刘凤凯
（中国市政工程西南设计研究总院有限公司，四川 成都 610081）
摘要：川东南某污水厂二期工程设计规模2万m3/d，出水标准一级A标。根据本工程进水水质、水量特点、出水要求及一期工程的现状，经详细的技术经济比较确定采用了一体化生化池+D型滤池为主体的三级处理工艺。
关键词：污水处理厂；脱氮除磷；一体化生化池；D型滤池；
0 简介
该污水厂位于四川省东南部边缘，处理尾水排水长江支流川江。污水厂总规模40000m3/d，其中已建一期工程设计规模为20000m3/d，建于2009年，采用粗格栅+污水提升泵房+细格栅+曝气沉砂池+CASS池+活性砂滤池+紫外线消毒渠的三级处理工艺。并采用化学除磷（聚合硫酸铁）保证出水磷达标排放。出水执行国家排放标准一级A标准。本次为二期工程，新增处理规模20000m3/d，出水标准为一级A标。
1 设计进、出水水质
1.1现状进、出水水质分析
鉴于污水厂已运行数年，有较翔实的水质基础数据，进水水质可根据污水处理厂实际进水水质进一步分析。从实测资料上看，污水的水质变化幅度较大，且进水中BOD5的含量偏低，其主要原因①排水体制为分流制与合流制相结合，部分雨水和地下水进入污水管道，稀释了污水水质，在雨季的时候浓度会降低。②在城镇使用化粪池、部分乡镇使用沼气化粪池，这对污水的BOD5消解有一定的作用。实测的进水SS值在2017年以来增长较快，已超过了一期的SS设计值，二期工程设计时考虑适当增加。
随着截污管道的敷设，污水管网的继续完善，污水中BOD5的含量将逐渐提高，并达到设计标准。对于各排污企业的污水，必须达到《污水排入城市下水道水质标准》（CJ343-2010）的指标后排放，超标污水是不允许排入下水道系统的。因此，各监管职能部门加强管理，严格执法，杜绝超标排放的前提下，使超标污水必须预处理达到标准后排放。
1.2设计进水、出水水质确定
该污水处理厂主要接纳旧城组团的污水，从总体规划的布局来看，该区域工业较少，尤其是污染严重的工业较少。为此，在确定本污水厂二期工程的进水水质时，根据一期工程的实际进水水质，并参照周边长江沿岸的泸州、重庆地区部分污水处理厂的水质后，认为一期确定的进水水质除SS外是合适的，SS值进水值需根据近期进水情况适当增加。最终确定二期工程设计进水水质如下，其各项指标为： BOD5 150 mg/L，CODcr 300 mg/L，SS 200 mg/L，T-N 35 mg/L，NH3-N 30 mg/L，T-P 3 mg/L。
2 主体工艺比选
根据确定的进、出水水质，以及污水厂二期工程重点去除污染物的特征，主要是氮、磷的去除决定了可选择的污水二级生化处理工艺，因此，本工程所选择的工艺必须具有生物除磷、硝化和反硝化工艺。
脱氮除磷工艺可以有不同方法，结合本二期工程的具体情况，由于二期工程预留场地限制，适宜参与本工程比较的污水处理工艺有：一体化A2/O工艺和CASS工艺，为确定最佳方案，本设计拟对这二种工艺进行技术经济比较。
一体化A2/O工艺（方案一）：优点：1．运行效果稳定、可靠。2．出水水质好，脱氮效果优于CASS工艺。3．对冲击负荷适应能力强。4．占地小，设备少。5、管理维护方便。6、自动化程度高。7．电耗低，处理成本低于方案二。缺点：1、工程投资高于方案二。2、对溶氧仪灵敏度要求较高。
CASS工艺（方案二）：优点：1．运行效果稳定，可靠。2．适应性强。3．工程投资比方案一低。4. 占地小。缺点：1．设备多，利用率低。2．自控要求很高。3．电耗较方案一大。
CASS工艺对传统的SBR工艺进行改进，是一种连续进水、间歇操作运转的活性污泥法。但是，因为SBR单元要担负生化处理和沉淀二种功能，这种功能的转换要靠设备的切换来实现，因此对自动化的要求较高。
一体化A2/O工艺将生物选择区、除碳、脱氮、沉淀甚至除磷等多个单元设置成一个组合单元，有效节省了占地面积，缩短了工艺流程，使得传统流程中不同单元能够有机组合，并充分利用一次提升势能完成了污水在整个系统内的输送，降低了污水提升的能耗，减少了土建及管道投资，并且也大大缩短了巡检路线，便于建成后运营管理。其核心仍然是A2/O法，工艺流程简单、设备少，电耗少，对自动化的依赖程度低，技术成熟可靠及管理方便，特别适用于中小型污水处理厂。因此，该方案的可靠程度高，脱氮除磷能力优于CASS工艺。
