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摘要：应县县城污水处理厂于2007年12月开始运行至今已有6年，处理规模为2.0万m3/d。近年来由于进水水质中NH3-N浓度增高，导致NH3-N和TN很难达标排放。为了使出水达标排放，升级改造方案拟对生物池进行扩容并增加“微絮凝过滤”深度处理工艺。
关键词：升级改造；深度处理；化学除磷
Abstract: the county sewage treatment plant in Yingxian County in 2007 and began operations in December has been 6 years,treatment scale is 20000 m3/d. In recent years, due to the concentration of NH3-N in water increased, leading to NH3-N andTN is difficult to discharge standards. In order to make the effluent discharge standards, upgrading plans to expand the capacity ofbiological pool and increase the "Micro-flocculation Filtration"advanced treatment process.
Keywords: upgrading; advanced treatment; chemical phosphorus removal
中图分类号：U664.9+2文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
随着水环境和水资源问题的日益突出，水污染防治政策也日益严格，污水处理厂的出水水质指标必须提高到一级A标准并提高污水的资源化利用。而现状应县县城污水处理厂出水水质甚至不能满足一级B标准的要求，更无法达到一级A标准要求，且无再生水回用设施，因此，污水厂升级改造工程的建设势在必行。
一、污水厂运行过程中存在的问题
1、旋流沉砂池排砂困难
現状旋流沉砂池排砂方式为泵提砂，共有2台提砂泵，该系统投入初期运行正常，但近年来吸排砂系统故障频发，如杂物及砂子经常堵塞泵腔，旋流沉砂池内吸砂泵的垂直出口管常被砂子等堵塞，吸砂泵叶轮磨损严重等问题。
2、现状污水厂进、出水污染物浓度均较设计值高
现状进水水质污染物浓度NH3-N和TP均比原设计水质高，且超标频率达到了80%以上；现状出水水质中CODcr、BOD5、SS和TP浓度一般情况均能达到指标要求，而NH3-N很难满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中一级标准的要求。NH3-N和TN的年达标频率均低于10%。
3、曝气设备供氧能力不足
根据污水厂监测数据，现状污水厂生物池缺氧段表面平均溶解氧为0.63mg/L，池底2m深处平均溶解氧为0.31mg/L；好氧前段表面平均溶解氧为0.67mg/L，池底2m深处平均溶解氧为0.53mg/L；好氧中段表面平均溶解氧为1.2mg/L，池底2m深处平均溶解氧为0.9mg/L；好氧末段表面平均溶解氧为1.1mg/L，池底2m深处平均溶解氧为0.97mg/L。
4、运行能耗高
应县县城污水处理厂目前有一个突出的问题就是运行电耗偏高。污水处理厂正式投入运行以来，累计处理水量958.22万m3，累计用电量650.56万kWh，单位电耗为0.68kWh/m3。据调查，省内相同出水标准的污水处理厂单位电耗一般在0.3～0.4kWh/m3之间。相比之下，应县县城污水处理厂电耗明显偏高。
二、污水处理厂升级改造措施
1、改造旋流沉砂池
旋流沉砂池的排砂方式主要有两种，分别为气提排砂和泵提排砂。气提排砂的原理是通过自下而上吹入空气，使污水、砂、空气形成气液混合体而降低了密度，从而实现砂水混合液的提升，气提排砂的优点是在气提设备安装于沉砂池外，不会造成设备磨损，但排砂管易堵塞，需定期进行冲洗。泵提排砂的优点是当沉砂池底部沉积物松散时排砂效果较好，但当沉积物板结时，容易磨损排砂泵，并会造成排砂管堵塞。
两种排砂方式各有优缺点，气体排砂过程中排砂管容易堵塞的问题难以克服，只能通过定期冲洗和疏通的方式解决，而泵提排砂方式池底沉积物板结可以通过在池底设放空管的方式解决，通过二者比选，本工程选用泵提排砂方式，并在旋流沉砂池池底设置放空管。
2、增加生物池池容并改造生物池曝气方式
（1）为了提高生物池中的活性污泥对污水中有机物的降解提高二级处理出水水质，可以提高生物池中活性污泥的浓度或扩大生物池池容增加污水水力停留时间。提高生物池中活性污泥浓度的措施可以通过在生物池好氧区和缺氧区中增设填料，通过在填料表面形成微生物膜而提高活性污泥的浓度.。
