格栅井、进水提升泵房、细格栅及曝气沉砂池、卡鲁塞尔氧化沟、二沉池、纤维滤池、紫外线消毒池、脱水车间、变配电间等。现状一期、二期氧化沟有效水深约为4.2m，主要设计参数详见表2。

表2 现状生物池、二沉池主要设计参数

该污水处理厂投产运营至今已有多年，单体构筑物土建基本完好，无渗水现象，大部分设备运行稳定，出水水质基本达标排放，经现场调研分析，主要存在问题有：①现状污水处理采用氧化沟处理，采用表面曝气，难以进一步提高出水水质，出水N、P等指标难以达到准准Ⅳ类水标准；②现状深度处理采用纤维滤池过滤，由于纤维滤池自身特性，停留时间短，过滤效果不稳定，要达到准Ⅳ类水出水标准较为困难；③现有消毒方式为紫外消毒，消毒效果不理想，粪大肠菌群存在复活现象；④带式脱水机出水含水率达到80%时，药耗较高。

2.2.2 改扩建工程工艺流程

本工程拟按远期9万m3/d规模进行总平面布置及用地控制；新建三期3.0万m3/d规模的污水处理构筑物，并根据上文分析的现状主要问题对一期、二期进行相应改造，使出水统一达到新的出水标准。

通过对氧化沟工艺、Bardenpho工艺和改良AAO工艺比较，本工程采用运行方式更加灵活、更能应对水质变化冲击、更为节能、投资更省的Bardenpho生化工艺[1]。原有一期、二期出水水质按一级A标准设计，与本工程提标升级改造要求略有差距，同步进行改造，拟在现状氧化沟内增加隔墙，改造为Bardenpho生化池，以统一现状处理工艺。为使出水营养盐类指标满足较高的出水标准，拟新增混凝沉淀+滤池+消毒的深度处理单元。最终确定提标扩建工程工艺流程为一级处理+二级生物处理工艺+深度处理(沉砂池+ Bardenpho生化处理池+混凝沉淀+过滤+消毒)，见图1。

图1 污水厂改扩建工艺流程

3 工艺设计

污水厂一期、二期建成时间较长，本提标扩建工程中需对原建(构)筑物进行升级改造，此外还需新建建(构)筑物，改造和新建的主要建(构)筑物如表3所示。

3.1 一级处理单元

由于该污水厂原规划规模为3.0万m3/d，规模调整后，现状进水泵房不能满足新规划要求，考虑管理简便，新建1粗格栅及进水泵房，土建工程按9.0万m3/d控制规模实施，设备按6.0万m3/d规模配置，设置4台潜水泵，近期三用一备，远期增置2台，四用两备。单泵设计流量为1220m3/h，扬程为12.5m。

考虑目前该厂污泥含砂较高，增加曝气沉砂池停留时间，近期按15min控制，远期10min，以保护后续构筑物及污泥处理设备。

表3 提标扩建工程建(构)筑物

注：9.0万m3/d为土建设计规模，其设备规模为6.0万m3/d。

3.2 二级处理单元

Bardenpho工艺流程详见图2。混合液由好氧池Ⅰ直接回流至缺氧池Ⅰ，适于处理“低碳、高氮”的废水。Bardenpho工艺可以更有效地应对水质变化带来的冲击，节约碳源，提高反硝化速率，保障生物除磷效果，提高实际水力停留时间，降低回流比。

图2 Bardenpho工艺流程图

本工程新建改良Bardenpho生化池1座，规模3万m3/d，并于一期、二期生化池中增加隔墙，将其改造为Bardenpho生化池，改造后生化池各区容积详见表4。新建幅流式二沉池2座，单座规模1.5万m3/d，设计表面负荷0.80m3/(m2·h)，由于现状一期刮泥机老旧，拟更换一期二沉池的刮泥机，其现状土建保留利用。

表4 改良Bardenpho生化池各区容积 m3

3.3 深度处理及消毒

该厂处于环境敏感区，地表水环境质量要求较高，考虑将来出水水质标准进一步提高，深度处理工艺选择混凝沉淀+深床滤池的工艺流程，以确保出水SS、TP、TN能稳定达标，从占地及提高出水水质角度出发，建议选择用地省的加载混凝技术[2]，当需要进一步提高出水效果时，深床滤池可采用反硝化模式运行[3]。本工程拟新建混凝沉淀池、深床滤池各1座，土建规模9.0万m3/d，设备规模6.0万m3/d。

污水厂现状采用紫外线消毒，由于进水水质混有工业生产废水，水质较复杂，现消毒效果不理想，通过对比常见污水消毒方法，综合考虑用于污水消毒的适用性、工程应用的成熟性、安全性、可靠性，操作运转的简单易行以及处理费用等因素，尾水消毒推荐采用安全、具有持续消毒效果的次氯酸钠消毒方式。本工程拟新建加氯接触池1座，土建规模9.0万m3/d，设备一次到位。

3.4 污泥处理工艺

污水厂污泥主要包括二沉池剩余污泥及深度处理化学污泥，最终污泥经机械离心脱水后，泥饼外运干化焚烧处置。本工程拟新增污泥浓缩池1座，储泥池1座。新建脱水机房1座，土建设计规模为9.0万m3/d，机房内设置离心脱水机2套(远期3套)，设计流量15-20m3/h。

图3 污泥处理工艺流程图

现状脱水机房改造为机修车间。

3.5 鼓风曝气系统

如上文所述，为满足设计出水标准，将原有一期、二期卡鲁塞尔氧化沟改造为Bardenpho生化池，现状氧化沟采用曝气转刷曝气，改造后，拟于新建鼓风机房内，增置磁悬浮鼓风机2台，为一期、二期生化池供气以满足改造后生化池内微生物对溶解氧的要求，一期、二期鼓风机单机设计风量140m3/min。为三期生化池增置鼓风机3台，近期2用1备，远期增加2台，4用1备，单机设计风量,140m3/min。

4 技术经济指标

本工程总投资22653.07万元，其中工程建设费18581.31万元，单位处理成本：1.860元/m3污水，单位经营成本：1.362元/m3污水。

5 结 语

上海市郊某污水处理厂改扩建工程对该厂现状3.0万m3/d规模设施进行提标改造，扩建3.0万m3/d规模的污水处理构筑物，并按远期9.0万m3/d规模进行总平面布置及用地控制。本改扩工程污水一级处理采用曝气沉砂池，二级处理采用Bardenpho工艺，深度处理采用混凝沉淀+深床滤池+消毒工艺，满足准Ⅳ类地表水的出水标准。

工程设计对原有构筑物进行了最大程度的利旧、保留，并为远期出水水质进一步提高预留了可行的条件。本工程的建设，将解决水厂服务范围区域的污水处理能力不足的问题，同时还将有效提升地区的生态环境质量，具有显著的社会、环境及经济效益。

[1]郑兴灿.城镇污水处理厂一级A稳定达标技术[M].北京：中国建筑工业出版社,2015.

[2]张雅玲,李艺,张韵，等.磁加载絮凝技术在清河污水处理厂应急工程中的应用[J].给水排水,2010,36(08):47-49.

[3]沈晓铃,李大成,蒋岚岚，等.深床反硝化滤池在污水厂提标扩建工程中的应用[J].中国给水排水,2010,26(04):32-34.

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2017-07-22

张舒(1982-)，女，江苏沛县人，工程师，从事水环境监测、水文水资源调查评价研究工作；黄慧慧(1985-)，女，甘肃环县人，工程师，从事水文水资源和水文信息化工作。

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