小型污水處理廠(chǎng)設備

一、工程背景。

山西某污水處理廠(chǎng)原建設規模為1.0萬(wàn)m3/d。污水處理工藝采用AAO+機械絮凝反應+過(guò)濾工藝，出水標準按GB18918-2002城市污水處理廠(chǎng)污染物排放標準一級標準一級標準要求執行，部分用于城市景觀(guān)用水，部分直接排入河流。

在全面提高城市污水處理廠(chǎng)排放標準的政策背景下，根據2022年山西水污染防治行動(dòng)計劃文件要求，污水處理廠(chǎng)出水COD、氨氮、總磷三大污染物排放指標穩定達到地表水V標準要對污水處理廠(chǎng)進(jìn)行升級改造。

二是污水處理廠(chǎng)升級改造前的概況。

2.1改造前水質(zhì)、水量及實(shí)際運行情況。

通過(guò)對2017年1月至2018年3月水廠(chǎng)進(jìn)出水質(zhì)的分析，污水處理廠(chǎng)總進(jìn)水量大于4000m3/d~6000m3/d，2017年進(jìn)水量季節性變化明顯，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2個(gè)月指標約400mg/L，其余13個(gè)月平均值低于366mg/L，總氮指標月平均值最大值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(chǎng)改造前的進(jìn)水水質(zhì)指標大多高于原設計，進(jìn)水量未達到滿(mǎn)負荷。因此，大多數出水水質(zhì)指標可以達到一級A標準，但當水量高或進(jìn)水水質(zhì)濃度高時(shí)，無(wú)法保證。

2.2分析改造前存在的問(wèn)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，氨氮達不到標準。

2)污水處理廠(chǎng)晝夜進(jìn)水量變化較大，預處理提升泵池調節容積小，提升泵啟停頻率高，維護頻繁。

3)旋流沉砂池停留時(shí)間短，除砂效果差，增加后續結構負擔。

4)初沉池出泥管堵塞，沉淀池停用，導致二次生化段無(wú)機進(jìn)水懸浮物含量高。

5)COD、氨氮和總氮的進(jìn)水量大于原設計值。根據校核計算，現有AAO池容量小，停留時(shí)間僅12.6h，處理負荷高。

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

7）對于深度處理中使用的混凝土，過(guò)濾設施已停止使用。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(wú)沉淀設施，濾池采用細單層石英砂，最終導致濾池表面污泥結板，導致濾池無(wú)法使用。

三、確定升級改造工程的設計思路和工藝方案。

3.1改造工程進(jìn)出水質(zhì)確定。

本著(zhù)適度先進(jìn)、預留空間的原則，預測污水廠(chǎng)未來(lái)的進(jìn)水水質(zhì)。鄉寧縣污水處理廠(chǎng)運行多年，進(jìn)水水質(zhì)可靠性相當大。2017年1月至2018年3月分析水廠(chǎng)水質(zhì)，結合生活污水水質(zhì)特點(diǎn)，設計進(jìn)水水質(zhì)見(jiàn)表1。

鄉寧縣城市污水處理廠(chǎng)出水COD、氨氮、總磷實(shí)施GB3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標準V標準限值要求，其余指標仍實(shí)施GB18918-2002城市污水處理廠(chǎng)污染物排放標準A標準限值，見(jiàn)表2。

3.2改造總體思路。

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

1)預處理段:目前污水處理廠(chǎng)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(mǎn)足最大10min流量，導致泵啟停頻繁，對生化池運行有一定影響。因此，粗格柵后增加一個(gè)調節池，調節進(jìn)水量，配套污水提升泵，與現有集水池連接。

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，提高了沉砂池的穩定性和排砂率，并在2mm內增加了一個(gè)新的進(jìn)水網(wǎng)板細格柵，以減少生物池中的浮渣。

2）二次處理段：污水處理廠(chǎng)運行多年，進(jìn)水水質(zhì)穩定。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計為AAO工藝，符合指南要求。但目前進(jìn)水水質(zhì)較原設計有所提高，出水標準嚴格。因此，有必要對原工藝進(jìn)行相應的改造。

根據現有生化段池容量和升級改造建設規模，認定生化池總停留時(shí)間12.6h短，處理負荷高，出水水質(zhì)無(wú)法保證。因此，有必要擴大生化池容量/提高污泥濃度，降低容積負荷，確保二次處理段BOD5、COD、NH3、TN穩定達到控制目標。大部分TP可通過(guò)二次處理段的生物除磷去除，其余部分可通過(guò)三次處理段的化學(xué)反應去除。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)去除的穩定性，增加了現狀及新建暴露生化段處理設施的相應保溫措施。

3)深度處理段：維護現有機械絮凝池，增加斜板沉淀池，更換現有過(guò)濾材料，形成混凝、沉淀、過(guò)濾單元，懸浮顆粒聚集或形成絮凝，加速顆粒沉淀，達到固液分離的目的，確保水TP、SS標準。

4)增加應急處理設施:當冬季水溫低、出水COD、氨氮經(jīng)生化系統處理后仍不能穩定達標時(shí)，在深度處理段設置投藥設施:a.增加活性炭粉除設備，保證出水COD達標，b.增加次氯酸鈉加設備，保證出水氨氮達標。

3.3確定改造工藝方案。

采用預處理+多級AAO+混凝、沉淀、過(guò)濾的方案。

拆除現有的初始沉淀池，建立多級AAO厭氧缺氧池，改造現有的生物池為好氧池和二級缺氧、好氧池、新的斜板沉淀池的深度處理段、改造和維護原有的冷凝反應池和雙層過(guò)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AAO厭氧缺氧池，在池體設計中，考慮多點(diǎn)進(jìn)水設置，充分利用原水中的碳源。

工藝流程見(jiàn)圖1。

四、升級改造工藝設計。

1)預處理階段:新建調節池、超細格柵、曝氣沉砂池及相應配套設備，保留和利用原有進(jìn)水井、粗格柵及配套設施。

調節池上層為應急加藥室，與調節池合建。應急加藥室設有碳源加藥設備和活性炭粉末加藥設備。

二、二級處理階段：

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

改造后生物池設計參數: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。

由于本項目進(jìn)水生物脫氮碳源不足，為保證反硝化過(guò)程的充分進(jìn)行，設置了碳源加入系統，在實(shí)際運行中根據水質(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施，不變。

b.污水處理廠(chǎng)有兩個(gè)20m中進(jìn)周出的二沉池，采用半橋式刮泥機。二沉池最大流量時(shí)，表面負荷為1.05m3/(m2h)，停留時(shí)間為2.4h。半橋式刮泥機原用于重力排泥。運行時(shí)間越長(cháng)，管道堵塞，排泥不暢，浮泥較多。因此，將兩臺刮泥設備改造成兩臺全橋式刮泥機，并根據二沉池現狀的內部結構定制專(zhuān)用刮泥機。

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