摘要：海口市金牛湖污水处理厂现状出水水质执行《城镇污水处理厂污染物 排放标准》（ＧＢ１８９１８—２００２）中的一级Ｂ标准，改造后执行一级Ａ 标准。通过对污水站现有处理规模、进出水水质状况、处理设施运行情况及处理效果的分析，结合提标改造工程设计经历，提出了金牛湖污水厂提标改造工程的实施难点和设计原则，合理选择提标工艺。此次提标改造工程将原有速分生化池改造为 A/O 工艺，同时新增了二沉池、曝气生物滤池及反硝化深床滤池、强化化学除磷工艺，以保证出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》( GB 18918—2002) 的一级 A 标准。
关键词：污水处理厂 提标改造
1、项目背景
为贯彻落实国务院《水污染防治行动计划》及海南省水务厅、海南省环保厅《关于加快推进城镇污水处理厂提标升级改造工作的通知》（琼水城水〔2017〕316号）的要求，加强城镇生活污水处理设施建设，推进污水处理厂提标升级。金牛湖污水厂原设计污水排放标准执行优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准，根据国家环保督察组的意见，为了保护金牛湖生态环境，海口市政府决定将金牛湖污水处理厂的污水排放标准从一级B提高到一级A。
2015年2月金牛湖污水厂建成并投入运行，设计规模3200 m3/d，占地2680m2。根据运行记录、运维人员叙述和现场考察调查，金牛湖污水处理厂目前已处于满负荷运行状态，出水中TP、TN、NH3-N、SS指标达不到设计目标。
2、金牛湖污水处理厂存在问题分析
2.1 排水系统概况
金牛湖污水厂主要处理来自滨濂沟两侧居民产生的生活污水，污水收集起点为金园路与滨涯路交叉口，管道总长2.075km，双管，管径DN400~DN500，污水管道平面布置图见详图1-1。污水汇合后进入污水厂的污水量为3200 m3/d。
2.2 污水处理工艺概况
金牛湖污水厂现设计规模为3200m3/d，总变化系数为 K=1.824，Qmax=243.2m3/h。处理后出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级 B 标准。污水处理工艺为：格栅—调节—沉淀—速分生化处理—消毒—人工湿—植物塘。进场污水首先经粗格栅，去除污水中较大悬浮物和漂浮物。后进入调节池，污水经潜水污水泵提升后进入细格栅渠，出水进入竖流沉淀池进行泥水分离，沉淀池出水进入速分生化池，出水通过管道流入消毒接触池经次氯酸钠消毒后排入人工湿地。经人工湿地后尾水排入金牛湖。沉淀池所沉淀污泥排至污泥浓缩池中进行重力浓缩后经排泥泵泵送至带式脱水机进行机械脱水，脱水后污泥含水率 80％左右，脱水后泥饼由海口生物资源利用中心集中处置。臭气处理采用生物除臭工艺。
现况金牛湖污水处理厂处理工艺流程如下图所示。
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图2 金牛湖污水处理厂污水处理工艺流程
2.4 存在问题分析
1)进厂污水水质波动大
污水处理厂污水来源于周边生活污水管网、少量雨污合流管网，无工业废水汇入，进水浓度TN、NH3-N、TP偏高且不稳定，出水水质波动较大，达不到污水处理厂一级B排放标准。
2)初沉池泥量大
竖流沉淀池前投加絮凝剂，投加量大，产泥较多，增大污泥处理及处置量，并导致后续生物工艺碳源不足，需额外补充碳源，运行费用增加。
3)水量无法调节
污水从初沉池进入速分池的水量因缺少水量调控设施，当水量发生变化或需要水量调节时无法对水量进行调节。
4)速分生化池处理效果差
速分段填料堵塞严重，曝气不均匀、曝气效果差，导致生化处理效果差。
5)速分池未设排泥管
速分池产生的污泥长期沉积在池底，未设置排泥设施，堵塞填料，导致出水悬浮物浓度高。
6)速分池维护检修困难
由于速分池各格未设阀门，无法控制池内进水的分配及关停，无法对速分池填料、曝气系统进行分格检修和维护管理。
7)未设二沉池泥水分离
速分段后未设泥水分离设施，出水SS高，致使出水质不能稳定达标。
3.设计方案
3.1污水处理工艺改造
