羅 超，秦 超，周喜雄

（1.武漢光谷環(huán)保科技股份有限公司，武漢 430070；2.東風(fēng)設(shè)計(jì)研究院有限公司，武漢 430050）

“十三五”以來，國(guó)家對(duì)環(huán)保由粗放型點(diǎn)源方式管理向流域精細(xì)化管理轉(zhuǎn)變，各主要排污口主要污染物標(biāo)準(zhǔn)也不斷提高。湖北省要求全省范圍內(nèi)生活污水處理廠全面執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。

1 工程概況

湖北省十堰市某縣城區(qū)污水處理廠的設(shè)計(jì)處理規(guī)模25 000 m3/d，其中一期處理規(guī)模15 000 m3/d，采用KIC 生物接觸氧化池工藝，2009年建成運(yùn)行；二期處理增加規(guī)模10 000 m3/d，2012年建成運(yùn)行，占地面積為36.8 畝，2017年7月啟動(dòng)提標(biāo)改造工程，占用原預(yù)留用地，提標(biāo)改造后總污水處理規(guī)模為 30 000 m3/d，2018年5月已進(jìn)入試運(yùn)行階段。根據(jù)水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)，改造完成后，污水處理廠出水全面達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）的一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。改造前一年，該污水處理廠進(jìn)出水月均數(shù)值如表1所示（改造前不考核總氮）。

表1 改造前污水處理廠進(jìn)出水主要指標(biāo)

從上述水質(zhì)指標(biāo)中可看出，KIC 系統(tǒng)脫單效果不甚理想，氨氮有超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)，總氮若考核，就會(huì)出現(xiàn)超標(biāo)情況，因此需要對(duì)現(xiàn)有污水處理廠生化工藝進(jìn)行升級(jí)改造。

2 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

2.1 擴(kuò)能改造部分

原一次提升泵房使用潛污泵規(guī)格為Q=500 m3/h，H=12 m，N=30 kW，3 臺(tái)，兩用一備，提升泵房停留時(shí)間為22 min。考慮到潛污泵剛更換不久，結(jié)合提升泵房現(xiàn)場(chǎng)情況，在側(cè)壁增加兩臺(tái)潛污泵（一用一備），采用原規(guī)格，經(jīng)改造后，潛污泵原3 臺(tái)繼續(xù)保留。提升泵房主體結(jié)構(gòu)不變。這樣可以保證現(xiàn)有污水廠正常運(yùn)行，通過工程措施，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)擴(kuò)能的目標(biāo)。

2.2 生化池改造

現(xiàn)有KIC接觸氧化池單組規(guī)格為L(zhǎng)×B×H=98 m× 8 m×5 m，共6 組，每組分厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)和沉淀區(qū)，共9 格，其中厭氧區(qū)（1 格）、缺氧區(qū)（2格）、好氧區(qū)（5 格）單格長(zhǎng)10 m，沉淀區(qū)長(zhǎng)18 m。各格之間通過上下翻騰隔墻實(shí)現(xiàn)污水推流，缺氧區(qū)和好氧區(qū)內(nèi)鋪設(shè)有填料，生物帶填料規(guī)格為100 mm× 10 mm×2 000 mm，生物帶間距為300 ～500 mm/根，好氧區(qū)底部有曝氣盤，規(guī)格為Φ315 mm。缺氧區(qū)和好氧區(qū)布設(shè)有穿孔曝氣管，曝氣管規(guī)格長(zhǎng)1 000 mm，適當(dāng)開孔，主要是定期對(duì)生物帶進(jìn)行擾動(dòng)，增加生物膜脫落和更新周期，提高系統(tǒng)生化處理能力。

生化池在現(xiàn)有KIC 基礎(chǔ)上改造，為確保污水脫單除磷效果，將原有KIC 工藝改為傳統(tǒng)的A2/O 工藝，同時(shí)增加硝化液回流系統(tǒng)和污泥回流系統(tǒng)，原有推流式改為各單元完全混合式。為了保證后續(xù)檢修和池體清洗方便，拆除掉生物帶，拆除2 格缺氧區(qū)之間的隔墻、好氧區(qū)之間的隔墻，將沉淀區(qū)改為好氧區(qū)。缺氧區(qū)內(nèi)增設(shè)潛水?dāng)嚢杵?，?shí)現(xiàn)回流液與來水均勻混合。風(fēng)機(jī)更換不久，通過計(jì)算，滿足要求，風(fēng)機(jī)保持不變。

