余姚市小曹娥城市污水處理廠規(guī)劃遠(yuǎn)期設(shè)計規(guī)模為30萬m³/d，其中已建一、二期工程的設(shè)計處理規(guī)模為15萬m³/d，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。近年來，隨著地區(qū)發(fā)展和人口增加，該污水處理廠已超負(fù)荷運行，最高日進(jìn)水量達(dá)20.9萬m³/d，日均進(jìn)水量大于15萬m³/d，頻次約26.7%，亟需進(jìn)行改造擴(kuò)容，本次三期改造工程擴(kuò)建規(guī)模為7.5萬m³/d，工程建成后，本廠總設(shè)計規(guī)模達(dá)到22.5萬m³/d，出水執(zhí)行一級A標(biāo)準(zhǔn)。遠(yuǎn)期視本廠進(jìn)水量增長情況和四類提標(biāo)要求，適時進(jìn)行擴(kuò)建和提標(biāo)。

1 污水處理廠現(xiàn)狀

1.1 現(xiàn)狀工藝流程及運行情況

該污水處理廠現(xiàn)狀工藝流程為進(jìn)水高位井→綜合池→AAO生物反應(yīng)池→平流二沉池→穩(wěn)定塘→濾站→消毒池→排放（圖1）。污泥處理采用帶式濃縮脫水一體機(jī)，出泥含水率為80%。

該污水處理廠現(xiàn)狀出水基本可達(dá)到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，但由于該廠已超負(fù)荷運行，對出水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)造成威脅。

由表1可知，本廠出水NH3-N較低，出水TN主要為硝態(tài)氮，可加強(qiáng)反硝化效果，實現(xiàn)TN的進(jìn)一步去除。

1.2 現(xiàn)狀主要構(gòu)、建筑物

該污水處理廠現(xiàn)狀主要構(gòu)筑物有進(jìn)水高位井、綜合池、AAO生物反應(yīng)池及二沉池、穩(wěn)定塘、濾站、消毒池、鼓風(fēng)機(jī)房及變配電間、儲泥池、污泥濃縮脫水機(jī)房和加氯間等（表2）。本廠服務(wù)范圍內(nèi)的污水經(jīng)廠外污水泵站提升后進(jìn)入廠內(nèi)進(jìn)水高位井，經(jīng)進(jìn)水高位井配水后接入綜合池，綜合池兼具沉砂、水解酸化的作用。

1.3 存在的問題

本改造工程面臨擴(kuò)容、改造和預(yù)留遠(yuǎn)期提標(biāo)條件三大目標(biāo)。結(jié)合現(xiàn)狀調(diào)研，主要存在以下問題。

（1）現(xiàn)狀生物反應(yīng)池停留時間較短

現(xiàn)狀生物反應(yīng)池工藝為AAO工藝，原按國標(biāo)一級B出水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，停留時間較短，約9.4 h。出水標(biāo)準(zhǔn)提升為一級A標(biāo)準(zhǔn)后，在目前進(jìn)水水質(zhì)低于設(shè)計值，且深度處理段有穩(wěn)定塘和濾站的情況下，勉強(qiáng)達(dá)標(biāo)，但不利于穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

（2）二沉池負(fù)荷高

現(xiàn)狀進(jìn)水水量已超過設(shè)計水量，造成現(xiàn)狀二沉池表面水力負(fù)荷較高（1.53 m³/㎡/h），時有漂泥現(xiàn)象產(chǎn)生。

（3）用地問題

該污水處理廠遠(yuǎn)期設(shè)計規(guī)模為30萬m³/d，且按照浙江省和寧波市的相關(guān)文件要求，該廠遠(yuǎn)期需按“四類水”出水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行提標(biāo)（CODCr、BOD5、氨氮、TN、TP和SS分別達(dá)到30、6、1.5、10、0.3 mg/L和5 mg/L），本廠總用地面積僅191 600 ㎡，，用地緊張。本改造工程需預(yù)留遠(yuǎn)期擴(kuò)建和提標(biāo)的條件。

