某污水处理厂地处北京市西北部，尾水收纳水体为野鸭湖国家湿地公园，属于地表Ⅲ类水体。根据2012年7月1日开始实施的北京市地方标准《城镇污水处理厂水污染物排放标准》（DB 11890-2012），污水处理厂需执行地标A排放标准。本工程设计进出水水质见表1。

本工程属乡镇污水处理厂的升级改造工程。污水处理厂现状处理规模5 000 m³/d,SBR工艺，原设计出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级B标准。根据规划，本次升级改造后处理规模8 900m³/d。工程设计出水水质已超GB 18918-2002一级A标准，除TN外，其余指标已达到《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）中Ⅲ类水水质标准的要求，是乡镇级污水处理厂“准Ⅲ类”排放要求的典型案例。

本工程工艺流程的确定，需要考虑以下几点：(1)乡镇污水处理厂来水水量、水质不均匀，波动幅度大；(2)企业偷排现象较多，由于水厂规模小，对污水处理厂冲击较大；(3)出水COD≤20 mg/L，仅靠常规的二级生化处理+过滤的方式无法满足要求，更无法稳定达标。

在深入细致了解污水处理厂现状运行情况、近年水质情况、镇域产业结构和未来规划情况的基础上，经工艺比选，确定最终污水处理工艺选用调节池-预处理-MBR-臭氧催化氧化-活性炭滤池工艺，消毒采用次氯酸钠消毒，污泥采用离心脱水至含水率80%后外运处置。工艺流程见图1。

由于污水处理厂纳污范围小，处理规模小，水量波动大，需设置调节池。本工程调节池利用现状调节池，停留时间3.5h。

主要包括粗格栅、细格栅、旋流沉砂池和膜格栅。粗格栅20 mm，细格栅5 mm，膜格栅1 mm。细格栅采用回转格栅，膜格栅采用内进流孔板格栅。

包含厌氧池、缺氧池、好氧池及后缺氧池，总停留时间16.7h。缺氧池至厌氧池回流比0～200%（变频调节），好氧池至缺氧池回流比200%～400%（变频调节），膜池至好氧池回流比200%～400%（变频调节），好氧池污泥浓度8 000～9 000mg/L。

共4格，名义膜通量18～20L/（h·m²），总停留时间0.85h。

设计臭氧投加量为20mg/L，分3段投加，投加比例2∶1∶1，第一段采用穿孔管投加，第二段和第三段采用曝气头投加。在第一段设置臭氧催化滤料层，增加比表面积增加接触时间。

次氯酸钠消毒，根据臭氧系统开启情况适量投加，确保消毒及出水余氯，停留时间32min。

包括储泥池、脱水机房、污泥转运间。污泥量2tDS/d，设置离心脱水机1台，水力负荷15m³/h，固体负荷100kg/h。

污水处理厂自2018年1月正式试运行以来，出水各项水质稳定达标，2018年部分月份进出水水质数据见表2。

经过近一年的试运行，本项目于2019年10月份开始进行环保验收。经第三方机构进行检测，环保验收期间污水处理厂出水NH₃-N<0.025 mg/L,BOD₅1.8～2.2 mg/L,TN 8.38～8.75 mg/L,TP<0.01mg/L,COD 10～11mg/L,SS<5mg/L，出水水质完全达到北京市地方标准《城镇污水处理厂水污染物排放标准》（DB 11890-2012)A排放标准。

“规模小、变动大、标准高”是本工程的最大特点。针对乡镇污水处理厂这种水质、水量变动比较大、出水水质要求高的情况，宜设置调节池^[1]。调节池调节容积宜按进水变化曲线确定，无实际运行资料时，宜选3～4h。

本工程BOD/TN仅为2.57，碳源明显不足。为有效利用碳源，除设置后缺氧段外，将厌氧、缺氧段均设计为矩形池，设置多曲面搅拌器，使混合液搅拌更均匀，混合更充分。在好氧段设置循环廊道，促进好氧段的充分混合，确保NH₃-N出水达标。

结合UCT工艺良好的脱氮除磷效果^[2,3,4,5]，本工程设置三处回流：一是前缺氧池末端到厌氧池前端的回流，0～200%（变频调节），该部分回流混合液硝态氮浓度已降至最低，可基本消除硝态氮对厌氧释磷的影响。二是好氧池末端到缺氧池前段的回流，200%～400%（变频调节），为缺氧反硝化提供硝态氮。三是膜池到好氧池的回流，200%～400%（变频调节），维持好氧段生物污泥浓度。

本工程COD设计出水水质20mg/L，需对污水中的可溶解性COD进行进一步降解。经比选工程采用臭氧催化氧化工艺。通过向普通的臭氧接触池中增加催化剂填料，增加羟基自由基的停留时间和接触面积，提高臭氧氧化效率，同时减少臭氧投加量^[6,7]。从实际运行效果来看，效果较好，目前实际投加量约10 mg/L。设置超越措施，当MBR出水水质良好时可直接超越，进入后续单元。

本工程在臭氧催化氧化后设置活性炭滤池作为安保措施，根据相关文献^[8]论述，臭氧催化氧化与活性炭滤池联用对有机污染物的去处效果明显。通过实际运行，臭氧催化氧化与活性炭滤池联用能够在一定程度上应对乡镇污水处理厂污水来源成分复杂、高浓度偷排污水可能对污水处理厂出水水质造成短时强力冲击的风险。

活性炭滤池设置超越措施，当臭氧催化氧化出水水质良好时可直接超越，进入后续单元。

随着国家对出水水质要求的逐步提高，在部分环境敏感区执行“准Ⅲ类”指标的污水处理项目会逐渐增多。本工程采用调节池-MBR-臭氧催化氧化-活性炭滤池工艺，从1年多的实际运行情况来看，出水除TN外，主要排放指标满足《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）中Ⅲ类水水质标准的要求，可稳定达到北京市地表一级A标准的排放要求。