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摘 要：根据某市第一污水处理厂的原有情况，对其升级改造项目提出三种可行方案。通过技术分析、设备选用、经济投入等方面对三种方案进行综合比选，最终推荐方案一“多段多级AO工艺+微絮凝过滤”作为本厂升级改造工艺。
关键词：升级改造; 方案比选;多段多级AO工艺
中图分类号：X703 文献标识码：A
随着人们对环境的更加重视，国家对城市污水处理厂排放标准要求也相应提高，即由《城市污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B排放标准提高到一级A排放标准。目前，某市第一污水处理厂即邓家村污水处理厂的设计出水标准为国家一级B排放标准，已无法达到国家对城镇污水处理厂污染物排放要求。为了尽快与国家排放标准接轨，同时贯彻执行某市政府的有关规定，邓家村污水处理厂必须升级改造，才能确保对环境和城市发展的要求。升级改造主要是通过对现有工艺的调整变化，使出水水质由一级B排放标准提升到一级A标准，要满足此要求，在尽量维持现有总平面布置的基础上，必须对污水处理厂的处理构筑物和各种设备进行复核并做相应改造，最大程度地利用或改造现有处理构筑物，提高污水处理工艺生物脱氮除磷及有效去除SS的能力。
1 污水厂原有工艺概况
污水处理：本厂二级处理的12×104m3/d分为两部分，其中6×104m3/d进入中负荷系统处理，另外6×104m3/d经A2O系统处理后再进行深度处理，经深度处理的水作为工业企业回用水和市政杂用水。污泥处理：中负荷剩余污泥流入初沉池，和初沉池污泥一起经过消化后进入脱水机房脱水;A2O系统剩余污泥经浓缩后直接机械脱水后外运。具体流程如图1所示。
由于原有構筑物，如格栅、各类机房、分水井、调节池等、机械设备存在老化现象，缺少维护。现状实际进水水质劣于设计值，各构筑物超负荷运行，最终出水水质，尤其是SS、氮磷指标无法达到一级A标准的要求。
2 升级改造项目设计规模、水质
本次升级改造工程设计规模为12×104m3/d（升级改造后处理规模未变更）。根据某市第一污水处理厂的运行经验和污水厂2008年—2012年运行数据的分析，该厂的污水进水水温≥12℃，pH=6～9;污水处理厂出水水质严格执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A标准[1]。最终确定了升级改造工程的进、出水水质，如表1所示。
3 工艺方案比选
根据上述内容可以看出，污水处理工艺选择主要是视各工程的具体情况而定。对于本工程，由于是升级改造工程，受已有工艺及运营管理等因素限制，而且本工程升级改造的重点是提高出水水质标准，特别是除磷脱氮以及去除悬浮物。因此根据进出水水质的要求，结合出水消毒及化学除磷等需要，提出三种工程改造方案。
3.1 工艺方案说明
方案一：多段多级AO 工艺+微絮凝过滤。具体工艺流程如图2所示。
本方案的设计思想为：①按照多段多级AO除磷脱氮工艺的要求改造现有生物池，改善微生物的生长环境，从而达到高效去除污染物的效果。②由于现状生物池停留时间较短，满负荷运行时，不能达到较好的除磷脱氮效果，故新建一座生物池，分流现有生物池的部分流量，增加水力停留时间，强化除磷脱氮效果。③由于出水水质要达到一级A 标准，为保证改造后出水SS达标，新建一座微絮凝滤池，进一步去除水中污染物，确保出水达标排放。
本方案特点：充分利用多段多级AO 除磷脱氮工艺分点配水造成的高污泥浓度，使聚磷菌群及硝化菌群处于生长优势，充分为反硝化菌进行反硝化提供碳源，分级多次进行硝化反硝化及短程硝化反硝化的特点，提高除磷脱氮效率，达到提高出水水质的目的。
本改造方案的优点：本改造方案最大程度地利用了原有的设备设施，充分挖潜了原有处理构筑物的处理能力，充分合理地利用了污水中的碳源，为聚磷菌释磷及反硝化菌脱氮创造适宜的环境，微生物活性高，脱氮除磷效果稳定可靠。
该方案需要新建的工艺处理构筑物有：①多段多级AO 池-3（设计规模：4×104m3/d）;②微絮凝滤池（设计规模：12×104m3/d）;③紫外消毒渠（设计规模：12×104m3/d）。