2 改造工程工藝設(shè)計

（1）針對現(xiàn)狀生物反應(yīng)池停留時間較短和二沉池負(fù)荷較高的問題，在廠區(qū)北側(cè)預(yù)留空地處新建一座Bardenpho生物反應(yīng)池及二沉池，減少現(xiàn)狀生物反應(yīng)池和二沉池的負(fù)荷，保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

（2）針對用地緊張，同時需為遠(yuǎn)期預(yù)留擴(kuò)建和提標(biāo)條件的問題，本改造工程總平面布置按照30萬m³/d進(jìn)行統(tǒng)一布局，預(yù)留提標(biāo)至“準(zhǔn)Ⅳ類水”出水標(biāo)準(zhǔn)的用地。在污水處理工藝的選擇上考慮“準(zhǔn)Ⅳ類水”出水標(biāo)準(zhǔn)，通過新建Bardenpho生物反應(yīng)池，強(qiáng)化脫氮的同時降低現(xiàn)有生物反應(yīng)池負(fù)荷，從而提高CODCr、BOD5和氨氮的去除率，擬在深度處理段設(shè)置高效沉淀池和反硝化深床濾池，保證出水TN、TP、SS和CODCr的達(dá)標(biāo)，本次工程相應(yīng)預(yù)留深度處理設(shè)施用地。本工程遠(yuǎn)期總體平面布置方案如圖2所示，圖中虛線所示范圍內(nèi)為本次工程新建構(gòu)筑物，直線框中為遠(yuǎn)期新建構(gòu)筑物。為節(jié)約用地，生物反應(yīng)池與二沉池合建，二沉池采用占地較小的矩形周進(jìn)周出二沉池；遠(yuǎn)期新建的高效沉淀池擬采用加載體型高效沉淀池，增加設(shè)計表面負(fù)荷，減少占地。

2.1 設(shè)計水質(zhì)

本改造工程的設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)表3所示。

2.2 改造工程工藝流程

本改造工程出水標(biāo)準(zhǔn)仍執(zhí)行國標(biāo)一級A標(biāo)準(zhǔn)，通過新建1座7.5萬m³/d的生物反應(yīng)池和矩形周進(jìn)周出二沉池（與生物反應(yīng)池合建）實現(xiàn)污水廠擴(kuò)容至22.5萬m³/d。改造后的工藝流程如圖3所示。

本著與污水處理廠現(xiàn)狀設(shè)施協(xié)調(diào)的原則，考慮遠(yuǎn)期（“準(zhǔn)Ⅳ類水”出水標(biāo)準(zhǔn)）的深度脫氮要求，生物反應(yīng)池推薦采用具有強(qiáng)化脫氮功能的Bardenpho工藝。

Bardenpho工藝與常規(guī)AAO工藝相比，有利于強(qiáng)化脫氮，符合出水水質(zhì)要求，可充分利用進(jìn)水中的碳源，節(jié)省碳源投加量。

進(jìn)水首先在厭氧段進(jìn)行釋磷反應(yīng)后進(jìn)入前置缺氧段，好氧段1的混合液回流至前置缺氧段，回流混合液中的NO3--N在反硝化菌的作用下利用進(jìn)水中的碳源在前置缺氧段中進(jìn)行反硝化反應(yīng)。

前置缺氧段出水進(jìn)入好氧段1，在其中進(jìn)行含碳有機(jī)物的氧化，含氮有機(jī)物的氨化和氨氮的硝化。前置缺氧段中反硝化過程產(chǎn)生的氮氣也在好氧段1中因曝氣而吹脫釋出。

好氧段1出水進(jìn)入搖擺段，搖擺段可作為缺氧段（脫氮）或者好氧段運行，作為缺氧段運行時，反硝化菌利用內(nèi)源代謝物質(zhì)進(jìn)一步反硝化，此時可在該段投加碳源強(qiáng)化脫氮。當(dāng)冬天硝化效果較差時，搖擺段則可作為好氧段運行，以強(qiáng)化硝化效果。目前，該廠硝化效果較好，搖擺段作為缺氧段運行，由于出水TN能達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)，暫未在搖擺段中投加碳源。

