一、工程背景

　　鄉寧縣城區污水處理廠(chǎng)原建設規模為1.0萬(wàn)m3/d，污水處理工藝采用“AAO+機械絮凝反應+過(guò)濾”工藝，出水標準執行GB18918―2002城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準中的一級標準A類(lèi)標準要求，處理后一部分用于城市景觀(guān)用水，一部分直接排入鄂河。

　　在城鎮污水處理廠(chǎng)排放標準全面提高的政策背景下，根據山西省水污染防治2018年行動(dòng)計劃文件要求，污水處理廠(chǎng)出水COD、氨氮、總磷三項主要污染物排放指標穩定達到地表水Ⅴ類(lèi)標準，為此，需對污水處理廠(chǎng)進(jìn)行提標改造。

　　二、提標改造前污水處理廠(chǎng)概況

　　2.1 改造前水質(zhì)、水量及實(shí)際運行情況

　　通過(guò)對水廠(chǎng)2017年1月~2018年3月進(jìn)出水質(zhì)、水量數據分析，污水處理廠(chǎng)總進(jìn)水量在4000m3/d~6000m3/d較多，2017年進(jìn)水量季節性變化明顯，冬季進(jìn)水量較夏季少，2018年1月，2月進(jìn)水量逐步增大。

　　現狀月平均COD指標中有2個(gè)月份的指標在400mg/L左右，其余13個(gè)月的平均值均在366mg/L以下，總氮指標月平均值最大值88.6mg/L，其余14個(gè)月的平均值均在75.3mg/L以下，氨氮指標月平均值最大值65.4mg/L，其余14個(gè)月的平均值均在53.0mg/L以下。

　　污水處理廠(chǎng)改造前進(jìn)水水質(zhì)大部分指標較原設計偏高，且進(jìn)水量未達到滿(mǎn)負荷，因此出水水質(zhì)指標大部分可以達到一級A標準，但在水量高或進(jìn)水水質(zhì)濃度高時(shí)，不能保障。

　　2.2 改造前存在的問(wèn)題及原因分析

　　1)縣城排水體質(zhì)為雨污合流制，雨季進(jìn)水泥沙量大。冬季進(jìn)水水溫較低，最低溫度在5℃左右，生物池處理效率低，出水COD、氨氮不能保障達標。

　　2)污水處理廠(chǎng)晝夜進(jìn)水量變化大，預處理提升泵池調節容積小，提升泵啟停頻率高，檢修維護頻繁。

　　3)旋流沉砂池停留時(shí)間短，除砂效果差，加大后續構筑物負擔。

　　4)初沉池出泥管路堵塞，沉淀池停用，導致二級生化段進(jìn)水無(wú)機的懸浮物含量高。

　　5)現狀進(jìn)水COD、氨氮、總氮較原設計值偏大，根據校核計算，現有的AAO池池容小，停留時(shí)間僅12.6h，處理負荷高。

　　6)二沉池采用半橋式刮泥機重力排泥，排泥不暢，浮泥較多，出水中懸浮物較高，嚴重影響深度處理效果。

　　7)深度處理采用的混凝、過(guò)濾設施已停用。由于二沉池出水懸浮物較多，經(jīng)混凝后形成大量的礬花，出水未設沉淀設施直接進(jìn)入后端濾池，而濾池采用粒度較細的單層石英砂，最終造成濾池表面污泥結板，導致濾池不能使用。

　　三、提標改造工程設計思路及工藝方案確定

　　3.1 改造工程進(jìn)出水水質(zhì)確定

　　本著(zhù)“適度超前、預留空間”的原則預測污水廠(chǎng)未來(lái)進(jìn)水水質(zhì)。鄉寧縣城區污水處理廠(chǎng)運行多年，其進(jìn)水水質(zhì)具有相當程度的可靠性，本次設計調取水廠(chǎng)2017年1月~2018年3月的水質(zhì)進(jìn)行分析，并結合生活污水水質(zhì)特點(diǎn)最終確定設計進(jìn)水水質(zhì)見(jiàn)表1。

