栏目导语
1 工程概况
某污水处理厂现状处理规模为16万 m3 ／d，分为南、北两个厂区，其中南区处理能力为5万 m 3 ／d，北区处理能力为11万 m 3 ／d。污水处理采用“MSBR+微絮凝过滤”工艺，污水排放标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标准，部分处理后尾水经过中水处理设施，用于周边地区中水回用，中水生产规模为4万 m 3 ／d。设计进、出水水质如表1所示。
根据该市排水专项规划和环保部门对污水处理厂提出的新的水质要求，对污水处理厂进行 提标扩容 ，工程扩建规模为4万 m3 ／d， 扩建后总规模达到20万 m3 ／d ，出水水质由一级A标准提升至 “准地表水Ⅳ类水质标准” （ COD Cr 、 氨氮、TP 执行地表水Ⅳ类水质标准）。根据近年来进水统计数据，提标扩容工程设计进、出水水质如表2所示。
该污水处理厂的处理污水 以生活污水为主，进水水质浓度较高，水量波动较大。 在高峰期时，总进水量可达18万 m3 ／d，已超过现状处理规模。原MSBR处理系统设计水量为16万 m3 ／d，进水氨氮质量浓度为53mg／L、出水质量浓度为5mg／L，本次 提标后，进水质量浓度提升至67mg／L、出水质量浓度降至1.5mg／L 。为了保证硝化反应完全发生，需减少进水量，延长硝化段停留时间。此外，进水TN由70mg／L 提升至80mg／L，缺氧区容积也无法满足，需要延长反硝化停留时间。经核算，本次提标扩容工程实施后，现有MSBR处理系统仅能保证12万 m3 ／d 的处理能力。南区由5万 m3 ／d减量至4万 m3 ／d，北区由11万 m3 ／d减量至8万 m3 ／d。受到场地限制以及不能停产的实际情况，本工程难以在现有MSBR池内部进行改造，因此， 利用北侧厂区原有预留用地，同时拆除原中间沉淀池，新建1条8万 m3 ／d的生物处理线。
2 提标扩容工艺设计
本工程已建污水处理采用MSBR工艺，属于活性污泥法集约化池型的一种。本次提标扩建工程由于受到现状场地的限制， 既要对已建工程进行提标改造，同时还要进行扩建，使处理总规模达到20万 m3 ／d。 在现有用地范围内采用传统活性污泥法乃至集约化一体化的活性污泥法很难满足处理要求，必须采用更为省地节地的工艺。
如表3 所示，MBR工艺是一种由膜分离技术与生物处理技术相结合的新型水处理技术，具有占地面积小、生化效率高、出水水质好等优点，目前已广泛应用于污水处理领域，可以有效处理多种污水，如工业废水、生活污水、养殖污水、医院污水等。因受用地的限制，本工程污水处理工艺拟新增高效节地的MBR 处理工艺，同时解决提标和扩建要求。从系统性改造角度出发，提出了 “原厂减量+扩建MBR”工艺 ，拟采用对现有设施减量和新建MBR工艺的方法，实现提标扩容目标。
遵循提标扩建工程实施时，尽可能不影响现有设施正常运行的原则，改造工程基本沿用现有的处理构筑物，维持平面布局现状。根据最新的设计水质，本工程对现有设施进行复核。 现有16万 m3 ／d处理规模的MSBR 系统减量至12万 m3 ／d以满足氨氮、TN的达标要求 ，生物处理后增加混凝沉淀，提升现有深度处理设施处理能力，确保 COD Cr 、TP、SS等指标的达标。因用地有限、出水标准较高，混凝沉淀采用占地少、处理效率高的磁混凝沉淀形式。同时，本项目在现有用地上新建1条8万 m3 ／d的MBR膜处理线。水量分配如图1所示，污水处理工艺流程如图2 所示。
南区污水处理规模减量后为4万 m 3 ／d，是一套独立的处理系统，基本利用已建污水处理构筑物。城市污水收集后进入进水泵房（粗格栅与进水泵房合建），通过泵房前端设置的粗格栅去除污水中的较大漂浮物，再经进水泵提升进入细格栅井和沉砂池，以去除较小的漂浮物、油脂和砂粒。沉砂池出水流入初沉池，去除部分污染物后进入生物反应池进行处理，经MSBR反应池处理后，通过管道送至北区，与北区MSBR处理线混合，再经深度处理工艺后消毒排放。
北区污水处理规模为16万 m 3 ／d，首先经过预处理单元的粗格栅、细格栅、曝气沉砂池，然后进入新建初沉池处理后的污水，8万 m 3 ／d 进入MSBR处理线，出水与南区MSBR处理线出水混合后，再经混凝沉淀、臭氧氧化、过滤工艺后消毒排放；另外8万 m 3 ／d进入新建MBR 处理线，经AAO反应池及膜反应池的出水加氯消毒处理后排入水体。
工程实施后，污水处理厂仍然分为南、北两个区域。南侧区处理流程全部利用已建构筑物，无需新建设施。北侧区处理流程基本利用已建构筑物，同时需拆除并新建部分构筑物，拆除及新建构筑物单元主要涉及预处理单元、生物处理单元和深度处理单元。
