竹篙鎮(zhèn)位于四川省金堂縣境內(nèi)東南部，屬于沱江流域重點(diǎn)控制區(qū)域。近年來，竹篙鎮(zhèn)始終把推動(dòng)創(chuàng)業(yè)就業(yè)作為惠民生的重要舉措，充分發(fā)展食用菌種植業(yè)，并已建成金堂縣食用菌產(chǎn)業(yè)園區(qū)。園區(qū)內(nèi)各企業(yè)污水經(jīng)管網(wǎng)收集后進(jìn)入園區(qū)污水處理廠，該污水處理廠目前已處于滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。為滿足園區(qū)內(nèi)企業(yè)發(fā)展需求，并符合更加嚴(yán)格的尾水排放標(biāo)準(zhǔn)，該污水廠亟需進(jìn)行改擴(kuò)建。
1、污水處理廠現(xiàn)狀及問題分析
①污水處理廠原建設(shè)規(guī)模偏小，已不能滿足園區(qū)發(fā)展需求。該污水處理廠于2014年4月建成，設(shè)計(jì)規(guī)模為280m3/d，后期又增加了300m3/d的一體化處理設(shè)備，總處理規(guī)模達(dá)到580m3/d。園區(qū)一期企業(yè)完全投產(chǎn)后污水產(chǎn)量約為680m3/d；根據(jù)園區(qū)管委會(huì)提供的污水排放需求情況，園區(qū)二期已引進(jìn)企業(yè)9家，預(yù)測園區(qū)污水排放總量可以達(dá)到1600m3/d。因此，在園區(qū)二期企業(yè)投產(chǎn)后，污水廠現(xiàn)有處理能力已不能滿足園區(qū)企業(yè)發(fā)展需求，亟需擴(kuò)大處理規(guī)模。
②污水處理廠現(xiàn)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格，原處理工藝已不能滿足要求。在改擴(kuò)建之前，污水處理廠出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）的一級A標(biāo)準(zhǔn)。自2017年1月1日起，四川省地方標(biāo)準(zhǔn)《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB51/2311—2016）開始施行，金堂縣食用菌產(chǎn)業(yè)園區(qū)污水處理廠屬于該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的工業(yè)園區(qū)集中式污水處理廠（岷沱流域重點(diǎn)控制區(qū)域），其主要水污染物排放濃度限值按新的地方標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。該改擴(kuò)建項(xiàng)目環(huán)評批復(fù)中出水污染物執(zhí)行的排放標(biāo)準(zhǔn)如下：COD、BOD5、TP、NH3-N執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838—2002）的Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，TN執(zhí)行《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB51/2311—2016）中的工業(yè)園區(qū)集中式污水處理廠標(biāo)準(zhǔn)，SS執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）的一級A標(biāo)準(zhǔn)，具體如表1所示。
該污水處理廠原工藝流程為：機(jī)械細(xì)格柵→調(diào)節(jié)池→一體化生物反應(yīng)池→消毒池。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，調(diào)節(jié)池的調(diào)節(jié)能力偏小，一體化生物反應(yīng)池的有機(jī)物降解能力及脫氮除磷能力不足，出水水質(zhì)不能穩(wěn)定達(dá)到設(shè)計(jì)排放標(biāo)準(zhǔn)，TN、TP、COD超標(biāo)頻率較高，最高值分別為32、3.7和82mg/L。由于原處理工藝的固液分離效果較差，且污水中含有難降解有機(jī)物，SS及色度時(shí)常超標(biāo)。
