天津空港经济区污水处理工程原有出水标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB 18918—2002) 二级标准, 2011年进行一级A提标扩建一期规模3万m³/d, 2014年进行二期扩建规模达到6万m³/d, 远期设计规模达到9万m³/d (总图预留位置) 。污水处理厂位于空港经济区东侧中部, 东八道与中环东路交口南侧规划的市政用地范围内。

　　 (1) 厂区用地紧张。原有用地内有纺织废水处理地块、再生水处理地块及市政污水处理地块, 总占地面积为12.48hm²。其中市政污水处理部分及厂前区总占地面积约6.98hm², 占地已考虑三期9万m³/d规模, 用地指标为0.78m²/ (m³/d) 。

　　 (2) 充分利用现有一级处理设施。污水处理厂需要充分利用现有一级处理构筑物及设备。主要的设施有粗格栅及进水泵房、细格栅及曝气沉砂池、流量分配井、接触池、加氯间、鼓风机房、储泥池及污泥泵房、污泥脱水机房。提标扩建需考虑一级A提标扩建与原有设施有机结合, 达到功能最大化。

　　 根据空港片区规划及控制性详细规划工业企业排水性质及居民排水特点, 结合天津已建污水处理厂进水水质情况, 确定进水水质。根据环评批复出水保证达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-2002) 一级A标准。出水的粪大肠菌群数≤1 000个/L, 色度≤30倍, 见表1。

　　 污水处理工艺采用改良A²/O活性污泥工艺。主导工艺为A (前置反硝化) +A²/O (厌氧/缺氧/好氧) , 运行中可调整为倒置A²/O, A²/O及脱氮A/O工艺。后续设置二沉池及高效沉淀池及转盘滤池去除TP及SS。污泥处理采用机械一体化污泥离心浓缩脱水机, 消毒采用次氯酸钠消毒工艺, 除臭采用全过程除臭结合离子除臭工艺, 主要工艺流程见图1。

　　 在本次升级改造工程中, 按照工艺流程由北向南依次布置有新建的转盘过滤车间、高效沉淀池、碳源及加药间、沉淀池沉淀池配水井、回流及剩余泵房、生物池。同时改造原有鼓风机房、污泥泵房、污泥浓缩脱水机房。

　　 市政污水处理规模9万m³/d, 再生水水处理规模3万m³/d。采用高链式粗格栅3台, 有效过水断面1 100mm。进水泵大泵2台 (1用1备) 按市政污水处理规模3万m³/d配置。小泵3台按再生水水处理规模3万m³/d配置, 水泵参数Q=240L/s、H=16.5m、N=65kW, 3台 (2用1备) 。本次二期工程粗格栅利用原有设备, 增加大泵1台, 使市政污水进水泵总能力达到6万m³/d, 水泵参数Q=451L/s、H=15.5m、N=85kW。远期市政污水处理能力需提升到9万m³/d时, 更换水泵。

　　 细格栅渠道4条, 渠宽1.64m, 栅前水位0.9m, 栅后水位0.85m。曝气沉砂池4格, 宽3.9m, 水深5.09m, 停留时间10min。

　　 主导工艺为A (回流污泥反硝化段即前置反硝化段) +A²/O工艺。运行中可根据水质情况调整为倒置A²/O工艺, A²/O工艺以及脱氮A/O。详见图2。

　　 生物池分为2池, 单池设计流量1 250m³/h;总泥龄为10d;污泥浓度为3.4g/L;污泥负荷为0.076kgBOD₅/ (kgMLSS·d) ;产泥率0.83kgSS/kgBOD₅, 名义水力停留时间设计为16.3h;污泥最大回流比为100%;混合液最大回流比为200%;气水比5.4∶1。

　　 生物池为矩形钢筋混凝土水池2池, 尺寸L×B×H=42m×67 m×8.5 m (水深7.5 m) , 总容积20 022m³。在非曝气区设置立式涡轮搅拌机, 形成完全混合型的区域, 在好氧区设置微孔管式曝气器。混合液回流泵采用穿墙泵形式, 通过渠道内回流污泥, 参数Q=348L/s、H=1.2 m、N=10kW, 3台 (2用1备) 。

　　 根据本工程可利用土地情况, 工程选择周边进水、周边出水二次沉淀池。该沉淀池具有大容量、高负荷、高稳定性的特点。工程设二沉池2座, 单池最大设计流量1 625 m³/h;设计最大表面负荷1.43m³/ (m²·h) ;水力停留时间为2.5 h;有效水深4.8m, 直径38m。

　　 使二沉池进水分配均匀, 保证二沉池沉淀效果均匀, 将一定数量的活性污泥回流到生化处理系统, 以维持生化系统活性污泥的浓度, 保证其生化功能, 同时将生化系统产生的剩余污泥提升至储泥池。配水井尺寸8.9m×24.7m, 水深6m。回流污泥泵3台 (2用1备) , 参数Q=347L/s、H=6m、N=30kW。除臭污泥泵3台 (2用1备) , 参数Q=70m³/h、H=10m、N=4kW。

　　 在二沉池后投加药剂除磷, 以满足混合、反应和固液分离的要求。对于本工程可以进一步降低悬浮物、总磷等各项指标, 其运行效果比较稳定。池体2格, 单格设计流量2 437 m³/h, 混凝池混合时间1min, 絮凝反应池反应时间5 min, 表面负荷16m³/ (m²·h) 。混凝池及絮凝池内各设置1套立式搅拌机, 直径分别为1.85m和2.6m, 沉淀区直径14.5m, 设置刮泥机1套。剩余污泥通过偏心螺杆泵输送至剩余污泥泵房3台 (2用1备) , 参数Q=25m³/h、H=20m。

