SBR工艺污水处理厂一级A提标改造工程实例分析

郝 艳

（宁夏环境科学研究院（有限责任公司），银川 750000）

宁夏某污水处理厂建成于2001年12月，占地面积为9.6 hm，设计规模为10 万m/d，来水为城镇生活污水，服务面积为21.5 km。提标改造前，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002） 的二级标准，日处理规模平均为9.8 万m/d。按照《宁夏回族自治区水污染防治工作方案》要求，该厂于2018年5月完成升级改造，出水执行一级A 排放标准。该厂位于建成区，四周已被住宅小区包围，提标改造用地受限，所有工程只能在原厂址内进行，同时污水处理过程中产生的臭气对周围居民的影响成为制约升级改造的重要因素。

1 污水处理厂提标改造前运行情况

1.1 进出水情况

通过分析提标改造前两年运行数据，该污水处理厂进水的化学需氧量（COD）、五日生化需氧量（BOD）、悬浮物（SS）、总磷（TP）月均浓度均超过设计进水浓度限值，出水浓度稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的二级标准限值要求。其他监测指标有氨氮（NH-N）和总氮（TN）。提标改造前进、出水水质如表1所示。

表1 提标改造前进、出水水质

1.2 处理工艺情况

提标改造前，该污水处理厂已满负荷运行，最大处理水量达到10.5 万m/d。其间，污水处理采用序批式活性污泥法（SBR），主要构筑物包括粗格栅提升泵房、细格栅曝气沉砂池、SBR 反应池、加氯接触池和巴氏计量槽等，工艺流程如图1所示。

图1 改造前污水处理工艺流程

1.3 存在的问题

提标改造前，出水无法达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的一级A 标准，这是该污水处理厂提标改造首先需要解决的问题。通过分析过去几年的运行情况，提标改造需要一并解决3 个问题。一是实际进水水质高于设计进水水质，按新排放标准，水力停留时间严重不足。二是鼓风机设备老化，无法按设计水位运行，运行中无反硝化脱氮时间。三是曝气沉砂池水力停留时间较短，沙粒无法沉淀，却在生化系统沉淀积累，影响设备运行。

2 提标改造工艺

2.1 工艺参数

提标改造前，该污水处理厂已经满负荷运行，综合考虑占地受限、处理工艺等因素，本次提标改造的规模与现状规模一致，为10 万m/d。对该污水处理厂提标改造前两年进水水质数据进行统计，采取频率统计方法进行预测，确定提标改造后进水水质。根据《宁夏回族自治区水污染防治工作方案》，确定改造后出水水质。改造后污水处理厂进、出水水质如表2所示。

表2 提标改造后进、出水水质

2.2 工艺选型

该污水处理厂提标改造工程受用地条件限制，原总图设计时，各构筑物布置比较宽松，占地面积较大，土地利用率不高，因此能否有效利用原有空地成为本工程实施的关键，各工艺的用地大小也成为方案选择的重要限制条件。目前，国内污水处理厂提标改造方案大致有3种。一是减少污水处理量，即减少原处理构筑物的负荷，以达到出水水质要求。二是处理水量保持不变，通过新建部分构筑物，减少原构筑物的负荷，以满足新标准要求。三是采取措施，如提高污泥浓度、调整运行工艺，使处理效率提高，达到新标准要求。根据该污水处理厂改造工艺选择的原则（处理水量不变，也不能另行征地，改造工程只能在厂内完成），工艺的选择只能围绕方案二和方案三。改造工程将以方案二和方案三为基础，但方案核心还是脱氮除磷工艺、深度处理工艺的选择。

2.2.1 生物脱氮除磷工艺

提标改造时，应根据污水的水质特点，结合现场条件，选择核心处理工艺。通过分析原有生物系统及可利用地块，SBR+填料工艺（移动床生物流化床）可利用原有生物反应池进行改造，最大限度地减少改造难度。其中，SBR+填料工艺具有出水水质达标、占地相对较少（仅增加SBR 反应池与填料）、剩余污泥量少、运行成本低等优点。

2.2.2 深度处理和除臭工艺

根据污水处理厂原出水指标，通过前面生化系统改造后，深度处理只需要解决SS、TP 的达标问题。当系统生物除磷效果较差，化学除磷投药量较高时，应用较为广泛的“二次提升+高密度沉淀池+纤维转盘滤池”工艺可避免反冲洗周期较短且出水难稳定达标的问题。工程实践证明，生物除臭法具有除臭效果好、绿化环境、使用寿命长和运行管理方便的优势，本次提标改造配套建设生物滤池除臭设备。

2.3 提标改造总体思路

原有8 座SBR 反应池设计规模为10 万m/d，单池长为50 m，宽为22 m，高为6.0 m，有效水深为5.7 m，有效池容为6 817 m，总有效容积为54 537 m，工作周期为4 h，其中进水1 h、曝气（含进水）2 h、沉淀1 h，滗水闲置1 h，停留时间为13 h，总泥龄为15 d，反应池总池容不足，停留时间、泥龄偏短，没有独立的反硝化时间，设计BOD负荷偏小。

根据提标改造调整后的设计进水水质，按《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的一级A 标准对污水处理厂原有污水处理设施处理能力进行复核，确定污水处理设施提标改造方案：一是原有SBR 反应池规模减量至5 万m/d，新建8 座SBR反应池，设计处理规模为5 万m/d；二是新建SBR+填料生物脱氮除磷系统；三是新建“混凝+沉淀+过滤”深度处理系统，解决SS 和TP 达标问题；四是新建生物滤池除臭系统，减少恶臭排放。提标改造后，污水处理工艺流程如图2 所示。经过调试运行，该污水处理厂出水COD、BOD、SS 等六项污染物浓度均达到一级A 排放标准，提标改造效果明显。

图2 提标改造后污水处理工艺流程

3 结论

本文结合具体案例，分析SBR 工艺污水处理厂的一级A 提标改造，明确了提标改造的重点及难点。生物脱氮是利用自然界氮的循环原理，采用人工方法进行控制。首先，污水中的含氮有机物转化成氨氮，在好氧条件下，通过硝化菌作用变成硝酸盐氮，随后在缺氧条件下通过反硝化菌作用，由外加碳源提供能量，使硝酸盐氮变成氮气逸出，整个生物脱氮过程就是氮的分解还原反应，反应能量从有机物中获取。在硝化与反硝化过程中，影响其脱氮效率的因素是温度、溶解氧、pH 以及反硝化碳源。生物脱氮系统中，硝化菌增长速度较缓慢，所以，要有足够的污泥龄期。反硝化菌的生长主要在缺氧条件下进行，并且要有充裕的碳源提供能量，才可保证反硝化顺利进行。因此，创造适合硝化菌、反硝化菌的生长环境，强化生物脱氮能力是本次提标改造的重点。提标改造要求出水TP小于0.5 mg/L、去除率不小于96%，常规生物除磷工艺无法满足标准要求，因此要优化生物除磷工艺，在运行管理中尽量避免低pH 的冲击，在深度处理中进一步考虑除磷问题，强化除磷效果。提标改造要求出水SS 小于10 mg/L、去除率不小于98%，因此采用“二次提升+高密度沉淀池+纤维转盘滤池”深度处理工艺，使SS 有较高的去除率，兼顾除磷问题，确保出水达标。该项目的成功实施可以为受严格用地限制、采用SBR 工艺的污水处理厂提标改造提供重要参考。