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摘 要：山东某污水处理厂提标改造工程实施规模为3×104m3/d，主要采用A2O处理工艺。通过增加缺氧区池容、好氧区硝化液回流及深度处理系统等改造措施，最终出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。介绍了工程改造关键技术问题以及主要单元设计参数，为同类提标改造工程提供借鉴参考。
关键词：污水厂；提标改造；脱氮除磷；A2O
1 前言
山东某污水处理厂于2008年建成，工程设计规模为3×104m3/d，一次建成，设计出水水质为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准。项目运营至2016年底，处理水量日均值已达到设计规模的80%，最高日处理水量已达4×104m3/d，为应对国家日趋严格的污水排放标准，以及改善当地的水体环境，对该污水厂实施提标改造工程，提标处理规模为3×104m3/d，出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。
2 工程概况
2.1 原污水厂概况
原污水厂采用倒置A2O工艺，工艺流程如下：粗格栅及提升泵房→细格栅及曝气沉砂池→倒置A2O反应池→沉淀池配水井→二沉池→接触消毒池→排放。
2014年4月～2016年年底本污水厂进、出水水质见表1，经统计看出，出水水质可稳定达到一级B标准，个别指标可稳定达到一级A标准，其中CODcr及BOD5指标接近一级A标准，TN及SS与一级A标准差距较大，TP与一级A标准有一定差距。
原污水厂改造边界及运行存在问题如下：①污水厂生化系统仅有一个系列，水厂停产将直接导致水体污染；②生化池未设置硝化液回流设施，缺氧池停留时间不足，严重影响脱氮效果；③生化池改造需在不停水情况下实现硝化液回流；④现有水厂污泥回流比例大，可达300%，当污泥回流比增大到100%后，受生化池出水管管径较小影响，生化池液位升高溢出；⑤周边有少量居民居住，缺少除臭设施。
2.2 设计进水水质的确定
通过分析本厂检测水质报表，采用95%保证率时的进水水质确定为改造工程的主要进出水水质指标，如表2所示：
3 现场运营调试及工艺流程的确定
经对原污水处理厂出水水质数据分析可知，若按照出水一级A标准考核，NH3-N可稳定达标，BOD5及CODcr基本接近一级A标准，在提高TN去除率的过程中，BOD5及COD可继续去除，因此，改造工程在保证现有去除率的基础上，重点考虑TN、TP及SS的去除。
原A2O生化池僅设置了污泥回流，生化池仅在前端部分达到缺氧环境，后端处于厌氧阶段，TN去除效果欠佳。国内外实际运行经验表明，采用生化除磷的方法，磷的去除量一般约为BOD5去除量的3.5%～4.5%（泥龄为5～20d），采用生化除磷工艺很难使出水含磷量低于0.5mg/L，需采用化学除磷。经统计近两年数据，本工程出水TP超过0.5mg/L的概率为25%，同时考虑SS的去除，在厂区用地紧张的条件下，工程采用新增高密度沉淀池的工艺达到同时去除TP及SS的效果。
本工程的进水C/N=2.91（<4），碳源不足。设计考虑了外加碳源，投加碳源为乙酸钠，折合BOD投加量为50mg/L。
综上，本次提标改造工程改造思路如下：①现有A2O工艺增加从好氧池回流至缺氧池的回流泵，回流比取300%；②增加缺氧段池容，延长停留时间；③生化池考虑投加碳源乙酸钠；④在现有二沉池出水后端增加二次提升泵房；⑤新建高密度沉淀池，化学除磷，采用投加药剂为PAC；⑥在满足出水要求的前提下，同时为节约投资，本次高密度沉淀池后端暂不考虑新增滤池过滤工艺，但预留过滤工艺的水力损失；⑦增加生物除臭装置。
污水处理厂升级改造后工艺流程如下：
4 工艺设计参数
4.1 预处理部分（利旧）
（1）粗格栅：设置2台回转式机械粗格栅，间隙为15mm，过栅流速为0.69m/s。
（2）提升泵房：设置4台潜水提升泵，3用1备，参数为Q=600m3/h，H=10.5m，N=37.0kW。
（3）细格栅：设置2台转鼓式细格栅，间隙为3mm，过栅流速为0.69m/s。
（4）曝气沉砂池：设计停留时间为8.5min，有效水深2.0m。
