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第49卷 第 8 期2023 年 8 月Vol.49 No.8Aug.,2023水处理技术水处理技术TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT生活污水处理厂准四类水质提标改造工程实例生活污水处理厂准四类水质提标改造工程实例黎鹏宇1，黄天寅1*，沈钒2（1.苏州科技大学环境科学与工程学院，江苏 苏州 215009；2.中国市政工程西南设计研究总院有限公司，四川 成都 610036）摘摘 要要:四川省眉山市青神县城市生活污水处理厂一期提标改造工程设计规模为1104 m3/d，出水执行 四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准（DB 51/23112016），即地表水准四类标准，SS指标参考 城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 189182002）一级A排放标准。介绍了提标改造工程的概况、工艺路线以及主要工艺单元，为类似的生活污水处理厂提标改造提供了借鉴和参考。关键词关键词:提标改造;准四类标准;工艺路线开放科学开放科学（资源服务资源服务）标识码标识码（OSID）:中图分类号中图分类号:X799.3 文献标识码文献标识码:B 文章编号文章编号:10003770(2023)08-0141-0041 工程概况工程概况四川省眉山市青神县城市生活污水处理厂位于青神县县城岷江下游，为二级污水处理厂。一期工程于2010年10月建成，规模1104 m3/d，占地15.0亩，主体工艺采用改良型奥贝尔氧化沟工艺。一期工程出水标准执行 城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 189182002）一级A排放标准。二期于2019年建设，二期污水处理能力1104 m3/d，工艺采用多级AO工艺，排放水执行 四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准（DB 51/23112016）准四类标准。原规划二期建成后一期停运，而根据 青神县城市总体规划（2014-2030），2020年服务片区污水量为1.1104 m3/d。2030年污水量为1.67104 m3/d。根据一期工程运行现况，2020 年现状进水量为10 086 m3/d，且考虑随着城市排水管网建设的完善，污水量增加较大。参考远期预测污水量及实际进水量，一期提标改造工程设计规模为1104 m3/d，与二期联合运行，总处理规模为2104 m3/d。2 设计水质及工艺路线设计水质及工艺路线2.1设计水质设计水质一期提标改造工程的设计进水水质：COD 为320 mg/L，BOD5为 180 mg/L，NH3-N 为 35 mg/L，TN 为 45 mg/L，TP 为 3 mg/L，SS 为 250 mg/L。本工程设计进水水质综合参考现有二期工程运行水质实测资料以及2017年可研扩建工程水质指标，各项指标设计值保障概率均在95%以上。由于污水处理后排入岷江支流，系长江一级支流，为III类水体。出水执行DB 51/23112016准四类标准，未涉及的水质指标参考GB 189182002一级A排放标准。一期提标改造工程设计出水水质：COD30 mg/L，BOD56 mg/L，NH3-N1.5（3）mg/L，TN10 mg/L，TP0.3 mg/L，SS10 mg/L。2.2工艺路线工艺路线原一期工程为一级 A 出水标准的污水处理系统，工艺流程如图1所示。要提标到DB 51/23112016，提升的主要指标是COD、BOD5、NH3-N、TN、TP、SS，其中TN达标是主要问题。因此，提标改造的二级处理及深度处理工艺选择时应采用具有高效降低出水污染物浓度、脱氮除磷功能的相关工艺1-2。原一期工艺为改良型奥贝尔氧化沟，采用曝气转碟、倒伞型叶轮曝气表面曝气方式完成向污水中充氧，氧动力效率较之微孔空气曝气要低得多，且溶DOI:10.16796/ki.10003770.2023.08.027收稿日期：2022-10-12作者简介：黎鹏宇（1995），男，硕士研究生，研究方向为水污染控制理论与技术；电子邮件：通讯作者：黄天寅，教授；电子邮件：141第 49 卷 第 8 期水处理技术水处理技术解氧含量不易控制。二级处理工艺主要对利用原有氧化沟进行改造和拆除氧化沟后新建二期采用的多级 AO 进行比选（表1）。