沈阳市沈水湾污水处理厂提标升级改造工程

周 鑫，张 巍

(1.辽宁省生态环境事务服务中心，辽宁沈阳 110161；2.辽宁省生态环境保护科技中心，辽宁沈阳 110161)

1 工程概况

沈阳市沈水湾污水处理厂位于沈阳市于洪区杨士乡汪家村，沈大铁路以西，兴凯湖街以东，浑河北岸，呈三角地带，占地7.9 km2。沈阳位于中国东北地区南部，辽宁省中部，以平原为主， 属温带半湿润大陆性气候，全年气温在-29～36 ℃，平均气温为8.3 ℃，温差较大，四季分明。

设计处理污水能力为20×104m3/d，水量变化系数为1.1。处理的污水主要为铁西区和于洪区一带的生活污水和工业污水。自2003年11月正式投入运行以来，污水处理设备运转良好，平均处理污水量为21.04×104m3/d。该项目采用先进的污水处理设备，厂区主体工艺采用浮动填料生化法处理工艺，经处理后的污水水质排放标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)二级标准[1-2]。

为了实现省市政府制定的治理目标，需对沈阳市沈水湾污水处理厂现有系统进行提标改造，使污水处理厂出水水质提高到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级标准中的A级标准。因此，沈阳市沈水湾污水处理厂决定实施提标改造工程，这将有助于改善城市水环境，对治理污染、打好打赢水污染防治攻坚战、保护当地流域水质和生态平衡具有十分重要的作用，同时，对改善沈阳市的投资环境、实现沈阳市经济社会可持续发展具有积极的推进作用。升级改造工程设计进、出水水质如表1所示。

表1 设计进、出水水质Tab.1 Design Water Quality of Influent and Effluent

为了合理地确定本工程的设计进水水质，在保证污水处理厂能够对所有可能的进水处理后均能达标排放的前提下，污水处理厂的设计规模为20×104m3/d，90%保证率时进水CODCr为249 mg/L，采用加权平均的方法计算，并参考水质总体变化趋势等确定最终设计进水水质。

2 污水处理厂现有系统存在问题分析

② TN的去除率低下，说明没有进行反硝化过程。因为上述的硝化过程均没有完成，且现状生化处理流程中根本没有缺氧区，反硝化过程无法完成。

③ 目前，除去的氮主要是由于剩余污泥排放带走的，而不是通过“硝化-反硝化”的生物脱氮过程去除的。

(2)目前TP出水不达标，需要进一步强化TP的去除，结合厂区可用地及进水的情况，考虑以经济有效的生物除磷为主，辅以化学除磷以确保出水总磷达标。

(3)目前污水厂无除臭流程。

沈水湾污水处理厂目前没有除臭装置，裸露的池体造成有些臭气外溢，引起周围居民不满。产生臭气的主要构筑物有泵房、格栅、沉砂池、生物反应池、沉淀池、贮泥池、污泥堆棚等，对工作人员及周围居民的健康带来危害，使人们对污水处理设施的建设产生偏见，降低周边地区的投资价值，且由于污水中硫化氢含量高，在分离过程中形成硫酸对物体产生腐蚀作用。因此，除去这些臭气，对保护环境和人身健康，延长污水处理厂设备的使用寿命，都具有很重要的意义。

常规活性污泥法能满足CODCr、BOD5、SS的去除率，但对氮、磷的去除率是有一定限度的。仅用常规活性污泥法从剩余污泥中排除氮、磷，TN去除率约为15%～25%，TP去除率约为12%～20%，达不到本工程出水水质的要求[3-4]。

3 提标改造工程主要处理工艺及处理单元

污水二级生物处理改造后工艺流程如图1所示。

图1 污水二级生物处理改造后的工艺流程Fig.1 Process Flow Chart of Secondary Biological Treatment after Reconstruction

由于沈阳市已建成独立的污泥处置厂，因此，将脱水后的污泥运至污泥处置厂统一处理。

主要构筑物及各自功能分析如表2所示。

①原粗格栅提升泵房改造。目前运行状况良好，为了保证长期稳定运行需要更换2台预粗格栅。

②原细格栅及曝气沉砂池扩建改造。细格栅设置在曝气沉砂池前端，共设6台。栅条间距为1.5 mm，格栅长为4.0 m，宽为1.8 m，电机功率为1.5 kW，格栅安装角度为75°。目前，细格栅状况较差，本次主要改造内容为更换细格栅。 采用平流式曝气沉砂池，曝气沉砂池共分3条廊道，每条长为21.6 m，宽为4.5 m，有效水深为3.0 m。进水流速为0.08 m/s，气水比为1∶5，停留时间为6 min，本次主要改造内容为增加控制曝气阀门。

表2 主要处理单元功能分析Tab.2 Functional Analysis of Main Processing Units

④MBBR生物池改造。原有(原生物池的第一格的55%，第二、三格及第四格的60%作为填料投加区，第四格的40%作为脱气区)。平均流量Q=200 000 m3/d，Kz=1.05，有效水深H=7.3 m，泥龄SRT=13.5 d，好氧池设计HRT=4.44 h，(包括脱气区0.50 h)，产泥率为1.05 kg MLSS/(kg BOD5·d)。高效悬浮填料约为13 200 m3(包括曝气管、出水筛网等所有配件)，内回流泵12台，N=12 kW，微阻缓闭止回阀12套DN700，电动偏心半球阀12套DN700，管式微孔曝气器为800 m。

