基于复杂进水条件下污水处理厂改造应用案例

陆海波 刘玉兰 晏斌

摘要：对基于复杂进水条件下污水处理厂改造应用案例进行分析介绍，通过对项目污水来源性质、现状等情况的全面分析，采用混合处理的思路，将预处理后的工业废水和生活污水充分混合后，分别经两条工艺路线进行处理（线路一：经氧化沟、二沉池、提升泵池、BAF池、絮凝沉淀池、纤维滤池处理出水;线路二：经膜格栅渠、MBR生化池、MBR膜池处理出水）。项目改造后，污水处理能力和处理效果有效提升，实现土地资源优化利用，有效降低了项目总投资，尾水回用率最大可达到60%，为工业废水和市政污水混合处理提供了项目参考。

关键词：污水处理厂;技改工程;工业废水及市政污水;不减产;超负荷

随着城市化建设的快速推进，作为城市污水处理的利刃——污水处理厂的作用变得越来越重要[1]，城市居民生活污水的排放方式已经由以前的分散排放向集中式排放转变[2]。为切实提升区域水环境质量，实现地表水污染治理目标，目前全国已开展污水处理厂提质增效工作[3， 4]。提标改造是实现污水处理厂出水全面达到要求的必要措施。因此，城镇污水处理厂的升级改造对于提升水厂处理能力，降低处理成本，改善生态环境具有重要的意义。

为使污水处理厂出水满足达到《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》（DB51/2311 - 2016）进行技改，精细化设计、计算和优化方案比选，选用技术合理、投资经济、最适合于本项目的技改工艺路线，只有这样才是最适合最优的改造工艺方案[5]。将预处理后的生活污水和工业废水混合后再分别经两条工艺路线（氧化沟+BAF+絮凝沉淀+纤维滤池和MBR工艺）进行处理，该工艺方案最大程度上解决了氧化沟、二沉池负荷偏大及MBR生化池营养不足的两个问题，为采用最少工程建设内容解决了污水处理的超负荷难题，也充分挖掘了现有MBR工艺的处理潜力。在设计中充分考虑了项目实施期间的不停水技改的措施，采取多种措施保障污水厂改造期间的正常运行。

1  项目复杂情况分析

成都市青白江区污水处理厂技改工程建设总规模10.0万m3/d，其中生活污水5.0万m3/d，工业废水5.0万m3/d，总变化系数取1.30。青白江区污水处理厂工业废水占比大、波动性强、水质特性复杂，历经几次改造，工艺路线复杂，改造前运行达标成本较高。

青白江区采用2套污水收集管道系统，园区工业企业废水和生活污水采用一套污水收集系统，规模约5.5万m3/d，随着城市化建设及企业节能减排的实施，污水规模逐步减少，本期工程按照5.0万m3/d设计;城市生活污水采用一套污水收集系统，规模4.5万m3/d，随着城市规模扩张，污水规模增长，现有污水泵站提升能力已经不满足要求，时有溢流至长流河，造成水环境污染。

根据对两套污水收集系统的水质监测数据分析，生活污水水质比较稳定，而工业废水的水质波动比较大，水质超出设计进水水质要求时有发生，对污水厂的稳定达标构成较大威胁。本次采用的污水采用的工艺路线充分考虑水质的复杂性，具有较强的适应性。

本次技改前，青白江区污水处理厂已经历经3次改造，技改前采用的是工业废水经过提升、调节、高效沉淀及水解酸化后，与预处理后的生活污水混合后经氧化沟-二沉池后分两路进行深度处理，一路经BAF池、絮凝沉淀池、纤维滤池处理，一路经MBR生化池和膜池处理后，两路污水混合经巴氏计量渠排放。

该工艺路线在实际运行中有几个问题：

①生活污水和工业废水未经有效混合即进入氧化沟，各氧化沟内水质不均匀，处理效果不一;

②现有7格氧化沟（另1格被改造为初沉池并已经弃用）处理能力不足，且无法应对超流量负荷运行。

③2座二沉池按照5.5万m3/d设计，超负荷运行导致二沉池出水效果较差。

④深度处理采用MBR工艺，经过二级处理的污水中的碳源已经不足，MBR后处理的生物降解功能受限。

⑤全厂污水出水未经有效消毒即排放。

2  项目技改工程设计概况

2.1  工程实施目标

本次技改主要是针对运行存在的问题，出水提升后达到《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》（DB51/2311-2016）要求，并能够满足一定的超负荷运行的能力，结合现状构筑物在实际运行中的使用情况进行合理的分析和方案论证，最终采用融合现有工艺进行整合和优化，以解决青白江区污水处理厂运行难度大，运行成本高的问题。

2.2  工程设计思路

本次技改的整体思路为，尽可能利用现有构筑物的基础上，对现状构筑物重新进行优化调整，以能够在提高出水水质的情况下，运行更加稳定，抗冲击负荷能力强，出水水质稳定达标。

①根据测算，未来生活污水量将进一步增加，针对2#粗格栅及进水泵房处理能力不足及备用检修的问题，新建3#粗格栅及进水泵房1座，技改后，2#与3#粗格柵及进水泵房共安装6台潜污泵，两座泵站可以互为备用，便于泵站的维护检修。同时增设2根污水管道穿越同济大道至厂区内的细格栅渠。该措施有效地解决了现状生活污水泵站提升能力已经不满足要求，时有溢流至长流河，造成水环境污染的问题。