通过本工程可研阶段对在生物池中增设填料和增加生物池池容两种方案的技术经济比选发现增设填料虽然不需通过新征场地来新建生物池，但生物池填料造价很高，而且日后运行管理繁琐、维修费用高，因此，应县污水厂升级改造工程采用生物池来增加水力停留时间，最终达到降低出水有机污染物浓度的目的。
（2）现状生物池采用的曝气方式为漂浮式曝气设备，该设备无法调整其曝气量，更是无法满足生物池所需气量。改造方案采用鼓风曝气加空气扩散装置代替原有的漂浮式曝气设备。
常用的曝气系统空气扩散装置有盘式微孔曝气器和管式微孔曝气器。盘式是使用得较早，较成熟的曝气器，但存在以下缺点：该曝气方式在整个盘底存在曝气死区，搅拌性能较差；不曝气的时候，泥就直接沉积在盘的表面，再次启动需先把表面的沉泥重新搅拌起来，能耗高。
与盘式相比，管式曝气器的优势比较明显，主要优点为：搅拌性能好，整个管式曝气器是360°打孔，不存在曝气死区；在不曝气的时候，由于管式曝气器表面为圆弧形，因此污泥只能沉积在曝气管上方中间很小的范围内，再次启动的时候，很容易把沉泥迅速振落；在曝气量要求很大，池面面积相对较小的情况下，只有管式曝气器可以满足要求。鉴于以上优点，选用管式微孔曝气器，主要参数如下：
氧利用率 25%
充氧能力 0.5kgO2/h·m
通气量 8m3/h·m
服务面积 1.3m2/m
3、深度处理设施
过滤池的主要作用是进一步去除污水中的剩余SS和总磷，属于深度处理单元。本工程新增深度处理单元采用“混合池+反应池+砂滤池”的絮凝过滤工艺，设机械搅拌混合池、机械搅拌反应池和活性砂过滤池。为节省占地，深度处理单元采用合建形式对称布置。
设计在混合池投加混凝剂PAC，其目的是进一步除磷，最大投加量为30mg/L。PAC是介于ALCL3 和AL（OH）3之间的一种水溶性无机高分子聚合物，溶于水后的成分主要是AL3+和AL（OH）3，化学除磷的原理是AL3+与PO4-3反应生产ALPO4沉淀，然后与AL（OH）3及悬浮物形成胶体后通过反应池后的排泥管和砂滤系统去除。由于该除磷方式为化学除磷，形成的沉淀为无机稳定化合物，不会在生物池厌氧区中释放磷，因此，不用担心这部分含磷污泥会重新返回生物系统。采用生物除磷和化学除磷相结合的技术,既可以提高磷的去除效率,又有助于降低出水的悬浮物。[1]
4、更换现有污泥脱水设备
由于现有带式压滤机脱水能力不足，且脱水效果不理想，污水厂改造将现状带式浓缩脱水机更换为碟螺式脱水机，共2台，1用1备。脱水机房内需拆除的现有的设备除带式压滤机外还包括冲洗加压泵和空压机。
碟螺式脱水机可以自我清洗，无需配备高压清洗装置，不堵塞，低浓度污泥直接脱水转速慢，省电，无噪音和振动，且能实现全自动控制和24小时无人运行。
5、能耗分析
根据污水厂提供资料，2011年上半年，月均耗电22.47万kW·h，折合年耗电269.64万kW·h，实际处理水量为1.5万m3/d，吨水电耗为0.49kW·h/m3。升级改造后污水处理部分吨水电耗为0.39kW·h/m3，在将出水水质提高至一级A的前提下，耗电量却较现状减少约10%。分析其原因，主要有：
（1）污水厂采用鼓风曝气代替表曝提高了曝气效率，改善了曝气效果；
（2）污泥脱水设备改造为叠螺式脱水机后不仅省却了原有的空压机和冲洗水泵，降低了脱水机的运行费用，而且提高了脱水效果；
（3）污水处理厂升级改造后，从整体上提高了污水厂的自控水平，在一定程度上提高了污水处理厂处理设备的运行效率；
结束语
污水厂处理厂的升级改造是一项十分复杂而且重要的工作，升级改造方案必须建立在对污水处理厂现状运行情况详细调查与分析的基础上，通过对现状运行中存在问题的分析确定比选方案，最后通过方案比选最终确定的污水厂的升级改造方案。
参考文献：
[1] 陈秀容.《城镇污水处理辅以化学除磷的探讨》 [J]; 科协论坛（下半月）2012.06
关键词：升级改造；深度处理；化学除磷
Abstract: the county sewage treatment plant in Yingxian County in 2007 and began operations in December has been 6 years,treatment scale is 20000 m3/d. In recent years, due to the concentration of NH3-N in water increased, leading to NH3-N andTN is difficult to discharge standards. In order to make the effluent discharge standards, upgrading plans to expand the capacity ofbiological pool and increase the "Micro-flocculation Filtration"advanced treatment process.