方案二：（A2O、中负荷工艺）（好氧段增设生物填料）+填料式改良A2O +微絮凝过滤方案。具体工艺流程如图3所示。
本方案的设计思想为：①维持现有A2O工艺和中负荷工艺不变，在生物池好氧段设置填料，增大微生物浓度，最大程度提高现有生物池的处理能力。即将现有的污水处理工艺改造为活性污泥法与生物膜法相接合的工艺，保证污水处理效果。②由于现状生物池停留时间较短，满负荷运行时，不能达到较好的除磷脱氮效果，故新建一座填料式改良A2O 生物池，分流现状生物池的部分流量，增加水力停留时间，强化除磷脱氮效果。③由于出水水质要达到一级A 标准，为保证改造后出水SS达标，新建一座微絮凝滤池，进一步去除水中污染物，确保出水达标排放。
本方案特点：把生物填料融入到活性污泥法中，充分利用了活性污泥法的优点及生物填料具有有效表面积大，适合微生物吸附生长的特性，使该工艺具有容积负荷高、耐冲击性强，性能稳定，运行可靠的特点。
本方案优缺点：本改造方案最大程度地利用了原有的设备设施，充分挖潜了原有处理构筑物的处理能力，但老化的生物膜只能靠自行脱落，不易从系统中排除，长期滞留于填料间，影响处理效果;填料使用寿命有限，后期维护费用较高。
该方案需要新建的工艺处理构筑物有：①填料式A2O生物池（设计规模：4×104m3/d）;②微絮凝滤池（设计规模：12×104m3/d）;③紫外消毒渠（设计规模：12×104m3/d）。
方案三：A2O工艺、中负荷工艺+曝气生物滤池+微絮凝过滤方案，具体工艺流程如图4所示。 本方案的设计思想为：①原生物处理工艺保持不变。②由于出水标准提高，生物处理已经不能满足有机物去除要求，特别是对总氮的去除更为困难，故增建一组曝气生物滤池，分为反硝化段和硝化段，进一步去除污水中的氮及其他污染物，利用曝气生物滤池的过滤截留作用进一步去除水中的污染物，从而达到提高出水水质的目的。
本方案特點：通过增加曝气生物滤池，充分利用曝气生物滤池集生物氧化和截留悬浮固体于一体，节省了后续沉淀池，容积负荷、水力负荷大，水力停留时间短，出水水质好，从而确保出水水质达标。
本方案的优缺点为：本改造方案不再对现状生物进行工艺改造，采取增加后续处理构筑物的方式，因此在改造过程中无需停产，只需短时的管道对接。由于曝气生物滤池水头损失大，需新建一座提升泵房，另外，当进水TN 含量高时，需外投碳源，进行反硝化脱氮，增加了运行费用。
该方案需要新建的工艺处理构筑物有：①曝气生物滤池（设计规模：12×104m3/d）;②微絮凝滤池（设计规模：12×104m3/d）;③紫外消毒渠（设计规模：12×104m3/d）。
3.2 工艺方案技术及设备参数比较
对上述三项升级改造方案进行构筑物设备参数的全面汇总和对比，具体内容如表2所示。
3.3 方案的技术经济比较
上节中根据邓家村污水处理厂的实际情况提出了三种改造工艺，下面将对其进行详细的技术经济分析。比选工艺技术经济比较如表3所示。
4 结语
通过分析比较，以上工艺方案均能达到设计要求。而方案一“多段多级AO 除磷脱氮”工艺在工程投资、单位电耗、新增成本、管理难易程度及生产定员综合评比中占有很大的优势，因此设计推荐污水处理工艺方案采用多段多级AO除磷脱氮工艺，即将方案一作为某市第一污水处理厂升级改造项目的推荐工艺。
5 改造后出水水质指标
目前，一污运行水量基本稳定在（11～12）×104m3/d。本污水处理厂升级改造后，将2012-2015年的出水水质汇总如表4所示。
由表4可以看出，经过升级改造后，原有和新建主体构筑物的污水处理负荷减小，加之对构筑物设备的修建和改造，最终使城市污水处理厂的处理能力得到显著提高。可见方案一对于污水SS、脱氮除磷的去除效果十分理想，出水水质最终达到《城市污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A排放标准的要求。方案一为我国的污水厂工艺设计提供了良好的借鉴。
参考文献
[1] 张辰，林毅，张大群，等.城镇污水处理厂污泥处理处置系列标准实施指南[M].北京：中国标准出版社，2010.
