马允
中国市政工程东北设计研究总院有限公司山东分院山东250100
摘要：现在很多污水厂进行升级改造的时候面临用地紧张的问题，特别是山东省多数地市要求污水厂出水指标优于一级A标准，在提标改造过程中已有的生化池大都表现出池容偏小，脱氮能力差的现象，而污水厂又没有足够的地方进行扩建，如何利用和完善现有工艺流程，提高其处理负荷，增强对个别污染因子的去除能力是设计人员必须要慎重考虑的。
关键词：污水厂；不停水升级改造；百乐克；改良AAO
根据业主提供的资料，枣庄市汇泉污水处理厂设计处理水量40000m3/d，现状实际进水量约35000m3/d。厂址位于枣庄市汇泉污水处理厂现状厂区内。根据业主长期运营监测资料数据，设计进水指标：COD：200-400mg/L，BOD5：60~150mg/l，SS：100~200mg/l，NH3-N：30mg/L，TP：5mg/L，TN：45mg/L，PH：6~9。设计出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A标准，即：COD≤50mg/l，BOD5≤10mg/l，SS≤10mg/l，NH3-N≤5（8）mg/l，TP≤0.5mg/l，TN≤15mg/l，PH：6~9。鉴于当地环保行政主管部门即将提高对污水处理厂主要污染物排放水质指标的监管要求，污水厂运营部门决定对工艺进行优化和调整。
1现有污水厂设施运营概况
汇泉污水处理厂现有工艺为“格栅+沉砂池+百乐克+高效沉淀池+纤维转盘滤池+消毒”的型式。
根据现场踏勘结果，现状主要存在的问题如下：
（1）污水厂生化段采用百乐克工艺，对氨氮具有较好去除效果，但是存在如下问题：
1）进水BOD较低，而百乐克工艺在碳源普遍较低的情况下，脱氮除磷效果不佳。
2）曝气链的安装形式已造成曝气不均匀，曝气效果降低，同时会使曝气链两侧出现曝气死角，泥水混合不均匀，池体两侧发生污泥沉积，导致池体有效容积减小。
3）百乐克工艺通过对曝气管道阀门的控制，在曝气池中形成多级A/O反应段，在不需要硝化液内回流的情况下，最终实现脱氮。在实际运行中，因曝气池中的好氧区和缺氧区未被彻底分隔，仅靠曝气链的交替曝气/不曝气不能形成好氧区和缺氧区。由于水的流动、曝气链的摆动及好氧区和缺氧区距离较近，好氧区中的氧气易进入缺氧区，较难形成溶解氧浓度极低或缺氧的环境。
4）原工艺采用的平流式沉淀池，由于受池体一体化合建的限制，生物反应池出水从平流沉淀池长端进入，进水水流的稳定性远低于传统平流式沉淀池短端进水水流的稳定性，更易引起沉淀效率及沉淀池容积利用率的降低。
5）沉淀池中的桁车式吸泥机沿池体长端刮吸污泥，引起进水水流的紊流扩散与脉动，使得活性污泥颗粒的沉淀受到干扰，从而影响出水水质。
6）沉淀池出水方式为浅层出水，可以对池中的浮渣起到截留作用，却缺少截留浮渣的收集、输送和后续处理的设备。导致沉淀池水面青苔较多。
7）稳定池水面青苔较多，感官较差。
（2）现状高效沉淀池运行效果不佳，存在如下问题：
1）高效沉淀池运行中无污泥回流段。
2）高效沉淀池出水端三角堰的堰上水头较低，出水存在絮体，出水堰青苔淤积严重。
2现有污水处理构筑物处理段负荷校核
现有工艺处理构筑物处理负荷核算分析表（以单组计）
序号构筑物名称主要尺寸数量核算设计负荷一般设计参考值
1厌氧池B×L=60×10×5m共2组HRT=3.24h
2曝气池B×L=60×60×5m共2组Fw=0.09kgBOD5/（kgMLSS³·d）
3主要解决方案及对策
现有污水处理设施解决方案对策：
1）低负荷下脱氮除磷措施
本项目设计进水以生活污水为主，水质参数相对较低。因此，将现有“厌氧池+曝气池+”改为改良A2/O池，将厌氧池改成预缺氧池+厌氧池，将曝气池改成缺氧池+好氧池，增设污泥内回流系统，减少污泥外回流量。考虑多点进水，解决水质参数较低时碳源不足问题。好氧池进水端增加配水渠，解决进水死角的问题，增加曝气器数量解决曝气不足问题。考虑到施工期间水厂无法停水的现状，生化池改造时增加的隔墙采用钢结构型式。
2）增强沉淀池沉淀效果的措施
