餘姚市小曹娥城市汙水處理廠規劃遠期設計規模為30萬m³/d，其中已建一、二期工程的設計處理規模為15萬m³/d，出水執行《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A排放標準。近年來，隨著地區發展和人口增加，該汙水處理廠已超負荷運行，最高日進水量達20.9萬m³/d，日均進水量大於15萬m³/d，頻次約26.7%，亟需進行改造擴容，本次三期改造工程擴建規模為7.5萬m³/d，工程建成後，本廠總設計規模達到22.5萬m³/d，出水執行一級A標準。遠期視本廠進水量增長情況和四類提標要求，適時進行擴建和提標。

一、汙水處理廠現狀

1、現狀工藝流程及運行情況

該汙水處理廠現狀工藝流程為進水高位井→綜合池→AAO生物反應池→平流二沉池→穩定塘→濾站→消毒池→排放（圖1）。汙泥處理採用帶式濃縮脫水一體機，出泥含水率為80%。

該汙水處理廠現狀出水基本可達到一級A排放標準，但由於該廠已超負荷運行，對出水的穩定達標造成威脅。

由表1可知，本廠出水NH3-N較低，出水TN主要為硝態氮，可加強反硝化效果，實現TN的進一步去除。

2、現狀主要構、建築物

該汙水處理廠現狀主要構築物有進水高位井、綜合池、AAO生物反應池及二沉池、穩定塘、濾站、消毒池、鼓風機房及變配電間、儲泥池、汙泥濃縮脫水機房和加氯間等（表2）。本廠服務範圍內的汙水經廠外汙水泵站提升後進入廠內進水高位井，經進水高位井配水後接入綜合池，綜合池兼具沉砂、水解酸化的作用。

3、存在的問題

本改造工程面臨擴容、改造和預留遠期提標條件三大目標。結合現狀調研，主要存在以下問題。

（1）現狀生物反應池停留時間較短

現狀生物反應池工藝為AAO工藝，原按國標一級B出水標準設計，停留時間較短，約9.4 h。出水標準提升為一級A標準後，在目前進水水質低於設計值，且深度處理段有穩定塘和濾站的情況下，勉強達標，但不利於穩定達標。

（2）二沉池負荷高

現狀進水水量已超過設計水量，造成現狀二沉池表面水力負荷較高（1.53 m³/㎡/h），時有漂泥現象產生。

（3）用地問題

該汙水處理廠遠期設計規模為30萬m³/d，且按照浙江省和寧波市的相關文件要求，該廠遠期需按“四類水”出水標準進行提標（CODCr、BOD5、氨氮、TN、TP和SS分別達到30、6、1.5、10、0.3 mg/L和5 mg/L），本廠總用地面積僅191 600 ㎡，，用地緊張。本改造工程需預留遠期擴建和提標的條件。

二、改造工程工藝設計

（1）針對現狀生物反應池停留時間較短和二沉池負荷較高的問題，在廠區北側預留空地處新建一座Bardenpho生物反應池及二沉池，減少現狀生物反應池和二沉池的負荷，保證出水穩定達標。

（2）針對用地緊張，同時需為遠期預留擴建和提標條件的問題，本改造工程總平面佈置按照30萬m³/d進行統一佈局，預留提標至“準Ⅳ類水”出水標準的用地。在汙水處理工藝的選擇上考慮“準Ⅳ類水”出水標準，通過新建Bardenpho生物反應池，強化脫氮的同時降低現有生物反應池負荷，從而提高CODCr、BOD5和氨氮的去除率，擬在深度處理段設置高效沉澱池和反硝化深床濾池，保證出水TN、TP、SS和CODCr的達標，本次工程相應預留深度處理設施用地。本工程遠期總體平面佈置方案如圖2所示，圖中虛線所示範圍內為本次工程新建構築物，直線框中為遠期新建構築物。為節約用地，生物反應池與二沉池合建，二沉池採用佔地較小的矩形周進周出二沉池；遠期新建的高效沉澱池擬採用加載體型高效沉澱池，增加設計表面負荷，減少佔地。

