小型污水處理廠設備

一、工程背景。

山西某污水處理廠原建設規(guī)模為1.0萬m3/d。污水處理工藝采用AAO+機械絮凝反應+過濾工藝，出水標準按GB18918-2002城市污水處理廠污染物排放標準一級標準一級標準要求執(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準的政策背景下，根據(jù)2022年山西水污染防治行動計劃文件要求，污水處理廠出水COD、氨氮、總磷三大污染物排放指標穩(wěn)定達到地表水V標準要對污水處理廠進行升級改造。

二是污水處理廠升級改造前的概況。

2.1改造前水質、水量及實際運行情況。

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

目前月平均COD指標2個月指標約400mg/L，其余13個月平均值低于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個月平均值低于53.0mg/L。

污水處理廠改造前的進水水質指標大多高于原設計，進水量未達到滿負荷。因此，大多數(shù)出水水質指標可以達到一級A標準，但當水量高或進水水質濃度高時，無法保證。

2.2分析改造前存在的問題和原因。

1)縣排水體質為雨污合流制，雨季水泥砂量大。冬季進水溫度低，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)污水處理廠晝夜進水量變化較大，預處理提升泵池調節(jié)容積小，提升泵啟停頻率高，維護頻繁。

3)旋流沉砂池停留時間短，除砂效果差，增加后續(xù)結構負擔。

4)初沉池出泥管堵塞，沉淀池停用，導致二次生化段無機進水懸浮物含量高。

5)COD、氨氮和總氮的進水量大于原設計值。根據(jù)校核計算，現(xiàn)有AAO池容量小，停留時間僅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，出水直接進入后端濾池，無沉淀設施，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改造工程進出水質確定。

本著適度先進、預留空間的原則，預測污水廠未來的進水水質。鄉(xiāng)寧縣污水處理廠運行多年，進水水質可靠性相當大。2017年1月至2018年3月分析水廠水質，結合生活污水水質特點，設計進水水質見表1。

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

3.2改造總體思路。

根據(jù)進水水質特點分析，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:目前污水處理廠晝夜污水進水量變化較大，目前集水池容積較小，停留時間僅滿足最大10min流量，導致泵啟停頻繁，對生化池運行有一定影響。因此，粗格柵后增加一個調節(jié)池，調節(jié)進水量，配套污水提升泵，與現(xiàn)有集水池連接。

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

2）二次處理段：污水處理廠運行多年，進水水質穩(wěn)定。生物脫氮除磷處理工藝符合工程水質特點。降解污染物的主要工藝原設計為AAO工藝，符合指南要求。但目前進水水質較原設計有所提高，出水標準嚴格。因此，有必要對原工藝進行相應的改造。

根據(jù)現(xiàn)有生化段池容量和升級改造建設規(guī)模，認定生化池總停留時間12.6h短，處理負荷高，出水水質無法保證。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(wěn)定達到控制目標。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去除的穩(wěn)定性，增加了現(xiàn)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(xiàn)有機械絮凝池，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(tǒng)處理后仍不能穩(wěn)定達標時，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、過濾的方案。

拆除現(xiàn)有的初始沉淀池，建立多級AAO厭氧缺氧池，改造現(xiàn)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，考慮多點進水設置，充分利用原水中的碳源。

工藝流程見圖1。

四、升級改造工藝設計。

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

調節(jié)池上層為應急加藥室，與調節(jié)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(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)。

改造后生物池設計參數(shù):總停留時間為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。

由于本項目進水生物脫氮碳源不足，為保證反硝化過程的充分進行，設置了碳源加入系統(tǒng)，在實際運行中根據(jù)水質進行碳源加入，碳源加入量按BOD5/TN提高到3.5∶1進行配置。

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施，不變。

b.污水處理廠有兩個20m中進周出的二沉池，采用半橋式刮泥機。二沉池最大流量時，表面負荷為1.05m3/(m2h)，停留時間為2.4h。半橋式刮泥機原用于重力排泥。運行時間越長，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(jù)二沉池現(xiàn)狀的內部結構定制專用刮泥機。

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監(jiān)測室。