新增有關(guān)設(shè)備主要規(guī)格參數(shù)如下。厭氧區(qū)潛水?dāng)嚢杵鳎喝~輪直徑360 m，轉(zhuǎn)速740 r/min，功率 4.0 kW，共6 臺(tái)；缺氧區(qū)潛水?dāng)嚢杵鳎喝~輪直徑360 m，轉(zhuǎn)速740 r/min，功率3.0 kW，共12 臺(tái)；硝化液回流泵：Q=833 m3/h，H=10 m，N=37 kW，共12 臺(tái)，每組2 臺(tái)，一用一備。污泥回流泵：Q=700 m3/h，H=10 m，N=30 kW，共3 臺(tái)，兩用一備，置于污泥回流泵房。曝氣器：Φ315 mm，EPDM，數(shù)量1 896 只。生化池汽水比在10：1 左右。

2.3 新建深度處理單元

2.3.1 高密度沉淀池

某縣城區(qū)污水處理廠采用一體化設(shè)計(jì)，污水依次通過“混合區(qū)—絮凝區(qū)—沉淀區(qū)—濃縮區(qū)”，高密度沉淀區(qū)2 座。

混合區(qū)：設(shè)計(jì)混合時(shí)間為2.6 min，單座規(guī)格尺寸為：2.1 m×2.1 m×6.8 m，有效水深6.3 m，在混合器投加混凝劑PAC，設(shè)計(jì)PAC 投加量為10 mg/L，配套混合池?cái)嚢铏C(jī)（快混）葉輪直徑1 000 mm，轉(zhuǎn)速65 r/min，功率N=5.5kW。

絮凝區(qū)：絮凝時(shí)間為10.5 min，單座規(guī)格尺寸為：4.3 m×4.3 m×6.8 m，有效水深6.2 m，投加PAM，設(shè)計(jì)PAC 投加量為2 mg/L，配套絮凝池?cái)嚢铏C(jī)（慢混）葉輪直徑1 800 r/min，轉(zhuǎn)速7 ～30 r/min，功率N=5.5 kW， 變頻控制，污水提升倍數(shù)10 倍。

沉淀區(qū)：表面負(fù)荷33.8 m3/（m2·h），單座斜管沉淀區(qū)尺寸9.7 m×9.7 m，設(shè)置斜管，規(guī)格φ80 mm，L=1 000 mm，PP 材質(zhì)，δ=3 mm，面積60.5 m3，集水槽斷面尺寸300 mm×310 mm，每條長(zhǎng)4 000 mm，共20 副。

濃縮區(qū)：?jiǎn)巫睆?.7 m、池深6.8 m，水深6.05 m，配備中心傳動(dòng)濃縮機(jī)直徑9.7 m，電機(jī)功率0.75 kW，變頻控制。污泥回流比10%，采用4 臺(tái)螺桿泵，每臺(tái)規(guī)格Q=35 m3/h，H=30 m，N=11 kW，變頻控制，共6臺(tái)，4 用2 備。

2.3.2 濾布濾池

本污水廠設(shè)置濾布濾池2 座，單座規(guī)格尺寸為 9.2 m×4.0 m×5.3 m，有效水深4.6 m，每座濾布8 個(gè)濾盤，濾盤直徑3 000 mm，功率N=0.75 kW，配套自吸泵：Q=50 m3/h，H=12 m，N=3.7 kW，2 臺(tái)。

2.4 消毒出水單元

濾布濾池濾前水進(jìn)入濾池內(nèi)，在水位差的作用下由外向內(nèi)通過纖維濾布完成過濾，濾后水由中空軸流出，雜質(zhì)被截留在濾盤外表面。濾布濾池的濾前水位能夠?qū)V盤全部淹沒，所以全部濾盤處于過濾狀態(tài)。當(dāng)需要清洗時(shí)，開啟水泵并轉(zhuǎn)動(dòng)濾盤，與濾盤緊密接觸的清洗吸盤向外吸水，清洗水由內(nèi)向外流動(dòng)，將截留在外表面的雜質(zhì)清洗下來，清洗廢水由自吸泵排出池外。

設(shè)置接觸消毒池1座，規(guī)格尺寸為30.5 m×13.5 m ×6.7 m，有效水深6.2 m，接觸時(shí)間2 h，消毒劑采用次鈉消毒，投加量10 ～20 mg/L。

巴氏計(jì)量槽1 座，規(guī)格尺寸為13.5 m×1.2 m× 1.0 m，有效水深0.6 m，配不銹鋼巴氏計(jì)量槽，喉寬b=0.45 m，長(zhǎng)L=1.0 m，最大過水量Qmax=2 268 m3/h。

3 改造前后主要運(yùn)行效果對(duì)比

3.1 COD 去除率對(duì)比

改造前2016年6月至改造前的2017年5月，COD進(jìn)水在172.8 ～262.7 mg/L，出水在39.8 ～54.6 mg/L， COD 去除率基本維持在75%～80%。

改造后試運(yùn)行至現(xiàn)在即2018年5月至改造前的2018年12月，COD 進(jìn)水在182.7 ～235.7 mg/L，出水在34.8 ～42.8 mg/L，COD 去除率基本維持在77%～83%，前后對(duì)比可知，COD 出水一定程度好轉(zhuǎn)，去除率提高了約3.0%。

