某污水处理厂改造设计及效果分析

某污水处理厂改造设计及效果分析
摘要：本文以常熟东南开发区污水处理厂为例，对该污水厂改造前实际运行
情况、改造方案、设计参数和改造后运行效果进行分析。

通过将部分好氧区改为
缺氧区，增加缺氧区停留时间、分段补充碳源，增加碳源投加系统、改造原有曝
气系统、新建污泥脱水车间、将原脱水车间改造为加药间、更换老化设备。

处理
后出水达标《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A标准及《太
湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》（DB32/T1072-2007）的要求。

关键词：污水处理厂改造缺氧区碳源
Design and effect analysis of a Sewage Treatment renovation,
ShenYun((Hyflux New Spring (Changshu) Co., Ltd.,, Jiangsu, Suzhou 215500)
Abstract: This article takes the Sewage Treatment of southeast China Development Zone in Changshu as an example, the actual operation, reconstruction scheme, design parameters and operation effect after reconstruction of the sewage plant were analyzed. By changing part of the aerobic zone to the anoxic zone, increasing the residence time in the anoxic zone and replenishing the carbon source in stages, adding carbon source system, reforming original aeration system, setting up new sludge dehydrating workshop, transforming original dehydrating workshop into medicine adding workshop, replacing aging equipment. The treated effluent meets the requirements of the Class A standard of
GB18918-2002 and the discharge limits of major Sewage Treatment pollutants from urban Sewage Treatment and key industries in Tai Lake (db32t1072-2007) .
Keywords: Sewage Treatment, modification, anoxic zone, carbon source.
近年来，随着我国城镇化水平的提高，城镇污水的产生量逐年增多，城镇水污染问题日益突出，随着我国环保力度的加强，城镇污水处理厂作为城镇污水处理的基础设施，面临巨大压力与挑战，为保障出水稳定达标排放，污水处理厂工艺改造工作势在必行[1][2]。

本文以常熟东南开发区污水处理厂为例，对该污水厂改造前实际运行情况、改造方案、设计参数和改造后运行效果进行分析。

1．工程概况
常熟东南开发区污水处理厂位于常熟东南开发区，污水处理厂处理规模
4×104m3/d，其中，一期设计3×104m3/d，二期设计1×104m3/d，一、二期已全部建成运行。

主要接纳处理常熟东南开发区的印染废水及城镇生活污水，目前已满负荷运行，其中工业废水占比75%，生活污水占比25%。

一期工程于2004年投入建设，一期采用调节池+水解酸化+传统推流式活性污泥法+絮凝沉淀+消毒工艺，出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》 GB18918-2002一级B标及参照印染行业排水指标，要求COD Cr≤60mg/L，SS≤55mg/L；二期工程于2008年投入建设，二期采用调节池+水解酸化+A/O+二沉池+絮凝沉淀+消毒工艺，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A标。

2013年，根据国家对太湖流域污水厂排放标准的要求，该污水厂进行一次优化污水处理设施的技术改造，出水水质要求COD Cr≤57.5mg/L、SS≤55 mg/L、NH3-N≤5 mg/L、
TP≤0.5 mg/L，污水厂尾水排至白茆河。

1.1进水水量
常熟东南开发区污水处理厂处理规模4×104m3/d，其中，一期设计
3×104m3/d，二期设计1×104m3/d，实际处理水量已达到满负荷。

1.2设计进出水水质
常熟东南开发区污水处理厂原设计进出水水质及实际运营水质汇总表如下：
表1 污水厂原设计与实际运营进出水水质
单位：mg/l
2.改造前存在的问题及原因
2.1生化池
①、实际进水水质严重偏离设计值：进水COD Cr、BOD5浓度较低，运营期间分别为：240mg/L、60mg/L，与原设计进水指标相差较大。

BOD5/COD Cr=0.25<0.3，表现为进水COD Cr较低，污水可生化性较差；BOD5/TN＝60/56＝1.07；
②、曝气设备配置浪费：由于生化池风机按原设计水质配置（4用1备），
风机风量较大，即使减少风机的开启数量，也会造成好氧区溶解氧过高，同时缺
氧区停留时间较短，难以保障缺氧区的反硝化环境；氧利用率差。

