某污水处理厂提标改造工程设计探究

张 慧

（上海东石塘再生能源有限公司，上海 201417）

1 工程概况

依据2018年11月22日，上海市颁布的《污水综合排放标准》（DB31/199-2018）新规，本项目所涉的污水处理厂的能源污水外排需要执行新规中的三级标准，而雨水外排执行上海市颁布的《污水综合排放标准》（DB31/199-2018）中二级标准。在此之前，该厂所执行的上海市《污水综合排放标准》（DB31/199-2009）标准中，污水外排为一类污染物B 级标准，雨水则为二类污染物二级标准，即依照项目环评批复的要求，将处理达标后的污水排入市政污水管网，经全厂雨水管网收集后的达标雨水直接排入自然水体[1]。

综上所述，需要针对旧有标准框架下的污水处理工艺、设备和方法进行改造升级。

2 标准分析

对比新旧标准中关于污水和雨水的外排分类情况可以得知，现行标准对于各类污染物质的含量指标更加严格，尤其在化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）、氨氮、总氮、总磷、固体悬浮物（Suspended solid，SS）、氯化物和锌等指标上有所收紧。

针对上述收紧指标进行实际对比发现，现有污水处理工艺的实际COD、氨氮、总氮、总磷、SS、氯化物和锌等指标恰处于零界点，总排口无异常情况，但各别排口存在外排水质超标的风险，需要进行进一步升级改造以满足处理功能和环保需求。

3 前期研究

为了节约改造工期，优化改造成本，顺利实现改造目的，需要对原有的工艺路线进行研究剖析，通过水质小试及中试研究并重新核算水平衡参数后，依据所归纳的指标需求进行改造。

3.1 原工艺路线研究

本次提标改造目标需要重点清除的污染物包括COD、氨氮、总氮、总磷、SS、氯化物和锌，首先对现有工艺路线进行剖析。该污水处置中心雨污水的原有排放标准执行上海市《污水综合排放标准》（DB31/199-2009）中的二级标准，将污水总排口接收五股废水，如图1所示：

图1 原有雨污水处理工艺路线

如图所示，总路线可以分为五点：

（1）雨水总排口接收循环水池排污水及全厂道路冲洗水，未设置暂存池装置；

（2）渗滤液处理系统主要处理垃圾储坑里的渗滤液及初期雨水（包括卸料厅、引桥冲洗水和前15 分钟的雨水）；除盐水系统的反渗透浓缩液经污水管网直接排入污水总排口；

（3）办公楼、主厂房等车间产生的生活污水经化粪池直接排入污水总排口；

（4）烟气净化间的地面冲洗水经污水管网收集后，直接排入污水总排口。焚烧间、污泥干化车间及渗滤液处理站等冲洗水经渗滤液处理系统处理达标后，排入污水总排口。该污水总排口未设置相应的暂存池；

（5）锅炉排污水（定排与连排污水）冷却后作为冷却塔循环水池的补水使用。循环水池的排污水通过雨水管网直接排入雨水总排口。一体化净水器的反冲洗水，经离心机脱泥后，脱泥清液回流至冷却塔循环水池。

3.2 小试及中试研究

为了确定整体的工艺路线，使排放后的雨水达到DB31/199-2018 二级排放标准，需要通过小试及中试研究对雨水处理中的重金属含量、总磷等关键指标处理效果进行验证。

（1）采用具有络合能力的巯基硫化物JTS-01 实现对雨水中重金属（主要以锌为主）的捕集，通过实验得知待处理水进入反应池与重捕剂JTS-01 进行反应，反应时间约20 分钟即可达到良好的重金属捕集效果，而JTS-01 的添加量仅需废水量的万分之五，具有良好的经济效益[2]；

（2）针对总磷指标的控制，在串行处理工艺中，经过JTS-01 处理后的废水需要与除磷药剂反应，反应时间约为5-20 分钟。随后上述前驱体产物进入反应池3 之中，与凝聚沉淀剂聚丙烯酰胺反应1 分钟左右进入沉淀池进行处理。此时于水中的总磷含量控制在新标准的规范以下，无超标风险。

3.3 水平衡核算

为确保雨污水排放达标，计算补水量，优化补水成本，需要针对改造后的管路重新核算全厂水平衡，改造雨污水管网，彻底实现雨污分流，从而确保雨污水水质达标。

水平衡核算中的关键指标包括取水量、重复利用水量、耗水量、排水量、漏水量等，基本的评价考核参数以重复利用率R0、间接冷却水循环率R冷、工艺水回用率Rx、污水回用率R污等。