②采用混合处理的思路，利用现有1格调节池，改造为混合池，将预处理后的工业废水和生活污水充分混合后，分别提升至后续工艺。较大容积的混合池，既有混合作用，也有调节水质的作用，充分混合后的污水能够保障进入后续生化处理系统的水质稳定，有利于充分发挥二级生化系统的污染物去除能力。

③将生活污水和工业废水的混合后分别经两条工艺路线进行处理，线路一（规模6万m3/d）经氧化沟、二沉池、提升泵池、BAF池、絮凝沉淀池、纤维滤池处理出水;线路二（规模4万m3/d）经膜格栅渠、MBR生化池、MBR膜池处理出水。该工艺方案采用最小工程建设内容解决了污水处理的超负荷难题，也充分挖掘了现有MBR工艺的处理潜力。

④针对场地紧张问题采用增设紫外消毒的方案解决尾水排放前的消毒问题，并在回用水吸水井内投加次氯酸钠以确保出厂回用水的余氯能够满足规范要求。

⑤针对项目进水总量在雨季规模超出污水厂规模的情况，对所有构筑物进行了超20%负荷运行的能力的设计校核，确保污水厂在超负荷情况下的达标运行。

2.3  工程施工及运行情况

青白江污水处理厂已经满负荷运行，且工艺复杂，工程难度很大，要求很高。本次技改工程采取分步实施、构筑物间调配水量、临时性措施的方式进行污水处理，设计了详细的施工顺序和措施的指导办法，利用多种措施的实施，有效保障了技改工程施工期间的污水处理正常运行。

工程于2020年竣工，至今已稳定运行近2年，实现了各种负荷下的稳定达标运行。

2.4  工程效益分析

本项目在经济、社会和环境效益上有重大效益體现。

1、本次技改主要是针对运行存在的问题，在提升出水标准的基础上，提升污水处理能力，满足20%的超负荷稳定运行。

2、利用现有厂区用地实现技改，实现土地资源优化利用。

本次技改工程是最大化利用厂区现有用地范围，通过合理的工艺方案设计、总平面布置和结构设计，在有限的用地范围内实现污水处理的提标和扩能。厂区用地面积75421.85m2，用地指标为0.75m2·d/m3污水，远低于规范要求的1.3 m2·d/m3，建成后厂区的建筑密度达到了59.34%。

3、设计优化有效降低了项目总投资，本次技改工程总投资11690.6万元，其中：工程费用9602.8万元，为业主和政府节约大量投资。

4、尾水回用率最大可达到60%，与国家注重的低碳环保及资源化利用理念高度吻合。

本次技改工程完成后，厂区所有的药剂投加配置稀释、池体冲洗、道路浇洒、绿化灌溉、污泥处理、设备冲洗等全部使用厂区处理后的尾水，每年节约自来水用量约18万m3;同时根据青白江区的实际情况，向厂外供应最大6万m3/d的回用水，用于市政绿化和道路浇洒的槽罐车接水及城市河道的生态补水。厂区尾水的回用，最大程度上实现了污水的资源化利用的同时为污水厂创造更多收益。

5、本次技改工程采取优化工艺路线、精细化控制等多种节能降耗措施，实现0.325kwh/m3、1.357kwh/kgBOD5的污水处理能耗指标，该能耗指标在城市工业污水处理中出于国内领先标准。

6、青白江污水处理厂作为青白江区重要的污水厂，得到了地方政府和运维公司的高度重视，作为运维工程在工业污水处理项目中的标杆，具有非常重要的行业影响力和工程示范作用。

7、本期工程污水处理厂出水达到《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》（DB51/2311-2016）中工业园区污水处理厂出水要求，本工程建设实施后，每年可截留大量的污染物，对改善区域水环境质量具有积极的作用;对提高区域内人民的生活质量，改善人们的生活环境有明显的促进作用，工程的环境效益十分显著。

3  结果与讨论

1、本项目由于工业废水占比较大，处理难度较大，改造前达标难度大，运行成本高。

2、通过对项目污水来水性质、现状情况等情况的全面分析，针对现状存在问题及改造的需求点，系统性的考虑本项目的技术路线，结合精细化设计、计算和优化方案比选，解决的问题具备全面性和合理性，项目改造后污水处理能力和处理效果有效提升，为区域水环境质量的提升具有积极作用。

3、工业废水和生活污水的混合处理，可以有效提升污水的可处理性，保障了生物处理效果。

4、项目在设计中充分利用现有构筑物进行合理的资源整合和调整，在最小的工程建设投入的情况下实现污水处理的扩能和提标。

5、项目改造实施过程中充分利用现有构筑物的处理能力，利用多种措施降低改造对污水处理厂运行的影响。

参考文献：

[1].王勇， et al.， 延安市污水处理厂提标改造工程设计方案与实施效果. 环境工程学报， 2021. 15（10）： p. 3410-3417.

[2].李燕， 复杂水质条件下的城镇污水处理厂提标改造工程. 供水技术， 2020. 14（3）： p. 34-37.

[3].郭会平， 我国城市污水处理现状及污水处理厂提标改造路径分析. 2016， 辽宁大学.

[4].孔令为， et al.， 浙江省城镇污水处理厂二次提标现状、工艺技术及工程案例研究. 环境污染与防治， 2018. 040（011）： p. 1315-1320，1326.

[5]王阿华. 城镇污水处理厂提标改造的若干问题探讨 [C]. 北京：中国给水排水，2010.

作者简介：陆海波，男，1987年出生，江苏南京人，硕士，工程师，主要研究方向为市政给排水处理方向。