Keywords: upgrading; advanced treatment; chemical phosphorus removal
中图分类号：U664.9+2文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
随着水环境和水资源问题的日益突出，水污染防治政策也日益严格，污水处理厂的出水水质指标必须提高到一级A标准并提高污水的资源化利用。而现状应县县城污水处理厂出水水质甚至不能满足一级B标准的要求，更无法达到一级A标准要求，且无再生水回用设施，因此，污水厂升级改造工程的建设势在必行。
一、污水厂运行过程中存在的问题
1、旋流沉砂池排砂困难
現状旋流沉砂池排砂方式为泵提砂，共有2台提砂泵，该系统投入初期运行正常，但近年来吸排砂系统故障频发，如杂物及砂子经常堵塞泵腔，旋流沉砂池内吸砂泵的垂直出口管常被砂子等堵塞，吸砂泵叶轮磨损严重等问题。
2、现状污水厂进、出水污染物浓度均较设计值高
现状进水水质污染物浓度NH3-N和TP均比原设计水质高，且超标频率达到了80%以上；现状出水水质中CODcr、BOD5、SS和TP浓度一般情况均能达到指标要求，而NH3-N很难满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中一级标准的要求。NH3-N和TN的年达标频率均低于10%。
3、曝气设备供氧能力不足
根据污水厂监测数据，现状污水厂生物池缺氧段表面平均溶解氧为0.63mg/L，池底2m深处平均溶解氧为0.31mg/L；好氧前段表面平均溶解氧为0.67mg/L，池底2m深处平均溶解氧为0.53mg/L；好氧中段表面平均溶解氧为1.2mg/L，池底2m深处平均溶解氧为0.9mg/L；好氧末段表面平均溶解氧为1.1mg/L，池底2m深处平均溶解氧为0.97mg/L。
4、运行能耗高
应县县城污水处理厂目前有一个突出的问题就是运行电耗偏高。污水处理厂正式投入运行以来，累计处理水量958.22万m3，累计用电量650.56万kWh，单位电耗为0.68kWh/m3。据调查，省内相同出水标准的污水处理厂单位电耗一般在0.3～0.4kWh/m3之间。相比之下，应县县城污水处理厂电耗明显偏高。
二、污水处理厂升级改造措施
1、改造旋流沉砂池
旋流沉砂池的排砂方式主要有两种，分别为气提排砂和泵提排砂。气提排砂的原理是通过自下而上吹入空气，使污水、砂、空气形成气液混合体而降低了密度，从而实现砂水混合液的提升，气提排砂的优点是在气提设备安装于沉砂池外，不会造成设备磨损，但排砂管易堵塞，需定期进行冲洗。泵提排砂的优点是当沉砂池底部沉积物松散时排砂效果较好，但当沉积物板结时，容易磨损排砂泵，并会造成排砂管堵塞。
两种排砂方式各有优缺点，气体排砂过程中排砂管容易堵塞的问题难以克服，只能通过定期冲洗和疏通的方式解决，而泵提排砂方式池底沉积物板结可以通过在池底设放空管的方式解决，通过二者比选，本工程选用泵提排砂方式，并在旋流沉砂池池底设置放空管。
2、增加生物池池容并改造生物池曝气方式
（1）为了提高生物池中的活性污泥对污水中有机物的降解提高二级处理出水水质，可以提高生物池中活性污泥的浓度或扩大生物池池容增加污水水力停留时间。提高生物池中活性污泥浓度的措施可以通过在生物池好氧区和缺氧区中增设填料，通过在填料表面形成微生物膜而提高活性污泥的浓度.。
通过本工程可研阶段对在生物池中增设填料和增加生物池池容两种方案的技术经济比选发现增设填料虽然不需通过新征场地来新建生物池，但生物池填料造价很高，而且日后运行管理繁琐、维修费用高，因此，应县污水厂升级改造工程采用生物池来增加水力停留时间，最终达到降低出水有机污染物浓度的目的。