在缺氧區(qū)增加潛水?dāng)嚢铏C(jī)、好氧區(qū)更新曝氣系統(tǒng)等措施，改善了池體內(nèi)缺氧和好氧環(huán)境，提高了氣-水接觸時(shí)間和接觸面積，從而提高了系統(tǒng)的COD 去除率。

3.2 總氮、氨氮去除率對(duì)比

改造前2016年6月至改造前的2017年5月，NH3-N進(jìn)水在20.3～30.5 mg/L，出水在5.1～11.5 mg/L， NH3-N 去除率基本維持在60%～75%。

改造后試運(yùn)行至現(xiàn)在即2018年5月至改造前的2018年12月，NH3-N 進(jìn)水在21.8 ～32.4 mg/L，出水在4.3 ～6.5 mg/L，NH3-N 去除率基本維持在75%～85%，前后對(duì)比可知，NH3-N 出水一定程度好轉(zhuǎn)，去除率最高提高了約25%。

改造前沒有對(duì)TN 進(jìn)行考核，改造后試運(yùn)行至現(xiàn)在即2018年5月至改造前的2018年12月，TN 進(jìn)水在31.8 ～40.2 mg/L，出 水 在10.2 ～13.4 mg/L，TN去除率基本維持在60%～70%。

工程上增加硝化液內(nèi)回流、缺氧區(qū)增設(shè)攪拌機(jī)，并且根據(jù)來水COD 情況，適量增加碳源，從而提高A2/O 生化系統(tǒng)的脫氮效率。

3.3 總磷去除率對(duì)比

改造前2016年6月至改造前的2017年5月，TP 進(jìn)水在1.79 ～3.18 mg/L，出水在0.50 ～0.78 mg/L， TP 去除率基本維持在65%～80%。實(shí)際運(yùn)行期間，根據(jù)來水水質(zhì)情況，不定期投加適量的PAC 和PAM，增加系統(tǒng)除磷效果。

改造后試運(yùn)行至現(xiàn)在即2018年5月至改造前的2018年12月，TP 進(jìn) 水 在2.39 ～3.25 mg/L，出 水 在0.25 ～0.42 mg/L，TP 去 除 率 基 本 維 持 在80%～90%，前后對(duì)比可知，TP 出水一定程度好轉(zhuǎn)，去除率最高提高了約25%。

3.4 SS 去除率對(duì)比

改造前2016年6月至改造前的2017年5月，SS進(jìn)水在98.7 ～150.7 mg/L，出水在8.5 ～12.3 mg/L，SS 去除率基本維持在85%～95%。

改造后試運(yùn)行至現(xiàn)在即2018年5月至改造前的2018年12月，SS 進(jìn) 水 在118.4 ～145.6 mg/L， 出水在6.5 ～8.2 mg/L，SS 去除率基本維持在90%～ 95%，前后對(duì)比可知，SS 出水一定程度好轉(zhuǎn)，去除率最高提高了約6.8%。

綜上所述，工程上增加高密度沉淀池和濾布濾池兩個(gè)工藝單元，同時(shí)優(yōu)化PAC 和PAM 投加，強(qiáng)化絮凝沉淀效果，極大地提高了系統(tǒng)TP 和SS 的去除效率，濾布濾池孔徑≤10 μm，可截留大部分顆粒，進(jìn)一步提高對(duì)SS 的去除率。同時(shí)，由實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可知，在高密沉淀池和濾布濾池兩工藝單元，NH3-N 繼續(xù)下降，因系統(tǒng)不存在缺氧和好氧環(huán)境，所以生物脫氮的量幾乎忽略不計(jì)，經(jīng)分析，適當(dāng)增加陰離子PAM 的量，NH3-N 的去除率增加，其主要原因是陰離子PAM 形成帶負(fù)點(diǎn)的膠體或顆粒，吸附污水中的NH4+，從而增加NH3-N 的去除率。

4 結(jié)論

湖北某縣城區(qū)污水處理廠采用高密度沉淀池+濾布濾池工藝進(jìn)行提標(biāo)改造，可以使出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）的一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)，部分指標(biāo)甚至優(yōu)于一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。高密度沉淀池是該污水廠提標(biāo)改造工程的核心單元之一，具有去除污水中SS、TP 的作用，同時(shí)還可以通過電核吸附等降低污水中的NH3-N 含量。高密度沉淀池中投加PAC 和PAM 需要適量，PAM 根據(jù)實(shí)際情況盡可能少加，以免增加后續(xù)濾布濾池的反洗周期。PAC 投加宜配合污泥回流比和MLSS 聯(lián)合控制，能夠提高絮凝沉淀效果，及時(shí)回泥，減少排泥不暢，可使高密度沉淀池達(dá)到最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)。