想提標改造但場地受限、不能停產？看看這家污水廠是如何做的
1 工程概況
某污水處理廠現狀處理規模為16萬m3／d，分為南、北兩個廠區，其中南區處理能力為5萬m3／d，北區處理能力為11萬m3／d。污水處理采用“MSBR+微絮凝過濾”工藝，污水排放標準執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A標準，部分處理后尾水經過中水處理設施，用于周邊地區中水回用，中水生產規模為4萬m3／d。設計進、出水水質如表1所示。
根據該市排水專項規劃和環保部門對污水處理廠提出的新的水質要求，對污水處理廠進行提標擴容，工程擴建規模為4萬m3／d，擴建后總規模達到20萬m3／d，出水水質由一級A標準提升至“準地表水Ⅳ類水質標準”（CODCr、氨氮、TP 執行地表水Ⅳ類水質標準）。根據近年來進水統計數據，提標擴容工程設計進、出水水質如表2所示。
該污水處理廠的處理污水以生活污水為主，進水水質濃度較高，水量波動較大。在高峰期時，總進水量可達18萬m3／d，已超過現狀處理規模。原MSBR處理系統設計水量為16萬m3／d，進水氨氮質量濃度為53mg／L、出水質量濃度為5mg／L，本次提標后，進水質量濃度提升至67mg／L、出水質量濃度降至1.5mg／L。為了保證硝化反應完全發生，需減少進水量，延長硝化段停留時間。此外，進水TN由70mg／L 提升至80mg／L，缺氧區容積也無法滿足，需要延長反硝化停留時間。經核算，本次提標擴容工程實施后，現有MSBR處理系統僅能保證12萬m3／d 的處理能力。南區由5萬m3／d減量至4萬m3／d，北區由11萬m3／d減量至8萬m3／d。受到場地限制以及不能停產的實際情況，本工程難以在現有MSBR池內部進行改造，因此，利用北側廠區原有預留用地，同時拆除原中間沉淀池，新建1條8萬m3／d的生物處理線。
2 提標擴容工藝設計
2.1 工藝選擇
本工程已建污水處理采用MSBR工藝，屬于活性污泥法集約化池型的一種。本次提標擴建工程由于受到現狀場地的限制，既要對已建工程進行提標改造，同時還要進行擴建，使處理總規模達到20萬m3／d。在現有用地范圍內采用傳統活性污泥法乃至集約化一體化的活性污泥法很難滿足處理要求，必須采用更為省地節地的工藝。
如表3 所示，MBR工藝是一種由膜分離技術與生物處理技術相結合的新型水處理技術，具有占地面積小、生化效率高、出水水質好等優點，目前已廣泛應用于污水處理領域，可以有效處理多種污水，如工業廢水、生活污水、養殖污水、醫院污水等。因受用地的限制，本工程污水處理工藝擬新增高效節地的MBR 處理工藝，同時解決提標和擴建要求。從系統性改造角度出發，提出了“原廠減量+擴建MBR”工藝，擬采用對現有設施減量和新建MBR工藝的方法，實現提標擴容目標。
2.2 水量分配
遵循提標擴建工程實施時，盡可能不影響現有設施正常運行的原則，改造工程基本沿用現有的處理構筑物，維持平面布局現狀。根據最新的設計水質，本工程對現有設施進行復核。現有16萬m3／d處理規模的MSBR 系統減量至12萬m3／d以滿足氨氮、TN的達標要求，生物處理后增加混凝沉淀，提升現有深度處理設施處理能力，確保CODCr、TP、SS等指標的達標。因用地有限、出水標準較高，混凝沉淀采用占地少、處理效率高的磁混凝沉淀形式。同時，本項目在現有用地上新建1條8萬m3／d的MBR膜處理線。水量分配如圖1所示，污水處理工藝流程如圖2 所示。
南區污水處理規模減量后為4萬m3／d，是一套獨立的處理系統，基本利用已建污水處理構筑物。城市污水收集后進入進水泵房（粗格柵與進水泵房合建），通過泵房前端設置的粗格柵去除污水中的較大漂浮物，再經進水泵提升進入細格柵井和沉砂池，以去除較小的漂浮物、油脂和砂粒。沉砂池出水流入初沉池，去除部分污染物后進入生物反應池進行處理，經MSBR反應池處理后，通過管道送至北區，與北區MSBR處理線混合，再經深度處理工藝后消毒排放。
北區污水處理規模為16萬m3／d，首先經過預處理單元的粗格柵、細格柵、曝氣沉砂池，然后進入新建初沉池處理后的污水，8萬m3／d 進入MSBR處理線，出水與南區MSBR處理線出水混合后，再經混凝沉淀、臭氧氧化、過濾工藝后消毒排放；另外8萬m3／d進入新建MBR 處理線，經AAO反應池及膜反應池的出水加氯消毒處理后排入水體。
工程實施后，污水處理廠仍然分為南、北兩個區域。南側區處理流程全部利用已建構筑物，無需新建設施。北側區處理流程基本利用已建構筑物，同時需拆除并新建部分構筑物，拆除及新建構筑物單元主要涉及預處理單元、生物處理單元和深度處理單元。