　　鄉寧縣城區污水處理廠(chǎng)提標改造工程出水COD、氨氮、總磷執行GB3838―2002地表水環(huán)境質(zhì)量標準Ⅴ類(lèi)標準限值要求，其余指標仍執行GB18918―2002城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準一級A標準限值，見(jiàn)表2。

　　3.2 改造總體思路

　　根據進(jìn)水水質(zhì)特點(diǎn)分析，提標改造工程以生物脫氮除磷為主要工藝選擇。

　　1)預處理段：污水處理廠(chǎng)現狀晝夜污水進(jìn)水量變化大，現狀集水池容積較小，停留時(shí)間僅滿(mǎn)足最大一臺10min流量，造成水泵啟停頻繁，且對生化池運行造成一定影響，因此粗格柵后增加調節池一座，對進(jìn)水水量進(jìn)行調節，配套污水提升泵，并與現狀集水池聯(lián)通。

　　由于進(jìn)水含沙量較大，新增曝氣沉砂池一座，增大停留時(shí)間，提高沉砂池穩定性、排砂率，并新增新式孔徑2mm內進(jìn)流網(wǎng)板式細格柵，降低生物池內浮渣量。

　　2)二級處理段：污水處理廠(chǎng)運行多年，進(jìn)水水質(zhì)較穩定，處理工藝采用生物脫氮除磷工藝符合本工程水質(zhì)特點(diǎn)。降解污染物主要工序原設計是AAO工藝，符合指南要求，但目前進(jìn)水水質(zhì)較原設計增大，且出水標準要求嚴格，因此須對原有工藝進(jìn)行校核，作相應改造。

　　根據現有的生化段池容及提標改造建設規模，校核認為生化池總停留時(shí)間12.6h較短，處理負荷高，出水水質(zhì)不能保障，因此須擴大生化池池容/提高污泥濃度，降低容積負荷，保障BOD5，COD，NH3￣N，TN在二級處理段穩定達控制目標。TP在二級處理段可通過(guò)生物除磷得到大部分去除，剩余部分在三級處理段通過(guò)化學(xué)反應去除。為保證冬季寒冷條件下生化池內的污水溫度，確保污水中微生物的活性及主要水質(zhì)去除的穩定性，對現狀及新建外露生化段處理設施增加相應保溫措施。

　　3)深度處理段：維修現有機械絮凝池，新增斜板沉淀池，更換現有的濾池濾料，組成混凝、沉淀、過(guò)濾單元，這一過(guò)程水中懸浮微粒集聚變大，或形成絮團，從而加快粒子的聚沉，達到固―液分離的目的，保證出水TP，SS達標。

　　4)增加應急處理設施：在冬季水溫低，出水COD、氨氮經(jīng)生化系統處理后仍不能穩定達標時(shí)，在深度處理段設置投藥設施：a.增設投加活性炭粉末除設備，保障出水COD達標，b.增加次氯酸鈉投加設備，保障出水氨氮達標。

　　3.3 改造工藝方案確定

　　采用“預處理+多級AAO+混凝、沉淀、過(guò)濾”的方案。

　　拆除現有初沉池，新建多級AAO的厭氧缺氧池，改造現有的生物池為好氧池及Ⅱ段缺氧、好氧池，深度處理段新建斜板沉淀池，改造、維修原有混凝反應池、雙層濾池。

　　在Ⅰ段好氧池內投加MBBR填料，提高硝化菌濃度，并對新建的厭氧、缺氧池進(jìn)行保溫加蓋。

　　新建的多級AAO的厭氧缺氧池，在池體設計時(shí)，考慮多點(diǎn)進(jìn)水設置，充分利用原水中的碳源。

　　改造后工藝流程見(jiàn)圖1。

　　四、提標改造工藝設計

　　1)預處理階段：保留并利用原有進(jìn)水井、粗格柵間及配套設施，新建調節池、超細格柵、曝氣沉砂池及其相應配套設備。

　　調節池上層作為應急加藥間，并與調節池合建。應急加藥間內設碳源加藥設備及活性炭粉末加藥設備。

　　2)二級處理階段：

　　a、多級AAO池是本工程污水處理的核心構筑物，用于生物脫氮除磷。多級AAO池由厭氧區、Ⅰ段缺氧區、Ⅰ段好氧區及Ⅱ段缺氧區、Ⅱ段好氧區五部分組成。本次改造在原初沉池拆除的空地上新建厭氧區、Ⅰ段缺氧區，改造原AAO池為Ⅰ段好氧區及Ⅱ段缺氧區、Ⅱ段好氧區。