根据工艺路线，各处理段进、出水水质指标如表4所示。平面布置如图3所示。
2.3.1 预处理单元
南侧区预处理减量运行，已建构筑物能够满足提标后的处理要求，无需新增设备设施。北侧区扩容提标后的处理能力为16万 m3 ／d，因此，需新增1座5万 m3 ／d的粗格栅及进水泵房和细格栅及曝气沉砂池；同时，为了加大无机悬浮颗粒、部分颗粒性 BOD 5 及少量TP的去除，拆除原A段曝气池，新建1座16万 m3 ／d初沉池。
2.3.2 生物处理单元
南侧区已建生物处理MSBR反应池减量至4万 m 3 ／d，仍然沿用现有构筑物。北侧区已建生物处理MSBR反应池减量至8万 m 3 ／d，在原初沉池用地新增1条独立的MBR系统处理线，设计规模为8万 m 3 ／d，新增构筑物包括1座AAOA生物反应池、1座MBR膜反应池及设备间、1座鼓风机房及变电所。经北区初沉池的出水，一部分进入MBR膜处理线处理，处理后尾水经产水泵抽吸后接入已建加氯接触池消毒。
（1）AAOA生物反应池
AAOA 生物反应池采用1座2池，有效水深为9m，总有效容积为61667 m 3 ，总停留时间为18.5h。反应池由厌氧区、缺氧区和好氧区组成，主要去除污水中的有机污染物及氮、磷等污染物。生物反应池同时配套超细格栅、双曲面搅拌器、混合液回流泵和微孔曝气管等设备。主要设计参数如下：设计规模为8万 m 3 ／d，总停留时间为18.5h，有效水深为9m，厌氧区停留时间为1.5h，缺氧区停留时间为10.5h，好氧区停留时间为6.5h，污泥质量浓度为6～8g／L，污泥产率为0.60kg DS／（kg BOD 5 ），剩余污泥量为10080kg／d，气水比为6.8∶1，污泥回流比为400%～500%，好氧至缺氧混合液回流为300%～400%，缺氧至厌氧混合液回流为100%～200%。
（2）MBR膜池
MBR膜池是工艺的核心部分，主要为浸没式膜组件 。膜组件通过机械筛分、截流等作用对废水和污泥混合液进行固液分离。大分子物质等被浓缩后返回生物反应器，从而避免了微生物的流失。 生物处理系统和膜分离组件的有机组合，不仅提高了系统的出水水质和运行的稳定程度，还延长了难降解大分子物质在生物反应器中的水力停留时间，加强了系统对难降解物质的去除效果。
生物池经过最终的好氧出水后，进入MBR膜池，通过膜丰富的生物相、高污泥浓度以及膜的综合作用，使污水得到进一步的净化，通过MBR膜池工艺的处理过程， BOD 5 、COD Cr 、氨氮、TN、TP进一步降解，并最终达到出水标准。
MBR 膜池设备为性能包设备，配套设备包括产水泵、膜鼓风机、清洗加药装置等系统。主要设计参数如下：设计规模为8万 m 3 ／d，峰值系数为1.3，停留时间为1.5h，峰值膜通量为15L／（ m2 ·h），污泥质量浓度为10g/L，气水比为10∶1。
2.3.3 深度处理单元
北侧区已建深度处理设施减量至12万 m 3 ／d，用于南侧区和北侧区MSBR处理线的深度处理，在砂滤池前增加1座磁混凝沉淀池、1座臭氧接触池和1座臭氧发生器间，完善深度处理工序，提高达标保障率。
在磁混凝沉淀池前增设中间提升泵房，与磁混凝沉淀池合建，对污水进行一步提升，以防止后续设施埋深过大。设计规模为12万 m3 ／d，采用1座3组，混凝池停留时间为3min，絮凝池停留时间为6.5min，沉淀池停留时间为23.5min，沉淀池表面负荷为18.5 m3 ／（ m2 ·h）。提升泵房采用4台潜水轴流泵，单泵流量为2 167 m3 ／h，扬程为2.5m。
臭氧接触池主要是将臭氧送入污水中，氧化去除一部分难去除的 COD Cr 、脱去水中的色度、同步消毒等。设计规模为12万 m 3 ／d，停留时间为30min，臭氧投加质量浓度为10mg／L。
3 运行成本及效果
本工程总投资约为4.8亿元，单位处理成本为2.06元／ m3 ，单位经营成本约为1.35元／ m3 。 目前，该厂已投入运行，并已稳定达标。 该工程的实施既解决了现有污水处理厂超负荷运行的问题，又确保了河道生态补水、污水热源及绿化灌溉等方面用水的需要。
4 小结
某污水处理厂采用“原厂减量+扩建MBR”工艺，设计规模在原有16万 m3 ／d 的基础上，新增4万 m3 ／d处理量，出水一部分排入水体，一部分作为中水回用。该项目在不新增用地的情况下，采用“原厂减量+扩建MBR”以及拆老建新的思路，使老厂实现了扩容及提标的目标。 该项目MBR工艺在实际运行中运行稳定，为高磷、低温生活污水的处理提供了参考。