搖擺段出水進(jìn)入好氧段2，通過曝氣作用吹脫反硝化作用產(chǎn)生的氮氣，從而改善污泥沉降性能。同時，部分殘余的氨氮也可在本區(qū)被硝化。

2.3 工程設(shè)計

本工程主要新增的構(gòu)筑物有Bardenpho生物反應(yīng)池、矩形周進(jìn)周出二沉池（與生物反應(yīng)池合建）、污泥濃縮池。改造的構(gòu)筑物有鼓風(fēng)機(jī)房、污泥濃縮脫水機(jī)房、濾站等。

（1）Bardenpho生物反應(yīng)池

Bardenpho生物反應(yīng)池設(shè)計處理水量為7.5萬m³/d，包括厭氧段、缺氧段1、好氧段1、搖擺段和好氧段2。其中，厭氧段停留時間為1.5 h，缺氧段1停留時間為6.2 h，好氧段1停留時間為9.2 h，搖擺段停留時為2.3 h，好氧段2停留時間為1.2 h。生物反應(yīng)池內(nèi)設(shè)計懸浮固體濃度為3 500 mg/L，設(shè)計泥齡為14 d，混合液回流比為100%~300%，污泥回流比為50%~100%。

厭氧段設(shè)4臺潛水?dāng)嚢杵鳎D(zhuǎn)速為462 r/min，葉輪直徑為650 mm，功率為7.5 kW；缺氧段1設(shè)16臺潛水推流器，轉(zhuǎn)速為63 r/min，葉輪直徑為1 600 mm，功率為3.0 kW；搖擺段底部設(shè)有板條式微孔曝氣器，同時設(shè)有8臺潛水推流器，轉(zhuǎn)速為56 r/min，葉輪直徑為2 000 mm，功率為4.0 kW。好氧段1和好氧段2設(shè)有板式微孔曝氣器約為2 300 m，單米供氣量為10m3/h。設(shè)有混合液回流泵10臺，單臺流量為1 563m³/h，揚(yáng)程為1.0 m，功率為13kW；設(shè)有污泥回流泵6臺（4用2備），單臺流量為781m³/h，揚(yáng)程為2.6 m，功率為11 kW。

（2）二沉池

二沉池采用矩形周進(jìn)周出形式，與生物反應(yīng)池合建，設(shè)計處理水量為7.5萬m³/d，分為12格，單格尺寸為38.7 m×8.8 m×4.0 m（有效水深）。二沉池最大設(shè)計表面負(fù)荷為1.0m3/m2/h，停留時間為2.9 h。

二沉池主要設(shè)備有：非金屬鏈條刮泥刮渣機(jī)為12套，單套寬度為6.15 m，長度為38.7 m，功率為6.0 kW；配水渠閘門12套，B×H=500 mm×500 mm，功率為0.37 kW；配水渠排渣閘門12套，B×H=300 mm×1 100 mm；出水渠閘門12套，B×H=800 mm×800 mm；污泥渠閘門12套，B×H=700 mm×1 000 mm，功率為0.37 kW。

（3）污泥濃縮池

污泥濃縮池對全廠二沉池排放的剩余污泥進(jìn)行重力濃縮，減少脫水污泥體積。本工程新建2座，遠(yuǎn)期再新建2座，單座直徑為20 m。近期污泥固體負(fù)荷為57.7 kg/(m2?d)，濃縮時間為13.1 h。

污泥濃縮池主要設(shè)備有：懸掛式中心傳動污泥濃縮機(jī)2套，單套直徑為20 m，功率為1.5 kW；手動垂直可調(diào)堰門2套，B×H=1 000 mm×1 500 mm。