结合厂站现状进行经济技术比选后，一期提标改造工程二级处理工艺采用对原有氧化沟改造的方案。改造方案为拆除原有厌氧池，新建AA池（预缺氧区、厌氧区、缺氧区），对原有氧化沟（好氧段）进行设备更换和拆除，采用鼓风曝气，大大增加了氧动力效率，且最大限度利用原有建构筑物。污水首先流入预缺氧区（减少污泥回流带来的高DO影响），随后按顺序依次流经厌氧区，缺氧区，最后通过管道流入改造后氧化沟，好氧段末端回流过来的含有高浓度硝酸盐的污水也进入缺氧区起端，经反硝化的污水进入好氧段。好氧段底部均布微孔曝气器，为微生物生长提供氧气，同时确保池内混合液呈悬浮状态。在二级处理比较完善和运行良好的情况下，后续主要需要对SS、TN、TP等指标进行深度处理3。考虑到厂站可用土地较少且为组团化集约紧凑型布置，混凝沉淀工艺采用设计紧凑的高效沉淀池，把混凝池、絮凝池、沉淀池和污泥浓缩集合于一体，可以达到较高的SS去除效果，并可通过在此投加化学药剂，以保证除磷效果。为进一步保证出水的稳定性，采用占地面积小、出水水质好、脱氮效果好、产污泥量少、自动化程度高的深床反硝化滤池4-5。原一期工程预处理单元包括粗格栅、提升泵房、细格栅、旋流沉砂池，消毒工艺选用紫外消毒，运行效果良好，因此本次提标改造工程沿用现有预处理、一级紫外消毒处理工艺。综上所述，青神县城市生活污水处理厂一期提标改造项目推荐工艺路线为：“预处理（粗细格栅、旋流沉砂池）AA池氧化沟深度处理（高效沉淀池、深床反硝化滤池）紫外线消毒”。污泥脱水采用高压板框脱水，脱水后污泥含水率不高于60%，脱水后外运处置。工艺流程如图2所示。3 主要工艺单元设计主要工艺单元设计3.1粗格栅提升泵房及细格栅旋流沉砂池粗格栅提升泵房及细格栅旋流沉砂池原一期工程预处理段土建规模按远期2104 t/d建设，提标改造沿用现有预处理工艺。粗格栅提升泵房新增1套潜污泵（Q=330 m3/h，H=20 m，N=30 kW，变频）。细格栅及沉砂池新设沉砂池搅拌机、空气提砂装置各1套，更换回转式细格栅（b=5 mm，B=1.1 m，H=1.7 m，=60，N=1.5 kW）等老化设备。3.2AA池及氧化沟池及氧化沟现拆除原有厌氧池，新建AA池1座，钢砼结构，尺寸ABH=40.4 m12.75 m6.7 m。对原有氧化沟进行设备更换和拆除，局部增设走道板。氧化沟尺寸 ABH=36 m24 m4 m，2座，钢砼结构。工艺参数：设计流量为1.0104 m3/d；总水力停留时间为 13.83 h（预缺氧池停留时间为 0.61 h，厌氧池停留时间为1.87 h，缺氧池停留时间为2.94 h，好氧池停留时间为 8.41 h）；好氧段设计泥龄为16.5 d；反硝化负荷为 0.06 kgNO3-N/（kgMLSS d）；混合液浓度为3 000 mg/L；混合液回流比为 200%粗格栅及进水泵房细格栅及沉砂池厌氧池改良型氧化沟二沉池D型滤池紫外线消毒渠出水泥沙外运栅渣外运进水回流污泥回流污泥井排泥剩余污泥污泥脱水机房泥饼外运风机 图1原一期工程工艺流程图Fig 1Flow chart of sewage treatment process of original first-stage project表1二级处理工艺方案比选Tab.1Comparison of secondary treatment processes方案工艺特点处理效果维护管理适应进水变化对现状影响费用原有氧化沟改造技术成熟，运行简单，占地大出水效果稳定简单抗冲击负荷能力强较小由于利用现状构筑物，费用较少，对周边构筑物影响较小拆除氧化沟新建二期采用的多级AO多段A/O、多点进水，高效脱氮除磷出水效果稳定较复杂抗冲击负荷能力较强很大需拆除氧化沟后新建构筑物，投资大，对周边构筑物影响大400%；污泥总产率系数为 0.6 kgSS/去除kgBOD5；设计标态需氧量为3 088.88 kgO2/d；氧利用效率为 22%；设计标态空气量为58 Nm3/min。主要新增设备：6台潜污泵（Q=417 m3/h，H=6 m，N=15 kW，含自耦装置，变频，4用2备）；14台潜水推流器（叶轮直径2 000 mm，转速37 r/min，N=4 kW）；680套管式微孔曝气器（65，L=1 000 mm，68 Nm3/（m h）。3.3二沉池及污泥回流井二沉池及污泥回流井利用现有构筑物，更换老旧设备。2座二沉池直径 20 m，有效水深 3.8 m，平均表面水力负荷0.663 m3/（m2 h），高峰表面水力负荷：0.988 m3/（m2 h），主要更换2套中心传动刮泥机。