4.2 生物处理单元（利旧+改造）
（1）改造A2O工艺设计。厂区原有一组倒置A2O池，设计规模为3×104m3/d，生化池位于厂区南侧，生化池仅设置从二沉池至厌氧池前端的污泥回流，污水在生化池内依次经过缺氧区、厌氧区及好氧区出水。为去除进水中的TN，生化池做如下改造：①在厂区北侧扩充缺氧池容积，现有缺氧池新增提升泵将污水提升至新建缺氧池，根据缺氧池总池容确定提升水量为460m3/h，新建缺氧池内增加提升泵，提升污水至现有缺氧池末端；②好氧池内新增内回流泵，污水回流至现有缺氧池进水端。
改造后生化段新增缺氧池平面尺寸为36m×12.35m×6.60m，有效水深为6.0m，改造后A2O总有效容积为29697m3，总停留时间为23.8h，厌氧池、总缺氧池、好氧池停留时间分别为1.15h、5.52h、18.40h（好氧池池容无法改造，实际池容偏大）。好氧池实际运行污泥浓度为4.0g/L，好氧池污泥负荷为0.115kgBOD5/（kgMLSS· d），硝化液最大回流比为300%，污泥回流比保持原有设计未调整。
（2）二沉池（利旧）。二沉池形式采用中进周出辐流式二沉池，现有2座，设计规模为3万m3/d，单座池内径为35m，池壁深4.4m，有效水深为4.0m，表面负荷为0.65m3/（m2· h）。
（3）提升泵房。原二沉池出水进入接触消毒池消毒后外排，改造时切断现有二沉池出水管线，接入集水池及提升泵房，集水池尺寸为：8m×4m×5.7m，经提升泵提升至高密度沉淀池，出水从原有接触消毒池出水端进入消毒池，最终进入巴氏计量渠排放。
4.3 深度处理部分
（1）高密度沉淀池（新建）。设置高密度沉淀池1座，分为2格，混合时间为2min，絮凝时间为15min，斜管沉淀池表面负荷为8.0m3/（m2·h），去除TP投加PAC药剂量为10mg/L。根据山东省同类工程经验，高密度沉淀池在较低的沉淀区表面负荷时，后不必建设过滤单元即可保证出水达一级A标准排放，为提高水厂运行的可靠性，本次预留过滤水头损失，流程上污水经高密度沉淀池处理后流入接触消毒池，经消毒后排放。
（2）接触消毒池（利旧+改造）。现有接触消毒池平面尺寸为25m×13m×3.5m，有效水深为3m，停留时间为46.8min。根据目前厂区用地情况，接触消毒池出水端缺少新建巴氏计量槽用地，通过改变接触消毒池的进出水流向，并在改造后出水端即现在接触消毒池进水端建设巴氏计量槽，厂区总排口位置不变。巴氏计量槽尺寸为：16.2m×1.2m×1.15m。
4.4 污泥处理部分（利旧）
（1）污泥均质池。污泥均质池用于储存二沉池排出的剩余污泥及高密度沉淀池产生的化学污泥，共1座，分为两格，产生剩余污泥量约为462.5m3/d，含水率为99.2%，污泥均质池尺寸为12m×6m×4.3m，均质池内污泥经污泥螺杆泵输送至带式脱水机一体机处理，处理后污泥含水率达到80%以下，外运处置。
（2）污泥脱水机房。厂内现有污泥脱水机房1座，共设置有带式污泥脱水机2台，带宽为2m，处理能力为180kg/m·h，每天工作10.3h，备用1台。
4.5 生物除臭部分（新建）
生物除臭主要是用于去除粗细格栅、集水池、曝气沉砂池、污泥均质池、污泥脱水机房及污泥堆棚的臭味，本次设计1座生物除臭塔，离心风机的风量为1.0×104m3/h，2台，1用1备。
4.6 鼓风机房（利旧）
目前厂区建设有3×104m3/d规模的鼓风机房，共配置4台罗茨鼓风机，单台65.7m3/min，风压为68.6kPa，单台功率为110kW，其中1台变频，最大气水比为9.4：1，在实际运行中，鼓风机的运行主要是靠好氧池DO仪控制风机的运行时间及开启数量。
5 改造难点
水厂在提标改造过程中，需正常运营，提标改造工程注意事項如下：
①在保证A2O正常运行的情况下，需在原A2O池缺氧区进水端、新建缺氧池内及好氧区出水端增加提升泵。解决途径：焊接水泵框架，并在生化池外将水泵固定牢固，采用吊车将水泵框架吊入池中，池壁外建有水泵框架支撑，焊接好水泵出水管与总管的对接。
②合理安排施工工序，做好原有管线与改造工程管线的衔接。
6 投资及结论
本提标改造工程投资为2050万元，其中工程费用为1830万元，厂区新增直接运行成本为0.1889元/m3。运行结果表明，出水水质可实现长期稳定达一级A标准。