中小型污水处理厂扩容升级改造路线探讨

徐秀丽　胡月明　杨　涛

(武汉市政工程设计研究院有限责任公司，湖北 武汉　430023)

1　概述

随着国民经济的发展和居民生活水平的提升，环境保护意识已逐渐深入人心。随着国家环保要求和规划需求的不断提高，许多已建成的城镇乡村污水处理厂正面临着扩容和升级改造的处境。此类工程，在设计过程中边界条件多、选择余地少，看似简单的问题往往需要“小题大做”。笔者长期从事一线给排水工程设计工作，结合自身经验以及参与的工程实例，针对中小型污水处理厂的这一情况展开总结和分析。

2　技术原则

1)充分利用厂区现有处理设施，选择合适的改造工艺，工艺方面力求技术成熟可靠、处理成效显著、抗冲击负荷能力强，运行方面争取做到易于维护管理、节能经济。

2)因地制宜、特事特办，结合各污水处理厂自身特点，优化厂区总平面布置和竖向设计，充分考虑本工程与现状及远期工程用地的衔接，减少厂区挖填方量和污水提升费用。

3)厂区建筑风格力求统一，简洁明快、美观大方，并保证充分的绿化用地，在保证厂内环境优美的同时，与厂区周围景观协调一致。

3　技术难点

1)厂区布置。由于受规划和资源的钳制，部分中小型污水厂设计之初就存在用地紧张、预留不足的情况。因此，在二次改造过程取舍两难，或牺牲处理成效，或增加成本。

2)选择合适的生物池改造方案。中小型污水厂设计之初选择的工艺较新型、市场运行检测较短，实际运行中并不能很好的实现处理目标。因此方案的选择重在对现状生物池运行情况的分析，应在充分的分析论证基础上合理选择生物池改造方案。

3)选择合适深度处理单元。深度处理单元的选择需结合生物池的改造，以解决生物池剩余无法达标项，实现厂区出水水质达标。深度处理对象最主要是SS、有机物等。

4)工程实施情况。不同地域、不同受纳水体的重要程度不同，各地环保部门的要求也不尽一致。针对改造过程中无法停运的水厂，需提出应对措施、降低污染程度。

4　生物池改造方案

生物池改造视其功能需求而定，主要可分为两大类：一类是厂区处理规模达标，出水水质不达标；另一类是厂区处理规模不达标，出水水质也不达标。需求不同，处理措施也有所差异。

4.1　处理规模达标，出水水质不达标

1)投加化学药剂。通过加药剂解决出水水质问题是最简单直接的措施，其优点是对现状生物池扰动最小、水厂能持续运行，缺点是增加了药剂费及相关制备和投加装置。当然，投加药剂并非能够解决所有问题，该方法宜用于出水水质不达标项较少的情况，如TP；抑或是现状生物池碳源不足、难以保证目标水质时，可以通过外加碳源来改善其处理效果。目前，很多乡镇污水厂进水水质负荷偏低，尤其是在水量充沛、水费较低的地区，进水水质负荷经常持续偏低。再加上污水厂设计之初的安全冗余，现状出水水质较好，此时可统筹考虑、分步实施，先通过加药来解决现阶段无法达标指标，保留后期升级改造空间。

2)改造原有生物池。根据利用目标水质核算所得的参数，在允许停运的窗口时间内改造现状生物池。在总池容满足要求的前提下，通过调整厌氧/缺氧/好氧时间、污泥回流比、消化液回流比以及曝气量等参数使出水水质达标[1]。这种方式的优点是改造过程造价相对较低，缺点是对现状土建、设备等仍有一系列的扰动，无疑是污水处理厂的一个小手术。

就活性污泥法而言，传统A/A/O工艺在中小型污水厂中应用较多、运行稳定、出水可靠。现有乡镇污水厂出水水质多执行国家一级B标准，一般没有严格意义上的厌氧区(通常没有)、缺氧区和好氧区。因此，可通过调整生物池内部架构，升级成A/A/O工艺。厌氧区最重要的功能是释磷，为好氧条件下磷的吸收创造条件，因此增加厌氧区可以更好地激发活性污泥法的生物除磷功能，减少除磷药剂使用量[2]。该改造方法中，厌氧、缺氧容积无法严格满足规范要求时，可采取多模式A/A/O工艺。在总氮负荷较高时，可将厌氧区和缺氧区统一作为缺氧区使用，形成AN/O工艺，消化液回流至厌氧区，磷的去除则通过后续化学除磷完成。在总氮负荷较低时，恢复成常规A/A/O工艺，消化液回流至缺氧区，减轻后续化学除磷工艺的压力[3]。该方法已经在三峡坝区乐天溪污水厂以及丹江口市土关垭、均县等污水厂得到了成功应用。