污泥回流井主要更换3台回流污泥泵（Q=210 m3/h，H=10 m，N=5.5 kW，变频，2用 1备）；2台剩余污泥泵（Q=18 m3/h，H=20 m，N=3 kW，1用1备）。3.4高效沉淀池高效沉淀池新建高效沉淀池1座，钢砼结构，尺寸LBH=19.8 m11.5 m6.4 m。混凝区高峰停留时间 2.12 min，絮凝区高峰停 留 时 间 9.73 min，沉 淀 区 停 留 时 间 31.4 min。PAC 投药量：50 mg/L（10%液态 PAC），PAM 投药量：1 mg/L。混凝区设置2台快速搅拌机（快混式，双层折板浆，5.5 kW），絮凝区设置2台慢速搅拌机（慢混式，升流式螺旋桨，桨叶外径1 000 m，5.5 kW变频），沉淀区设置 2台浓缩刮泥机（=6.5 m，0.75 kW）。其余主要设备含3台回流污泥泵（Q=20 m3/h，H=30 m，N=7.5 kW，螺杆泵，变频，2 用 1 备），2 台剩余污泥泵（Q=20 m3/h，H=30 m，N=7.5 kW，螺杆泵，1 用1 备）等。3.5深床反硝化滤池及清水池深床反硝化滤池及清水池新建深床反硝化滤池1座，钢砼结构，滤池分3格，每格LB=9.37 m2.9 m，滤层厚度2.44 m。通过投加碳源或停止投加碳源将反硝化滤池转化为深床滤池使用。中间水池用于二次提升水的扬程，保证后续构筑物及出水的正常运行。清水池为深床反硝化滤池反洗供水。冬季时NO3-N去除负荷为0.3 kg/（m3 d），夏季时NO3-N去除负荷为0.4 kg/（m3 d），平均过滤流速5.11 m/h，高峰过滤流速7.67 m/h。反冲洗水强度为14.7 m3/（m2 h），反冲洗过程：气冲35 min，气水混冲1520 min，单水冲5 min，每2天反冲洗一次，反冲洗气体强度为110 m3/（m2 h）。主要设备含2台反洗冲洗泵（Q=399 m3/h，H=9 m，N=11 kW，1用1备），2台反冲洗风机（Q=50 m3/min，H=8.2 m，N=90 kW，1用1备）。3.6紫外消毒渠及计量出水池紫外消毒渠及计量出水池利用现有工艺，新增1套紫外消毒设备，保证最终出水的卫生稳定性。计量出水池用水对出水量进行计量及提升尾水排放至受纳水体。3.7污泥储池污泥储池新建污泥储池 1 座，钢砼结构，尺寸 LBH=5.0 m5.0 m4.5 m。储存二沉池及高效沉淀池排放的剩余污泥，停留时间 6 h。主要设备含 1.5 kW潜水搅拌机1套。3.8污泥脱水机房污泥脱水机房提标改造后，青神一期每日绝干污泥产量约为2 t。二期污泥脱水机房目前每日运行10 h，板框压滤脱水机1用1备，一期改造后可利用二期污泥脱水机房，同时使用两台脱水机或延长运行时间，满足全细格栅及旋流沉砂池二沉池紫外消毒及计量出水池栅渣外运进水1万回流污泥剩余污泥至泥饼外运m/d3粗格栅及提升泵房氧化沟回流污泥井污泥储池鼓风机房高效沉淀池深床反硝化滤池清水池排放污泥储池污泥脱水机房 图2一期提标改造工程工艺流程图Fig 2Flow chart of sewage treatment process of first-phase upgrading and reconstructionproject142黎鹏宇等，生活污水处理厂准四类水质提标改造工程实例400%；污泥总产率系数为 0.6 kgSS/去除kgBOD5；设计标态需氧量为3 088.88 kgO2/d；氧利用效率为 22%；设计标态空气量为58 Nm3/min。主要新增设备：6台潜污泵（Q=417 m3/h，H=6 m，N=15 kW，含自耦装置，变频，4用2备）；14台潜水推流器（叶轮直径2 000 mm，转速37 r/min，N=4 kW）；680套管式微孔曝气器（65，L=1 000 mm，68 Nm3/（m h）。3.3二沉池及污泥回流井二沉池及污泥回流井利用现有构筑物，更换老旧设备。2座二沉池直径 20 m，有效水深 3.8 m，平均表面水力负荷0.663 m3/（m2 h），高峰表面水力负荷：0.988 m3/（m2 h），主要更换2套中心传动刮泥机。污泥回流井主要更换3台回流污泥泵（Q=210 m3/h，H=10 m，N=5.5 kW，变频，2用 1备）；2台剩余污泥泵（Q=18 m3/h，H=20 m，N=3 kW，1用1备）。3.4高效沉淀池高效沉淀池新建高效沉淀池1座，钢砼结构，尺寸LBH=19.8 m11.5 m6.4 m。混凝区高峰停留时间 2.12 min，絮凝区高峰停 留 时 间 9.73 min，沉 淀 区 停 留 时 间 31.4 min。