杜蓉， 林虹， 盧偉， 劉艷， 史彥偉

（北控水務（中國）投資有限公司， 北京 100124）

1 工程概況

黃巖江口污水處理廠位于浙江臺州江口街道，于2001 年12 月投入運行， 一期工程設計規(guī)模為8萬m3／d， 主要處理黃巖經濟開發(fā)區(qū)的污水， 主體處理工藝為卡魯塞爾氧化溝工藝（2014 年改造為MBBR 工藝）， 出水水質執(zhí)行GB 8978—1996《污水綜合排放標準》中的二級標準。 由于進廠的部分重污染工業(yè)廢水水質高于原設計標準， 且水量波動較大， 使江口污水處理廠現(xiàn)狀出水不能滿足達標要求。 隨著黃巖城區(qū)經濟的快速發(fā)展， 工業(yè)及生活污水量持續(xù)增長， 同時根據(jù)2015 年臺州市人民政府《關于提高污水處理廠出水排放標準有關問題協(xié)調會議紀要》（〔2015〕54 號）， 將污水處理廠排放標準提高， 具體執(zhí)行附表《臺州市城鎮(zhèn)污水處理廠出水指標及標準限值表（試行）》（臺州地標）， 凡新建或改擴建城鎮(zhèn)污水處理廠一律按照“臺州地標”出水標準排放， 因此需對原江口污水處理廠進行提標及改擴建。 黃巖江口污水處理廠改擴建工程包括： 一期提標改造工程規(guī)模為8 萬m3／d， 仍舊處理黃巖經濟開發(fā)區(qū)污水， 將經濟開發(fā)區(qū)重污染工業(yè)廢水從進廠污水中剝離， 使江口污水處理廠一期工程經改造后出水達到“臺州地標”； 二期擴建工程規(guī)模為4 萬m3／d， 主要處理片區(qū)的生活污水， 處理出水達到“臺州地標”。 本文主要論述黃巖江口污水處理廠一期8 萬m3／d 工程提標改造項目。

2 提標改造方案

2.1 改造前一期工程存在的問題分析

黃巖江口污水處理廠一期工程進水主要來自城區(qū)泵站輸送的市政污水和經濟開發(fā)區(qū)蘆村泵站輸送的工業(yè)廢水， 處理水量已達到滿負荷8 萬m3／d，其中經濟開發(fā)區(qū)工業(yè)廢水占比為20%~30%， 主要工藝采用卡魯塞爾氧化溝工藝。 黃巖經濟開發(fā)區(qū)是浙江省級經濟開發(fā)區(qū)， 是黃巖工業(yè)的聚集地， 形成了罐頭食品園區(qū)、 塑料模具園區(qū)、 醫(yī)藥化工園區(qū)等具有一定影響力的產業(yè)發(fā)展基地， 其中醫(yī)藥化工園區(qū)污水屬于重污染工業(yè)廢水， 這部分重污染工業(yè)廢水（占比約為10%）與市政污水及其他普通工業(yè)廢水混合后， 實際進水水質已高于原設計水質， 致使江口污水處理廠一期工程出水中COD、 SS、 氨氮、TN 等指標不能穩(wěn)定達標。

一期工程存在的主要問題為： ①工業(yè)廢水水質未達到規(guī)定的排放標準， 且隨著生產周期間歇排放， 而江口污水處理廠內未建設調節(jié)池等構筑物，這就為污水處理廠工藝流程帶來較大的沖擊和處理負擔。 ②醫(yī)化重污染工業(yè)廢水含有難生物降解污染物和重金屬等， 使氧化溝中硝化及反硝化細菌活性受到抑制； 同時， 由于生物硝化作用需要在偏堿性環(huán)境下進行， 而工業(yè)廢水造成進廠污水pH 值較低， 進水平均pH 值僅為6.52， 因此極大地抑制了生物硝化作用， 造成出水中氨氮、 TN 難以達標。