关键词：升级改造; 方案比选;多段多级AO工艺
中图分类号：X703 文献标识码：A
随着人们对环境的更加重视，国家对城市污水处理厂排放标准要求也相应提高，即由《城市污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B排放标准提高到一级A排放标准。目前，某市第一污水处理厂即邓家村污水处理厂的设计出水标准为国家一级B排放标准，已无法达到国家对城镇污水处理厂污染物排放要求。为了尽快与国家排放标准接轨，同时贯彻执行某市政府的有关规定，邓家村污水处理厂必须升级改造，才能确保对环境和城市发展的要求。升级改造主要是通过对现有工艺的调整变化，使出水水质由一级B排放标准提升到一级A标准，要满足此要求，在尽量维持现有总平面布置的基础上，必须对污水处理厂的处理构筑物和各种设备进行复核并做相应改造，最大程度地利用或改造现有处理构筑物，提高污水处理工艺生物脱氮除磷及有效去除SS的能力。
1 污水厂原有工艺概况
污水处理：本厂二级处理的12×104m3/d分为两部分，其中6×104m3/d进入中负荷系统处理，另外6×104m3/d经A2O系统处理后再进行深度处理，经深度处理的水作为工业企业回用水和市政杂用水。污泥处理：中负荷剩余污泥流入初沉池，和初沉池污泥一起经过消化后进入脱水机房脱水;A2O系统剩余污泥经浓缩后直接机械脱水后外运。具体流程如图1所示。
由于原有構筑物，如格栅、各类机房、分水井、调节池等、机械设备存在老化现象，缺少维护。现状实际进水水质劣于设计值，各构筑物超负荷运行，最终出水水质，尤其是SS、氮磷指标无法达到一级A标准的要求。
2 升级改造项目设计规模、水质
本次升级改造工程设计规模为12×104m3/d（升级改造后处理规模未变更）。根据某市第一污水处理厂的运行经验和污水厂2008年—2012年运行数据的分析，该厂的污水进水水温≥12℃，pH=6～9;污水处理厂出水水质严格执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A标准[1]。最终确定了升级改造工程的进、出水水质，如表1所示。
3 工艺方案比选
根据上述内容可以看出，污水处理工艺选择主要是视各工程的具体情况而定。对于本工程，由于是升级改造工程，受已有工艺及运营管理等因素限制，而且本工程升级改造的重点是提高出水水质标准，特别是除磷脱氮以及去除悬浮物。因此根据进出水水质的要求，结合出水消毒及化学除磷等需要，提出三种工程改造方案。
3.1 工艺方案说明
方案一：多段多级AO 工艺+微絮凝过滤。具体工艺流程如图2所示。
本方案的设计思想为：①按照多段多级AO除磷脱氮工艺的要求改造现有生物池，改善微生物的生长环境，从而达到高效去除污染物的效果。②由于现状生物池停留时间较短，满负荷运行时，不能达到较好的除磷脱氮效果，故新建一座生物池，分流现有生物池的部分流量，增加水力停留时间，强化除磷脱氮效果。③由于出水水质要达到一级A 标准，为保证改造后出水SS达标，新建一座微絮凝滤池，进一步去除水中污染物，确保出水达标排放。
本方案特点：充分利用多段多级AO 除磷脱氮工艺分点配水造成的高污泥浓度，使聚磷菌群及硝化菌群处于生长优势，充分为反硝化菌进行反硝化提供碳源，分级多次进行硝化反硝化及短程硝化反硝化的特点，提高除磷脱氮效率，达到提高出水水质的目的。
本改造方案的优点：本改造方案最大程度地利用了原有的设备设施，充分挖潜了原有处理构筑物的处理能力，充分合理地利用了污水中的碳源，为聚磷菌释磷及反硝化菌脱氮创造适宜的环境，微生物活性高，脱氮除磷效果稳定可靠。
该方案需要新建的工艺处理构筑物有：①多段多级AO 池-3（设计规模：4×104m3/d）;②微絮凝滤池（设计规模：12×104m3/d）;③紫外消毒渠（设计规模：12×104m3/d）。
方案二：（A2O、中负荷工艺）（好氧段增设生物填料）+填料式改良A2O +微絮凝过滤方案。具体工艺流程如图3所示。
