小型污水處理廠設(shè)備

一、工程背景。

山西某污水處理廠原建設(shè)規(guī)模為1.0萬m3/d。污水處理工藝采用AAO+機(jī)械絮凝反應(yīng)+過濾工藝，出水標(biāo)準(zhǔn)按GB18918-2002城市污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行，部分用于城市景觀用水，部分直接排入河流。

在全面提高城市污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)的政策背景下，根據(jù)2022年山西水污染防治行動(dòng)計(jì)劃文件要求，污水處理廠出水COD、氨氮、總磷三大污染物排放指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)到地表水V標(biāo)準(zhǔn)要對(duì)污水處理廠進(jìn)行升級(jí)改造。

二是污水處理廠升級(jí)改造前的概況。

2.1改造前水質(zhì)、水量及實(shí)際運(yùn)行情況。

通過對(duì)2017年1月至2018年3月水廠進(jìn)出水質(zhì)的分析，污水處理廠總進(jìn)水量大于4000m3/d~6000m3/d，2017年進(jìn)水量季節(jié)性變化明顯，冬季進(jìn)水量少于夏季，2018年1月和2月進(jìn)水量逐漸增加。

目前月平均COD指標(biāo)2個(gè)月指標(biāo)約400mg/L，其余13個(gè)月平均值低于366mg/L，總氮指標(biāo)月平均值最大值88.6mg/L，其余14個(gè)月平均值低于75.3mg/L，氨氮指標(biāo)月平均值最大值為65.4mg/L，其余14個(gè)月平均值低于53.0mg/L。

污水處理廠改造前的進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)大多高于原設(shè)計(jì)，進(jìn)水量未達(dá)到滿負(fù)荷。因此，大多數(shù)出水水質(zhì)指標(biāo)可以達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，但當(dāng)水量高或進(jìn)水水質(zhì)濃度高時(shí)，無法保證。

2.2分析改造前存在的問題和原因。

1)縣排水體質(zhì)為雨污合流制，雨季水泥砂量大。冬季進(jìn)水溫度低，最低溫度約5℃，生物池處理效率低，出水COD，氨氮達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。

2)污水處理廠晝夜進(jìn)水量變化較大，預(yù)處理提升泵池調(diào)節(jié)容積小，提升泵啟停頻率高，維護(hù)頻繁。

3)旋流沉砂池停留時(shí)間短，除砂效果差，增加后續(xù)結(jié)構(gòu)負(fù)擔(dān)。

4)初沉池出泥管堵塞，沉淀池停用，導(dǎo)致二次生化段無機(jī)進(jìn)水懸浮物含量高。

5)COD、氨氮和總氮的進(jìn)水量大于原設(shè)計(jì)值。根據(jù)校核計(jì)算，現(xiàn)有AAO池容量小，停留時(shí)間僅12.6h，處理負(fù)荷高。

6)二沉池采用半橋式刮泥機(jī)重力排泥，排泥不暢，浮泥較多，出水懸浮物較高，嚴(yán)重影響深度處理效果。

7）對(duì)于深度處理中使用的混凝土，過濾設(shè)施已停止使用。由于二沉池出水懸浮物較多，混凝后形成大量明礬花，出水直接進(jìn)入后端濾池，無沉淀設(shè)施，濾池采用細(xì)單層石英砂，最終導(dǎo)致濾池表面污泥結(jié)板，導(dǎo)致濾池?zé)o法使用。

三、確定升級(jí)改造工程的設(shè)計(jì)思路和工藝方案。

3.1改造工程進(jìn)出水質(zhì)確定。

本著適度先進(jìn)、預(yù)留空間的原則，預(yù)測(cè)污水廠未來的進(jìn)水水質(zhì)。鄉(xiāng)寧縣污水處理廠運(yùn)行多年，進(jìn)水水質(zhì)可靠性相當(dāng)大。2017年1月至2018年3月分析水廠水質(zhì)，結(jié)合生活污水水質(zhì)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)見表1。

鄉(xiāng)寧縣城市污水處理廠出水COD、氨氮、總磷實(shí)施GB3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)V標(biāo)準(zhǔn)限值要求，其余指標(biāo)仍實(shí)施GB18918-2002城市污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)A標(biāo)準(zhǔn)限值，見表2。

3.2改造總體思路。

根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)特點(diǎn)分析，生物脫氮除磷是升標(biāo)改造工程的主要工藝選擇。

1)預(yù)處理段:目前污水處理廠晝夜污水進(jìn)水量變化較大，目前集水池容積較小，停留時(shí)間僅滿足最大10min流量，導(dǎo)致泵啟停頻繁，對(duì)生化池運(yùn)行有一定影響。因此，粗格柵后增加一個(gè)調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)進(jìn)水量，配套污水提升泵，與現(xiàn)有集水池連接。

由于進(jìn)水含砂量大，增加了一個(gè)新的曝氣沉砂池，增加了停留時(shí)間，提高了沉砂池的穩(wěn)定性和排砂率，并在2mm內(nèi)增加了一個(gè)新的進(jìn)水網(wǎng)板細(xì)格柵，以減少生物池中的浮渣。

2）二次處理段：污水處理廠運(yùn)行多年，進(jìn)水水質(zhì)穩(wěn)定。生物脫氮除磷處理工藝符合工程水質(zhì)特點(diǎn)。降解污染物的主要工藝原設(shè)計(jì)為AAO工藝，符合指南要求。但目前進(jìn)水水質(zhì)較原設(shè)計(jì)有所提高，出水標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格。因此，有必要對(duì)原工藝進(jìn)行相應(yīng)的改造。