③污水處理廠原來的運(yùn)行管理存在一定問題。一是園區(qū)部分企業(yè)間歇生產(chǎn)，其產(chǎn)生的廢水集中排放，使得污水廠進(jìn)水水量和水質(zhì)波動(dòng)較大，導(dǎo)致出水水質(zhì)不穩(wěn)定；二是工藝運(yùn)行不穩(wěn)定，出水TP頻繁超標(biāo)，除磷藥劑投加量大，且難以及時(shí)根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的變化進(jìn)行調(diào)整，增加了運(yùn)行成本；三是園區(qū)總排水口缺少在線水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備，使得污水廠水質(zhì)調(diào)節(jié)滯后，增加了運(yùn)行管理難度；四是污水處理廠原工藝中未設(shè)計(jì)除臭裝置，臭氣的無組織排放對廠區(qū)管理人員身體健康及周邊環(huán)境影響較大，亟需改善。
2、改擴(kuò)建工程
2.1 改擴(kuò)建思路及工藝流程
根據(jù)污水處理廠存在的問題，結(jié)合實(shí)際情況，確定以下改擴(kuò)建思路：
①充分考慮金堂縣食用菌產(chǎn)業(yè)園區(qū)的發(fā)展前景，根據(jù)前述的預(yù)測數(shù)據(jù)并留有一定余量，確定該產(chǎn)業(yè)園區(qū)污水處理廠改擴(kuò)建的近期設(shè)計(jì)規(guī)模為2000m3/d，尾水經(jīng)資水河最終排入沱江。
②園區(qū)內(nèi)部分企業(yè)間歇生產(chǎn)，生產(chǎn)廢水集中排放，使得污水廠進(jìn)水水量和水質(zhì)質(zhì)和水量的調(diào)節(jié)設(shè)施。
③污水中含有部分長鏈有機(jī)物，改擴(kuò)建之前出水色度超標(biāo)，故在主體處理工藝之前，宜設(shè)置水解酸化等工藝，將長鏈有機(jī)物斷鏈，降低后續(xù)工藝的處理難度，同時(shí)去除部分色度。
④污水處理廠改擴(kuò)建之前出水TN和TP很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，SS亦時(shí)常超標(biāo)。在改擴(kuò)建工程排放標(biāo)準(zhǔn)要求更加嚴(yán)格的背景下，重點(diǎn)需強(qiáng)化對氮、磷及SS的去除，可采用投加聚合氯化鋁（PAC）的AAO/A/MBR生化工藝作為主體工藝，嚴(yán)格控制出水中的氮、磷及SS濃度。
⑤采用高級氧化工藝作為出水水質(zhì)的保障措施，在前段工藝不能達(dá)標(biāo)時(shí)進(jìn)一步去除難降解有機(jī)物和色度，確保出水達(dá)標(biāo)排放。根據(jù)上述改擴(kuò)建思路，同時(shí)借鑒相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，確定該改擴(kuò)建工程的工藝流程為：粗格柵及污水提升泵房→細(xì)格柵及隔油曝氣沉砂池→事故調(diào)節(jié)池→水解酸化池→膜格柵→AAO/A/MBR生化池→臭氧高級氧化池→接觸消毒池，具體見圖1。
2.2 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)
因原污水處理系統(tǒng)的構(gòu)筑物無法滿足改擴(kuò)建后的水質(zhì)和水量要求，故該改擴(kuò)建工程中的主要構(gòu)筑物均為新建。
2.2.1 預(yù)處理單元
①粗格柵及污水提升泵房
粗格柵與污水提升泵站合建。粗格柵土建尺寸L×B×H=6.3m×2.3m×5.65m，污水提升泵房土建尺寸L×B×H=3.0m×2.8m×7.15m。
②細(xì)格柵及隔油曝氣沉砂池
細(xì)格柵與隔油曝氣沉砂池合建，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，土建總尺寸L×B=16.0m×3.0m、H=5.25~5.75m，其中，細(xì)格柵平面尺寸L×B=5.8m×3.0m、H=5.25~5.45m，隔油曝氣沉砂池平面尺寸L×B=10.2m×3.0m、H=5.45~5.75m。隔油曝氣沉砂池中設(shè)置橋式除砂除油機(jī)及螺旋砂水分離器各1套，主要去除污水中的無機(jī)砂粒與油脂，降低對后續(xù)生物處理的影響。