2.2 提標改造思路分析

首先， 進行源頭控制［1］。 從水量構成角度分析， 一期工程進水主要包括市政污水、 普通工業(yè)廢水、 重污染工業(yè)廢水， 重污染工業(yè)廢水中含有抑制硝化及反硝化細菌活性的重金屬等物質， 因此應進行源頭管控。 對接管范圍內的工業(yè)企業(yè)進行評估，電鍍、 化工、 印染等含重金屬或高濃度難生物降解污染物的廢水不能排入市政污水處理管網， 由環(huán)保部門協(xié)助， 擬在園區(qū)新建2 萬m3／d 工業(yè)污水處理廠， 單獨處理難降解工業(yè)廢水， 達到GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級A 標準后單獨排放， 并確定了“江口工業(yè)園區(qū)污水從進廠污水中剝離， 江口污水處理廠一期工程分步達到臺州地標”的工程思路， 即在江口工業(yè)園區(qū)污水從一期工程進水中剝離后， 出水水質穩(wěn)定達到“臺州地標”標準； 剝離前， 在工業(yè)企業(yè)排放廢水中各類有毒有害、 生物抑制性物質達到CJ 343—2015《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質標準》的情況下， 污水處理廠出水水質（除氨氮、 總氮外）達到“臺州地標”標準。

其次， 對市政污水、 普通工業(yè)廢水進行分質預處理后進入生化處理。 根據(jù)對江口污水處理廠工業(yè)廢水來水的調查， 工業(yè)廢水水量、 水質變化范圍較大， COD、 SS 等濃度較高， 可生化性較差， 因此增加工業(yè)廢水調節(jié)、 沉淀、 水解酸化等預處理設施， 工業(yè)廢水經預處理后與市政污水混合進入生化處理系統(tǒng)， 以此提高已建工程對工業(yè)廢水水量、 水質沖擊負荷的抵御能力， 保證提標改造效果［2］。

最后， 對混合污水進行深度處理。 本項目出水標準需達到“臺州地標”標準， 處理要求高， 需進一步去除有機物、 氮、 磷等物質， 增加兩級濾池脫氮、 高密度沉淀除磷、 活性炭和臭氧等進一步去除COD， 保證出水達標。

2.3 設計水量、 水質

江口污水處理廠一期工程設計規(guī)模為8 萬m3／d， 已經達到滿負荷， 來水為工業(yè)廢水及生活污水，工業(yè)廢水比例為20%~30%， 其中難降解重污染工業(yè)廢水占比10% 左右， 難降解重污染工業(yè)廢水將從原水中剝離， 因此剝離后江口污水處理廠普通工業(yè)廢水占比將降至10%~20%， 考慮一定的發(fā)展，本次提標改造工程設計工業(yè)廢水水量為2 萬m3／d，生活污水水量為6 萬m3／d。

考慮重污染工業(yè)廢水從原水中剝離， 因此工業(yè)廢水水質參考普通工業(yè)廢水各項指標中覆蓋率為90% 的數(shù)值， 生活污水水質參考同類地區(qū)生活污水確定； 出水水質達到“臺州地標”要求。 設計進出水水質見表1。

表1 提標改造工程設計進出水水質Tab. 1 Design influent and effluent water quality of upgrading and reconstruction project

2.4 提標改造工藝流程

經綜合考慮， 本項目工業(yè)廢水、 生活污水分開收集預處理， 對工業(yè)廢水預處理工藝采用細格柵沉砂-調節(jié)-混凝沉淀-水解酸化， 生活污水預處理工藝采用細格柵沉砂； 污水處理主工藝流程采用MBBR-兩級濾池-活性炭加磁高效沉淀池-V 型濾池-臭氧接觸池。 工藝流程見圖1。

3 主要構筑物及設計參數(shù)

3.1 工業(yè)廢水預處理系統(tǒng)

圖1 工藝流程Fig. 1 Process flow

（1） 格柵及沉砂池。 設計流量為2 萬m3／d，總變化系數(shù)為1.49。 格柵采用中、 細格柵2 道， 中格柵采用回轉式格柵2 臺， 1 用1 備， 間隙為6 mm， 單臺格柵寬度為1.2 m； 細格柵采用網板式格柵2 臺， 1 用1 備， 間隙為3 mm， 單臺格柵寬度為1.0 m。 設置旋流沉砂池2 座， 每座直徑為2.43 m， 有效水深為1.2 m， 峰值停留時間為30 s， 峰值水力表面負荷為134 m3／（m2·h）， 配套氣提方式進行沉砂。

