上海市竹园第二污水处理厂 (以下简称竹园二厂) 位于浦东新区外环线航津路东北, 毗邻长江, 占地面积约17.84hm²。现状处理规模50万m³/d, 主要接纳由虹口港、杨浦港地区的旱流截流污水, 服务面积37.33km²。采用改良型A/O工艺 (闭式双泥龄) , 出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB 18918-2002) 二级标准, 现状出水水质均达到设计排放标准。随着“水十条”的颁布, 上海市政府积极响应, 要求竹园二厂出水标准提升至一级A标准。现有工艺的出水水质已不能满足要求, 必须进行升级改造。

　　 竹园二厂的设计进水水质根据污水厂理念进水水质资料进行频率分析, 有机物和SS可采用85%保证率, 营养物采用90%保证率。竹园二厂现状设计进出水水质及提标改造主要水质统计表见表1。

　　 从表1可以看出, 根据竹园二厂现状运行水质分析有机物按85%, 营养物按90%的保值率是符合实际情况, 提高了污水厂安全稳定运行系数。

　　 此外, 竹园二厂现状出水水质均能满足二级出水标准, 但为以一级A标准来考核, 出水SS、TN、NH₃-N、TP等指标有较大的差距, 本次提标改造应针对这几个指标做重点改造。根据竹园二厂的处理规模, 应优先选择A²/O活性污泥法作为核心工艺, 强化脱氮除磷效果, 同时末端设置滤池并投加药剂, 进一步去除SS及TP, 保证出水稳定达标。

　　 竹园第二污水厂生物反应池现状处理工艺为闭式双泥龄A/O处理工艺, 分为4组8座反应池。

　　 升级改造后, 选择A²/O作为核心工艺, 强化脱氮除磷效果, 所有生物脱氮除磷工艺都包含厌氧、缺氧、好氧3个不同过程的交替循环。

　　 竹园二厂现状处理能力为50万m³/d, 现状生物池总容积约为14万m³, 按照本次提标改造确定的进出水水质要求进行核算, 现有生物池总容积无法满足要求, 需新增生物池池容满足提标要求, 但由于厂内用地非常紧张, 无地可用, 故确定本次改造采用减量升级的方案, 即根据竹园二厂现有生物池池容确定提标改造后的处理能力。

　　 按照设计进出水水质及不同水量下计算池容积, 结果见表2。

　　 根据表2计算结果, 竹园二厂现有生物池池容能够满足30万m³/d污水提标改造要求, 据此确定提标改造后的竹园二厂设计规模为30万m³/d。

　　 按照30万m³/d的规模设计后, 生物反应池的设计参数核算结果如表3所示。

　　 本工程经过减量后, 二沉池的表面负荷仅为0.66m³/ (m²·h) 。根据污水厂运行经验及类似试验介绍, 低SS浓度进水用沉淀法, 各种影响因素较多, 而过滤可以保证其出水悬浮物稳定在10mg/L以下。由于本工程深度处理出水需达到一级A标准, 考虑减量后二沉池负荷较低及抗冲击能力较强, 结合占地情况, 本次竹园二厂改造工程深度处理工艺确定采用微絮凝+过滤的组合工艺。

　　 过滤技术是深度处理的核心技术, 目前, 过滤技术应用较多的主要是表层过滤和深层过滤两种技术, 用于污水深度处理的滤池主要有连续砂滤池、深床纤维滤池、转盘滤池以及V型砂滤池等^[1,2]。

　　 针对本工程规模及出水水质特点, 本次分析了5种滤池的性能参数, 详见表4。

　　 通过5种滤池的综合论证比较, 考虑本工程占地紧张, 结合国内大型工程案例, 深床纤维滤池可靠性更强, 抗冲击能力强, 过滤速度快。此外, 改造后二沉池的表面负荷仅为0.66m³/ (m²·h) , 通过二沉池末端加药微絮凝反应可直接过滤, 可满足出水要求。故本工程深度处理工艺推荐采用深床纤维滤池以进一步去除SS、COD、BOD₅和TP。

　　 综上所述, 本次竹园第二污水处理厂提标改造工程深度处理工艺确定采用微絮凝+深床纤维滤池过滤的组合工艺。

　　 本次竹园第二污水处理厂提标工程的建设, 出水水质由二级标准提升至一级A标准, 处理规模减量至30万m³/d。根据上海市水务局提标改造指导文件的设计进水水质取值要求 (根据污水处理厂近年进水水质资料进行频率分析, 有机物和SS可采用85%保证率, 营养物采用90%保证率) 而进行的污泥量理论计算。原设计规模 (50万m³/d) 和原设计水质下的污泥产量为45.4Ds/d, 改造后达到一级A时污泥产量理论值为42.7tDS/d。