根据污水处理厂运行情况以及提供进出水水质分析，本次提标改造目的是进一步降低水中TN、NH3-N、TP、SS等，达到污水处理厂一级A排放标准。在深度处理的工艺选择上尽量考虑占地小，构筑物少，处理效率高的工艺。采用曝气生物滤池+反硝化深床滤池，辅助化学除磷工艺。将生物速分池改造为AO+二沉池工艺，加强有机物、TN、NH3-N、TP、SS的去除效率。
因此，在现有污水处理设施基础上，从以下两方面对污水处理厂提标改造技术进行分析。
1)生物处理工艺改造
金牛湖污水厂现采用的速分生物处理工艺，填料为碎石球的集合体（速分球），污水中漂浮物集中在流速慢的地方产生速分。目前速分池运行中出现无法排泥、布水不均匀、曝气效果差、无法检修维护等问题。
针对速分池存在的各种问题，本次提标改造考虑将生化速分池进行改造。将速分池进行改造为2 座并联的生化池，根据设计要求将速分池进行分隔，使各分区相对独立，达到理想的处理效果。增设进出水控制阀门、更换布水系统、曝气管道、曝气器、填料、增设排泥系统。
2）深度处理的确定
污水站现出水指标基本达到一级B要求，提标至一级A标准需要增设深度处理，进一步去除废水二级处理后的TN、NH3-N、TP、SS等。由于污水站用地紧张只能考虑原址上进行改造，无新增用地设置深度处理构筑物及设施。在深度处理的工艺选择上尽量考虑占地小，构筑物少，处理效率高的工艺。
深度处理工艺需采用生物处理和物理化学处理相结合的方式，并具有深度去除有机物、悬浮物、N和P、细菌、色度等能力。深度生物处理能力可通过以下方法得到：增加生物处理设施（种类、容积），提高生物处理系统的整体或局部的微生物量，等等。
深度处理设施的进水为污水处理厂二级处理速分池后出水，水质接近一级B标准，深度处理的出水水质满足一级A水质要求。深度处理工段进水中有机污染物（BOD、COD等）含量不高，可生化性低，但仍可通过微生物进一步降解，最终达标需要通过物理截流方式解决。进水中的总氮（TN）主要由氨氮（NH3－N）及硝酸盐氮（NO3－N）组成，它们的降解主要依靠生物处理来完成。根据上一级生物处理中氨氮的降解效果和稳定性，决定是否需要增设硝化处理设施。硝酸盐氮的降解主要依靠非好氧的异养菌利用有机碳源通过反硝化过程完成，反硝化过程所需的碳源由进水中的有机物提供，进水碳源不足时可人工补充、投加碳源（如乙酸钠等）。总磷可通过微生物的同化作用去除，但总磷浓度要低于0.5mg/L，必须采用化学除磷的方法（如投加铁、铝化学药剂）形成磷酸盐沉淀，再通过物理截流的方式去除磷酸盐沉淀和有机颗粒物质，从而确保最终出水总磷污染物浓度达到排放标准。悬浮物、浊度的去除达标通过过滤处理实现，主要方式有膜过滤（超滤或微滤膜）、砂滤、精细过滤器过滤（如滤布滤池）、深床滤池（将反硝化生物滤池与砂滤池的功能结合到一起）等。综上所述，深度处理基本工艺路线为深度生物处理、过滤。
根据对进出水水质分析污染物去除率的核算，深度处理工艺采用“BAF曝气生物滤池+MDF（反硝化深床滤池）”。该工艺有占地面积小，出水水质好，工期短等优势。
工艺流程见下图
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污水处理厂工艺流程图
工艺流程包括预处理单元、生化处理单元、深度处理单元、消毒处理单元及污泥处理单元。
速分池出水经过提升泵提升后，进入BAF曝气生物滤池后，设备出水自流进入中间水池；中间水池即是进水调节池，又作为反洗水池，二次提升泵及反冲洗水泵均设置在中间水池内，通过水泵将前中间水池水提升至反硝化深床滤池，在反硝化深床滤池进水前端投加碳源，模块内的反硝化细菌通过反硝化作用去除总氮，出水达标排放，反洗废水进入前端，再次循环处理。
细格栅拦截的栅渣直接外运处理。剩余污泥由剩余污泥泵提升至污泥浓缩池，再由污泥泵送至脱水机房进行脱水，脱水后的泥饼外运至指定的符合国家相关规定的污泥消纳场所进行最终处置。
4. 结论
金牛湖污水厂提标改造工程对减少金牛湖水体的污染，改善金牛湖水环境起着重要的意义，其建成投产后将产生显著的环境和社会效益。另外，污水治理从本质控制了城市污水对地下水源的污染，对城市供水水源及下游水源地起到了一定的保护作用。该工程取得的经验对于采用 A/O 工艺或 A2 /O 的污水厂的提标改造具有借鉴意义。
参考文献
[1] 北京市市政工程设计研究总院.给水排水设计手册 (第二册)城镇排水[ M].2版.北京:中国建筑工业出版社,2004.
[2] GB 50014-2006(2016版),室外排水设计规范[S].北京: 中国计划出版社,2016.