大型城市污水处理厂的改造工程经验—以大坦沙污水处理厂为例

大型城市污水处理厂的改造工程经验

—以大坦沙污水处理厂为例

赵淑贤

（广州市大坦沙污水处理厂，广州 510163）

摘 要：近年来我国加紧了对污水治理的建设和监控步伐，对出水中的氮、磷的去除效果有了更进一步的要求，面对该形势，已建的污水处理厂将遇到出水无法达标而需升级改造的问题，本文将以大坦沙污水厂为例，阐述改造过程中针对污水工艺、一二三期系统完善、节能降耗、污染物减排等方面问题进行分析与探讨，并提出了相应的解决措施与技术方法。

关键词：污水处理厂；改造；节能降耗；污染物减排

随着全国各地对水环境治理工作的重视和深入，污水处理行业正面临新的挑战，高比例的城市污水处理率、高要求的排放标准，还有国家在节能减排方面的严格监控，原城镇污水处理厂大多面临达标改造的问题，如何适应新的处理标准，并同时实现达标排放和节能降耗双赢结果，改善旧系统中的运行要素，是大型污水厂进行升级改造工程过程中最关注的问题。以下就以大坦沙污水处理厂为例，介绍工程技术人员的一些经验。

1改造工程的概况

大坦沙污水处理厂一期工程处理规模为15万m3/d，占地面积约10hm2，于1989年投产，二期工程处理规模为15万m3/d，占地面积约4hm2，于1996年投产，一、二期工程均采用A2/O生物脱氮除磷处理工艺。2000年通过对二期工程进行处理能力为3万m3/d的挖潜改造，使大坦沙总处理规模达到33万m3/d。另外，三期工程也于2004年通水试运行，处理规模为22万m3/d，厂址位于已建大坦沙污水处理厂一、二期厂区东北侧的市政规划用地内，占地面积约9.7hm2，采用分点进水倒置A2/O 生物脱氮除磷处理工艺。一二三期总处理量达到55万m3/d。

近年来，由于河涌截污工程的实施，加上每天从白沙河无害化处理厂（即：城市粪便处理站）转输过来的超量的粪便污水和高浓度的垃圾渗漏液的影响，导致大坦沙污水处理厂一、二期工程的进水污水水质浓度不断升高，鼓风机、供气管网、刮泥机及微孔曝气器等主要设备运行已不堪重负，并已超出了一、二期工程的污水处理能力，出水瞬时值偶有超标，严重影响了一、二期工程的正常运行和处理效果，加速了设备的损耗。

2改造工程的内容

本次大坦沙一、二期改造工程将以目前的生产情况为依据，结合现阶段存在的问题和隐患，通过工艺改造、水力改造及设备改造等方面的努力，提高大坦沙污水处理厂的处理标准，使出水达到《广东省水污染物排放限值》（DB44/26-2001）的一级排放标准，并对一、二期工程的臭气源和噪声源进行技术改造，使污水处理厂及其周边环境达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）、《环境空气质量标准》（GB3095-1996）及《工业厂界噪音标准》（GB12348-90）

等的相关要求。

2.1 工艺改造

2.1.1 解决高浓度粪便液造成的系统冲击问题

白沙河无害化处理厂没有设调节池，粪便隔渣系统处理精度也不高，导致粪便污水进入污水厂的量和时间上的分布很不均匀，造成冲击负荷；粪渣中多种杂物对污水设备的正常运作亦影响较大。故通过对白沙河无害化处理厂的改造是减小对大坦沙厂进水水质冲击影响的最经济、最有效的方式。

白沙河无害化处理厂改造主要改造内容：（1）新建调节池，调节池容积1790m3，进行水质和水量的调节。（2）新增粪便拦截设施，有效拦截污染五，降低粪便污水浓度。（3）新增提升泵房，水量均匀泵送消除粪便污水的冲击负荷。（4）新建稀释水管，利用大坦沙污水厂处理后的尾水进行污水稀释和设备冲洗。（5）新建粪便污水输送管，将粪便水送至大坦沙三期。（6）增加除臭系统（7）改造现有电力系统。