根據工藝路線，各處理段進、出水水質指標如表4所示。平面布置如圖3所示。
2.3 主要新建構筑物參數設計
2.3.1 預處理單元
南側區預處理減量運行，已建構筑物能夠滿足提標后的處理要求，無需新增設備設施。北側區擴容提標后的處理能力為16萬m3／d，因此，需新增1座5萬m3／d的粗格柵及進水泵房和細格柵及曝氣沉砂池；同時，為了加大無機懸浮顆粒、部分顆粒性BOD5及少量TP的去除，拆除原A段曝氣池，新建1座16萬m3／d初沉池。
2.3.2 生物處理單元
南側區已建生物處理MSBR反應池減量至4萬m3／d，仍然沿用現有構筑物。北側區已建生物處理MSBR反應池減量至8萬m3／d，在原初沉池用地新增1條獨立的MBR系統處理線，設計規模為8萬m3／d，新增構筑物包括1座AAOA生物反應池、1座MBR膜反應池及設備間、1座鼓風機房及變電所。經北區初沉池的出水，一部分進入MBR膜處理線處理，處理后尾水經產水泵抽吸后接入已建加氯接觸池消毒。
（1）AAOA生物反應池
AAOA 生物反應池采用1座2池，有效水深為9m，總有效容積為61667m3，總停留時間為18.5h。反應池由厭氧區、缺氧區和好氧區組成，主要去除污水中的有機污染物及氮、磷等污染物。生物反應池同時配套超細格柵、雙曲面攪拌器、混合液回流泵和微孔曝氣管等設備。主要設計參數如下：設計規模為8萬m3／d，總停留時間為18.5h，有效水深為9m，厭氧區停留時間為1.5h，缺氧區停留時間為10.5h，好氧區停留時間為6.5h，污泥質量濃度為6～8g／L，污泥產率為0.60kg DS／（kgBOD5），剩余污泥量為10080kg／d，氣水比為6.8∶1，污泥回流比為400%～500%，好氧至缺氧混合液回流為300%～400%，缺氧至厭氧混合液回流為100%～200%。
（2）MBR膜池
MBR膜池是工藝的核心部分，主要為浸沒式膜組件。膜組件通過機械篩分、截流等作用對廢水和污泥混合液進行固液分離。大分子物質等被濃縮后返回生物反應器，從而避免了微生物的流失。生物處理系統和膜分離組件的有機組合，不僅提高了系統的出水水質和運行的穩定程度，還延長了難降解大分子物質在生物反應器中的水力停留時間，加強了系統對難降解物質的去除效果。
生物池經過最終的好氧出水后，進入MBR膜池，通過膜豐富的生物相、高污泥濃度以及膜的綜合作用，使污水得到進一步的凈化，通過MBR膜池工藝的處理過程，BOD5、CODCr、氨氮、TN、TP進一步降解，并最終達到出水標準。
MBR 膜池設備為性能包設備，配套設備包括產水泵、膜鼓風機、清洗加藥裝置等系統。主要設計參數如下：設計規模為8萬m3／d，峰值系數為1.3，停留時間為1.5h，峰值膜通量為15L／（m2·h），污泥質量濃度為10g/L，氣水比為10∶1。
2.3.3 深度處理單元
北側區已建深度處理設施減量至12萬m3／d，用于南側區和北側區MSBR處理線的深度處理，在砂濾池前增加1座磁混凝沉淀池、1座臭氧接觸池和1座臭氧發生器間，完善深度處理工序，提高達標保障率。
在磁混凝沉淀池前增設中間提升泵房，與磁混凝沉淀池合建，對污水進行一步提升，以防止后續設施埋深過大。設計規模為12萬m3／d，采用1座3組，混凝池停留時間為3min，絮凝池停留時間為6.5min，沉淀池停留時間為23.5min，沉淀池表面負荷為18.5m3／（m2·h）。提升泵房采用4臺潛水軸流泵，單泵流量為2 167m3／h，揚程為2.5m。
臭氧接觸池主要是將臭氧送入污水中，氧化去除一部分難去除的CODCr、脫去水中的色度、同步消毒等。設計規模為12萬m3／d，停留時間為30min，臭氧投加質量濃度為10mg／L。
3 運行成本及效果
本工程總投資約為4.8億元，單位處理成本為2.06元／m3，單位經營成本約為1.35元／m3。目前，該廠已投入運行，并已穩定達標。該工程的實施既解決了現有污水處理廠超負荷運行的問題，又確保了河道生態補水、污水熱源及綠化灌溉等方面用水的需要。
4 小結
某污水處理廠采用“原廠減量+擴建MBR”工藝，設計規模在原有16萬m3／d 的基礎上，新增4萬m3／d處理量，出水一部分排入水體，一部分作為中水回用。該項目在不新增用地的情況下，采用“原廠減量+擴建MBR”以及拆老建新的思路，使老廠實現了擴容及提標的目標。該項目MBR工藝在實際運行中運行穩定，為高磷、低溫生活污水的處理提供了參考。
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