　　改造后生物池設計參數：總停留時(shí)間為26.4h，其中厭氧池為2.0h，Ⅰ段缺氧池為12h，Ⅰ段好氧池為8.0h，Ⅱ段缺氧池為3.3h，Ⅱ段好氧池為1.1h，混合液污泥濃度4000mg.MLSS/L，污泥齡15d，BOD污泥負荷0.111kgBOD/kgMLSS.d，氣水比14∶1，混合液回流比300%~350%，污泥回流比100%。

　　由于本項目進(jìn)水生物脫氮的碳源不充足，為保證反硝化過(guò)程的充分進(jìn)行，設置碳源投加系統，實(shí)際運行中根據水質(zhì)情況進(jìn)行碳源投加，碳源投加量按BOD5/TN提升至3.5∶1進(jìn)行配置，在Ⅰ段，Ⅱ段缺氧池前段均設投加點(diǎn)。

　　鄉寧縣冬季氣溫較低，為保障生化池內污水溫度，對新建的厭氧池、缺氧池進(jìn)行加蓋、保溫，原有生物池已經(jīng)建有加蓋設施，不變動(dòng)。

　　b、污水廠(chǎng)現有2座?20m的中進(jìn)周出的二沉池，采用半橋式刮泥機。二沉池最大流量時(shí)表面負荷1.05m3/(m2?h)，停留時(shí)間2.4h。原采用半橋式刮泥機為重力排泥，運行時(shí)間越長(cháng)，導致管道堵塞，造成排泥不暢，浮泥較多，因此將2臺刮泥設備改造為2臺全橋式刮吸泥機，并根據二沉池現狀內部構造，相應定制專(zhuān)用刮吸泥機。

　　3)深度處理階段及出水：改造機械絮凝池、新建斜板沉淀池、更換濾池內部濾料、配套布水管路。保留并利用原有接觸消毒池、巴氏計量槽、在線(xiàn)監測間?，F狀的二氧化氯發(fā)生器及配套藥劑儲罐已不能使用，本工程拆除二氧化氯發(fā)生器，更換為次氯酸鈉加藥設備。

　　五、技術(shù)經(jīng)濟指標分析

　　提標改造工程總投資約3817.0萬(wàn)元。其中土建費用1447.4萬(wàn)元，設備費用1429.6萬(wàn)元，安裝費用368.0萬(wàn)元，二類(lèi)費用356.0萬(wàn)元，預備費216.0萬(wàn)元。工程單位建設投資為3817.0元/m3。

　　六、提標改造工程運行后出水水質(zhì)

　　鄉寧縣城區污水處理廠(chǎng)提標改造工程已于2019年7月底安裝調試完工，8月份進(jìn)入試運行階段，根據8月~11月實(shí)際運行數據顯示，9月上旬水廠(chǎng)進(jìn)水量達到滿(mǎn)負荷，改造后的工藝運行穩定，效果良好，出水水質(zhì)穩定達標。

　　七、結論

　　1)增加調節池，解決了晝夜進(jìn)水量變化大對后續系統的沖擊。

　　2)采用多級A/O工藝，解決了原工藝外加碳源多、運行成本高的問(wèn)題。

　　3)冬季水溫低，生化池內微生物活性降低，處理率下降，增加保溫措施后，有助于維持生化池內微生物正常生存的環(huán)境，保障微生物的活性，確保工藝要求的處理效率。

　　4)保障出水TN指標達到排放要求。

　　5)新增加了應急處理設施，冬季氣溫低的情況下，保障出水COD、氨氮達標。此次改造工藝切實(shí)可行，為類(lèi)似污水廠(chǎng)提標改造提供了借鑒。(來(lái)源：山西省建筑標準設計研究院)