根据全厂水平衡参数，按全厂最大水量计算需要回喷处置的浓缩液量为34m3/d（已计算冗余处理量）。为实现雨污水排放长期稳定达标排放，需要将冷却塔循环水池的排污管从雨水排口改至污水排口，限定雨水池中的污染物成分，降低处理难度。与此同时，还需要考虑控制污水部分的处理成本，将大部分难以处理的废水作为中水回用处置，其余废水通过渗滤液处理设施处理后达标排放，以满足污水总排口长期稳定达标的要求。

3.4 需求归纳

综上所述，本案中需要实际提标改造的部分包括：

（1）对雨水、污水中的COD、氨氮、总氮、总磷、SS、氯化物和锌等收紧指标进行进一步地降低处理；

（2）改造雨污水管网，彻底实现雨水和污水的分流；

（3）需要针对工艺变化增设污水外排暂存池、化粪池出水汇集系统、竖流式沉淀池及其加药装置、锅炉换热器、反渗透设备等处理设备。

4 工程改造设计探讨

4.1 整体工艺改造设计

根据3.4 中的需求归纳，整体的工艺改造方案如图2所示：

图2 雨污水处理改造方案

如图2所示，改造后的雨污水处理方案包括渗滤液处理站、冷却塔循环水池、污水暂存池、雨水暂存池、洗烟废水处理装置、雨水总排口、污水总排口等关键节点。

4.2 雨污分流设计

在雨污分流设计中，污水在渗滤液处理站经CLR、MBR、UF、NF、RO 等处理合格后经由冷却塔循环水池，流入在污水总排口的巴歇尔槽前新增的污水外排暂存池。在污水外排暂存池内增加一台回流泵，将不合格的污水提升至附近污水井，通过全厂污水收集系统收集不合格污水。在垃圾储坑渗滤液收集廊道附近的污水井内放置潜污泵，并将泵的出口管路接至调节池，经渗滤液处理系统处理合格后，外排污水总排口。每次外排污水前，需要检测污水水质，污水水质合格方可外排，否则，回流至渗滤液处理系统进行处理。；

雨水处理则是将引桥冲洗水、道路冲洗水等汇集入初期雨水收集池后流向雨水暂存池，经检测达标后排入雨水总排口。二者管路具有物理隔离，处理逻辑清晰明了，实现了彻底的分流设计。

该分流设计中雨污水的处理并非毫无联系，当雨水处理不达标时，需要重新流入渗滤液处理站，经过在冷却塔循环水池的排污管路上新增的竖流式沉淀池和混凝剂、除磷剂及螯合剂加药装置进行处理，利用聚合氯化铝、除磷剂及针对锌的螯合剂，防止雨水总排口的固体悬浮物和重金属锌超标。

经过分流设计后，调试结果证明冷却塔循环水池的排污水的水量增加到1000m3/d，排污水中氯离子的浓度将达到230mg/L 左右，可以满足雨水总排口的要求。

4.3 化粪池出水汇集系统设计

本案在污水总排口附近建设一座5m×3m×3m 的化粪池出水和隔油池出水汇集池，即化粪池出水汇集系统。

为达到处理效果，需要在汇集系统底部增设两台潜污泵（一用一备，处理能力为20t/h）,通过液位计自动控制将水提升至渗沥液调节池；在各个化粪池溢流池设两台潜污泵（一用一备，处理能力为10t/h），通过液位计自动控制将水提升至新建化粪池汇集池，同时封堵各个化粪池溢流到污水管网的排口，实现分流设计避免污染。

5 改进效果分析

经过系统调试、深化设计和运行评估，从雨污水的检测结果来看，本次改造后COD、氨氮、总氮、总磷、SS、氯化物和锌等污染物水平能稳定保持在新标准规定指标之下，但从长期的经济效益和环保效益而言，本次改造方案具有重要意义。

6 结论

本案在旧有雨污水处理工艺及管网设备的基础上，通过优化处理逻辑，增设处理设备实现了雨污水的分流处理；同时引入先进材料对雨污水中的关键指标进行定向降低，并利用中水回用系统节省了处理成本，为相关项目的实施提供了技术范例。