（4）改造鼓風(fēng)機(jī)房

現(xiàn)狀鼓風(fēng)機(jī)房現(xiàn)有鼓風(fēng)機(jī)7臺，其中羅茨風(fēng)機(jī)4臺，單臺風(fēng)量95m3/min，風(fēng)壓7.0 m，功率為160 kW；磁懸浮風(fēng)機(jī)3臺，單臺風(fēng)量108 m3/min，風(fēng)壓為7.0 m，功率為190 kW（變頻）。本改造工程新增4臺磁懸浮風(fēng)機(jī)替換羅茨風(fēng)機(jī)，單臺風(fēng)量為180 m3/min，風(fēng)壓為7.0 m，功率為300 kW（變頻）。

（5）改造濾站

現(xiàn)狀濾站的主要功能是進(jìn)一步去除懸浮固體和TP，有6格廊道，單格尺寸為61.2 m×3.5 m×5.0 m，現(xiàn)有360旋轉(zhuǎn)濾床18套（單套最大處理能力約為450m3/h）。本改造工程保留利用濾站池體，對局部進(jìn)行改造，增加2套直徑為2.5 m濾布轉(zhuǎn)盤過濾設(shè)備，單套最大處理能力約2 050m3/h，過濾面積為264m2。

新增的主要設(shè)備有：電動矩形閘門2套，B×H=1 600 mm×1 000 mm，功率為0.75 kW；反洗泵32臺，單臺流量為50m3/h，揚(yáng)程為7.0 m，功率為2.2 kW；驅(qū)動電機(jī)2臺，功率為1.1 kW。

（6）改造加氯間

現(xiàn)狀加氯間內(nèi)有3臺制備能力20 kg/h的二氧化氯發(fā)生器，本工程改造后，設(shè)計規(guī)模達(dá)到22.5m³/d，設(shè)計加氯量取10 mg/L，需增加2臺制備能力20 kg/h的二氧化氯發(fā)生器，單臺功率9 kW。同時，相應(yīng)增加2臺鹽酸計量泵、2臺氯酸鈉計量泵、更換3臺動力水增壓泵（2用1備）。其中鹽酸計量泵和氯酸鈉計量泵單臺流量為35 L/min，P=0.17 MPa。增壓泵單臺流量為87m³/h，揚(yáng)程為38 m，功率為15 kW。

3 運行效果分析

改造工程于2018年5月建成運行，至今各工藝單元運行良好，出水水質(zhì)可穩(wěn)定達(dá)到GB 18918—2002的一級A標(biāo)準(zhǔn)。2018年6月~2019年1月，本改造工程新建二沉池出水水質(zhì)統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表4所示。

從表中數(shù)據(jù)可以看出，改造工程新建的Bardenpho生物反應(yīng)池及二沉池出水主要水質(zhì)指標(biāo)能穩(wěn)定達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)。

4 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

本改造工程總投資為16 757.30萬元，其中工程建設(shè)費用13 876.76萬元。單位處理成本1.28元/m³污水，單位經(jīng)營成本為0.86元/m³污水。

5 結(jié)語

（1）改造工程新建一座處理規(guī)模為7.5萬m³/d的生物反應(yīng)池及二沉池，并對部分現(xiàn)狀構(gòu)、建筑物進(jìn)行改造，實現(xiàn)污水處理廠處理規(guī)模增至22.5萬m³/d，出水穩(wěn)定達(dá)到GB 18918—2002的一級A標(biāo)準(zhǔn)。

（2）考慮遠(yuǎn)期（“四類水”出水標(biāo)準(zhǔn)）的深度脫氮要求，生物反應(yīng)池推薦采用有利于強(qiáng)化脫氮的Bardenpho工藝。考慮廠區(qū)用地緊張，二沉池采用占地較小的矩形周進(jìn)周出沉淀池，并與生物反應(yīng)池合建。

（3）改造工程總平面布置按照遠(yuǎn)期處理規(guī)模30萬m³/d進(jìn)行統(tǒng)一布局，并預(yù)留提標(biāo)至“四類水”出水標(biāo)準(zhǔn)的用地。

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