（2） 調節(jié)池。 設計流量為2 萬m3／d， 設置1座， 停留時間為12 h， 有效容積為9 963 m3， 有效水深為6 m， 池體尺寸為45.0 m × 36.9 m × 6.9 m，配置立式渦輪攪拌器4 套； 潛污提升泵4 臺， 3 用1 備， 水泵流量為280 m3／h， 揚程為9 m。

（3） 混凝沉淀池。 由機械混合池、 機械反應池、 平流沉淀池和集水池組成。 設計流量為2 萬m3／d， 設置2 座， 機械混合池停留時間為1.5 min，反應池停留時間為30 min， 沉淀池停留時間為2.45 h， 沉淀池水平流速為4 mm／s； 混凝沉淀池總尺寸為47.2 m×16.3 m×4.7 m， 平均有效水深為4 m，混合池2 組， 單組尺寸為1.6 m×1.6 m×4.7 m， 反應池2 組， 每組4 格， 單格尺寸為3.8 m×3.8 m×4.7 m； 沉淀池2 組， 單組尺寸為35.7 m×7.8 m×4.7 m。 主要配套設備為混合攪拌器2 臺， 反應攪拌器8臺； 排泥泵2 臺， 流量為550 m3／h， 揚程為10 m。

（4） 水解酸化池。 設計流量為2 萬m3／d， 設置4 座， 單組尺寸為50.0 m×12.0 m×6.5 m， 有效水深為6 m， 水力停留時間約為15 h， 設計上升流速為0.35 m／h； 設置排泥泵4 臺， 流量為150 m3／h， 揚程7 m。

3.2 生活污水預處理系統(tǒng)

本次改造將工業(yè)廢水、 生活污水分開收集預處理， 工業(yè)廢水2 萬m3／d 分開單獨預處理， 生活污水6 萬m3／d 仍然利用原有預處理工藝段， 不做改造。 生活污水預處理系統(tǒng)包含進水井、 細格柵和旋流沉砂池， 原進水井平面尺寸為5.9 m×5.2 m； 原細格柵設置3 臺， 2 用1 備， 單渠尺寸為6.6 m ×1.5 m×1.8 m， 格柵間隙為6 mm， 單臺格柵寬度為1.4 m； 原旋流沉砂池設置2 座， 單座直徑為6 m，有效水深為1.3 m， 按照生活污水量6 萬m3／d 復核， 平均停留時間為105 s， 平均水力負荷為44 m3／（m2·h）。

3.3 MBBR 生化處理系統(tǒng)

原生化系統(tǒng)改造內容為： ①將原有氧化溝改造為具有獨立的厭氧區(qū)、 缺氧區(qū)、 好氧填料區(qū)的MBBR 池型， 增加內回流； ②將曝氣方式由表面曝氣改為底部曝氣； ③在缺氧區(qū)廊道內增設推流器防止污泥淤積； ④在選擇池增加來自工業(yè)廢水水解酸化池的進水管。

（1） MBBR 池。 2 座， 設計流量為8 萬m3／d，前端選擇池停留時間維持0.5 h 不變， 氧化溝改造為： 厭氧區(qū)為1.37 h， 維持不變， 新增缺氧區(qū)6.25 h， 好氧區(qū)改為6.57 h， 總停留時間為14.69 h， 有效水深為5 m。 其中選擇池2 座， 單座有效容積為833 m3， 單組尺寸20.0 m×8.5 m×5.8 m； 厭氧區(qū)2組， 單組有效容積為2 283 m3； 缺氧區(qū)2 組， 單組有效容積為10 417 m3； 好氧區(qū)2 組， 單組有效容積為10 950 m3； 反硝化速率為0.032 kg［NO3-－N］／（kg［MLSS］·d）， 在好氧池增加填料， 填充比為30%，設計生化池污泥濃度為4 000 mg／L。 配套設備為：①改為底部曝氣增加鼓風機， 氣水比為8 ∶1， 選擇單級高速離心鼓風機4 臺， 3 用1 備， 風量為150 m3／min， 風壓為58.8 kPa； ②內回流泵4 臺， 回流比為400%， 單臺流量為3 333 m3／h， 揚程為1 m；③增加缺氧區(qū)推進器8 臺。

（2） 二沉池。 原有4 座， 采用中心進水周邊出水的方式， 每座直徑為44 m， 維持不變， 有效水深為4 m， 峰值表面負荷為0.7 m3／（m2·h）， 配套周邊傳動刮泥機4 套。

