[摘要]广东省某县城污水处理厂设计总规模为3万m3/d，分两期建设，一期处理量为1.5万m3/d(已建成)，二期处理量达到3万m3/d。本次设计为污水厂一期提标工程及二期扩容工程，出水执行“准三类”标准。一期提标工程采用“曝气生物滤池+粉末活性炭-磁混凝澄清池+转盘滤池”工艺，扩容工程采用“预处理+AAO微曝氧化沟+曝气生物滤池+磁混凝澄清池+转盘滤池”工艺。
[关键词]A/A/O微曝氧化沟；曝气生物滤池；磁混凝沉淀池；转盘滤池；粉末活性炭
1工程概况
1.1设计规模及水质
广东省某县城污水处理厂设计总规模为3万m3/d，分两期建设，一期处理量为1.5万m3/d(已建成)，提标扩容后总处理量达到3万m3/d。本次设计为污水厂一期提标工程及二期扩容工程。提标扩容后污水厂出水需达到“准三类”出水标准，即：TN执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准(A标准)；COD、BOD5、SS、NH3-N及TP执行广东省《水污染物排放限值》DB44/26-2001中规定的城镇二级污水处理厂第二时段一级排放标准、国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准(A标准)及《地表水环境质量标准》GB3838-2002中的III类水体要求三者中较严者。一期提标工程及二期扩容工程设计进出水指标具体分别见下表1和表2。
1.2一期工程运行现状及主要问题
目前一期工程处理水量旱季约1.2万m3/d，雨季约1.8万m3/d，基本达满负荷运行。一期工程主体工艺采用A/A/O微曝氧化沟。目前污水厂运行状况较好，水质可达到广东省《水污染物排放限值》DB44/26-2001中规定的城镇二级污水处理厂第二时段一级排放标准及国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准(A标准)中较严者。工业园的泥沙及部分不达标的工业废水直接进入污水厂，为避免工业废水对污水处理系统的冲击，该厂已建设应急池，当进水水质出现异常时，将异常废水引入应急池内部，应急池内部的废水再泵入预处理系统进行强化预处处理，经过预处理后的废水再进入后续生化处理系统。
2工艺设计
2.1扩容工程工艺选择
二期扩容工程拟参照一期工程，分两段进行处理，采用生化处理工艺达到一期现行标准后，与一期工程二沉池出水一起进入深度处理单元处理，最终达到提标后的新的出水标准。一期工程生化处理工艺采用A/A/O微曝氧化沟工艺，该工艺具有处理效率高、运行稳定、占地面积小等优点。目前一期工程已运行近十年，出水可稳定达标排放。为了便于与一期工程相衔接，方便管理，二期扩容工程生化处理仍采用A/A/O微曝氧化沟工艺。由于该污水厂接纳有部分工业废水，工业废水中含有的重金属离子进入生化系统后会对微生物的生长产生抑制作用。因此，为了提高系统对工业废水的抗冲击能力，降低对后续生化处理设施的影响，需补充完善加药系统，在反应池中投加硫酸或氢氧化钠调节pH值，也能根据需要投加适量的PAC和PAM。
2.2深度处理重点指标分析及工艺选择
为减少对现有系统的运行影响，一期提标工程应采用不停产改造方案，因此需新建深度处理系统。二期工程生化处理段采用与一期工程相同的工艺，生化段出水也可达到一期现行标准，因此工艺选择的重点在于深度处理工艺的选择。根据表1，一期现有工艺处理后出水SS和TN已可满足提标后的出水水质要求，深度处理重点指标主要是NH3-N、CODCr、BOD5、TP。经过工艺比选，确定深度处理采用“曝气生物滤池+粉末活性炭-磁混凝沉淀池+转盘滤池”工艺。曝气生物滤池通过生物氧化与过滤截流作用去除污水中残留的NH3-N、CODCr、BOD5。磁混凝沉淀池主要通过絮凝作用进行化学除磷，必要时在磁混凝前端投加粉末活性炭，活性炭可以吸附残余的难降解CODCr，降低出水色度。转盘滤池主要起到“把关”作用，一般情况下，经过曝气生物滤池和磁混凝处理后，出水能达到“准三类”出水标准，可超越转盘滤池直接消毒排放，但当磁混凝出水SS＞10mg/L时，需再进入转盘滤池过滤。