根据对2个比选方案的定性及定量比较结果以及风险分析来看，CASS工艺在工程投资上占有一定的优势，但运行费用高，设备较多，对自控要求较高，管理维护不便。一体化A2/O工艺能耗低，设备少，直接处理成本低，管理维护方便，脱氮除磷效果优于CASS工艺。
结合一期工程CASS生化池的运行情况，考虑到随着进水水质的提高，现有CASS工艺脱氮除磷稳定性稍差，为确保污水厂稳定运行，本次二期工程推荐采用方案一：一体化A2/O工艺。
3 扩建工程设计
3.1厂平面布置
厂前区南面的鼓风机房土建已经完成，二期需增加和更换设备。
污水处理区位于场地的中部，其构、建筑物按工艺流程由南向北呈一字式布置，新建的二期生化池位于场地中间的东侧。新建的活性砂滤池位于场地的西北侧。已建的紫外线消毒渠布置在活性砂滤池的北侧，靠近受纳水体，方便排放。预处理区和污泥浓缩脱水间这些环境及安全性较差的构筑物位于场地的西南侧，远离生活管理区，为厂前区创造了良好的环境条件。
3.2 主要构、建筑物设计规模
厂区粗格栅、细格栅、曝气沉砂池已按总规模4万m3/d修建，但由于部分设备损坏已无法使用，本次二期工程需更换该部分设备。
污水提升泵房、鼓风机房及配电间、紫外线消毒渠、储泥池及中水池、维修车间及空压机房已按总规模4万m3/d修建，本次仅需新增二期设备。
新建生化池、活性砂滤池、生物除臭装置，设计规模2万m3/d。新建加药间、污泥泵房、值班室，设计规模4万m3/d。
3.3主要构（建）筑物工艺设计
3.3.1粗格栅及污水提升泵房
粗格栅为已建，共1座，设计规模4万m3/d，与污水提升泵房合建，钢筋砼结构。粗格栅分两格，已设有钢丝绳格栅机2套，分两格。
污水提升泵房为已建，共1座，设计规模4万m3/d，Z=1.42，设备分期安装，与粗格栅合建，钢筋砼结构。污水提升泵房内已设有潜污泵（小泵）4台，3用1备。二期工程新增潜污泵（大泵）3台，其中1台更换现有潜污泵。
3.3.2细格栅渠
细格栅渠为已建，共1座，设计规模4万m3/d，钢筋砼结构，平面尺寸为L×B×H=6.4x7.4x2.3m。细格栅渠道内已设有循环式齿耙清污机2台，B=1.4m,倾角75°，净间隙5mm。根据现场调查情况，一期细格栅机锈蚀严重，运行效果不佳，需要更换。
3.3.3曝气沉砂池
曝气沉砂池为已建，共1座，设计规模4万m3/d，分两格，钢筋砼结构。土建尺寸B×L×H=7.25×28.0×3.2m。曝气沉砂池内已设有除油除砂桥1套。螺旋砂水分离机1台。根据现场调查情况，一期除油除砂桥锈蚀严重，运行效果不佳，需要更换。另外需新增螺旋砂水分离机1台。
3.3.4一体化A2/O生化池
二期工程新建一体化A2/O生化池2座，单座设计规模1万m3/d,单座土建尺寸为B×L×H=39.0×33.0×6.5m，生化池有效水深6.0m，沉淀池部分水深5.75m。采用钢筋砼结构，生化池加盖密封布置。
两座生化池以值班室为轴线对称布置，值班室南侧的一体化生化池池顶设生物除臭设备。
池型按厌氧区+缺氧区+好氧区+沉淀区布置。
生化区总HRT（不含沉淀区）：10.0h，沉淀区设计表面负荷：1.00 m3/(m2·h)。
3.3.5活性砂滤池
二期新建活性砂滤池1座，设计规模2.0万m3/d，Z=1.42，土建尺寸L×B×H=21.1x8.05x7.05m。设计滤速：8~12m/h。滤料采用石英砂，粒径1.2～2.0mm。
二期活性砂滤池内设活性砂过滤器16套，滤池供气空压机设置于维修车间及空压机房内，另新增16套更换 1期设备。
3.3.6紫外线消毒渠
紫外线消毒渠为已建，共1座。二期新增紫外线消毒设备一套。更换变频恒压供水装置1套，用于厂内自用中水。
4 结论
本二期工程设计方案提出并阐述了多种脱氮除磷工艺方案。并根据本工程进水水质、水量特点、出水要求及一期工程的现状，对CASS工艺和一体化A2/O进行了全面详细的技术经济比较，结论是一体化A2/O工艺较优并作为本方案设计的推荐方案。推荐的一体化A2/O工艺方案具有技术先进成熟、处理效果好、运行稳定可靠、操作管理简单、占地面积小、投资省、运行成本及电耗低等特点。
参考文献
[1] GB18918-2002,城镇污水处理厂污染物排放标准[S]. 国家环保总局，2003.
[2] 胡杰. 西安市某县污水处理厂提标改造的技术研究[D]. 西北大学，2019.