③、进水碳源不足，总氮出水不能稳定达标；近一年来污水厂进水COD Cr浓
度偏低，出水TN浓度不达标；在污水厂进水COD Cr浓度较高时，出水TN浓度能
达到15mg/L左右，说明进水碳源不足，影响反硝化效果。

④、部分设备选型有误：一期生化池内回流泵扬程较大，水泵长期不在高效
段运行，造成运行不稳定，经常发生断轴等故障。

2.2出水SS
目前污水厂内只有二期有一座滤池，规模1×104m3/d，一期尚未建造滤池，
导致出水SS严重不达标，本次出水SS浓度在0-82mg/L之间波动，实际出水
SS≤20.0mg/L浓度的天数只有67.6%，不能满足出水要求。

2.3污泥脱水
现有污泥通过带式压滤机压榨脱水，含水率在82-84%，通过第三方卫生填埋。

根据处置单位要求污泥含水率需达到60%，目前含水率满足不了处置要求。

2.4老化设备更换
由于多年的运行及设备维护、检修不到位，部分设备已老化损坏，老化设备
频频发生故障，对污水厂运行造成很大冲击，势必使出水不稳定。

根据运行情况，需对一期水解酸化池潜水搅拌器、一期二沉池回流井潜水回流泵、污泥均质池搅
拌器、污泥均质池阀门、PAC加药储罐进行更换，对加药间进行改造。

3．一期改造方案
3.1生化池改造
通过关闭部分曝气管及曝气头实现缺氧区及好氧区的划分，将部分好氧区改
为缺氧区，改造为多级AO工艺。

拆除现状一期两座生化池曝气系统，将曝气系
统更换为翻板阀曝气器，更换范围为池顶曝气立管阀门以下所有曝气系统，包括
池底的水平输气支管、管配件、固定装置等所有内容[3]。

3.2 鼓风机房改造
通过对污水厂出水水质分析，出水TN的浓度较高而且水厂生化池实际运行
的DO偏高，这与一期现状鼓风机设备参数偏高有很大关系。

现状鼓风机房供5
台鼓风设备，风机流量为Q=90m3/min，本次改造更换两台小流量气悬浮离心风机，型号Q=40m3/min，H=6m，N=75kW，分别供给一期两座生化池，利用原有三座风机，均作为备用。

3.3浓缩污泥提升泵池
在污泥浓缩池旁边新建浓缩污泥提升泵池一座，尺寸为2.0×3.0×4.05m，
钢砼结构，另新建污泥浓缩阀门井两座，直径1.8m，砖砌结构。

3.4老化设备更换
更换一期的老化设备，改造涉及的构筑物为粗格栅池、生化池、水解酸化池，二沉池回流、污泥浓缩池中心传动浓缩机。

回转式粗格栅机转鼓格栅宽度：
1000mm，栅渠宽度：B=1200mm，栅隙：e=20mm，数量3台；生化池内回流泵
Q=650m3/h，H=3m，N=11.0kW，数量6台，4用2备；水解酸化池潜水搅拌器，
N=2.2kW，数量12台；二沉池回流井外回流泵Q=700m3/h，H=6m，N=22kW，数量4台；污泥浓缩池中心传动浓缩机，φ14m，N=1.5kW，数量2台。

4．二期改造方案
4.1生化池改造
同一期改造方案，通过关闭部分曝气管及曝气头实现缺氧区及好氧区的划分，将部分好氧区改为缺氧区，改造为多级AO工艺。

4.2鼓风机房改造
出水TN的浓度较高而且水厂生化池实际运行的DO偏高，这与二期
现状鼓风机设备参数偏高有很大关系。

现状鼓风机房供3台鼓风设备，风机流量
为Q=40m3/min，本次改造将三台风机全部更换，型号Q=15m3/min，H=6m，N=37kW。

4.3碳源投加系统
本工程设计进水水质中，BOD5/TN＝60/56＝1.07，进水中的可利用的碳源经
常不足影响反硝化过程，为保障出水TN稳定达标，需增设碳源投加装置作为保
障措施，当进水BOD5/TN较低时，考虑投加碳源。