PAC 投药量：50 mg/L（10%液态 PAC），PAM 投药量：1 mg/L。混凝区设置2台快速搅拌机（快混式，双层折板浆，5.5 kW），絮凝区设置2台慢速搅拌机（慢混式，升流式螺旋桨，桨叶外径1 000 m，5.5 kW变频），沉淀区设置 2台浓缩刮泥机（=6.5 m，0.75 kW）。其余主要设备含3台回流污泥泵（Q=20 m3/h，H=30 m，N=7.5 kW，螺杆泵，变频，2 用 1 备），2 台剩余污泥泵（Q=20 m3/h，H=30 m，N=7.5 kW，螺杆泵，1 用1 备）等。3.5深床反硝化滤池及清水池深床反硝化滤池及清水池新建深床反硝化滤池1座，钢砼结构，滤池分3格，每格LB=9.37 m2.9 m，滤层厚度2.44 m。通过投加碳源或停止投加碳源将反硝化滤池转化为深床滤池使用。中间水池用于二次提升水的扬程，保证后续构筑物及出水的正常运行。清水池为深床反硝化滤池反洗供水。冬季时NO3-N去除负荷为0.3 kg/（m3 d），夏季时NO3-N去除负荷为0.4 kg/（m3 d），平均过滤流速5.11 m/h，高峰过滤流速7.67 m/h。反冲洗水强度为14.7 m3/（m2 h），反冲洗过程：气冲35 min，气水混冲1520 min，单水冲5 min，每2天反冲洗一次，反冲洗气体强度为110 m3/（m2 h）。主要设备含2台反洗冲洗泵（Q=399 m3/h，H=9 m，N=11 kW，1用1备），2台反冲洗风机（Q=50 m3/min，H=8.2 m，N=90 kW，1用1备）。3.6紫外消毒渠及计量出水池紫外消毒渠及计量出水池利用现有工艺，新增1套紫外消毒设备，保证最终出水的卫生稳定性。计量出水池用水对出水量进行计量及提升尾水排放至受纳水体。3.7污泥储池污泥储池新建污泥储池 1 座，钢砼结构，尺寸 LBH=5.0 m5.0 m4.5 m。储存二沉池及高效沉淀池排放的剩余污泥，停留时间 6 h。主要设备含 1.5 kW潜水搅拌机1套。3.8污泥脱水机房污泥脱水机房提标改造后，青神一期每日绝干污泥产量约为2 t。二期污泥脱水机房目前每日运行10 h，板框压滤脱水机1用1备，一期改造后可利用二期污泥脱水机房，同时使用两台脱水机或延长运行时间，满足全细格栅及旋流沉砂池二沉池紫外消毒及计量出水池栅渣外运进水1万回流污泥剩余污泥至泥饼外运m/d3粗格栅及提升泵房氧化沟回流污泥井污泥储池鼓风机房高效沉淀池深床反硝化滤池清水池排放污泥储池污泥脱水机房 图2一期提标改造工程工艺流程图Fig 2Flow chart of sewage treatment process of first-phase upgrading and reconstructionproject143第 49 卷 第 8 期水处理技术水处理技术场使用需求。设计污泥总量2 000 kgDs/d，进泥含水率98%99.2%，出泥含水率60%。3.9鼓风机房及加药间鼓风机房及加药间原二期预留储物间改造为一期鼓风机房，原加药间用于放置碳源乙酸钠、PAC、PAM，并向二期多段A/O以及一期氧化沟、高效沉淀池及深床反硝化滤池投加药剂。一期氧化沟设计风量：Q=58.04 m3/min，风压40 kPa。主要新增设备：2台空气悬浮风机（Q=58.04 m3/min，H=40 kPa，N=56 kW，变频，1用1备）；1台乙酸钠卸料泵（Q=30 m3/h，H=10 m，N=2.2 kW）；5台碳源计量泵（Q=0200 L/h，H=5 bar，N=0.25 kW，3用2备）；3台 PAM 计量泵（Q=375 L/h，H=7 bar，N=0.25 kW，2用1备），碳源贮罐、PAC贮罐各1套（V=10 m3，PE材质，含磁翻板液位计，介质：30%乙酸钠液体）。3.10生物除臭系统生物除臭系统利用现有生物除臭系统，去除预处理部分、生化系统及污泥系统的臭气。新增一套除臭风管至1期AA池。换气次数参考 城镇污水处理厂臭气处理技术规程（CJJT 2432016）。4 运行效果及经济技术指标运行效果及经济技术指标4.1运行效果运行效果该工程已于2021年8月竣工并正式运行，出水水质 COD30 mg/L，BOD56 mg/L，NH3-N1.5 mg/L，TN10 mg/L，TP0.3 mg/L，满足四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准，SS10 mg/L 满足一级 A标准。4.2经济技术指标经济技术指标该工程总投资2 947.36万元，其中工程直接费用2 416.37万元，工程建设其他费用345.31万元，基本预备费138.08万元，铺底流动资金49.60万元。