山東某污水廠(chǎng)現狀處理規模為3萬(wàn)m3/d，進(jìn)水中印染、機械加工等工業(yè)廢水占比約30%，現狀出水標準為《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》（GB 18918—2002）中一級A標準，尾水排至明堂河，屬于南水北調一般保護區域。根據當地區域水環(huán)境總體要求，本污水廠(chǎng)出水中部分指標需滿(mǎn)足《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838—2002）中IV類(lèi)水體限值要求，即CODCr≤30 mg/L，TN≤10（12）mg/L，TP≤0.3 mg/L，需進(jìn)行原位提標改造。

本廠(chǎng)廠(chǎng)區用地緊張且附近無(wú)地可征用，進(jìn)水中工業(yè)廢水占比較高，新出水標準要求較高，故需進(jìn)行原位提標改造，深度挖潛生化處理等現狀設施功能，增設節地高效的深度處理工藝。經(jīng)過(guò)現場(chǎng)踏勘和方案對比分析，本工程選用改良AAO+新增磁混凝沉淀（預留活性炭投加）+V型濾池的原位提標改造工藝，取得了良好的處理效果，可為國內類(lèi)似項目原位提標改造提供參考。

01 污水廠(chǎng)現狀分析

1.1 現狀概況

污水廠(chǎng)始建于2009年，現狀建設規模為3萬(wàn)m3/d，實(shí)際日均污水處理量約為2.2萬(wàn)m3/d，主要處理園區內300多家企事業(yè)單位和近10萬(wàn)人的生產(chǎn)生活污水。污水處理工藝采用AAO+二沉池+二泵房+V型濾池，出水執行一級A標準。污泥采用儲泥池+帶式濃縮脫水機處理，出泥含水率≤80%。消毒采用ClO2，現狀廠(chǎng)區無(wú)除臭系統。

1.2 現狀進(jìn)水水質(zhì)分析

污水廠(chǎng)進(jìn)水中生活污水占比約70%，工業(yè)廢水占比約30%，其中工業(yè)廢水以印染、機械加工、綜合制藥、食品加工等為主。

對污水廠(chǎng)2019年1月—2020年9月的進(jìn)水進(jìn)行頻次分析，如表所示，廠(chǎng)區進(jìn)水水質(zhì)與原設計進(jìn)水水質(zhì)較為接近，原設計進(jìn)水水質(zhì)取值較為合理，但CODCr、SS、TP這3項指標偶爾會(huì )出現超標現象。進(jìn)水中B/C約為0.38，可生化性一般；BOD5/TP約為54.61；BOD5/TN約為3.20。實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)碳源相對不足，為保證出水TN穩定達標，需部分時(shí)段額外投加碳源。

1.3 現狀處理工藝

污水廠(chǎng)現采用AAO工藝，工藝流程如圖所示。

1.4 現狀出水水質(zhì)

對污水廠(chǎng)2019年1月—2020年9月的出水進(jìn)行頻次分析，如表所示。CODCr、BOD5、SS、氨氮、TN、TP一級A達標率均為100%，現狀工藝流程和設計參數可滿(mǎn)足一級A出水標準。若按準Ⅳ類(lèi)新標準考核，CODCr達標率為85.14%，氨氮達標率為79.50%，TN達標率為74.47%，TP達標率為80.33%，達標率均較低，無(wú)法滿(mǎn)足新要求，現狀處理工藝亟需改造。

1.5 提標改造要求

本項目為原位提標改造工程，進(jìn)水中含印染、機械加工等工業(yè)廢水，新標準要求較高，其中CODCr≤30 mg/L，TN≤10（12）mg/L，TP≤0.3 mg/L，結合實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)情況以及現狀池體和設備情況，本次提標改造工程需重點(diǎn)關(guān)注CODCr、TN、TP這3項污染指標。另外，工藝改造時(shí)需充分利用現狀設施，深度挖潛生化處理能力，針對性增設節地高效的深度處理單元。

02 現狀改造重難點(diǎn)分析及應對措施

通過(guò)分析實(shí)際進(jìn)出水水量水質(zhì)情況，復核現狀處理設施，同時(shí)結合廠(chǎng)區實(shí)際運營(yíng)情況和新標準要求，本項目需重點(diǎn)關(guān)注以下問(wèn)題。

2.1 進(jìn)水水質(zhì)復雜

本廠(chǎng)進(jìn)水中含印染紡織、機械加工、綜合制藥、食品加工、機械加工等工業(yè)廢水，占比約30%，印染紡織廢水中溶解性難生物降解性CODCr較高，新標準要求出水CODCr含量由50 mg/L降至30 mg/L，TN含量由15 mg/L降至10 mg/L，TP含量由0.5 mg/L降至0.3 mg/L，現狀工藝為AAO+V型濾池，無(wú)法滿(mǎn)足提標要求。經(jīng)復核，現狀生化池總有效池容（23 625 m3）設置合理，但分區不合理，且無(wú)內回調節設施、無(wú)固定碳源投加設施、進(jìn)水點(diǎn)單一，另外深度處理工藝缺少混凝沉淀段，僅靠生化處理難以滿(mǎn)足C、N、P污染物提標要求。

