天津市大港区污水处理厂升级改造工程实践
为了满足新的排放标准，许多已建污水处理厂迫切需要进行升级改造，如何根据自身特点，选择合理的技术方案成为实施升级改造的关键。
以天津市大港区污水处理厂升级改造工程为例，介绍其升级改造的工艺选择及实施效果。
1原工艺流程及运行效果
1．1原工艺流程
大港区污水处理厂原设计处理规模为5×104m3／d，分两期完成，已建成一期处理规模为3×104m3／d，主要处理大港城区生活污水。设计进水水质见表1。
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设计出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 1891—2002)的二级标准。
升级改造前工艺流程如图1所示。
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1．2运行效果
大港区污水处理厂于2004年1月正式投产，处理水量为(2．4～2．9)×104m3／d；进水水质较为稳定，一般进水COD为300～450 mg／L、BOD5为80～150 mg／L、NH3–N为30～40 mg／L、TP为3～5 mg／L，pH一直比较正常；工艺整体运行情况较好，正常情况下处理出水水质能稳定达到设计排放标准。
2升级改造工程实施方案
2．1工程背景及要求
2008年1月颁布的《天津市污水综合排放标准》(DB 12／356—2008)要求已建城市污水处理厂在2010年12月31日前出水水质达到GB 18918—2002的一级B标准。大港区环境污染治理及污水处理回用规划要求城区生活污水经处理后达到景观回用水标准，用于补给区域内的生态用水。大港区政府有关部门组织进行了多次技术可行性论证，认为将污水处理厂处理出水用作生态补给水在技术上可行，经济上可以接受。
综合各种因素，大港区政府最后决定实施污水处理厂升级改造工程项目，处理规模仍为3×104m3／d，设计进水指标进行适当调整，设计出水水质执行《城市污水再生利用 景观环境用水水质》(GB／T 18921—2002)中的观赏性景观环境用水——水景类水质标准，主要进、出水控制指标见表2，其中COD指标执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A标准。
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2．2工艺方案选择原则
①进行多种方案比选，优先选用成熟、可靠并兼顾控制灵活、运行成本低的技术。
②充分结合原处理构筑物特点，不单独考虑对二级出水的深度处理，优先考虑对原工艺进行挖潜改造，再适当增加处理设施，力求节约成本。
③选择工艺时，优先考虑国产化程度高、成套性好的设备。
④需在综合分析污水处理厂多年的运行状况基础上进行选择。
2．3工艺实施方案
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2．3．1预处理单元
原设计为平流沉砂池，采用人工除砂，劳动强度大，工作环境较差，砂中有较多有机物。本次改造成以机械除砂为主并保留原贮砂池作备用的除砂方式，增加1套砂水分离器和1台砂泵。
污水提升系统不做调整。
2．3．2生化处理单元
生化系统由水解／好氧工艺改造成A／O生物脱氮工艺，强化系统生物脱氮能力，由于原工艺条件所限，不考虑生物强化除磷设施。具体措施如下：
①将原水解池／沉淀池改造成缺氧池[1]。更换水解池内潜水搅拌器，强化搅拌功能；拆除沉淀池内斜管，改变原池型，增加潜水搅拌器；拆除原水解沉淀池内部污泥回流系统。改造后HRT为4．2 h。增加、更换潜水搅拌器共12台。
②完善原好氧池内填料，改变好氧池出口形式，HRT为6．2 h，污泥龄提高到12 d。
③改造污泥同流系统，将污泥回流比由50％提高至80％(受原回流系统条件限制)，回流去向由好氧池人口端改至缺氧池前端；增加混合液回流系统，混合液回流比为250％，去向为缺氧池前端。
新建混合液回流泵池，尺寸为11．05 m×2．00m，深为4．50 m，1座，位于好氧池末端。
④经核算原鼓风系统能满足新的工艺需要，故鼓风系统不做调整。二沉池不变。
⑤剩余污泥排放改为从回流污泥管道直接排往污泥浓缩池。
2．3．3深度处理单元
深度处理单元包括二次提升泵站、混凝加药系统、混凝沉淀池、滤池及其附属系统。
①增加二次提升泵站
原二沉池出水水位较低，无法满足后续所需水头，设计增加二次提升泵站。
二次提升泵站尺寸为8．00m×5．00 m，泵池有效水深为2．0 m，1座；提升泵为混流式，Q=600 m3／h，H=60 kPa，N=15 kW，4台。