3.4 深度處理系統(tǒng)

（1） 生物組合濾池。 生化系統(tǒng)改造為MBBR工藝后， 出水指標接近GB 18918—2002 一級B 標準。 但要提標至“臺州地標”， 還需要進行進一步深度處理。 考慮到廠區(qū)內用地較為緊張， 需采用系統(tǒng)穩(wěn)定、 處理效率高、 占地面積小、 構筑物及設備集成高的處理工藝， 同時考慮本項目來水中可以利用的BOD5濃度較低， 因此深度脫氮采用曝氣生物濾池／反硝化生物濾池（CN／DN 池）組合工藝， CN 池在氧氣充足的條件下將氨氮通過硝化作用轉化為硝態(tài)氮以及亞硝態(tài)氮并將污水中部分含碳有機物進行降解， DN 池在外加碳源的條件下對進水中的硝態(tài)氮進行反硝化， 使其轉化為氮氣排至空氣中， 最終達到脫氮的目的［3］。

CN 池設計流量為8 萬m3／d， 設計10 格， 單格濾池面積為90 m2， 濾層高度為4 m， 濾料為球型輕質多孔生物濾料， 水力負荷為3.81 m3／（m2·h）， 其中一格反洗時為4.24 m3／（m2·h）， 硝化負荷為0.83 kg［NH3－N］／（m3·d）， 反沖洗氣強度為75 m3／（m2·h）， 反沖洗水強度為18 m3／（m2·h）， 反洗以此按照氣洗－氣水聯(lián)合－水洗進行， 氣洗時間為3~5 min， 氣水聯(lián)合反洗時間4~6 min， 水單獨漂洗時間8~10 min。 CN 池前端設置2 臺平板微濾機進行預處理防止濾頭堵塞， 平板微濾機柵隙為1 mm， 單臺寬度為1.5 m。

DN 池設計流量為8 萬m3／d， 設計4 格， 單格濾池面積為90 m2， 濾層高度為3.5 m， 濾料為球型輕質多孔生物濾料， 水力負荷為9.53 m3／（m2·h），其中一格反洗時為12.71 m3／（m2·h）， 反硝化負荷為2.64 kg［NO3－－N］／（m3·d）， 反沖洗氣強度為75 m3／（m2·h）， 反沖洗水強度為18 m3／（m2·h）， DN 池反洗流程同CN 池。

CN／DN 生物濾池配套清水池， 用于反沖洗用水； 配套排水緩沖池， 用于儲存濾池反沖洗的排水， 經泵提升至原污水進水井。 配套曝氣風機11臺， 1 臺冷備， 單臺流量為16.60 m3／min， 風壓為60 kPa； 配套反洗風機3 臺， 2 用1 備， 單臺流量為58.05 m3／min， 風壓為80 kPa。

（2） 活性炭加磁高效沉淀池及過濾。 混凝沉淀過濾是處理中的一道重要工序， 通過混凝沉淀過濾， 可大幅度降低水中的濁度、 色度， 去除水中的懸浮物和雜質， 同時輔助活性炭吸附去除水中難降解有機物［4］。 活性炭加磁高效沉淀池在常規(guī)混凝沉淀工藝中添加了磁粉， 作為沉淀析出晶核， 使得水中膠體顆粒與磁粉顆粒很容易碰撞脫穩(wěn)而形成絮體， 大幅提高沉淀速度［5］。

活性炭加磁高效沉淀池設計流量為8 萬m3／d，設計1 座2 組， 活性炭接觸區(qū)有效容積為809 m3，快速混合區(qū)池有效容積為125 m3， 磁介質混合區(qū)有效容積為123 m3， 絮凝反應區(qū)有效容積為212 m3，高效沉淀池直徑為12 m； 有效水深為6 m， 平均上升流速為14.9 m／h， 峰值上升流速為19.2 m／h。 配套攪拌器每組6 臺， 共12 臺； 配套刮泥機2 臺；配套活性炭投加裝置1 套， 活性炭投加量為80 mg／L； PAC、 PAM 投加裝置各1 套， 其中PAC 藥劑投加量為30 mg／L， PAM 藥劑投加量為1 mg／L。