现状平流沉淀池在不停水的条件下无法进行大规模改造，因此，改造现状平流沉淀池及稳定池为两级沉淀池，进一步增加沉淀效果，保证后续处理段处理要求。现状沉淀池配套的吸泥机上部增加刮泥板及浮渣槽。稳定池加设刮吸泥机1台，改造进水方式，保证沉淀池的稳定运行。
3）化学除磷及SS去除措施
现状高效沉淀池本身设计负荷能够满足4万吨/天的污水处理需求，但是运行中运行缺少污泥回流段，无法实现高效沉淀池所谓的“高效”，因此，增加污泥回流段，引导部分污泥回流至高效沉淀池进水端，增强絮体的絮凝及沉淀效果。
高效沉淀池出水闸门安装过高，导致出水堰水头不足，可拆除闸板或降低闸板高度以降低出水渠液位保证出水效果。
4）综合方案的优化
从以上分析，综合优化方案主体采用“进水井+粗格栅+细格栅及沉砂池+改良A2/O池+两级沉淀池+高效沉淀池+纤维转盘滤池+消毒”的处理工艺。工艺方案中A2/O为核心改造部分，A2/O改造的关键是增设预缺氧区、缺氧区及混合液回流系统，减少污泥外回流量，增设二级沉淀区。
现状工艺流程：粗格栅+细格栅及沉砂池+百乐克+过滤+消毒；
改造后工艺流程：进水井+粗格栅+细格栅及沉砂池+改良AAO+高效沉淀池+纤维转盘过滤+次氯酸钠消毒；
4工艺设计
（1）综合生化池改造（利用原生物曝气池进行改造）
集预缺氧、厌氧、缺氧、好氧和二沉于一体，依次分为预缺氧区、厌氧区、缺氧区、好氧区、一级沉淀和二级沉淀区6部分。污水经沉砂后进入生化处理部分，利用生化池内各类微生物降解污水中的有机物和脱氮除磷。其中，好氧池内混合液回流至缺氧池，沉淀池污泥回流至缺氧池。
预缺氧区（原厌氧池基础上改造）：单格尺寸L×B×H＝20m×10m×5.4m，HRT=1.13h
厌氧区（原厌氧池基础上改造）：单格尺寸L×B×H＝40m×10m×5.4m，水力停留时间HRT=2.26h
缺氧区（原好氧增加隔墙）：单格尺寸L×B×H＝60m×13m×5.4m，水力停留时间
HRT=4.21h。潜水搅拌机（利用厂区现有，不推荐使用）叶轮直径D=2500mm，转速n=29rpm，功率N=3.5kw，控制方式：由可编程控制系统控制运行或人工控制，设备数量：5台，每池2台，1台备用
好氧区（原好氧池增加隔墙）：单格尺寸L×B×H＝60m×47m×5.4m，污泥浓度MLSS＝4000mg/L，污泥内回流比R=200%，水力停留时间HRT=15.23h，水深4.5m。污泥内回流泵（利用现有，配套变频装置），流量Q=833m3/h，扬程H=1.0m，功率5.5kw
设备数量5台，每池2台，1台备用。曝气系统（因增加隔墙，好氧池西侧两条曝气管需拆除，另外好氧池增加曝气管），2组，每池1组。
一级沉淀池（单格）：L×B×H＝60m×47m×5.4m（原沉淀池不动）上部刮泥板设备参数：长度L=19m，设备数量共2块，每台刮吸泥机1块。设备数量：共2套，每台刮吸泥机配1套。
二级沉淀池（单格）：L×B×H＝60m×47m×5.4m（原稳定池不动），刮吸泥机（配套污泥回流泵及撇渣槽）跨度B=6.2m，行走功率N=0.75×2kw，设备数量共2套。污泥回流泵：流量100m3/h，扬程3.0m，功率2.2kw，设备数量共4台，每台刮吸泥机配套2台。
高效沉淀池改造：
1）增加污泥回流，提高絮凝及沉淀效果。
2）降低现有高效沉淀池出水闸板，使液位降低，保证三角堰出水效果。
5结论
2017年6月，汇泉污水处理厂升级改造完成，试运行3个月，出水总氮指标明显下降且能稳定达标，曝气池用电量明显下降，节约了运营成本，出水水质稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A标准。其中主要指标明显优于一级A标准。
参考文献
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[2]《三废处理工程技术手册》聂永丰-2000
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[4]《水污染控制工程》缪应祺-2002
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