小型污水处理厂设备

一、工程背景。

山西某污水处理厂原建设规模为1.0万m3/d。污水处理工艺采用AAO+机械絮凝反应+过滤工艺，出水标准按GB18918-2002城市污水处理厂污染物排放标准一级标准一级标准要求执行，部分用于城市景观用水，部分直接排入河流。

在全面提高城市污水处理厂排放标准的政策背景下，根据2022年山西水污染防治行动计划文件要求，污水处理厂出水COD、氨氮、总磷三大污染物排放指标稳定达到地表水V标准要对污水处理厂进行升级改造。

二是污水处理厂升级改造前的概况。

2.1改造前水质、水量及实际运行情况。

通过对2017年1月至2018年3月水厂进出水质的分析，污水处理厂总进水量大于4000m3/d~6000m3/d，2017年进水量季节性变化明显，冬季进水量少于夏季，2018年1月和2月进水量逐渐增加。

目前月平均COD指标2个月指标约400mg/L，其余13个月平均值低于366mg/L，总氮指标月平均值最大值88.6mg/L，其余14个月平均值低于75.3mg/L，氨氮指标月平均值最大值为65.4mg/L，其余14个月平均值低于53.0mg/L。

污水处理厂改造前的进水水质指标大多高于原设计，进水量未达到满负荷。因此，大多数出水水质指标可以达到一级A标准，但当水量高或进水水质浓度高时，无法保证。

2.2分析改造前存在的问题和原因。

1)县排水体质为雨污合流制，雨季水泥砂量大。冬季进水温度低，最低温度约5℃，生物池处理效率低，出水COD，氨氮达不到标准。

2)污水处理厂昼夜进水量变化较大，预处理提升泵池调节容积小，提升泵启停频率高，维护频繁。

3)旋流沉砂池停留时间短，除砂效果差，增加后续结构负担。

4)初沉池出泥管堵塞，沉淀池停用，导致二次生化段无机进水悬浮物含量高。

5)COD、氨氮和总氮的进水量大于原设计值。根据校核计算，现有AAO池容量小，停留时间仅12.6h，处理负荷高。

6)二沉池采用半桥式刮泥机重力排泥，排泥不畅，浮泥较多，出水悬浮物较高，严重影响深度处理效果。

7）对于深度处理中使用的混凝土，过滤设施已停止使用。由于二沉池出水悬浮物较多，混凝后形成大量明矾花，出水直接进入后端滤池，无沉淀设施，滤池采用细单层石英砂，最终导致滤池表面污泥结板，导致滤池无法使用。

三、确定升级改造工程的设计思路和工艺方案。

3.1改造工程进出水质确定。

本着适度先进、预留空间的原则，预测污水厂未来的进水水质。乡宁县污水处理厂运行多年，进水水质可靠性相当大。2017年1月至2018年3月分析水厂水质，结合生活污水水质特点，设计进水水质见表1。

乡宁县城市污水处理厂出水COD、氨氮、总磷实施GB3838-2002地表水环境质量标准V标准限值要求，其余指标仍实施GB18918-2002城市污水处理厂污染物排放标准A标准限值，见表2。

3.2改造总体思路。

根据进水水质特点分析，生物脱氮除磷是升标改造工程的主要工艺选择。

1)预处理段:目前污水处理厂昼夜污水进水量变化较大，目前集水池容积较小，停留时间仅满足最大10min流量，导致泵启停频繁，对生化池运行有一定影响。因此，粗格栅后增加一个调节池，调节进水量，配套污水提升泵，与现有集水池连接。

由于进水含砂量大，增加了一个新的曝气沉砂池，增加了停留时间，提高了沉砂池的稳定性和排砂率，并在2mm内增加了一个新的进水网板细格栅，以减少生物池中的浮渣。

2）二次处理段：污水处理厂运行多年，进水水质稳定。生物脱氮除磷处理工艺符合工程水质特点。降解污染物的主要工艺原设计为AAO工艺，符合指南要求。但目前进水水质较原设计有所提高，出水标准严格。因此，有必要对原工艺进行相应的改造。