4.2　原有生物池无法满足功能需求，保留池体框架内部重新构池

如上述所言，碍于规模、投资、占地和运行维护等因素的限制，部分中小型污水厂设计时并没有选择应用广泛的传统工艺，而是选择了尚未经过大量工程实践检验的新工艺。运行过程中难免会出现各种各样的问题，在小型污水厂中该情况尤为严重。在这种情况下，可能就要大刀阔斧地对生物池进行改造。如，笔者最新接触的某乡镇污水厂，其设计并无独立的缺氧区、好氧区，且出水不达标，对它的改造则仅留下生物池的外壳，内部的功能区全部重新划分。

4.3　处理规模不达标，出水水质不达标

规模较大的污水厂均是根据近远期规划分步设计、阶段实施，如果在远期规划实施前遇到环保部门标准的提高，则需对污水厂进行扩容改造：一方面另起炉灶新建生物池，一方面改造现状生物池。此时，通常会根据目标水质核减现状生物池的处理规模，调配新增生物池处理规模，以使出水水质达到设计要求。这种改造既充分挖掘了现状生物池的潜力，又兼顾了厂区远期规划，切实达到了经济有效的效果，是污水厂扩容改造目前最常使用的措施。需要说明的是，在条件允许的前提下需保持新旧两座生物池停留时间、内外回流比、曝气量等关键参数的一致。这样既能保证污染物降解的同步性，又便于连通管道的调配。武汉市蔡甸污水厂(15×104m3/d)、黄家湖污水厂(20×104m3/d)和汉西污水厂(旱季80×104m3/d、雨季122×104m3/d)等采用的均是该改造方法。

5　深度处理方案

常规深度处理的重点是出水SS，同时进一步去除附着型污染物，对溶解性污染物的去除贡献有限。根据我国城市污水二级处理出水的水质情况和污水再生利用发展现状，通常采用的深度处理措施主要有下列几种方案：二级处理出水+混凝过滤+消毒(方案一)、二级出水+混凝沉淀+过滤+消毒(方案二)、二级出水+混凝沉淀+过滤+活性炭吸附+消毒(方案三)。

方案一具有简单、实用的特点，出水可用于城市道路浇洒、绿化、景观、消防、补充河湖等市政用水和居民住宅冲洗厕等杂用水，以及不受限制的农业用水。该工艺水质适用面广、处理费用低、安全实用，曾在20世纪80年代以前的发达国家中得到广泛使用，目前在我国南方城市污水厂升级改造工程中应用也比较多。方案二在方案一的基础上增加了沉淀单元，即通过混凝沉淀进一步去除二级生化处理系统未能除去的胶体物质、部分重金属和有机污染物，确保过滤效果、延长过滤周期，因而出水水质更优、适用面更广、效果更稳定。方案三在方案二的基础上增加活性炭吸附，对微污染物、金属离子、色度及病毒等有毒污染物的去除效果明显。该工艺处理流程较长，适用于除直接饮用外各种工农业用水和城市杂用水。

6　结语

随着国家环保标准的提高，污水处理厂排入水体的允许水质也随之发生了变化，稳步推进已建成污水处理厂的升级改造势在必行。本文总结了污水处理厂提标改造过程中包括生物池和深度处理在内的几种思路，并给出了相应的适用情况。在实际过程中应根据项目的特点，因地制宜地选择行之有效的处理措施。

参考文献：

[1]GB 50014—2006,室外排水设计规范(2016年版)[S].

[2]张自杰.排水工程下册[M].第4版.北京：中国建筑工业出版社，2000.

[3]熊天煜.污水处理厂工艺设计优化及改造的模拟方法与应用研究[D].北京：清华大学，2015.