2.2 廠(chǎng)區用地緊張

廠(chǎng)區現狀建構筑物布局較為緊湊，無(wú)提標改造預留用地。經(jīng)工藝論證，在充分改造利用現有處理設施的基礎上，需新增混凝沉淀單元、碳源除磷藥劑投加裝置、化驗間、除臭裝置等處理設施，需充分利用現狀零星地塊，選擇節地高效工藝，合理規劃施工順序。

2.3 部分設備老化

本廠(chǎng)建設使用已有十余年，細格柵、二沉池出水槽、中間提升泵、儲泥池攪拌器、生化池曝氣系統、生化池攪拌器等工藝設備和部分電氣自控設備老化嚴重，運行效果不佳，且維修頻繁，需對其重置。

03 提標改造工藝設計

3.1 提標改造設計水量水質(zhì)

本廠(chǎng)現狀建設規模為3萬(wàn)m3/d，實(shí)際日均污水處理量約為2.2萬(wàn)m3/d，提標改造工程設計規模維持現狀不變。

經(jīng)對比分析實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)情況和原設計進(jìn)水水質(zhì)，本提標改造工程設計進(jìn)水水質(zhì)延用原設計進(jìn)水水質(zhì)，出水按照當地要求執行地表Ⅳ類(lèi)水標準，具體如表3所示。

3.2 工藝設計

本提標改造工程污水處理工藝采用改良AAO+二沉池+二次提升泵房+磁混凝沉淀池（預留活性炭投加）+V型濾池，污泥處理采用污泥均質(zhì)池+帶式濃縮脫水機，除臭采用生物濾池工藝，具體如圖所示。

1）預處理系統

現狀粗格柵及提升泵房設備完好、運行工況佳，維持現狀利用。

細格柵旋流沉砂池建設時(shí)間較長(cháng)，細格柵老化嚴重，除渣效果較差，本工程對其重置。主要設計參數為：格柵形式為網(wǎng)板格柵，數量2套，柵條間隙為6 mm，柵渠寬度為1 300 mm，安裝角度為75°。

2）生物處理系統

現狀AAO生化池設計規模為3萬(wàn)m3/d，有效水深為5.8 m，總有效池容為23 625m3，其中，厭氧區水力停留時(shí)間（HRT）為2.13 h，缺氧區HRT為3.30 h，好氧區HRT為13.47 h，總計HRT為18.90 h。進(jìn)水點(diǎn)僅設厭氧池1處，曝氣設施老化嚴重、曝氣不均勻，內回流通過(guò)在缺氧、好氧池間設置連通渠、靠渠道閘門(mén)控制。經(jīng)復核，總池容可滿(mǎn)足要求，但各分區池容設計不合理，缺氧池池容嚴重偏小，需重新設計各分區池容，增設進(jìn)水點(diǎn)，充分利用進(jìn)水中碳源，增設設內回流泵、靈活調節混合液回流量，并重置碳源投加設施、曝氣系統等，強化生物池去碳脫氮能力。

將現狀生化池改造為改良AAO，維持總池容不變，增設缺氧、第一好氧池2處可調進(jìn)水點(diǎn)，調整各分區池容，延長(cháng)缺氧區HRT至5.51 h，縮短好氧區HRT至9.92 h，在好氧池末端設置1.00 h脫氣區，同時(shí)重置碳源投加設施、推流器、曝氣器等。主要工藝設計參數為：設計混合液懸浮濃度（MLSS）為4 000 mg/L，混合液回流比為300%，污泥回流比為100%，氣水比為4.8:1。

現狀生化池曝氣采用離心風(fēng)機，效率較低、噪聲大，且老化嚴重，將其更換為空氣懸浮風(fēng)機，總計3臺，2用1備，均采用變頻控制，主要設計參數為：Q=50 Nm3/min，P=68.6 kPa，N=80.0 kW。

現狀二沉池為中進(jìn)周出輻流式，數量2座，池徑為35 m，混凝土出水渠池壁破損嚴重，本工程對出水渠進(jìn)行改造，采用內嵌SS304不銹鋼板，厚度為1 mm。

現狀污泥泵房部分設備老化嚴重，本工程對其重置。污泥回流泵總計3臺：現狀利用2臺（其中1臺為變頻控制，Q=738 m3/h，H=3 m，N=11 kW），重置1臺（變頻控制，Q=625 m3/h，H=3 m，N=11 kW）。剩余污泥泵維持現狀，總計2臺，1用1備，Q=50 m3/h，H=12.5 m，N=5.5 kW。