②化学除磷系统
因原生化系统改成A／O脱氮系统后，其除磷效果不能满足对出水总磷的控制要求，因此改造工程增加了化学强化除磷系统。
药剂投加点分别为好氧池出口与二次提升泵出水总管上。
溶药罐V=1 m3，搅拌功率N=1．1 kW，2个；储药罐矿V=2m3，搅拌功率N=1．1 kW，2个；加药计量泵：Q=1 200 L／h，P=20 m，2台。
混凝沉淀池1座，混合区停留时间为50 s，机械混合；絮凝反应区反应时间为16 min，网格状布置；斜管沉淀区上升流速为0．6 mm／s。采用穿孔管排泥。
混合、反应与沉淀区合建；溶药与储药系统设置在加药间。
③滤池及附属系统
作为控制系统出水水质的关键构筑物，设计采用了具有良好反冲洗效果的V型滤池[2~4]。正常滤速：6．46 m／h；水反冲洗强度：5 L／(s&S226;m2)；气反冲洗强度：15 L／(s&S226;m2)；表扫强度：1．8～2．0 L／(s&S226;m2)(考虑到进水量变化)；滤层高度：1．2 m，采用石英海砂，粒径为0．95～1．20 mm。正常滤池反冲洗周期：24 h。采用双格滤池，单格尺寸：8．06 m×3．00 m。反冲洗水泵：Q=450 m3／h、H=80 kPa、N=1 8．5 kW，3台，2用1备；反冲洗鼓风机：Q=23m3／min、P=34．3 kPa、N=30 kW，3台，2用l备。自动控制系统1套，可手动与自动切换。反冲洗水池：尺寸为8．00 m×5．00 m×3．40 m，1座。
④废水泵池
用于暂时存放滤池反冲洗废水和混凝沉淀池排泥，废水通过提升泵输送至二沉池配水井。
废水泵池尺寸：10．70 m×6．70 m×5．10 m，1座；提升泵：Q=200 m3／h、H=80 kPa、N=5．5 kW，2台，1用1备。
2．3．4计量与消毒
a．计量
因出口位置的变化，将原流量计移至新的流量计井处，分体式，计量表体位于出水仪表间内。
b．消毒
原消毒设施已无法满足新的处理要求，且维护不方便，出水位置也发生了变化，故改造采用自主开发的新型竖流井式紫外消毒系统[5]，消毒剂量设计值为35 mJ／cm2。
2．3．5污泥处理
污泥处理系统无大的变化，仍采用浓缩脱水工艺，仅在剩余污泥管道上增加电磁流量计。
2．3．6在线监控
按照国家有关规定，在全厂设置了在线监控系统，分别对进出水水质、水量、鼓风量、污泥浓度、DO等指标进行实时监测。
3工程实施结果
大港区污水处理厂升级改造工程于2008年9月开工，2009年4月初工程竣工，后进入试运行阶段，2009年10月投入正式运行。
①加药除磷絮凝剂的筛选
参选药剂包括固态与液态聚合氯化铝(PAC)、Al2(SO4)3、聚合氯化铁(PFC)等，通过小试与生产性试验，参照有关化学除磷药剂筛选方法[6、7]，最后确定混凝剂采用硫酸铝。
②处理效果
升级改造完成后，原水主要为大港区城区生活污水，进水水质基本在协议约束范围之内，处理出水水质可稳定达到设计出水标准。
升级改造完成后，污水处理厂试运行及正式运行的数据统计结果见表3。
③直接运行成本
升级改造后实际直接运行成本约为0．34～0．41元／m3。
4结论
①从项目实施的效果来看，本次升级改造选用的生物处理工艺可行，出水COD、BOD5、NH5–N、TN等均达到了处理要求。
②后续深度处理采用传统深度处理工艺，具有稳定、有效的除磷和过滤效果。
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③设计采用自主开发的竖流井式紫外消毒系统，消毒效果良好，维护管理方便，不需特殊水位控制措施。
从总体来看，本次升级改造工程从工艺技术方案、工程实施到系统达标运行，达到了预期的目标。
参考文献：
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[3] 崔玉川，员建，陈宏平．给水厂处理设施设计计算[M]．北京：化学工业出版社，2003
[4] 史华，郭桥，陈水悌，等．V型槽配水均匀性分析与水力设计[J]．给水排水，2002，28(11)：12–15．
[5] 史海峰，王梦南，罗长龄，等．竖流井式紫外消毒系统[P]．中国：ZL 2005 2 0027575．9，2006–09–20．
[6] 唐建国，林洁梅．化学除磷的设计计算[J]．给水排水，2000，26(9)：17–21． [7] 丁桓如．工业用水处理工程[M]．北京：清华大学出版社，2005．
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