2.1.2 提高除磷效率

大坦沙污水处理厂从一期运行至今，磷的去除率在全国采用相同工艺的同行中均处于优秀的位置，但随着进水水质的升高及高浓度粪便液的接入，碳磷比的比例偏差较大；与此同时，出水排放的指标也较前严格，为保证出水达标，从工艺模式和化学处理两方面对工艺进行改造。

一二期反应池在保持现有构筑物土建结构的基础上，通过新增内回流调节阀门，将原A2O工艺转为可变的工艺模式，可以根据进水的情况和处理的要求转化为使用倒置A2O工艺，强化系统的除磷能力。城市污水脱氮除磷倒置A2/O工艺技术特点在于，一是反硝化优先获得碳源，系统脱氮能力显著增强；二是微生物经厌氧区直接进入好氧环境，除磷效率明显提高；三是所有微生物均经历了完整的缺氧、厌氧、好氧环境，系统整体效率得到改善；四是流程简捷，管理方便，节约能耗。在同等情况下，这项技术的日常运行能耗比常规工艺节省20~30％。

另外，改造工程还将新增化学除磷设施，针对浓缩池上清池进行的除磷处理并相应根据出水指标添加到出水中，以保证达标排放。

2.1.3 改善系统供氧能力

污水处理厂污水量的增加，污水进水浓度的提高，出水排放标准的从严，均会提高对供氧系统规模和传输效率的要求.而由于一二期工程使用的风机已过或接近报废年限，一期供气管网采用普通普通钢管，锈蚀严重，常引起曝气板堵塞，因此更换高效能鼓风机及相应的管网，以提高鼓风机供氧量、供氧压力；提高鼓风机运行效率。

2.1.4 完善中水系统

一二期系统由于布管较早，中水回用设施不够完善，厂区的利用仅局限于加氯和对污泥区设备的冲洗上，在此次改造中，将以中水回用设计为一个专项，补充布置厂内的中水系统管网，并改造加氯系统，使用较安全的二氧化氯消毒方式，设计上留有一定的余量，并满足广州市对中水回用的日益需求。

2.2 系统完善

大坦沙污水处理厂的一二三期工程系统既独立又相通，而且一二期还有2000年改造的三万吨系统进行调节，整个工艺系统的灵活性非常高。在本次的改造工程中，将根据多年的工艺实践，进一步加强三个系统的配合，以实现本次工程在确保出水达标的前提下，尽可能保持现有构筑物的土建结构的改造目标。

2.2.1 一二三期供气系统连通

空气管连通是确保大坦沙一、二期正常运行，完成污水量生产的保证。一、二期鼓风机设备老化、成为一、二期正常运行的严重隐患；另外，一二三期空气管连通也是在一二期改造工程改造鼓风机设备时，尽可能维修一二期处理水量的前提，因此空气管连通将大坦沙一、二、三期构成完整有机整体的需要。

2.2.2 一二三期污泥系统完善

在目前的系统中，一二期污泥系统的带式压滤机脱水系统的设备已不能满足正常生产的需要，大修频繁，处理量下降，大坦沙污水处理厂已安装污泥管线与三期贮泥池相连接，利用三期离心脱水机设备减轻一二期的生产压力，但由于三期系统当时的处理没有考虑一二期系统，存在贮泥池过小、离心机处理量不够等问题，在此次改造工程中，将针对以上问题，进行整个污泥系统的配合设计，以实现工艺的需要。改造内容包括：贮泥池加泵连通、新增三期离心脱水机及配套的输泥溶药设备。

2.2.3 一二三期工程中控及视像监控系统完善

大坦沙污水处理厂一、二期工程自控系统采用集散型控制系统，由一套中央监控系统及9个现场控制站组成。中央控制室及现场控制站通过100M光纤环形冗余以太网连接。目前自控系统体系能满足一、二期厂区工艺流程的监测及自动控制功能，但缺少必要的历史数据存储和分析系统，且与三期系统的连接未实现完全到位，此次改造将新增历史数据服务器，采用专用的工业实时历史数据库软件，保存长期的、大量的历史生产数据，以完成对生产指标的统计分析，报表的生成，设备的管理维护等功能。并对一二三期的连接增加相应的控制程序二次开发。另外，针对视频系统的老化和不具有夜视功能的缺点，新增和更换视频接入设备，以实现对全厂的24小时视频监控以及统一管理。