3）深度處理系統

現狀深度處理段僅設有V型濾池單元，化學(xué)除磷藥劑直接投加在生化池中，藥耗較大且效能較低。二沉池出水部分時(shí)段SS較高，直接進(jìn)入V型濾池，導致濾料堵塞板結，反洗頻次較高，增大了現場(chǎng)設施維護工作量。廠(chǎng)區僅有一片空地，現狀為太陽(yáng)能板用地，平面尺寸為25 m×20 m。新出水標準要求較高，而磁混凝沉淀池具備負荷高、處理效果好、占地少、耐沖擊等特點(diǎn)。因此，本項目在V型濾池前拆除現狀太陽(yáng)能板，利用此片空地增設磁混凝沉淀池，同時(shí)預留活性炭投加池，進(jìn)一步強化N、P污染物去除能力。

新建磁混凝沉淀池1座，分2格，設計規模為3萬(wàn)m3/d，變化系數為1.32，活性炭混合池HRT為10.52 min，混凝池HRT為2.31 min，磁混池HRT為2.31 min，絮凝池HRT為4.62 min，沉淀池平均負荷為10.66 m3/(m2·h)，污泥回流比為5%?；钚蕴坎捎脻袷酵都?，污泥回流泵前設置截污剪碎格柵機。磁粉采用人工干式投加，同時(shí)每格池單設磁粉回收系統1套，處理量為40 m3/h。剩余污泥通過(guò)高剪機打散磁粉污泥混合絮體，再通過(guò)水力旋流器初步分離磁粉和污泥，最后經(jīng)過(guò)磁分離器將磁粉從污泥中分離出來(lái)返回混凝池，經(jīng)過(guò)磁粉回收后的剩余污泥進(jìn)入污泥脫水系統進(jìn)一步處理。

現狀V型濾池設計規模為3萬(wàn)m3/d，1座，分5格，土建良好，運行狀況佳，維持現狀利用。相關(guān)參數為：?jiǎn)胃衿矫娉叽鐬?.0 m×6.4 m，平均濾速為5.2 m/h。

現狀二泵房中間提升泵揚程不能滿(mǎn)足新要求，本工程對其重置，總計3臺，其中2臺采用變頻控制，主要設計參數為：Q=825 m3/h，H=6.5 m，N=22 kW。

4）污泥處理系統改造

經(jīng)復核，本次提標改造污泥產(chǎn)量變化不大，現狀帶式濃縮脫水機運行狀況良好，維持現狀利用。貯泥池進(jìn)中無(wú)攪拌設備，增加攪拌器1臺。

5）加藥間改造

本工程需重置碳源投加裝置、新增除磷藥劑投加裝置?，F狀加藥間平面尺寸為24.0 m×8.1 m，可滿(mǎn)足本工程藥劑投加裝置集中布設要求?，F狀有PAM、SPFS加藥設施，將其拆除并改造為葡萄糖、PAM、SPFS等加藥設施，主要設備有加藥緩沖罐、加藥泵、在線(xiàn)稀釋裝置等。

6）新增除臭系統

現狀廠(chǎng)區無(wú)除臭設施，本工程新增除臭系統1套，除臭范圍為粗格柵提升泵房、細格柵旋流沉砂池、厭氧池、貯泥池、脫水機房，除臭風(fēng)量為9 000 m3/h，采用生物濾池工藝。

04 工程設計特點(diǎn)

1）原位提標改造，無(wú)需新征用地

廠(chǎng)區布局緊湊，現狀空地較少，深度處理工藝存在缺陷，而新標準要求高，且廠(chǎng)外無(wú)地可征，故需進(jìn)行原位提標改造，采取了以下措施：充分利用現狀設施，深度挖潛生化系統處理能力，保留現狀V型濾池，增設節地高效的加碳磁混凝沉淀池，改造利用現狀加藥間集中布置碳源、除磷藥劑投加設施等。

2）選用“改良AAO+加碳磁混凝沉淀池”，穩定可靠，調控靈活

通過(guò)調整生化池各分區池容、增設多點(diǎn)可調進(jìn)水、重置碳源投加應急裝置、增設混合液回流泵變頻控制、重置曝氣系統等，將現狀常規AAO池型改造為改良AAO池型，生化處理系統更加穩定可靠且可靈活調控。深度處理段保留V型濾池，增設加炭磁混凝沉淀池，強化去碳除磷能力，活性炭投加量可根據實(shí)際運行狀況靈活調配，具有占地小、投資省、運行可靠的特點(diǎn)。

05 運行效果及經(jīng)濟指標分析

5.1 運行效果

本提標改造工程于2020年6月開(kāi)工，2020年10月建成通水，2020年11月—2021年6月實(shí)際日出水水質(zhì)情況如圖所示，各項指標均可達到準Ⅳ類(lèi)標準要求。

5.2 經(jīng)濟指標分析

本提標改造工程總投資為2 567.53萬(wàn)元，其中建安費為1 996.69萬(wàn)元，提標改造后污水廠(chǎng)直接運行成本為0.76元/m3（含電費、藥劑費、水費及人工費等），總投資和運行成本均低于國內同類(lèi)項目。