引言

為實現太湖流域水環境質量持續改善，《太湖地區城鎮污水處理廠及重點工業行業主要水污染物排放限值》（DB32/1072—2018）于2018年6月1日頒布實施，明確要求江蘇省太湖地區城鎮污水處理廠在一級A排放標準基礎上再提標，太湖流域一級保護區范圍內某污水處理廠充分結合本廠水質、水量及設施的本底情況，采用工程性措施和非工程性管控措施相結合的方式將污水處理廠出水提標至新地標。

1工程現狀工程現狀

1.1工藝流程該污水處理廠一期工程設計規模2.0×104m3/d，主體工藝為CAST工藝，二期工程設計規模3.0×104m3/d，主體工藝為A2/O工藝，總規模5.0×104m3/d，出水達到一級A標準，現狀出水口為一期、二期混合出水。污泥采用污泥濃縮+帶式脫水工藝處理至含水率≤80%后外運處置。目前污水處理廠的日進水量在90%涵蓋率下已經達到4.8×104m3/d，其中工業廢水約占15%，主要為機械加工行業。污水處理廠現狀工藝流程如圖1所示。

1.2現狀出水水質該廠近一年一、二期工程實際出水水質見表1。可見，總出水穩定達到一級A標準。對比提標后要求達到的DB32/1072標準，除SS和BOD5已穩定達標外，其余指標與目標水質有一定距離。

1.3現狀主體構筑物主要設計參數一期CAST池一座分4格，單格平面尺寸為36.0m×20.0m×6.0m，單格總池容4320m3，設計規模833.33m3/h，最高水位污泥濃度3.5g/L，潷水寬度4m（單格1m），污泥負荷0.065kgBOD5/（kgMLSS·d），曝氣量78.0m3/min，運行周期4.5h，其中進水1.0h、反應1.5h、沉淀1.0h、潷水1.0h。二期組合式A2/O池采用兩點進水A2/O形式，二沉池和生化池合建，一座分兩組。池體分為缺氧區、厭氧區、好氧區、污泥回流區、硝化液回流區、沉淀區及加藥區。污泥回流、加藥區及剩余污泥排放區均利用沉淀區池周的三角區域，設計規模1250m3/h，總停留時間15.97h（其中厭氧區0.93h、缺氧區5.33h、好氧區9.71h），二沉池表面負荷0.78m3/（m2·h），曝氣量200m3/min，污泥濃度3500mg/L，污泥負荷0.072kgBOD5/（kgMLSS·d）。

1.4現狀評價

①污水處理廠運行穩定，出水水質基本能穩定達到一級A標準。

②二期工程整體運行情況比一期工程穩定可靠。對比一期、二期工程各項出水指標可以看出，二期工程各項出水指標均優于一期工程，尤其是TN指標優勢更為明顯，對現狀一期CAST池的生物池容積和二期組合式A2/O池的容積進行復核，一期、二期工程的生物池容積略微不足，一期工程的缺氧區存在短流現象，缺氧環境不佳，造成一期工TN達標率不高，二期工程生物脫氮除磷能力基本能滿足一級A標準要求，但是進一步提升的潛力有限。

③廠區沒有有效的深度處理作保障。目前廠區深度處理段為加藥絮凝和纖維轉盤濾池，在去除SS和TP指標上有一定的效果，能滿足廠區現狀一級A的出水要求，但是提標后對出水TN、TP、COD均提出了更高的要求，現狀深度處理難以滿足要求。

2升級改造工藝確定升級改造工藝確定

2.1設計進、出水水質以實際進水水質指標的90%涵蓋率為基礎設計進水水質，具體設計進、出水水質如表2所示。

2.2提標改造工程的技術路線COD：現狀出水指標中大部分已經達到提標后的出水要求，污水處理廠進水以生活污水為主，本次提標改造在強化源頭控制的同時，優化控制排泥，提高污泥濃度、增大泥齡，同時強化深度處理能力，可以保證出水COD穩定達標。NH3-N：根據對現狀供氣量和進出水NH3-N濃度的復核，現狀供氣量能滿足需求，提標改造工程通過保證進入生化段污水中碳源和堿度充足等手段保障出水NH3-N指標穩定達標。

TN：對于TN的去除，一般會有兩種思路，一是進一步挖掘現有生物池的處理能力，充分發揮生化池硝化反硝化作用。二是增加后續的深度處理單元，以進一步去除TN，保障出水達標。根據目前污水處理廠生物池運行的實際情況，若想進一步將TN去除至10mg/L以下，需要進一步加大混合液回流比，同時優化外加碳源位置和增加碳源的投加量，給污水處理廠的運行帶來了巨大的挑戰。本工程同時考慮以上兩種思路作為出水TN達標的雙重保證，在優化運行的同時在深度處理單元增加反硝化生物濾池。

TP：提標改造工程出水標準較為嚴格，如單純依靠生物法，當受到一定濃度沖擊時難以穩定達標，因此，在深度處理段增加高速氣浮池，采用生物除磷與化學除磷相結合的方法強化除磷效果。微生物指標：目前廠區的消毒工藝為紫外消毒，穩定性較差，需要在紫外消毒池出水后投加次氯酸鈉加強消毒效果，本次提標改造工作廢除現狀紫外消毒裝置，新建次氯酸鈉接觸消毒池。綜上，本次提標改造工程性措施主要為拆除現有加藥絮凝及纖維轉盤濾池，增加反硝化生物濾池、高速氣浮池、接觸消毒池，同時提升廠區污泥脫水系統，將出廠污泥含水率從≤80%提高至≤60%，完善廠區除臭系統；非工程性管控措施為強化源頭控制、提高污泥濃度、增大泥齡、控制溶解氧、優化碳源投加位置等。提標改造工程的工藝流程如圖2所示。