過濾采用V 型濾池， 設計流量為8 萬m3／d， 設計8 格， 單格面積為70 m2， 平均濾速為6.25 m／h，總平面尺寸為38.0 m×34.0 m。 配套反洗風機3 臺，2 用1 備， 單臺風量為31.5 m3／min， 風壓為49 kPa；反洗水泵3 臺， 2 用1 備， 單臺水量為630 m3／h，揚程為7 m。

（3） 脫色工藝。 在“臺州地標”中， 增加了色度指標要求。 根據(jù)目前的處理效果、 工程經驗、 工程性價比等因素， 臭氧接觸是最常用的脫色工藝［6］。設計臭氧投加量為5 ～10 mg／L， 配套2 臺15 kg／h的空氣源臭氧發(fā)生器； 臭氧接觸池1 座2 組， 單組尺寸為20.0 m × 7.8 m × 6.6 m， 有效水深為6 m，總停留時間為15 min。

3.5 其他

除臭系統(tǒng)采用原有生物除臭設備， 不做改造。生物除臭主體設備3 臺， 單臺處理臭氣量為17 000 m3／h， 外型尺寸為14.0 m×10.0 m×4.0 m， 配套離心風機4 臺， 3 用1 備， 單臺風量為285 m3／min，風壓為2.6 kPa； 配套循環(huán)水泵3 臺， 2 用1 備， 單臺水量為70 m3／h， 揚程為27 m。

污泥系統(tǒng)原有板框壓濾機2 套， 壓濾面積為500 m2， 本次提標考慮再增加1 套。

4 工程設計特點

（1） 源頭控制， 將工業(yè)廢水與生活污水進行分質預處理， 工業(yè)廢水經過調節(jié)、 沉淀、 水解酸化等預處理措施后與生活污水混合后進入生化處理系統(tǒng)， 以此提高已建工程對工業(yè)廢水水量、 水質沖擊負荷的抵御能力， 保證提標改造效果。

（2） 充分利用原有構筑物， 原有氧化溝投加MBBR 填料， 充分挖潛生化系統(tǒng)能力， 后續(xù)通過CN／DN 組合濾池、 活性炭加磁高效沉淀池， 保證有機物的去除及脫氮除磷效果。

5 工程運行效果

本工程于2018 年10 月建成， 11 月進入調試運行階段， 處理水量基本達到8 萬m3／d。 運營期間， 黃巖開發(fā)區(qū)重工業(yè)企業(yè)， 如電鍍行業(yè)等逐步關停， 一期工程實際進水得以改善， 經過半年的調試運營， 處理出水達到設計要求。 自2019 年1 月至5 月， 生化池混合進水COD 質量濃度為300~500 mg／L， SS 質量濃度為150 ~ 200 mg／L， 氨氮質量濃度為35~45 mg／L， 總氮質量濃度為50~60 mg／L， 總磷質量濃度為3.5~5.0 mg／L； 出水COD 平均質量濃度為23 mg／L， SS 質量濃度在5 mg／L 以下，氨氮平均質量濃度為1.1 mg／L， 總氮平均質量濃度為8 mg／L， 總磷質量濃度在0.3 mg／L 以下。

6 投資及運行成本

黃巖江口污水處理廠一期提標工程一類費用約為1.5 億元。 提標改造運行電耗為0.22 （kW·h）／t［水］， 電費0.18 元／t［水］， 主要藥劑費用： PAC 0.05 元／t［水］， PAM 0.02 元／t［水］， 磁粉0.01 元／t［水］， 乙酸鈉0.25 元／t［水］， 活性炭費用0.5 元／t［水］， 污泥處理處置費用0.18 元／t［水］， 提標改造直接運行成本約為1.2 元／t［水］。

7 結語

黃巖江口污水處理廠一期工程先通過對市政污水、 普通工業(yè)廢水進行分質預處理， 再進行后續(xù)生化處理、 深度處理系統(tǒng)的提標改造， 自運行以來，系統(tǒng)保持穩(wěn)定， 整體出水滿足《臺州市城鎮(zhèn)污水處理廠出水指標及標準限值表》要求。 工業(yè)廢水預處理采用調節(jié)、 混凝沉淀和水解酸化等措施處理后與生活污水混合， 混合污水采用MBBR 工藝-CN／DN組合濾池-V 型濾池-臭氧處理工藝， 有針對性地解決了江口污水處理廠提標問題， 對于類似含工業(yè)廢水的提標改造項目具有借鑒意義。