1、設計水質

本改造工程的設計進、出水水質表3所示。

2、改造工程工藝流程

本改造工程出水標準仍執行國標一級A標準，通過新建1座7.5萬m³/d的生物反應池和矩形周進周出二沉池（與生物反應池合建）實現汙水廠擴容至22.5萬m³/d。改造後的工藝流程如圖3所示。

本著與汙水處理廠現狀設施協調的原則，考慮遠期（“準Ⅳ類水”出水標準）的深度脫氮要求，生物反應池推薦採用具有強化脫氮功能的Bardenpho工藝。

Bardenpho工藝與常規AAO工藝相比，有利於強化脫氮，符合出水水質要求，可充分利用進水中的碳源，節省碳源投加量。

進水首先在厭氧段進行釋磷反應後進入前置缺氧段，好氧段1的混合液迴流至前置缺氧段，迴流混合液中的NO3--N在反硝化菌的作用下利用進水中的碳源在前置缺氧段中進行反硝化反應。

前置缺氧段出水進入好氧段1，在其中進行含碳有機物的氧化，含氮有機物的氨化和氨氮的硝化。前置缺氧段中反硝化過程產生的氮氣也在好氧段1中因曝氣而吹脫釋出。

好氧段1出水進入搖擺段，搖擺段可作為缺氧段（脫氮）或者好氧段運行，作為缺氧段運行時，反硝化菌利用內源代謝物質進一步反硝化，此時可在該段投加碳源強化脫氮。當冬天硝化效果較差時，搖擺段則可作為好氧段運行，以強化硝化效果。目前，該廠硝化效果較好，搖擺段作為缺氧段運行，由於出水TN能達到一級A標準，暫未在搖擺段中投加碳源。

搖擺段出水進入好氧段2，通過曝氣作用吹脫反硝化作用產生的氮氣，從而改善汙泥沉降性能。同時，部分殘餘的氨氮也可在本區被硝化。

3、工程設計

本工程主要新增的構築物有Bardenpho生物反應池、矩形周進周出二沉池（與生物反應池合建）、汙泥濃縮池。改造的構築物有鼓風機房、汙泥濃縮脫水機房、濾站等。

（1）Bardenpho生物反應池

Bardenpho生物反應池設計處理水量為7.5萬m³/d，包括厭氧段、缺氧段1、好氧段1、搖擺段和好氧段2。其中，厭氧段停留時間為1.5 h，缺氧段1停留時間為6.2 h，好氧段1停留時間為9.2 h，搖擺段停留時為2.3 h，好氧段2停留時間為1.2 h。生物反應池內設計懸浮固體濃度為3 500 mg/L，設計泥齡為14 d，混合液迴流比為100%~300%，汙泥迴流比為50%~100%。

厭氧段設4臺潛水攪拌器，轉速為462 r/min，葉輪直徑為650 mm，功率為7.5 kW；缺氧段1設16臺潛水推流器，轉速為63 r/min，葉輪直徑為1 600 mm，功率為3.0 kW；搖擺段底部設有板條式微孔曝氣器，同時設有8臺潛水推流器，轉速為56 r/min，葉輪直徑為2 000 mm，功率為4.0 kW。好氧段1和好氧段2設有板式微孔曝氣器約為2 300 m，單米供氣量為10m3/h。設有混合液迴流泵10臺，單臺流量為1 563m³/h，揚程為1.0 m，功率為13kW；設有汙泥迴流泵6臺（4用2備），單臺流量為781m³/h，揚程為2.6 m，功率為11 kW。

（2）二沉池

二沉池採用矩形周進周出形式，與生物反應池合建，設計處理水量為7.5萬m³/d，分為12格，單格尺寸為38.7 m×8.8 m×4.0 m（有效水深）。二沉池最大設計表面負荷為1.0m3/m2/h，停留時間為2.9 h。