提标改造后日处理能力为10 000 m3/d，运行成本费用如下：药剂年费用为118.92万元，折合吨水成本0.326元/m3；动力燃料年费用为203.00万元，折合吨水成本0.556元/m3；污泥装载及运输成本为260元/t，年费用为58.10万元，折合吨水成本0.159元/m3；人工及其他年费用总计382.20万元，折合吨水成本1.047元/m3。经营成本合计762.21万元，单位经营成本2.088元/m3，总成本合计1 223.05万元，单位总成本3.351元/m3。5 结结 论论该生活污水处理厂一期依据厂站用地现状及进出水水质指标合理经济地进行了提标改造，改造后主体工艺采用“AA池+氧化沟+高效沉淀池+深床反硝化滤池”处理工艺，污泥处理采用高压板框脱水至含水率60%以下后外运处置，出水水质满足DB 51/23112016准四类标准，为类似的生活污水处理厂提标改造提供了借鉴和参考。参考文献：1杨晨宵,盛铭军,黄继会,等.准类标准下城镇污水厂提标改造的难点与举措J.工业水处理,2020,40(11):15-21.2张鹤清,朱帅,吴振军,等.城镇污水处理厂准类标准提标改造技术简析J.环境工程,2019,37(06):26-30+36.3郑伟波,单伊娜,胡如意,余敏露.高效沉淀池+反硝化深床滤池用于污水厂提标改造J.中国给水排水,2021,37(16):124-129+136.4商佳吉,洪超,吕劲蘅,等.反硝化滤池用于城镇污水处理厂提标改造J.中国给水排水,2019,35(06):93-98.5王杰,陈钰,刘颖,等.倒置A2/O+反硝化深床滤池在城市污水处理厂中的应用J.水处理技术,2020,46(06):130-133.Example of Domestic Sewage Treatment Plant Upgrading and Reconstruction Project to Meet Quasi-IV Water QualityLI Pengyu1,HUANG Tianyin1*,SHEN Fan2(1.School of Environmental Science and Engineering,University of Science and Technology of Suzhou,Suzhou 215009,China;2.Southwest Municipal Engineering Design&Research Institute of China,Chengdu 610036,China)Abstract:The design scale of first-phase upgrading and reconstruction project of urban domestic sewage treatment plant in Qingshen County,Meishan City,Sichuan Province is 1.0104 m3/d,the effluent quality complies with the Discharge Standard of Water Pollutants in Minjiang and Tuojiang River Basins of Sichuan Province(DB51/2311-2016),i.e.quasi-IV standard of surface level,and the SS index shall comply with the first level A criteria specified in Discharge Standard of Pollutants for Urban Sewage Treatment Plant(GB18918-2002).The general situation,process route and main process units of the upgrading and reconstruction project are introduced,which provides reference for the upgrading and reconstruction of similar domestic sewage treatment plants.Keywords:upgrading and reconstruction;quasi-IV standard;process route144