2.3污泥处理工艺设计
一期工程污泥脱水采用带式脱水一体机1台，有效带宽1.5m，处理能力225~360kgDS/h，脱水后污泥含水率80%。提标扩容后污泥脱水后含水率要求不变，为便于运行管理，沿用原脱水方式。目前污水处理厂剩余污泥量约8.0吨/天(80%含水率)，提标扩容后增加约15.5吨/天，总污泥量23.5吨/天，折合绝干污泥量4.7tDS/d。现有的污泥脱水设施处理能力无法满足提标改造后污泥脱水需求，因此提标扩容工程新增一套污泥脱水设施。虽然该脱水机带有浓缩功能，但浓缩效率低，效果较差，所以按总规模3万m3/d新建污泥浓缩池一座。浓缩池上清液和压滤机滤出液中过量的磷，可通过除磷反应沉淀池去除。
2.4工艺流程图
一期提标工程深度处理工艺为“中间提升泵站+曝气生物滤池+磁混凝澄清池+转盘滤池+紫外线消毒”。扩容工程处理工艺为“预处理+A/A/O微曝氧化沟+二沉池+中间提升泵站+曝气生物滤池+磁混凝澄清池+转盘滤池+紫外线消毒”。
3主要构筑物设计参数
3.1扩容工程预处理及生化处理构筑物(按1.5万吨/天设计)
3.1.1粗格栅池及提升泵站
粗格栅及提升泵站土建工程已和一期合建，扩容工程只需增加设备。粗格栅建有3条渠道，已安装2台回转前耙式机械粗格栅，扩容工程增加1台，栅条间隙20mm，栅宽700mm，过栅流速0.7m/s。提升泵站内增加3台潜水泵(2用1备)，单泵流量453m3/h，扬程9m。
3.1.2细格栅池及旋流沉砂池
细格栅池及旋流沉砂池土建工程已和一期合建，扩容工程只需增加设备。细格栅建有3条渠道，已安装2台转鼓式细格栅，扩容工程增加1台，栅条间隙5mm，转鼓直径1400mm，过栅流速0.7m/s。沉砂池增加旋流沉砂器1套，池内径3.65m，采用气提提砂，配套提砂风机2台(1用1备)，砂水分离器与一期工程共用。
3.1.3反应初沉池
新建反应初沉池1座2格，采用平流式沉淀池，表面负荷1.32m3/m2•h，设刮吸泥机2套。
3.1.4A/A/O微曝氧化沟
新建A/A/O微曝氧化沟1座。厌氧区有效容积1094m3，停留时间1.75h，配套4.0kW水下搅拌器1台；缺氧区有效容积1931.16m3，停留时间3.09h，配套4.0kW水下搅拌器1台；好氧区有效容积5548.46m3，停留时间8.80h，污泥浓度4000mg/L，配套5.5kW水下搅拌器2台。好氧池曝气采用可提升式微孔曝气器，曝气管通气量7m3/h•m。设旋转回流门1台，无需提升即可实现混合液回流。
3.1.5辐流式周进周出二沉池
新建幅流式周进周出二沉池1座，池内径Φ30m，表面负荷0.885m3/m2•h，周边水深4.0m，配套中心传动单管吸泥机1台，功率0.75kW。
3.1.6污泥回流泵站
污泥回流泵站土建工程已和一期合建，扩容工程只需增加设备，同时更换一期剩余污泥泵。设置污泥回流泵3台(2用1备)，单泵流量313m3/h，扬程10m，污泥回流比为50%~100%；设置剩余污泥泵4台(2用2备)，单泵流量25m3/h，扬程10m。
3.1.7鼓风机房
鼓风机房土建工程已和一期合建，扩容工程只需增加设备。扩容工程配置悬浮鼓风机3台(2用1备)，风量34.2m3/min，压力60kPa，功率75kW。
3.2提标扩容合建的深度处理构筑物(按3.0万吨/天设计)
3.2.1中间提升泵站及精细格栅
一期工程未预留提标新建构筑物的的水头损失，故需增设中间提升泵站，将原二沉池出水提升至曝气生物滤池，配置提升泵3台(2用1备)，单泵流量907m3/h，扬程10.0m。在中间提升泵站前设置内进网板式机械格栅，2台(1用1备)，并配套冲洗高压泵系统和渣水分离压榨系统。
3.2.2曝气生物滤池