③事故調(diào)節(jié)池
因污水廠進(jìn)水水量和水質(zhì)波動(dòng)大，在隔油曝氣沉砂池后增設(shè)事故調(diào)節(jié)池，用于調(diào)節(jié)水量和水質(zhì)，也可作為事故池貯存污水。夜間水量小時(shí)污水由曝氣沉砂池流至事故調(diào)節(jié)池再進(jìn)入生化池；當(dāng)進(jìn)水水量及水質(zhì)正常時(shí)，可超越事故調(diào)節(jié)池，污水從曝氣沉砂池直接進(jìn)入生化池進(jìn)行處理。事故調(diào)節(jié)池土建尺寸L×B×H=17.0m×6.0m×7.25m，HRT=7.5h。設(shè)潛水泵3臺(tái)，2用1備，Q=40.0m3/h、H=90kPa、N=5.0kW。設(shè)潛水?dāng)嚢杵?/span>5臺(tái)，4用1備，推力F=920N，N=3kW。
④水解酸化池
由于污水中存在一定量難降解的大分子有機(jī)污染物，設(shè)置1座水解酸化池，通過水解酸化作用將大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物，提高B/C值，改善污水的可生化性。水解酸化池土建尺寸L×B×H=14.5m×5.6m×7.0m，HRT=6.0h。設(shè)置2臺(tái)流量為35~45m3/h的多點(diǎn)布水器，提高布水的均勻性。為了強(qiáng)化水解酸化效果，增加污水和微生物的接觸時(shí)間，設(shè)置生物填料122m3，懸掛間距為300mm。同時(shí)設(shè)置排泥泵1臺(tái)，Q=10m3/h、N=0.75kW、H=100kPa。
2.2.2 二級處理及其他單元
①AAO/A生化池
AAO/A生化池共1座，分為2格，土建尺寸L×B×H=16.0m×17.4m×8.0m，平均有效水深為7.0m，構(gòu)造如圖2所示。
AAO/A生化池設(shè)計(jì)規(guī)模為2000m3/d。厭氧區(qū)、第一缺氧區(qū)、好氧區(qū)、第二缺氧區(qū)的HRT分別為1.73、8.09、9.0、3.0h，共計(jì)21.82h；上述四區(qū)的污泥濃度分別為4.8、6.4、8.0、8.0g/L；第一和第二缺氧區(qū)的DO濃度分別控制在0.5、0.7mg/L以下，好氧區(qū)DO濃度為2.0~3.0mg/L。好氧區(qū)污泥負(fù)荷為0.14kgBOD5（/kgMLSS·d），采用42套板條式微孔曝氣器供氧。若將好氧區(qū)混合液直接回流至厭氧區(qū)，一方面較高濃度水平的DO會(huì)對厭氧區(qū)釋磷產(chǎn)生影響，另一方面，好氧區(qū)混合液中較高濃度的硝酸鹽氮亦會(huì)在厭氧區(qū)發(fā)生反硝化，消耗厭氧區(qū)中的碳源，與厭氧釋磷（此過程亦需碳源）競爭碳源，導(dǎo)致系統(tǒng)的生物除磷效果降低。因此，為消除上述不良影響，在AAO/A生化池內(nèi)設(shè)置兩條混合液回流線路，即好氧區(qū)回流至第一缺氧區(qū)（內(nèi)回流比為400%）、第一缺氧區(qū)回流至厭氧區(qū)（內(nèi)回流比為300%）。為了保障脫氮除磷效果，設(shè)計(jì)向第一缺氧區(qū)投加乙酸鈉碳源，向好氧區(qū)投加PAC溶液，PAC投加量為15mg/L。
缺氧區(qū)設(shè)置3臺(tái)內(nèi)回流泵，2用1備，單臺(tái)參數(shù)Q=125m3/h、H=70kPa、N=5.5kW。好氧區(qū)亦設(shè)置3臺(tái)內(nèi)回流泵，2用1備，單臺(tái)參數(shù)Q=170m3/h、H=70kPa、N=5.5kW。
②MBR膜池
設(shè)置MBR膜池1座，土建尺寸L×B×H=5.9m×14.75m×8.0m，平均有效水深為6.3m。設(shè)置膜組件12套，設(shè)計(jì)膜通量為16~21.5L/（m2·h），單套膜組件有效過濾面積≥580m2，氣水比為25∶1。膜池的主要功能是利用超濾膜對生化處理后的污水進(jìn)行泥水分離，去除各類污染物。剩余污泥一部分排至貯泥池，一部分回流至水解酸化池，以保證水解酸化池中的污泥濃度。膜池的污泥濃度為10g/L，DO濃度為5.0mg/L。整個(gè)生化系統(tǒng)的污泥齡為20d。
③膜設(shè)備間
