某小型城镇污水处理厂提标改造工程实例

文_刘敬麟 佛山市腾源环保科技有限公司

1 项目简介

江门市新会区某污水处理厂纳污范围包括附近墟镇及周边管理区的生活污水，服务人口约1.5万人，采用雨污合流制。项目污水处理厂由江门市新会区某水处理有限公司以BOT形式建设，投资和运营管理。设计处理规模为3000m3/d，已建成处理规模为3000m3/d。运营分两期，其中首期规模1500m3/d，已于2018年10月完成环保自主验收，并正式投入使用。污水处理厂原设计出水水质按照国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准和广东省地标《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二时段一级标准的较严值执行。

为落实《国务院关于印发水污染防治行动计划的通知》和《广东省人民政府关于印发广东省水污染防治行动计划实施方案的通知》，根据“关于印发《新会区潭江牛湾国考断面水质达标2018年攻坚任务分解清单》的通知”工作要求， 项目污水处理厂是本次提标改造工程任务之一。将项目污水处理厂排放指标提高到广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二时段一级标准和《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准的较严值。

2 项目现状

2.1 现状污水处理工艺

污水处理工艺改良型AAO工艺，污泥处理工艺采用厢式压滤机脱水，脱水后的泥饼经料仓短期储存后外运处置。污水处理厂尾水排入陈冲水道。

2.2 现状建构筑物设施概况

污水处理建构筑物按3000m3/d 规模建设，处理设备设施按照3000m3/d 规模安装。具体情况：格栅集水池1座，内尺寸6.5m×6.5m×5.7m；厌氧池1座，内尺寸14.5m×3.2m×5.5m；缺 氧 池1座，内 尺寸14.5m×3.2m×5.5m；接 触 氧 化 池2座，内 尺 寸14.5m×6.9m×5.5m；沉 淀 池2座，内 尺 寸7.0m×7.0m×8.1m；污泥池1座，内尺寸8.5m×5.0m×3.3m；紫外线消毒池1座，内尺寸4.0m×0.9m×2.8m；出水计量槽1座，内尺寸4.0m×1.0m×2.35m；仪表间1座，内尺寸3.0m×3.0m×3.0m；风机房1座，内尺寸12.20m×4.0m×3.8m；配药房1座，内尺寸12.0m×4.0m×3.8m；办公室1座，内尺 寸22.25m×4.5m×3.8m；设 备 维 修 间1座，内 尺 寸12.0m×4.0m×3.8m。

2.3 项目污水处理厂运行现状

根据运行资料显示污水处理厂目前处于首期满负荷运行状态。项目污水处理厂污水厂平均进水低于BOT协议水质。污水厂各出水指标均可达到现状出水水质考核标准，出水各指标总体均低于BOT协议排放标准。粪大肠菌群数经过紫外消毒后，也低于BOT协议排放标准。

2.4 项目污水处理厂现状存在问题

根据前面对项目污水处理厂现状进行的分析可以看出，污水处理厂总体运行良好，各项指标的处理效果基本可以稳定达到原设计要求。综合现状情况分析，对污水处理厂现状存在的问题进行总结：①现状平均进水污染物浓度较低，与BOT协议进水水质浓度存在较大差异。②现状污水收集管网偶有工业污水混入，造成瞬时浓度偏高，对系统造成冲击，影响系统正常运行。③运行水质情况，污水处理厂出水水质指标基本可以达到一级B标准，但相对一级A标准，BOD5、SS、氨氮和总磷等存在超标现象。④进水营养物质（BOD）偏低，即可生物降解性的有机物含量过低，主要体现在碳氮比（BOD/TN）较低，现状运行TN去除率较低。碳氮比对生物脱氮工艺中反硝化过程有直接影响，进水碳氮比（BOD/TN）不足会使得反硝化细菌活性受到抑制，进而降低了反硝化效率，最终影响总氮去除效率。

3 提标改造方案论证

3.1 设计进水水质及出水标准

现状平均进水污染物浓度偏低，与BOT协议进水水质差异较大，且由于有部分工业废水混入，瞬时浓度偶有偏高。为保证提标改造方案的合理可行，本次提标改造工程设计进水水质达标指标以项目BOT协议水质作为本次设计进水水质。出水标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准以及广东省《水污染排放限值》（DB44/26-2001）中较严者，具体进出水要求见表1。

表1 项目污水处理厂提标改造项目进出水水质

3.2 提标改造工艺比选

3.2.1 总体设计思路

根据以上分析，对本次提标改造工程的总体设计思路描述如下：①对于BOD、NH3-N的稳定达标，采用在现有基础上提高曝气量，增大选择区污泥回流和提高污泥浓度或后续增加生物处理设施来保障。②对于TP的稳定达标，采用投加化学药物进行化学除磷。③对于SS的稳定达标，在二级处理工艺后增加过滤工艺进行深度处理。