二沉池主要設備有：非金屬鏈條刮泥刮渣機為12套，單套寬度為6.15 m，長度為38.7 m，功率為6.0 kW；配水渠閘門12套，B×H=500 mm×500 mm，功率為0.37 kW；配水渠排渣閘門12套，B×H=300 mm×1 100 mm；出水渠閘門12套，B×H=800 mm×800 mm；汙泥渠閘門12套，B×H=700 mm×1 000 mm，功率為0.37 kW。

（3）汙泥濃縮池

汙泥濃縮池對全廠二沉池排放的剩餘汙泥進行重力濃縮，減少脫水汙泥體積。本工程新建2座，遠期再新建2座，單座直徑為20 m。近期汙泥固體負荷為57.7 kg/(m2∙d)，濃縮時間為13.1 h。

汙泥濃縮池主要設備有：懸掛式中心傳動汙泥濃縮機2套，單套直徑為20 m，功率為1.5 kW；手動垂直可調堰門2套，B×H=1 000 mm×1 500 mm。

（4）改造鼓風機房

現狀鼓風機房現有鼓風機7臺，其中羅茨風機4臺，單颱風量95m3/min，風壓7.0 m，功率為160 kW；磁懸浮風機3臺，單颱風量108 m3/min，風壓為7.0 m，功率為190 kW（變頻）。本改造工程新增4臺磁懸浮風機替換羅茨風機，單颱風量為180 m3/min，風壓為7.0 m，功率為300 kW（變頻）。

（5）改造濾站

現狀濾站的主要功能是進一步去除懸浮固體和TP，有6格廊道，單格尺寸為61.2 m×3.5 m×5.0 m，現有360旋轉濾床18套（單套最大處理能力約為450m3/h）。本改造工程保留利用濾站池體，對局部進行改造，增加2套直徑為2.5 m濾布轉盤過濾設備，單套最大處理能力約2 050m3/h，過濾面積為264m2。

新增的主要設備有：電動矩形閘門2套，B×H=1 600 mm×1 000 mm，功率為0.75 kW；反洗泵32臺，單臺流量為50m3/h，揚程為7.0 m，功率為2.2 kW；驅動電機2臺，功率為1.1 kW。

（6）改造加氯間

現狀加氯間內有3臺製備能力20 kg/h的二氧化氯發生器，本工程改造後，設計規模達到22.5m³/d，設計加氯量取10 mg/L，需增加2臺製備能力20 kg/h的二氧化氯發生器，單臺功率9 kW。同時，相應增加2臺鹽酸計量泵、2臺氯酸鈉計量泵、更換3臺動力水增壓泵（2用1備）。其中鹽酸計量泵和氯酸鈉計量泵單臺流量為35 L/min，P=0.17 MPa。增壓泵單臺流量為87m³/h，揚程為38 m，功率為15 kW。

三、運行效果分析

改造工程於2018年5月建成運行，至今各工藝單元運行良好，出水水質可穩定達到GB 18918—2002的一級A標準。2018年6月~2019年1月，本改造工程新建二沉池出水水質統計數據如表4所示。

從表中數據可以看出，改造工程新建的Bardenpho生物反應池及二沉池出水主要水質指標能穩定達到一級A標準。

四、經濟技術分析

本改造工程總投資為16 757.30萬元，其中工程建設費用13 876.76萬元。單位處理成本1.28元/m³汙水，單位經營成本為0.86元/m³汙水。

五、結語

（1）改造工程新建一座處理規模為7.5萬m³/d的生物反應池及二沉池，並對部分現狀構、建築物進行改造，實現汙水處理廠處理規模增至22.5萬m³/d，出水穩定達到GB 18918—2002的一級A標準。

（2）考慮遠期（“四類水”出水標準）的深度脫氮要求，生物反應池推薦採用有利於強化脫氮的Bardenpho工藝。考慮廠區用地緊張，二沉池採用佔地較小的矩形周進周出沉澱池，並與生物反應池合建。

（3）改造工程總平面佈置按照遠期處理規模30萬m³/d進行統一佈局，並預留提標至“四類水”出水標準的用地。

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