（2）现状生物池采用的曝气方式为漂浮式曝气设备，该设备无法调整其曝气量，更是无法满足生物池所需气量。改造方案采用鼓风曝气加空气扩散装置代替原有的漂浮式曝气设备。
常用的曝气系统空气扩散装置有盘式微孔曝气器和管式微孔曝气器。盘式是使用得较早，较成熟的曝气器，但存在以下缺点：该曝气方式在整个盘底存在曝气死区，搅拌性能较差；不曝气的时候，泥就直接沉积在盘的表面，再次启动需先把表面的沉泥重新搅拌起来，能耗高。
与盘式相比，管式曝气器的优势比较明显，主要优点为：搅拌性能好，整个管式曝气器是360°打孔，不存在曝气死区；在不曝气的时候，由于管式曝气器表面为圆弧形，因此污泥只能沉积在曝气管上方中间很小的范围内，再次启动的时候，很容易把沉泥迅速振落；在曝气量要求很大，池面面积相对较小的情况下，只有管式曝气器可以满足要求。鉴于以上优点，选用管式微孔曝气器，主要参数如下：
氧利用率 25%
充氧能力 0.5kgO2/h·m
通气量 8m3/h·m
服务面积 1.3m2/m
3、深度处理设施
过滤池的主要作用是进一步去除污水中的剩余SS和总磷，属于深度处理单元。本工程新增深度处理单元采用“混合池+反应池+砂滤池”的絮凝过滤工艺，设机械搅拌混合池、机械搅拌反应池和活性砂过滤池。为节省占地，深度处理单元采用合建形式对称布置。
设计在混合池投加混凝剂PAC，其目的是进一步除磷，最大投加量为30mg/L。PAC是介于ALCL3 和AL（OH）3之间的一种水溶性无机高分子聚合物，溶于水后的成分主要是AL3+和AL（OH）3，化学除磷的原理是AL3+与PO4-3反应生产ALPO4沉淀，然后与AL（OH）3及悬浮物形成胶体后通过反应池后的排泥管和砂滤系统去除。由于该除磷方式为化学除磷，形成的沉淀为无机稳定化合物，不会在生物池厌氧区中释放磷，因此，不用担心这部分含磷污泥会重新返回生物系统。采用生物除磷和化学除磷相结合的技术,既可以提高磷的去除效率,又有助于降低出水的悬浮物。[1]
4、更换现有污泥脱水设备
由于现有带式压滤机脱水能力不足，且脱水效果不理想，污水厂改造将现状带式浓缩脱水机更换为碟螺式脱水机，共2台，1用1备。脱水机房内需拆除的现有的设备除带式压滤机外还包括冲洗加压泵和空压机。
碟螺式脱水机可以自我清洗，无需配备高压清洗装置，不堵塞，低浓度污泥直接脱水转速慢，省电，无噪音和振动，且能实现全自动控制和24小时无人运行。
5、能耗分析
根据污水厂提供资料，2011年上半年，月均耗电22.47万kW·h，折合年耗电269.64万kW·h，实际处理水量为1.5万m3/d，吨水电耗为0.49kW·h/m3。升级改造后污水处理部分吨水电耗为0.39kW·h/m3，在将出水水质提高至一级A的前提下，耗电量却较现状减少约10%。分析其原因，主要有：
（1）污水厂采用鼓风曝气代替表曝提高了曝气效率，改善了曝气效果；
（2）污泥脱水设备改造为叠螺式脱水机后不仅省却了原有的空压机和冲洗水泵，降低了脱水机的运行费用，而且提高了脱水效果；
（3）污水处理厂升级改造后，从整体上提高了污水厂的自控水平，在一定程度上提高了污水处理厂处理设备的运行效率；
结束语
污水厂处理厂的升级改造是一项十分复杂而且重要的工作，升级改造方案必须建立在对污水处理厂现状运行情况详细调查与分析的基础上，通过对现状运行中存在问题的分析确定比选方案，最后通过方案比选最终确定的污水厂的升级改造方案。
参考文献：
[1] 陈秀容.《城镇污水处理辅以化学除磷的探讨》 [J]; 科协论坛（下半月）2012.06