南昌青山湖污水厂提标改造工程设计方案

陈昱霖

(上海市政工程设计研究总院<集团>有限公司，上海 200092)

青山湖污水处理厂位于南昌市艾溪湖西北侧、高新区北沥村徐家东侧。一期工程污水处理规模为33万m3/d，一期扩容工程污水处理规模为17万m3/d，现状总规模为50万m3/d，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)二级标准，总占地面积达21.43万m2。由于服务范围包括合流系统，因此现状进水泵房、细格栅及曝气沉砂池按照雨季规模99万m3/d进行设计；一期工程主体工艺采用氧化沟工艺，一期扩容工程主体工艺采用CASS工艺，现状污水厂无消毒设施。

当前出水执行二级标准已无法满足城市发展的建设需求。为进一步保护环境，实现南昌市的节能减排工作目标，对污水厂的提标建设已刻不容缓。为此对青山湖污水厂进行提标改造建设，提标后的污水处理规模仍为50万m3/d，尾水执行GB 18918—2002一级B标准。

1 污水处理厂现状及改造要求

1.1 现状水量、进出水水质

青山湖污水厂现状处理水量为50万m3/d，实际进出水水质如表1所示，经一级处理和生物处理后，尾水执行GB 18918—2002二级排放标准(粪大肠菌群数指标除外)。

1.2 原有工艺运行状况分析

大部分已建污水处理及污泥处理构筑物运行状况良好，出水水质均达到已建工程设计标准。但目前实际进水各项指标均远低于设计值，主要原因是有部分河水混入进水管渠中，对生活污水造成了稀释。随着污水收集系统的完善，污水厂进水污染物浓度也将有所提高。

表1 青山湖污水厂现状进出水水质Tab.1 Current Influent and Effluent Water Quality of Qingshanhu WWTP

1.3 提标工程设计水量和水质要求

青山湖污水厂尾水排入赣江南支，出水水质应满足河道的环境功能要求。根据环评批复要求，本次工程按一级B排放标准执行，恶臭污染源的排放执行GB 18918—2002厂界废气排放二级标准。随着经济的发展，南昌市对污水处理的标准也在逐步提高，考虑到污水厂的用地以及将来的发展，本工程在设计中需考虑将来污水厂提标的发展。结合前面的分析，升级工程的主要进出水水质指标如表2所示。

表2 提标工程设计进出水水质Tab.2 Designed Influent and Effluent Water Quality of Upgrading Project

注：括号外数值为水温>120 ℃时的控制指标，括号内数值为水温≤120 ℃时的控制指标

1.4 污水处理厂升级改造原则

在水质达标的前提下，为了实现污水处理厂高效、经济、稳定的运行，并控制工程投资，在提标改造工程的设计中，主要遵循以下原则：(1)选择先进、高效、合理、经济、能稳定达标的污水处理工艺；(2)根据进水水质、水量以及受纳水体的现状，综合考虑区域的实际情况，选择处理效果好、具有除磷脱氮功能、低能耗、低运行费、低基建费、操作管理方便、技术成熟的污水处理工艺；(3)工艺选择应充分考虑与已建设施的结合，减小提标改造工程实施对污水厂正常运行的影响。

2 污水处理厂升级改造工程设计

2.1 污水处理工艺选择

进水的BOD/COD=0.52，属于可生化性较好的污水。同时，进水的BOD/TN=3.7，属于碳源足够的污水，且BOD/TP也较高，故工程宜采用具有脱氮除磷效果的活性污泥法作为主要的污水处理工艺。

本工程的污水处理方案：(1)对已建CASS池进行改造，通过增加隔墙及潜水搅拌器，将其改造为厌氧区、缺氧区、缺/好氧区，同时利用管道串联已建氧化沟，形成改良氧化沟生物反应池，并减量至30万m3/d运行；(2)新建AAO生物反应池，采用多模式AAO工艺，规模为20万m3/d。根据进水水质和出水要求，采用生物除磷工艺，并辅以化学除磷，确保稳定达标，工艺流程如图1所示。

多模式AAO污水处理工艺可以根据进水水量、水质以及环境条件变化，灵活调整运行模式，使污水工艺在不同季节按不同模式运行，确保不同水温和水质条件下的脱氮除磷效果。

2.2 生化处理改造工艺设计

根据已确定的工艺流程，在充分利用已建处理构筑物的基础上进行局部改造，并新建部分构筑物。其中已建粗格栅、进水泵房、细格栅、沉砂池、二沉池等均已满足升级工艺的生产要求，仍然利用；对已建CASS池、氧化沟进行改造，并新建AAO反应池、二沉池、加氯接触池等。

图1 青山湖污水处理厂提标改造工程工艺流程图Fig.1 Process Flow Chart of Qingshanhu WWTP Upgrading Project

2.2.1 改良氧化沟生物反应池

改良氧化沟生物反应池由已建的CASS反应器和氧化沟反应池改造而成。一期扩容工程建有CASS反应池2座8池，有效水深6 m，超高0.8 m，单池有效容积为7 587 m3。一级B提标工程后CASS反应池作为厌、缺氧池，并保留部分好氧区(交替区)。调整后原CASS反应池区域总停留时间(HRT)为4.9 h，其中厌氧池HRT∶缺氧池HRT∶交替池HRT=1∶2.2∶1.7。

一期建设氧化沟反应池2座，共分8池，单池容积为9 000 m3，采用立式曝气机进行供氧。提标工程建设后氧化沟作为改良氧化沟生物反应池的好氧池，水深5 m，HRT为5.8 h。