拟采用醋酸钠作为外加碳源，
一般采用30%浓度的醋酸钠，最大日醋酸钠投加量为：
40000×38.4×390/128/1000/30%＝15581.7kg/d，约15.58m3/d。

主要设备参数：
计量泵Q=1000L/h，H=50m，N=0.55kW，2台，1用1备。

药液储罐40m3，3台，可储存7天用药剂。

考虑到采用的是醋酸钠，为避免药剂杂质堵塞管道，投加设备拟分成三组分
别设置于投加点附近。

4.4深度处理改造方案
本次改造在二级生物处理的基础上，为进一步降低二级处理出水中
的SS，采用过滤技术，确保出水水质达到排放标准，采用滤布滤池工艺[4]。

4.5污泥脱水系统改造方案
对原有污泥脱水系统进行改造，将帯式压滤机换为板框压滤机，改造后脱水
污泥含水率达到60%以下。

污泥处理工艺采用重力浓缩、机械脱水方案。

该工艺
由重力浓缩、污泥调理和板框压滤组成，处理构筑物包括污泥浓缩池、污泥调理池、板框压滤机房和调理剂投加系统、污泥脱水机房。

5.处理工艺设计
5.1 改造后工艺流程
图1 改造后工艺流程图
5.2主要构筑物设计
5.2.1原污水厂改造部分
①、粗格栅及提升泵房
继续利用一期工程粗格栅及提升泵房，更换三台格栅除污机。

主要设备参数：格栅：3套，过水流速：v=0.8m/s，转鼓格栅宽度：1000mm，栅渠宽度：B=1200mm，栅隙：e=20mm，栅前水深：h=2000mm，渠道深度：H=6.6 m，配电功率：N=5.5+0.75 kW，过栅允许水位差：△hmax=300mm。

②、生化池改造
生化池改造增加潜水搅拌器12台，其中一期8台，二期4台；更换一期生
化池内回流泵8台。

拆除现状一期两座生化池曝气系统，将曝气系统更换为翻板
阀曝气器，更换范围为池顶曝气立管阀门以下所有曝气系统，包括池底的水平输
气支管、管配件、固定装置等所有内容。

主要设备参数：
a、一期潜水搅拌器，设备数量：8套，性能参数：D=400mm，N=3.5kW。

b、二期潜水搅拌器，设备数量：2套，性能参数：D=400mm，N=3.5kW。

c、二期潜水搅拌器，设备数量：2套，性能参数：D=400mm，N=3.0kW。

d、内回流泵，设备数量：8套，性能参数：Q=650m3/h，H=3m，N=11kW。

e、桨板式或管式微孔曝气器及配套支撑管，设备数量：2364根，性能参数：L=1000mm，曝气能力5-15m3/m˙h，曝气管材质聚氨脂或硅橡胶，支撑管材质聚
丙烯PP。