3.2.2 深度处理工艺的选择

根据以上既定的总体设计思路，对本工程提标改造方案论证如下：常规的深度处理工艺路线有物理过滤法、化学氧化法、絮凝—沉淀—过滤、生物处理法以及膜处理等，具体深度处理工艺的选择应基于二级强化处理出水的水质及出水要求进行选择。

根据项目特点初步选定以个方案进行分析详见表2。

表2 深度处理方案对比分析

项目污水处理厂提标改造需要去除的污染物主要是BOD5、氨氮、SS和TP。经综合考虑确定深度处理主体工艺为“曝气生物滤池+精密过滤器”，并在接触氧化池出水进入二沉池前投加除磷剂，以保障出水总磷达标排放。

4 工程方案设计

4.1 总平面布置

本次提标改造工程用地需求面积为300m2。拟将深度处理设施布置于一期内，在该地块布置中间水池、曝气生物滤池、清水池、设备间等。

4.2 提标改造工程工艺流程

在原污水处理工艺改良型AAO工艺基础下，改造新增“曝气生物滤池和精密过滤器”。具体污水处理工艺流程见图1。

图1 改造后污水处理工艺流程图

曝气生物滤池以颗粒状填料及其附着生长的生物膜为主要处理介质，充分发挥生物代谢作用、物理过滤作用和填料的物理吸附作用，实现污染物在同一单元反应器内去除。其填料的过滤拦截作用，可省略后续的沉淀工艺。池内底部设承托层，其上部则是作为滤料的填料，在承托层设置曝气用的空气管及空气扩散装置，处理水集水管兼做反冲洗水管再设置在承托层内。

曝气生物滤池的运行特性可概括为3个过程。

①生物氧化降解过程：污水在垂直方向上向下通过滤料层时，利用滤料的高比表面积带来高浓度生物膜的氧化降解能力对污水进行快速净化。

②截留作用：污水流经滤料层是，滤料呈压实状态，利用滤料粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用，过滤截留污水中的悬浮物，且保证脱落的生物膜不会随水漂出。

③反冲洗过程：运行一定时间后，因水头损失的增加，利用处理后的出水对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物并更新生物膜，排除增殖的活性污泥。

4.3 曝气生物滤池工艺设计说明

4.3.1 设计规模

本工程设曝气生物滤池一座，内部分为三组，设计规模：3000m3/d，变化系数1.84。

4.3.2 设计参数

单组过滤面积：15m2/格；单组平面尺寸：5m×3m；滤池滤速：5.1m/h；滤料厚度：3200mm；滤料粒径：3～5mm；过滤周期：24h；气水比约为3：1；空床水力停留时间约70min。

4.3.3 反冲参数（可根据具体运行情况调节）

第一步，单独气冲，气冲洗强度12L/（s·m2），反冲历时3min。第二步，气水联合反冲，气冲洗强度12L/（s·m2），水冲洗强度6L/（s·m2），反冲历时4min。第三步，单独水反冲，水冲洗强度8L/（s·m2），反冲历时5min。

4.3.4 其他要求

滤池应实现自动控制，采用恒水位过滤；滤池中各堰口尺寸，标高应严格按图纸尺寸设计，误差均不得超过1mm；安装后的滤头；滤板平整度误差单组不超过±2mm，全池不超过±5mm；滤头安装前应进行反冲试水，冲掉在管道及滤池底部的污物；滤头安装后应进行密封耐压试验，试验压力为0.03MPa。

5 项目分析

5.1 应用成效

经提标改造的污水处理系统处理后尾水稳定达标排放，2021年5～10月份，出水CODcr平均为24.2mg/L，BOD5平均为8.6mg/L，氨氮平均为4.8mg/L，总氮平均为10mg/L，总磷平均为0.39mg/L，均满足设计出水水质要求。提标改造采用“曝气生物滤池+精密过滤器”工艺发挥了良好的消碳脱氮除磷作用。

5.2 改造工程主要技术经济指标

设计处理水量3000m3/d，实际占地面积约180m2，换算处理每吨污水用地0.06m2；电耗约0.3kWh/m3；处理成本约0.32元/m3。

6 结语

对于小型污水处理厂提标改造项目，采用消碳脱氮除磷效果良好的“曝气生物滤池和精密过滤器”组合工艺具有占地面积小，节省基建投资，抗冲击负荷能力强与自动化程度高运行管理方便等优势，适合应用在我国南方小型城镇污水处理厂提标改造工程，因此具有推广应用价值。