膜設(shè)備間土建尺寸L×B×H=3.7m×17.4m×15m。膜設(shè)備間配置MBR工藝所需設(shè)備，包括產(chǎn)水泵4臺(tái)（3用1備，Q=40m3/h，N=2.2kW）、空壓機(jī)2臺(tái)（1用1備，Q=1m3/min，N=5.5kW）、混合液回流泵3臺(tái)（2用1備，Q=170m3/h，N=12.5kW）、膜清洗加藥系統(tǒng)1套。
④臭氧高級氧化池
污水中含有部分顯色的難降解有機(jī)物，為了進(jìn)一步降低污水中的有機(jī)物濃度，并使色度得到有效去除，設(shè)置臭氧高級氧化池1座，采用罐體設(shè)計(jì)，直徑為3.5m、高為7.3m。臭氧投加量為2kg/h，設(shè)計(jì)接觸時(shí)間為40min。
⑤消毒及出水計(jì)量
設(shè)置接觸消毒池1座，與巴氏計(jì)量槽合建，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸L×B×H=10.7m×3.3m×3.8m。消毒劑采用次氯酸鈉，有效氯投加量為10mg/L，設(shè)計(jì)接觸時(shí)間≥30min。
⑥污泥脫水間
設(shè)置污泥脫水間1座，設(shè)疊螺濃縮脫水機(jī)1臺(tái)，處理能力為90~150kg/h（以干污泥計(jì)），進(jìn)泥含水率為99.4%，Q=15~25m3/h，N=3kW，配置一體化溶藥系統(tǒng)1套、在線稀釋裝置2套。
⑦除臭設(shè)計(jì)
設(shè)置生物除臭裝置1套，處理來自粗格柵及污水提升泵房、細(xì)格柵及曝氣沉砂池、事故調(diào)節(jié)池、水解酸化池、生化池、污泥脫水間及貯泥池等建（構(gòu)）筑物內(nèi)產(chǎn)生的臭氣。設(shè)計(jì)風(fēng)量為10000m3/h，臭氣經(jīng)生物填料的濾速11.5s，惡臭排放標(biāo)準(zhǔn)按照GB18918—2002相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。
3、處理效果及經(jīng)濟(jì)分析
污水處理廠改擴(kuò)建工程完成調(diào)試后，于2022年6月—12月對出水水質(zhì)進(jìn)行了跟蹤監(jiān)測，具體運(yùn)行效果如表2所示。跟蹤監(jiān)測期間進(jìn)水水量為1480~1730m3/d。
由表2可知，金堂縣食用菌產(chǎn)業(yè)園區(qū)污水處理廠改擴(kuò)建工程實(shí)施后，出水各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)均滿足環(huán)評批復(fù)文件中的污染物排放要求，TN、SS、TP、COD、NH3-N、BOD5的去除率分別達(dá)到80.3%、96.8%、93.7%、94.3%、97.5%、96.5%。TN去除率略微偏低，可能與進(jìn)水中氮的存在形式有關(guān)。
改擴(kuò)建工程總投資約4658.43萬元。經(jīng)營成本共5.46元/m3，其中電費(fèi)為2.11元/m3、藥劑費(fèi)為0.72元/m3、污泥處置費(fèi)為0.16元/m3、工資及福利費(fèi)為0.35元/m3、大修及檢修維護(hù)費(fèi)為1.33元/m3、管理及其他費(fèi)用為0.79元/m3。
4、結(jié)論
①金堂縣食用菌產(chǎn)業(yè)園區(qū)污水處理廠改擴(kuò)建工程采用“粗格柵及污水提升泵房→細(xì)格柵及隔油曝氣沉砂池→事故調(diào)節(jié)池→水解酸化池→膜格柵→AAO/A/MBR生化池→臭氧高級氧化池→接觸消毒池”組合工藝，對SS、TP、COD、NH3-N、BOD5的去除率均超過93%，能夠穩(wěn)定達(dá)到環(huán)評批復(fù)規(guī)定的排放要求。該工程總投資約4658.43萬元，經(jīng)營成本為5.46元/m3。
②該改擴(kuò)建工程有效解決了原有處理工藝存在的問題，提升了出水水質(zhì)，可使COD、TN、TP排放量分別減少343.1、40.2、5.6t/a，有效削減了受納水體資水河的污染負(fù)荷，對類似工業(yè)園區(qū)污水處理廠建設(shè)和運(yùn)行具有一定的借鑒意義。（來源：中國市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，重慶交通大學(xué)水利水運(yùn)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）