根據(jù)現(xiàn)有生化段池容量和升級(jí)改造建設(shè)規(guī)模，認(rèn)定生化池總停留時(shí)間12.6h短，處理負(fù)荷高，出水水質(zhì)無法保證。因此，有必要擴(kuò)大生化池容量/提高污泥濃度，降低容積負(fù)荷，確保二次處理段BOD5、COD、NH3、TN穩(wěn)定達(dá)到控制目標(biāo)。大部分TP可通過二次處理段的生物除磷去除，其余部分可通過三次處理段的化學(xué)反應(yīng)去除。為保證冬季寒冷條件下生化池污水溫度，保證污水中微生物的活性和主要水質(zhì)去除的穩(wěn)定性，增加了現(xiàn)狀及新建暴露生化段處理設(shè)施的相應(yīng)保溫措施。

3)深度處理段：維護(hù)現(xiàn)有機(jī)械絮凝池，增加斜板沉淀池，更換現(xiàn)有過濾材料，形成混凝、沉淀、過濾單元，懸浮顆粒聚集或形成絮凝，加速顆粒沉淀，達(dá)到固液分離的目的，確保水TP、SS標(biāo)準(zhǔn)。

4)增加應(yīng)急處理設(shè)施:當(dāng)冬季水溫低、出水COD、氨氮經(jīng)生化系統(tǒng)處理后仍不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)時(shí)，在深度處理段設(shè)置投藥設(shè)施:a.增加活性炭粉除設(shè)備，保證出水COD達(dá)標(biāo)，b.增加次氯酸鈉加設(shè)備，保證出水氨氮達(dá)標(biāo)。

3.3確定改造工藝方案。

采用預(yù)處理+多級(jí)AAO+混凝、沉淀、過濾的方案。

拆除現(xiàn)有的初始沉淀池，建立多級(jí)AAO厭氧缺氧池，改造現(xiàn)有的生物池為好氧池和二級(jí)缺氧、好氧池、新的斜板沉淀池的深度處理段、改造和維護(hù)原有的冷凝反應(yīng)池和雙層過濾器。

在一段好氧池中加入MBBR填料，提高硝化菌濃度，保溫并覆蓋新建的厭氧和缺氧池。

新建多級(jí)AAO厭氧缺氧池，在池體設(shè)計(jì)中，考慮多點(diǎn)進(jìn)水設(shè)置，充分利用原水中的碳源。

工藝流程見圖1。

四、升級(jí)改造工藝設(shè)計(jì)。

1)預(yù)處理階段:新建調(diào)節(jié)池、超細(xì)格柵、曝氣沉砂池及相應(yīng)配套設(shè)備，保留和利用原有進(jìn)水井、粗格柵及配套設(shè)施。

調(diào)節(jié)池上層為應(yīng)急加藥室，與調(diào)節(jié)池合建。應(yīng)急加藥室設(shè)有碳源加藥設(shè)備和活性炭粉末加藥設(shè)備。

二、二級(jí)處理階段：

A.多級(jí)AAO池是本工程污水處理的核心結(jié)構(gòu)，用于生物脫氮除磷。多級(jí)AAO池由五部分組成:厭氧區(qū)、一段缺氧區(qū)、一段好氧區(qū)和二段缺氧區(qū)。本次改造在原沉池拆除的空地上新建厭氧區(qū)、一段缺氧區(qū)，原AAO池為一段好氧區(qū)、二段缺氧區(qū)、二段好氧區(qū)。

改造后生物池設(shè)計(jì)參數(shù):總停留時(shí)間為26.4h，其中厭氧池為2.0h，一段缺氧池為12h，一段好氧池為8.0h，二段缺氧池為3.3h，二段好氧池為1.1h，混合物污泥濃度為4000mg。

由于本項(xiàng)目進(jìn)水生物脫氮碳源不足，為保證反硝化過程的充分進(jìn)行，設(shè)置了碳源加入系統(tǒng)，在實(shí)際運(yùn)行中根據(jù)水質(zhì)進(jìn)行碳源加入，碳源加入量按BOD5/TN提高到3.5∶1進(jìn)行配置。

鄉(xiāng)寧縣冬季氣溫較低。為了保證生化池的污水溫度，新建的厭氧池和缺氧池被覆蓋和保溫。原生物池已建成覆蓋設(shè)施，不變。

b.污水處理廠有兩個(gè)20m中進(jìn)周出的二沉池，采用半橋式刮泥機(jī)。二沉池最大流量時(shí)，表面負(fù)荷為1.05m3/(m2h)，停留時(shí)間為2.4h。半橋式刮泥機(jī)原用于重力排泥。運(yùn)行時(shí)間越長，管道堵塞，排泥不暢，浮泥較多。因此，將兩臺(tái)刮泥設(shè)備改造成兩臺(tái)全橋式刮泥機(jī)，并根據(jù)二沉池現(xiàn)狀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)定制專用刮泥機(jī)。

3)深度處理階段和出水：改造機(jī)械絮凝池，新建斜板沉淀池，更換濾池內(nèi)濾料，配套排水管道。保留和使用原接觸式消毒池、巴氏殺菌測(cè)量罐和在線監(jiān)測(cè)室。