本方案的设计思想为：①维持现有A2O工艺和中负荷工艺不变，在生物池好氧段设置填料，增大微生物浓度，最大程度提高现有生物池的处理能力。即将现有的污水处理工艺改造为活性污泥法与生物膜法相接合的工艺，保证污水处理效果。②由于现状生物池停留时间较短，满负荷运行时，不能达到较好的除磷脱氮效果，故新建一座填料式改良A2O 生物池，分流现状生物池的部分流量，增加水力停留时间，强化除磷脱氮效果。③由于出水水质要达到一级A 标准，为保证改造后出水SS达标，新建一座微絮凝滤池，进一步去除水中污染物，确保出水达标排放。
本方案特点：把生物填料融入到活性污泥法中，充分利用了活性污泥法的优点及生物填料具有有效表面积大，适合微生物吸附生长的特性，使该工艺具有容积负荷高、耐冲击性强，性能稳定，运行可靠的特点。
本方案优缺点：本改造方案最大程度地利用了原有的设备设施，充分挖潜了原有处理构筑物的处理能力，但老化的生物膜只能靠自行脱落，不易从系统中排除，长期滞留于填料间，影响处理效果;填料使用寿命有限，后期维护费用较高。
该方案需要新建的工艺处理构筑物有：①填料式A2O生物池（设计规模：4×104m3/d）;②微絮凝滤池（设计规模：12×104m3/d）;③紫外消毒渠（设计规模：12×104m3/d）。
方案三：A2O工艺、中负荷工艺+曝气生物滤池+微絮凝过滤方案，具体工艺流程如图4所示。 本方案的设计思想为：①原生物处理工艺保持不变。②由于出水标准提高，生物处理已经不能满足有机物去除要求，特别是对总氮的去除更为困难，故增建一组曝气生物滤池，分为反硝化段和硝化段，进一步去除污水中的氮及其他污染物，利用曝气生物滤池的过滤截留作用进一步去除水中的污染物，从而达到提高出水水质的目的。
本方案特點：通过增加曝气生物滤池，充分利用曝气生物滤池集生物氧化和截留悬浮固体于一体，节省了后续沉淀池，容积负荷、水力负荷大，水力停留时间短，出水水质好，从而确保出水水质达标。
本方案的优缺点为：本改造方案不再对现状生物进行工艺改造，采取增加后续处理构筑物的方式，因此在改造过程中无需停产，只需短时的管道对接。由于曝气生物滤池水头损失大，需新建一座提升泵房，另外，当进水TN 含量高时，需外投碳源，进行反硝化脱氮，增加了运行费用。
该方案需要新建的工艺处理构筑物有：①曝气生物滤池（设计规模：12×104m3/d）;②微絮凝滤池（设计规模：12×104m3/d）;③紫外消毒渠（设计规模：12×104m3/d）。
3.2 工艺方案技术及设备参数比较
对上述三项升级改造方案进行构筑物设备参数的全面汇总和对比，具体内容如表2所示。
3.3 方案的技术经济比较
上节中根据邓家村污水处理厂的实际情况提出了三种改造工艺，下面将对其进行详细的技术经济分析。比选工艺技术经济比较如表3所示。
4 结语
通过分析比较，以上工艺方案均能达到设计要求。而方案一“多段多级AO 除磷脱氮”工艺在工程投资、单位电耗、新增成本、管理难易程度及生产定员综合评比中占有很大的优势，因此设计推荐污水处理工艺方案采用多段多级AO除磷脱氮工艺，即将方案一作为某市第一污水处理厂升级改造项目的推荐工艺。
5 改造后出水水质指标
目前，一污运行水量基本稳定在（11～12）×104m3/d。本污水处理厂升级改造后，将2012-2015年的出水水质汇总如表4所示。
由表4可以看出，经过升级改造后，原有和新建主体构筑物的污水处理负荷减小，加之对构筑物设备的修建和改造，最终使城市污水处理厂的处理能力得到显著提高。可见方案一对于污水SS、脱氮除磷的去除效果十分理想，出水水质最终达到《城市污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A排放标准的要求。方案一为我国的污水厂工艺设计提供了良好的借鉴。
参考文献
[1] 张辰，林毅，张大群，等.城镇污水处理厂污泥处理处置系列标准实施指南[M].北京：中国标准出版社，2010.