⑤原澄清池改造。原有澄清池尺寸L×B×H=54.8 m×7.8 m×5.0 m。新增可移动高压冲洗设备1套，刮泥机6套(包括出水斜板的调整)，阳光板为3 150 m2。

⑥深床纤维滤池改造。新建L×B×H=47.5 m×24 m×6.2 m，L×B×H=24 m×9 m×6.5 m；平均流量Q=200 000 m3/d，Kz=1.1(考虑反洗水量的循环)；纤维滤池成套设备11套，反冲洗水泵3台(2用1备)，反冲洗风机3台(2用1备)，反冲洗排水泵2台(1用1备)。进水水质SS≤30 mg/L，出水水质SS≤10 mg/L，设计滤速为16.41 m/h，强制滤速为18.06 m/h，滤料深度为1.5 m，反洗水量为1%～2%，冲洗周期为24 h。

⑦新建深度处理系统[5-6]。本工程采用微絮凝过滤工艺、机械搅拌混合设备。采用纤维滤池成套设备，单格面积60 m2，包括纤维密度调节装置、纤维滤元模组、布水布气装置、滤板支撑及紧固件等，共10套。紫外消毒装置N=47.5 kW，2套；堰板SS304，2套；手电两用渠道提板闸，2 200 mm×1 200 mm，SS304，4套。出水泵房：潜水泵Q=2 167 m3/h，H=3.0 m，N=24 kW，6台(5用1备)；止回阀DN700，PN10，6套；柔性接头DN700，PN10，6套；手动蝶阀DN700，PN10，6套；靠壁式闸门1 600 mm×1 600 mm，N=2.2 kW，2套。深度处理后出水水质完全可以达到一级A排放标准。

⑧除臭系统。本工程采用“微生物培养箱+污泥管道”的全过程除臭工艺。考虑到离子除臭受沈阳冬季冷空气的影响较小，故预处理及污泥处理系统采用离子除臭进一步处理。除臭培养箱DN2000，60套 (布置在缺氧池末端)；污泥泵3台(2用1备，其中1台变频，回流比为2%)，Q=167 m3/h，N=7 kW；(布置在生物池中，进水泵房设置控制开关)污泥管道系统1套。粗格栅及进水泵房离子除臭系统Q=5 000 m3/h，N=3 kW，1套；细格栅及曝气沉砂池离子除臭系统Q=15 000 m3/h，N=5 kW，1套；集泥井、浓缩池及脱水机房离子除臭系统Q=10 000 m3/h，N=4 kW，2套；细格栅及曝气沉砂池氟碳纤膜加盖，抗紫外、抗8级大风，699 m2；集泥井及浓缩池氟碳纤膜加盖，抗紫外、抗8级大风，1 384 m2。

⑨投药间。溶药罐(含搅拌器)，N=3 kW，HDPE，2套；隔膜计量泵，Q=1 800 L/h，H=5 m，N=1.5 kW，4套；隔膜计量泵，Q=1 000 L/h，H=5 m，N=1.2 kW；电动葫芦，T=2 t，1套；药罐，V=10 m3，HDPE，2套。为污水化学辅助除磷处理提供液态混凝剂，辅助消毒次氯酸钠的投加。

⑩碳源投加间。新建位于缺氧池上L×B×H=15 m×8.7 m×5.5 m，乙酸钠储罐V=40 m3，2套；加药泵Q=1 800 L/h，H=5 m，N=1.1 kW，3套；卸料泵2台(1用1备)Q=30 m3/h，H=5 m，N=8 kW。若厂内运行时出现碳源不足，导致TN无法达标，则投加乙酸钠于缺氧反应池，满足脱氮的碳源需求。

4 技术经济分析

沈阳市沈水湾污水处理厂提标改造工程正处于建设过程中，预计于2019年12月底完工。根据国内外MBBR、深床纤维滤池及紫外线消毒等的实际运行经验，本升级改造工程出水能够长期稳定地满足一级A排放标准。工程总投资为20 787.63万元人民币。单位污水处理总成本费用为0.577元/t，单位污水处理经营成本为0.433元/t，如表3所示。

表3 费用效益分析Tab.3 Cost and Benefit Analysis

5 结论

本工程的关键技术问题是保证出水水质稳定达标。沈阳市沈水湾污水处理厂升级改造工程规模为20×104m3/d，针对现有工程的实际运行情况和新的排放标准，结合现有工程运行经验及存在的问题，升级改造工程对原工程的粗格栅及进水泵房、细格栅及曝气沉砂池、MBBR生物池、澄清池、污泥泵房、污泥浓缩池等进行了改造，同时，新建了厌氧及缺氧池、深床纤维滤池、紫外消毒渠、碳源投加间和全过程除臭系统等设施，确保出水水质完全满足一级A排放标准。