3構筑物設計構筑物設計①反硝化生物濾池反硝化濾池的工藝型式主要有反硝化深床濾池及反硝化生物濾池兩類，本次提標改造工程選擇反硝化生物濾池，該濾池是一種上向流生物濾池。濾池的濾料是一種均勻、輕質（密度小于1g/cm3）、小粒徑的球狀顆粒，與反硝化深床濾池相比，具有水力負荷高、NO3–N負荷高、耐沖擊負荷等優點，出水SS控制能力比深床濾池弱。通過在線測量儀表對出水硝酸鹽濃度的測量值調整濾池碳源投加量。當濾池的懸浮物和硝酸鹽在正常的設計負荷以下時，每天只需對每個濾池單元進行一次反沖洗。另外，當濾池的堵塞程度達到極限，即濾床的壓力差達到設定值時，也要進行反沖洗。反沖洗是水和空氣交替進行的，大約持續20min。反沖洗有2種形式：正常反沖洗和強制反沖洗。此外，進行小反沖洗可延長反沖洗周期并提高處理效率。濾池為1座6格，總體尺寸為27.80m×25.40m，單格過濾面積42.0m2，平均濾速8.27m/h，硝酸鹽氮負荷0.94kg/（m3·d），反洗水流速70m3/（m2·h），反洗氣流速12m/h，反沖洗周期24h。②高速氣浮池高速氣浮池是集混凝、絮凝和氣浮功能于一體的高速氣浮工藝。具有獨特的氣泡床，加強絮凝和氣泡捕捉，處理高效且穩定。高速氣浮池采用靜態進水，靜態出水，靜態直線分離。對水體的擾動輕微，死角區極少。氣浮池尺寸為15800mm×3800mm×3100mm，表面水力負荷34m3/（m2·h），停留時間9.45min，回流水量100m3/h，回流比9.6%，氣水比15%，溶氣效率95%，溶氣系統壓力0.3～0.8MPa，微氣泡粒徑不超過10μm。絮凝反應池尺寸為14800mm×3800mm×3300mm，混合時間30s，絮凝時間10.3min。③污泥系統現狀污泥處理采用帶式脫水機脫水至污泥含水率≤80%后外運處置，本次提標改造工程將污泥處理流程改造為現狀污泥濃縮+污泥調理+隔膜板框壓濾，處理至含水率≤60%后外運處置，新建污泥調理池1座，分3格，平面尺寸15.6m×5m，配套石灰投加系統（干污泥量的20%~30%）和三氯化鐵加藥系統（干污泥量的5%~10%），新建污泥脫水機房一座，安裝2臺液壓隔膜板框壓濾機及配套的進料、反吹、壓榨、水洗設備，過濾面積400m2。

4現狀系統的優化運行現狀系統的優化運行提標改造過程中采用的非工程性管控措施如下：

①強化源頭控制：項目主管部門對已接入市政污水管網的工業企業排水戶進行評估，未達到相關要求的限期整改，并對接管企業統一安裝排水在線監測儀表，該監測數據與污水處理廠共享。

②提高污泥濃度：通過變頻調控將一期CAST池污泥回流比由25%提高至35%，通過變頻調控將剩余污泥排放量由45m3/h降至35m3/h，調整后污泥濃度控制在4200mg/L左右。二期組合式A2/O池污泥回流比由75%調整至100%，通過變頻調控將剩余污泥排放量由80m3/h降至65m3/h，調整后污泥濃度控制在4000mg/L左右。③增加泥齡：由于提高了生化池內污泥濃度，同時降低了剩余污泥的排放量，一期CAST池及二期組合式A2/O池內的污泥齡均有一定的提高，具體調控措施與提高污泥濃度措施一致。

④控制溶解氧：一期、二期工程溶解氧的調整均采用鼓風機變頻調節和電動閥門開啟度的調整，一期CAST末端溶解氧濃度由2.5mg/L提高至3.5mg/L，二期組合式A2/O池好氧區溶解氧由2.5mg/L調整至3.5mg/L，末端通過分區閥門的控制將溶解氧調控至2.0mg/L。⑤優化碳源投加位置：一期CAST池在前端生物選擇區新增碳源投加點，二期組合式A2/O池碳源投加點原為厭缺氧區的起點，改造后在缺氧區中段新增碳源投加點。

5實際處理效果實際處理效果本工程于2020年9月正式開始運行，提標改造后2020年9月—2021年2月的出水水質如表3所示。可見，出水各項指標均穩定達到設計標準。

本工程總投資9550.46萬元，工程直接費7960.61萬元，總成本增加0.98元/m3。

6結語結語①反硝化生物濾池與高速氣浮池聯用作為污水深度處理工藝，為避免過于徹底的除磷效果抑制反硝化濾池的脫氮效率，同時考慮經氣浮池后出水溶解氧會上升，也給反硝化濾池的缺氧環境帶來影響，增加碳源成本，因此，兩者聯用時反硝化生物濾池在前，高速氣浮池在后。②反硝化生物濾池對TN的去除效率較高，但出水SS指標偏高，高速氣浮池對TP和SS指標控制較好，將這兩種工藝聯用能互相取長補短，充分發揮各自優勢，滿足提標改造后的出水要求。③太湖流域一級保護區內某污水處理廠提標改造采用粗格柵及進水泵房+細格柵及旋流沉砂池+CAST池（一期）/組合式A2/O池（二期）+反硝化生物濾池+高速氣浮池+接觸消毒池的工藝流程，實際運行結果表明，處理出水滿足《太湖地區城鎮污水處理廠及重點工業行業主要水污染物排放限值》（DB32/1072—2018）標準。

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