根据现有生化段池容量和升级改造建设规模，认定生化池总停留时间12.6h短，处理负荷高，出水水质无法保证。因此，有必要扩大生化池容量/提高污泥浓度，降低容积负荷，确保二次处理段BOD5、COD、NH3、TN稳定达到控制目标。大部分TP可通过二次处理段的生物除磷去除，其余部分可通过三次处理段的化学反应去除。为保证冬季寒冷条件下生化池污水温度，保证污水中微生物的活性和主要水质去除的稳定性，增加了现状及新建暴露生化段处理设施的相应保温措施。

3)深度处理段：维护现有机械絮凝池，增加斜板沉淀池，更换现有过滤材料，形成混凝、沉淀、过滤单元，悬浮颗粒聚集或形成絮凝，加速颗粒沉淀，达到固液分离的目的，确保水TP、SS标准。

4)增加应急处理设施:当冬季水温低、出水COD、氨氮经生化系统处理后仍不能稳定达标时，在深度处理段设置投药设施:a.增加活性炭粉除设备，保证出水COD达标，b.增加次氯酸钠加设备，保证出水氨氮达标。

3.3确定改造工艺方案。

采用预处理+多级AAO+混凝、沉淀、过滤的方案。

拆除现有的初始沉淀池，建立多级AAO厌氧缺氧池，改造现有的生物池为好氧池和二级缺氧、好氧池、新的斜板沉淀池的深度处理段、改造和维护原有的冷凝反应池和双层过滤器。

在一段好氧池中加入MBBR填料，提高硝化菌浓度，保温并覆盖新建的厌氧和缺氧池。

新建多级AAO厌氧缺氧池，在池体设计中，考虑多点进水设置，充分利用原水中的碳源。

工艺流程见图1。

四、升级改造工艺设计。

1)预处理阶段:新建调节池、超细格栅、曝气沉砂池及相应配套设备，保留和利用原有进水井、粗格栅及配套设施。

调节池上层为应急加药室，与调节池合建。应急加药室设有碳源加药设备和活性炭粉末加药设备。

二、二级处理阶段：

A.多级AAO池是本工程污水处理的核心结构，用于生物脱氮除磷。多级AAO池由五部分组成:厌氧区、一段缺氧区、一段好氧区和二段缺氧区。本次改造在原沉池拆除的空地上新建厌氧区、一段缺氧区，原AAO池为一段好氧区、二段缺氧区、二段好氧区。

改造后生物池设计参数:总停留时间为26.4h，其中厌氧池为2.0h，一段缺氧池为12h，一段好氧池为8.0h，二段缺氧池为3.3h，二段好氧池为1.1h，混合物污泥浓度为4000mg。

由于本项目进水生物脱氮碳源不足，为保证反硝化过程的充分进行，设置了碳源加入系统，在实际运行中根据水质进行碳源加入，碳源加入量按BOD5/TN提高到3.5∶1进行配置。

乡宁县冬季气温较低。为了保证生化池的污水温度，新建的厌氧池和缺氧池被覆盖和保温。原生物池已建成覆盖设施，不变。

b.污水处理厂有两个20m中进周出的二沉池，采用半桥式刮泥机。二沉池最大流量时，表面负荷为1.05m3/(m2h)，停留时间为2.4h。半桥式刮泥机原用于重力排泥。运行时间越长，管道堵塞，排泥不畅，浮泥较多。因此，将两台刮泥设备改造成两台全桥式刮泥机，并根据二沉池现状的内部结构定制专用刮泥机。

3)深度处理阶段和出水：改造机械絮凝池，新建斜板沉淀池，更换滤池内滤料，配套排水管道。保留和使用原接触式消毒池、巴氏杀菌测量罐和在线监测室。