③、鼓风机房改造
一期鼓风机房改造更换两台气悬浮离心风机，二期鼓风机房改造更换三台气
悬浮离心风机。

主要设备参数：
a、气悬浮离心风机（一期），设备数量：2套，性能参数：Q=40m3/min，
H=6m，N=75kW。

b、气悬浮离心风机（二期），设备数量：3套，性能参数：Q=15m3/min，
H=6m，N=35kW 。

④、加药间改造
改造将原脱水机房改为加药间，将原加药设备移至加药间，新增NaOH储罐
和NaClO储罐各一座；新增PAC储罐一座，新增自动加药设备一座。

主要设备参数：
a、自动加药设备，设备数量：1套，性能参数：加药装置有效容积：6m3，
加药泵：Q=2m3/h，H=30m，N=1.5kW。

b、NaOH储罐，设备数量：1座，性能参数：V=5m3。

c、NaClO储罐，设备数量：1座，性能参数：V=5m3。

d、PAC储罐，设备数量：1座，性能参数：V=30m3。

⑤、水解酸化池
改造增加潜水搅拌器24台。

主要设备参数：
a、潜水搅拌器，设备数量：24套，性能参数：D=325mm，N=2.2kW。

⑥、二沉池回流井
更换二沉池回流泵4套
主要设备参数：
a、回流泵，设备数量：4套，性能参数：Q=700m3h，H=6m，N=22kW
⑦、污泥浓缩池
更换中心传动浓缩机两台
主要设备参数：
a、中心传动浓缩机
设备数量：2套，性能参数：悬挂式中心传动浓缩机XZG-14，φ14m，周边
线速度1~2m，N=1.5kW。

5.2.2原污水厂新建部分
①、浓缩污泥提升泵池
新建污泥浓缩泵池一座，钢砼结构；阀门井两座，砖砌结构。

构筑物：污泥提升泵池，单座尺寸：L*B*H＝2.00×3.00×4.05（m），结构
形式：钢砼结构，阀门井2座，单座尺寸：Φ×H＝1.80×2.50（m），结构形式：砖砌结构。

主要设备参数：
a、污泥提升泵，设备数量：2台（一用一备），性能参数：Q=80m3/h，
H=10m，N=5.5kW。

②、碳源投加装置
对一期及二期生化池缺氧段投加碳源，增加三座卧式碳源投加装置：
主要设备参数：
a、碳源投加装置
设备数量：3套，性能参数：加药装置有效容积：40m3，加药泵：Q=1.0m3/h，H=50m，N=0.55kW，2台（1用1备）。

③、污泥调理系统
新增污泥调理池一座，平面尺寸：L*B*H＝8.30×4.00×4.75（m），钢砼结构。

构筑物：
污泥调理池两座，单座尺寸：L×B×H＝4.00×4.00×4.75（m），
结构形式：钢砼结构。

主要设备参数：
a、铁盐投加系统，设备数量：1套，性能参数：铁盐投加储罐：15m3，加
药泵：Q=1.0m3/h，H=30m，N=0.55kW,2台(一用一备)。

b、粉剂料仓，设备数量：1套，性能参数：料仓容积：30m3，输送螺旋泵：N=0.75kW。

④、原污泥脱水机房作为加药间使用，新建污泥脱水机房一座，尺寸
29.4×12.0×16.0m，2层，砖混结构。

构筑物：污泥脱水机房，单座尺寸：L×B×H＝29.4×12.0×16.0（m），结
构形式：砖混结构。

主要设备参数：
a、超高压弹性压榨机，设备数量：2套，性能参数：主：11kW副：11kW 每
天工作总时间：20h，运行控制方式：序批次，PLC全自动控制。

b、低压污泥螺杆泵，设备数量：2套，性能参数：80m³/h，1.2MPa，30kW。

c、高压污泥螺杆泵，设备数量：2套，性能参数：20m³/h，1.8MPa，18.5kW。

d、储泥斗，设备数量：2套，性能参数：20m³ 2.2kW。

e、压榨水箱，设备数量：1套，性能参数：15m³，配套水泵及阀门等附属设施。

f、清洗水箱，设备数量：1套，性能参数：15m³配套水泵及阀门等附属
设施。

g、空压机，设备数量：1套，性能参数：3.2m³/min，1.0MPa，22.0kW。

h、回吹储气罐，设备数量：1套，性能参数：10.0m³，1.0MPa。

i、冷干机，设备数量：1套，性能参数：2.4m³/min，1.0MPa，1.0kW。

j、仪表储气罐，设备数量：1套，性能参数：C0.3/1.0，1.0m，1.0kW。

⑤深度处理段
1、配水井
新建配水井1座，土建规模4×104m3/d，用于两座滤布滤池的配水。

尺寸：
L×B×H＝3.1×6.1×2.5（m），钢砼结构。

主要设备：
a不锈钢电动调节堰门1套，规格：2000×500，功率：N=0.55kW
b不锈钢电动调节堰门1套，规格：1000×500，功率：N=0.37kW
2、一期工程滤布滤池
新建滤布滤池1座，设计规模3×104m3/d，用于处理一期工程絮凝沉淀池出水。