　　 悬浮液流经多孔介质进一步去除水中的微小颗粒, 以保证最终的出水水质。转盘滤池设置在转盘过滤车间内, 分为6个平行渠道, 池体L×B×H=7.5m×3.28m×1.79 m, Q=4 875 m³/h, 设计滤速12.1 m/s。转盘过滤精度10μm, 滤盘直径2 200mm, 每套转盘过滤器配置反冲洗泵及行走小车1套, Q=37 m³/h, P=7.5~8 bar (1 bar=0.1 MPa) , N=15kW。

　　 接触池为消毒剂与污水反应消毒提供反应时间, L×B=32.65m×16.75m有效水深4m, 设计规模按照12万m³/d (含纺织废水3万m³/d) , 接触时间30min (管内10min, 池内20min) 。

　　 车间内设置了加氯间, 采用投加次氯酸钠工艺。

　　 本工程污泥处理采用离心式浓缩脱水一体化方式, 处理构筑物包括贮泥池、污泥脱水间、PAM加药间和污泥料仓。脱水机位于二层, 加药设备位于一层, 房间尺寸15m×14.7m×9.7m, 共设离心脱水机4台, 单台脱泥量为60 m³/h, 进泥含水率98.82%, 出泥含水率75%~80%。

　　 采用全过程除臭与离子除臭相结合方式。生物池采用全过程除臭。单个生物池内安装12台微生物培养箱1 200 mm×2 000 mm, 单台适用规模2 500m³/d, 每台培养箱提供微量空气, 单台培养箱供气量Q=3~7m³/h。

　　 对于臭气较大的储泥池、粗格栅池、进水闸井、提升池位置, 池体加盖将臭气通过管路输送至就近设置的离子除臭装置, 进行电离除臭处理。离子除臭装置2台, 单台处理风量2 000m³/h, 分别设置于储泥池及粗格栅旁。

　　 采用空气悬浮离心鼓风机, 布置在原有鼓风机房内, 有效节省占地。气量45%~100%可调, 根据工况调整供气量, 节省电耗。同时该设备噪音小, 解决了原有多级离心鼓风机散热大的问题。

　　 2016年1~6月进出水水质如表2所示。根据监测结果, 出水各项指标均达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准, 出水水质稳定。

　　 (1) 在污水处理厂运行过程中, 运行人员发现根据不同季节以及进水浓度的变化, 及时调整两点进水的水量比例、调整运行模式 (如倒置A²/O工艺, A²/O工艺以及脱氮A/O) , 得到良好的处理效果。该生物池的运行灵活性较好。在使用厌氧段生物除磷功能时, 极大地节省后端高效沉淀池的加药量。后端高效沉淀池进水TP浓度基本在0.5mg/L左右, 适当加药出水即可达标。

　　 通过运行还发现在夏季, 偶尔减少排泥量造成生物池排泥浓度提高, 虽然污水处理效果很好, 但储泥池浓度达到7 000 mg/L以上后, 污泥脱水效果很差, 改变药剂后仍无法解决问题, 后采取加再生水稀释降低污泥浓度, 脱水性能才得到显著改善。后调整运行, 降低污泥浓度, 维持在5 000mg/L左右, 既满足处理效果, 又能取得较好的污泥脱水性能。

　　 (2) 出于投资因素考虑, 生物池目前设计2格池体, 各自的曝气总管采用空气调节阀门, 支管未采用调节阀门。为达到更好的精确曝气效果同时兼顾投资费用, 运行人员建议在生物池好氧段末端曝气支管增加空气调节阀门, 可以有效避免过度曝气带来的问题, 同时节省鼓气量, 节约能耗。

　　 (3) 在全过程除臭的过程中, 污泥自剩余污泥泵房回流至粗格栅进水泵房位置, 运行人员适当加大回流量即将微生物接种到污水处理前端, 为微生物适应污水提供时间, 同时提供的碳源节省生物段外加碳源。

　　 (4) 碳源种类的选择。运行人员通过试验比较, 发现尽管原有设计的乙酸钠反应速度快, 但稳定性与长时间效果不如葡萄糖好。因此在市场售价基本相同的前提下, 将碳源改为葡萄糖。由于其粘度性质, 设计院配合将原有隔膜投加泵改为螺杆泵, 同时液位计改为磁翻板液位计, 取得了良好的投加效果。

　　 (1) 场地集约布置, 充分利用原有预处理构筑物。

　　 (2) 生化处理采用改良A²/O工艺, 运行灵活。运行中可根据水质情况调整为A (回流污泥反硝化段即前置反硝化段) +A²/O工艺、倒置A²/O工艺, A²/O工艺以及脱氮A/O。生物池适应能力强, 通过调整运行, 在不同季节均能达到较好处理效果。

　　 (3) 深度处理采用高效沉淀池+转盘过滤工艺, 有效保证出水的各项指标, 设备可靠, 运行效果好。

　　 (4) 利用全过程除臭技术辅以重点地区的局部除臭, 既达到良好的除臭效果, 又避免了生物池加盖除臭带来的运行维护问题。

　　 空港污水处理厂提标及扩建工程至今已稳定运行3年的时间, 目前, 该污水处理厂运行水量基本稳定在4万~4.5万m³/d。水质稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。实践证明, 工艺稳定可靠、技术可行、节省建设用地, 可供同类城市污水处理厂提标改造时参考借鉴。