改造后改良氧化沟生物反应池总HRT为10.7 h，其中厌氧池为1 h，缺氧池为2.2 h，好氧池为7.5 h。气水比为7.3∶1。同时,为实现混合液回流，在每个好氧池前段均增加回流污泥泵井1座，共8座；每座泵井中设潜水轴流泵2台，单台水泵规格Q=1 172 m3/h，H=3 m。

2.2.2 新建生物反应池

本次提标改造工程新建AAO反应池1座2组，设计规模为20万m3/d，反应池总容积为108 333 m3。每组反应池安装2台厌氧池立式搅拌器、8台缺氧池立式搅拌器、4台水平轴流泵、3 400个板式微孔曝气器。

在厌、缺氧段设置多处进水点，通过可调节堰门分配进水量，同时满足优质碳源的合理分配。同时在每组池设置单独外回流污泥渠道、内回流污泥渠道，可根据进水条件的不同，将污泥回流至厌氧区、缺氧区之前，形成常规AAO、多点进水AAO和倒置AAO等多种模式的切换。多模式AAO反应池的流程如图2所示。

图2 多模式AAO反应池工艺流程图Fig.2 Process Flow Chart of Multimode AAO Reaction Tank

2.2.3 新建二沉池、二沉池配水井及回流污泥泵房

本次提标改造工程新建二沉池8座，每4座为一组，与前端的一组反应池对应。单座设计规模为2.5万m3/d。采用直径为45 m的辐流式二沉池，高峰流量时的设计表面负荷为0.85 m3/(m2·h)，每座配置中心传动单管刮吸泥机一台。

新建二沉池配水井及污泥泵房2座，每座对应4组二沉池，单座设计规模为10万m3/d。每座配置回流污泥泵和剩余污泥泵，回流污泥输送至新建的AAO反应池，剩余污泥输送至已建的污泥缓冲池。

2.2.4 新建加氯接触池

本工程新建加氯接触池共1座，其中土建部分按66万m3/d的远期规模建造，设备部分按50万m3/d的处理规模配置。

加氯接触池有效容积约为13 750 m3，有效水深为4.5 m，HRT为30 min。接触池末端设2套潜水离心泵(1用1备)作为二氧化氯发生器的动力水来源。

2.3 污泥处理工艺设计

一期已建污泥处理系统包括污泥缓冲池、污泥浓缩机房、消化池、储泥池、污泥脱水机房及沼气柜等，如图3所示。本次提标改造后，污水厂总污泥产生量为55 717 kg DS/d。本次工程对已建污泥处理设施进行全部利用，并调整浓缩机、脱水机的工作时间；由于消化池处理能力不足，污泥量超出部分由浓缩机房直接输送至脱水机房进行脱水处理。本次升级工程主要增加管道和阀门等。

图3 污泥处理系统流程图Fig.3 Flow Chart of Sludge Treatment System

2.4 除臭设计

根据环评要求，本次升级工程对预处理区、厌氧区、污泥处理区进行除臭处理，采用生物土壤滤池除臭工艺。通过对主要开敞构筑物进行加盖、加罩等，并布置集气风机和风管等，将臭气集中收集到生物土壤滤池进行处理。除臭后满足《恶臭污染物排放标准》(GB 14554—1993)和GB 18918—2002厂界废气排放二级标准。

加强型生物土壤除臭装置利用土壤中生存的微生物，在臭气通过土壤时将其成分氧化分解。当臭气接触到含有大量微生物的透气活性土壤层时，将被微生物完全氧化并转化为CO2、水及微生物细胞生物质，从而达到除臭目的，具体处理工艺流程示意如图4所示。

图4 除臭系统工艺流程图Fig.4 Process Flow Chart of Deodorization System

2.5 近远期工程衔接

污水厂经多期建设，构筑物及地下管线布置复杂。本工程为污水厂一级B提标工程，近期将启动一级A提标工程，远期污水厂将进行扩容工程。故本次提标工程构筑物布置坚持高效集约的原则，仅新增用地7.24万m2。本次提标工程管线布置、水力高程设计上为一级A提标工程预留水头，并在厂区东北角预留深度处理设施的位置。厂区南侧空地为远期扩容工程预留。同时新建AAO反应池已按一级A出水标准复核，反应池设计HRT满足一级A提标要求。改良氧化沟生物反应池拟采用MBBR工艺进行改造，在厌氧区投加MBBR填料，增加厌氧区生物量，满足一级A提标需求。

青山湖污水厂各期工程平面布置如图5所示。

3 运行效果

2017年青山湖污水处理厂一级B提标工程完成，正式投入运行。根据2017年1月～6月的运行数据，污水厂实际出水水质优于一级B排放标准，如表3所示。改良氧化沟生物反应池和新建AAO生物反应池运行效果良好，多模式AAO工艺具有较好的抗冲击负荷能力。

表3 2017年1月～6月实际进出水水质Tab.3 Practical Influent and Effluent Water Quality from January to June,2017

注：括号外数值为水温>120 ℃时的控制指标，括号内数值为水温≤120 ℃时的控制指标

4 结语

(1)城市污水处理是一项系统工程，从目前的状况分析，污水管网制约了污水的收集。加快完善城市已建污水管网，推进截污工程，才能充分发挥污水厂的效用。

(2)在升级改造设计中要考虑到污水处理厂还在运行，在工艺的选择及构筑物的改造设计中，均应考虑施工中分段分组实施的可行性，将施工对污水处理厂正常运行的影响降到最低。

(3)在厂区的布置上，要结合污水处理厂原有的功能区划，合理布置新建构筑物；同时还要考虑远期工程、污泥工程等项目预留用地布置的合理性。