尺寸：L×B×H＝10.7×9.85×3.75（m），钢砼结构。

主要设备：
a滤布过滤装置，数量：2套，参数：滤盘直径3m，过滤网孔孔径≤10微米，平面过滤介质抗拉强度≥600N/cm，每个滤盘过滤面积≥8.8m2。

b反冲洗泵，数量：4台，参数：Q=50m3/h，H=7m，N=2.2kW。

c铸铁镶铜方闸门，数量：2套，参数：B×H=1000×1000mm。

d驱动电机，数量：2套，参数：N=0.75kW。

3、二期工程滤布滤池
新建滤布滤池1座，设计规模1×104m3/d，用于处理二期工程絮凝沉
淀池出水。

尺寸：L×B×H＝9.2×5.05×3.75（m），钢砼结构。

主要设备：
a滤布过滤装置，数量：1套，参数：滤盘直径3m，过滤网孔孔径≤10微米，平面过滤介质抗拉强度≥600N/cm，每个滤盘过滤面积≥8.8m2。

b反冲洗泵，数量：2台，参数：Q=50m3/h，H=7m，N=2.2kW。

c铸铁镶铜方闸门，数量：1套，参数：B×H=1000×1000mm。

d驱动电机，数量：1套，参数：N=0.75kW。

4、尾水提升泵房
新建提升泵房1座，设计规模4×104m3/d，用于滤布滤池的尾水提升排放。

尺寸：L×B×H＝6.0×7.5×4.5（m），钢砼结构。

主要设备：
a潜水泵，数量：4套，3用1备（2台变频），参数：Q=800m3/h，H=2.5m，N=11kW。

b电动葫芦，数量：1套，参数：起重量2t，起吊高度10m。

6．工程运行效果分析
本工程改造总投资5000万元，于2018年3月开工建设，2018年6月正式投入运营，投入运营1年多以来，通过每天对进出水水质的检测，2020年平均进出水各项指标见表2，从中可以看出各项指标均有较好的去除效果，达到了改造预期的目的，主要污染物排放浓度达到《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放标准限值》（DB32/1072-2017）表2标准
（COD≤50mg/L、SS≤20mg/L、NH3-N≤5 mg/L、TN≤12 mg/L、TP≤0.5 mg/L）的要求，SS符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）表 1 中一级 B 标准（SS≤20mg/L），其他水污染因子（BOD5、动植物油、石油类、阴离子表面活性剂、粪大肠菌群数、色度、总汞、烷基汞、总镉、总铬、六价铬、总砷、总铅、总锑符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）表 1 中一级 A 标准。

表2 改造后实际进出水水质
单位：mg/l
7．结语
①、将部分好氧区改为缺氧区，增加缺氧区停留时间、分段补充碳源，增加碳源投加系统、改造原有曝气系统、新建污泥脱水车间、将原脱水车间改造为加药间、更换老化设备。

处理后出水达标《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A标准及《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》（DB32/T1072-2007）的要求，尾水排入白茆河。

②、对污泥脱水系统进行升级改造，改造后脱水污泥含水率由原来的80%降至60%，减少50%的污泥产生量，方便了运输和贮存，降低了50%污泥处置成本。

③、常熟东南开发区污水处理厂综合改造工程项目是进一步改善生态环境和投资环境的需要，对促进社会经济可持续发展，有效缓解区域水环境的污染，改善区域水域水质，保障供水安全将起到非常重要的作用，其经济、社会和环境效益明显。

参考文献
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文章标题：某污水处理厂改造设计及效果分析
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作者：沈赟
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邮编：215500
单位：凯发新泉水务（常熟）有限公司
作者简介：沈赟（1987—），男，江苏苏州人，助理工程师。

主要从事污水处理厂技术改造和运营管理工作。