2.3 节能降耗

为实现污水厂节能降耗的目的，在设备改造方面，将选用高效、无堵塞的水泵和变频设备，提高输水能力和效率；采用高效的曝气设备，提高充氧能力和供氧可靠性，降低能耗；增加在线监测和控制设备，提高污水处理的运行水平；采用先进的控制方式，有效控制一定的溶氧水平，降低供氧量，降低能耗。

节能措施包括：（1）鼓风机采用高效单级离心风机，根据好氧池溶解氧，可以通过调整叶片角度控制供气，风量调节范围45~100%。（2）采用微孔曝气器，增大氧的利用率，减少能耗。（3）所有泵、风机、电气设备等均为国家推荐或国外进口的节能产品。（4）污水处理厂出水充分回用厂区：绿化、道路浇洒、冲洗车辆等，减少自来水用量。（5）做好厂内各工段的能耗计量工作。（6）供电设计采用无功补偿装置，提高功率因数。（7）全厂水力计算力求准确，减少扬程。（8）

合理选择管道管径及管道走向，减少倒虹等局部水头损失以节省能耗。

2.4 污染物减排

2.4.1 加盖除臭

大坦沙一、二期建设时期较早，除了大坦沙二期工程生物反应池外，主要构筑物均没有进行加盖除臭设计，因此厂内预处理、生物反应池和污泥浓缩池等构筑物的正常运行不可避免地会产生各种令人讨厌的臭味，特别是在大流量高浓度的粪便水和垃圾渗漏液进入时更为严重这些臭味，不但使人食欲不振，头昏脑胀、恶心、呕吐和精神上受到干扰，而且还降低了周围土地的投资价值，这与大坦沙岛今后发展的区域定位是不相符合的。需要通过一、二期改造来消除臭气的影响。

在对比厂区内已经使用过的三种除臭设施，包括生物滴滤、土壤法和高能离子法，生物滤池脱臭处理工艺具有以下较突出的特点：（1）生物滤池的臭味处理效果非常好，对致臭物质的去除率高，能满足严格的环保要求。（2）生物过滤不使用有次害的和危险的化学药品，过滤用的滤料全部源于自然性植物骸体，能源的需求在诸多方法中最低。（3）微生物能够依靠填料中的有机质和气流中的致臭成分生长，生物处理的过程不排出有害物质，并且最后的产物也是良性的，工程的实施安全可靠。（4）运行采用全自动控制，非常稳定，无需人工操作；易损部件少，系统维护管理工作非常简单，基本可以实现无人管理，工人只需巡视是否有机器发生故障。（5）仅一级填料过滤，系统总压降小，运行费用低。（6）但风机的选型一定要取较大的换气次数，以确保除臭设施的作用。本次改造将对格栅、平流式沉砂池、生物反应池、污泥浓缩池、贮泥池进行加盖除臭。加盖方式使用轻质玻璃钢低加罩。

2.4.2 降噪工程

一二期鼓风机房离厂界较近，噪声较大，为满足厂界噪声的要求，将对鼓风机房进行如下的处理：(1)鼓风机加罩；(2)更换部分双层玻璃窗；(3)安装隔音板及包裹主要管道。

2.5 生产性试验

本次方案设计有投加生物填料的生产性试验，一、二期工程通过改造后，能在不新增构筑物的同时，提高污水厂对污染物消减容量，但是，由于目前国内并没有在大型污水处理厂中采用生物膜工艺的试验，需要大坦沙厂在厂内或类似条件下进行中试等前期科研工作，确定生物填料的选择以及投配比率等，以便更充分发挥生物填料的效果、节省工程投资。

3结语

通过改造，大坦沙将提高出水的处理标准，使出水达到《广东省水污染物排放限值》（DB44/26-2001）的一级排放标准；通过改造，大坦沙污水厂在污水、污泥、臭气和噪音等各方面均达到环评要求，消除对周围环境的影响。并且具有显著的社会及经济效益。

参考文献：

[1]张辰李春光城阵污水处理厂改造研究与实例建设科技第127期

[2]张辰谭学军城镇污水处理厂升级改造的有关问题中国给水排水 2008年第24期

[3]张波，高廷耀倒置A2/O工艺的原理与特点研究中国给水排水 2000年第7期