　　 现状竹园二厂污泥脱水工艺采用离心浓缩+板框深度脱水工艺, 出泥含水率为60%, 不满足提标改造后的设计要求。

　　 本次提标改造工程主要采用离心浓缩+离心脱水方案: (1) 保留利用现有离心浓缩机, 现有板框深度脱水保留备用; (2) 新增离心脱水设施; (3) 新增加药系统; (4) 新增污泥输送系统, 将污泥输送至料仓。

　　 由于竹园第二污水处理厂的臭气集中来自于污泥脱水机房、预处理构筑物和生物反应池, 具有臭气量大, 臭气浓度较高的特点, 且本次提标改造后的臭气需达到上海市《城镇污水处理厂大气污染物排放标准》 (DB 31/982-2016) 的要求, 因此新建除臭设施主体工艺应选用能耗低、运行效果好的除臭工艺。

　　 生物滤池除臭工艺具有除臭效果稳定, 运行费用低等优点, 该工艺目前是污水处理厂中除臭的主流工艺, 在我国污水处理厂中有着大量的应用案例, 臭气经过生物滤池处理后能够稳定达到二级排放标准, 但考虑本工程除臭标准高于二级标准, 单靠生物滤池无法确保难分解臭气成分得到有效去除, 因此采用高级氧化工艺作为生物滤池后的深度处理工艺, 确保将生物滤池处理后的剩余难分解臭气成份有效氧化分解, 并在最末端采用除臭液活性吸附, 确保尾气达标排放。同时, 为了在脱水机房内形成良好的生产操作环境, 在污泥脱水机房采用离子氧送风作为生物除臭排风后补风。

　　 本次竹园二厂提标改造工程整体的除臭工艺采用以生物滤池为主体的多级除臭工艺, 并在污泥脱水机房采用离子氧送风作为生物除臭排风后补风。

　　 竹园第二污水处理厂提标改造工程新建和改造主要构建筑物见表5。

　　 (1) 项目总投资:66 643.17万元, 其中:建安工程费:50 530.09万元;其他工程建设费:6 775.69万元;预备费:4 584.46万元;前期工程费用:958.50万元;建设期贷款利息:3 329.67万元;铺底流动资金:464.76万元。

　　 (2) 运营成本:新增运营成本 (以30万m³/d计) ;单位处理成本:0.835元/m³;单位处理经营成本:0.566元/m³。

　　 (3) 药耗、电耗和水耗: (1) 药耗。高分子混凝剂投加量:150kg/d;PAC混凝剂投加30~50 mg/L:40 000kg/d (含Al₂O₃30%) ;除臭药剂:43.2kg/d。 (2) 电耗。全厂耗电量约为13.05万kW·h/d。 (3) 水耗。本厂主要的自来水用水点为厂内生活、化验、厂内生活性杂用水、生产性用水、循环水系统补水、浇洒道路和绿化用水、冲洗车辆和处理构筑物用水等, 约337.6m³/d。

　　 本次竹园第二污水处理厂提标改造工程各处理环节采用的主要处理工艺方案如下:

　　 (1) 预处理工艺:利用现有预处理工艺 (处理规模减量至30万m³/d) 。

　　 (2) 污水生物处理工艺:改造现有闭式双泥龄A/O工艺为A²/O工艺 (处理规模减量至30万m³/d) 。

　　 (3) 污水深度处理工艺:微絮凝+纤维过滤工艺 (新建高效纤维滤池) 。

　　 (4) 消毒工艺:主体采用紫外消毒工艺 (新建紫外消毒池) , 辅助投加次氯酸钠。

　　 (5) 污泥处理工艺:采用离心浓缩+离心脱水工艺 (现状板框深度脱水系统保留备用) 。

　　 (6) 除臭工艺:采用以生物滤池为主的联合除臭工艺。在脱水系统内采用离子氧送风 (新增设施) 。

　　 本污水处理系统工程的建设, 将有效改善生态环境, 保障人民身体健康, 造福社会, 可以带来明显的环境效益。竹园第二污水处理厂提标后主要污染物会进一步消减, 按照30万m³/d的处理量出水从标准从二级标准提标到一级A后, 可进一步削减COD 9 125t/a, BOD₅3 650t/a, SS 3 650t/a, TN 1825t/a, NH₃-N 3 650t/a, TP 456.25t/a。工程的实施将减少水体排放污染物, 在为区域节能减排贡献的同时, 对改善区域河道水质, 提升地区生态环境起到积极重要的作用。