曝气生物采用上向流曝气生物滤池，设计1座5格，并联运行，单格面积63m2，平均滤速3.97m/h，BOD负荷0.33kgBOD/m3•d，氨氮负荷0.27kgNH3-N/m3•d。滤池选用天然火山岩滤料，粒径3~5mm，装填厚度3.2m。设计反冲洗水强度20m3/m2•h，反冲洗气强度60m3/m2•h，反冲洗时间：40min/次。配套清水池和反冲洗排放水。
3.2.3磁混凝澄清池
设计磁混凝澄清池1座2格。每组磁混凝反应池设3格反应池：混凝池HRT2min，投加PAC30mg/L(10%液体)；磁粉反应池停留时间2min，磁粉补充量5mg/L；絮凝池停留时间4min，投加PAM2mg/L。澄清池单格直径8.0m，面积50.24m2，表面负荷12.45m3/m2•h，污泥回流量4%~8%。澄清池设有进水区、沉淀区、斜板分离区、底部污泥区。中心泥斗中的污泥由污泥泵回流至反应池，外排污泥首先输送至高剪机和磁分离机，进行磁粉回收，回收后的磁粉返回磁粉反应池。磁粉回收后的剩余污泥排放至储泥池，再泵送至浓缩池。设计一套粉末活性炭投加系统，在出水水质有波动时启用，投加量约40mg/L，将粉炭投加在磁混凝进水管道上，可充分利用管道容积和反应池容积为活性炭提供反应时间。
3.2.4转盘滤池
本工程一期已有转盘滤池一座，由于运行年限已久，设备故障率高，本工程考虑更换一期转盘滤池设备。扩容新增一座转盘滤池，数量3套(扩容2套，一期1套)，设计过滤速度4.37m/h，转盘直2.0m，有效过滤面积286.0m2。转盘滤池前设置超越管，当磁混凝出水SS不超过10mg/L时，磁混凝出水可直接超越转盘滤池进入消毒系统。
3.2.5消毒系统
消毒池土建工程已和一期合建，只需增加1套紫外消毒系统，处理水量为1.5×104m3/d，采用56根320W紫外灯管，紫外线有效剂量不低于20mJ/cm。设置次氯酸钠辅助消毒系统一套，当紫外消毒系统故障检修时，开启辅助消毒系统，设计投加量10mg/L。
3.3提标及扩容污泥处理系统
3.3.1污泥浓缩池
设计浓缩池1座，浓缩池直径12m，池深5.0m，有效水深3.5m，浓缩时间16h，污泥固体负荷41.58kg/m2•d。浓缩池配置中心传动污泥浓缩机1套；设置污泥螺杆泵2台，单泵流量25~35m3/h，扬程40m，通过污泥螺杆泵将浓缩后污泥泵送至脱水机房。
3.3.2除磷反应沉淀池
新建除磷反应沉淀池1座，按总规模3万m3/d建设，平均设计流量45m3/h，表面负荷1.4m3/m2•h，配置絮凝搅拌机1台，潜水搅拌机1台，污泥泵2台(1用1备)。
3.3.3污泥脱水机房
提标扩容工程新增污泥3.1tDS/d，泥饼量15.5t/d(含水率80%)，选用型号BSD-PD1500S7A的带式污泥浓缩脱水一体化机1套，滤带宽度1500mm，处理能力150~210kgDS/m•h，工作时间6~12h/d，PAM投加量4g/kgDS。3.4臭气处理系统新增臭气处理系统1套，收集粗细格栅、沉砂池及污泥处理系统等单元产生的污臭气染，确保厂区臭气达标排放。选用生物除臭装置一套，脱臭气量取8000m3/h，除臭效率＞95%。
4经济技术分析
本提标扩容工程项目总投资为9982.86万元，其中建设投资为9520.07万元，建设期利息391.85万元，铺底流动资金70.94万元。提标工程增加的单位水量电耗0.240kWh/吨，增加经营成本0.597元/吨。扩容工程年单位水量电耗0.643kWh/吨，经营成本1.311元/吨。
5结语
(1)提标扩容工程建设使污水处理厂处理总规模达3万m3/d，出水各指标能满足“准三类”标准要求。(2)“A/A/O微曝氧化沟+曝气生物滤池+粉末活性炭-磁混凝沉淀池+转盘滤池”组合工艺技术成熟，经济可行，运行可靠，可以在“准三类”出水标准的污水处理厂扩容提标工程中推广应用。
作者：龙佳妮 单位：广东省环境保护工程研究设计院有限公司