提標改造之前（2013~2014年），城東污水處理廠旱季處理水量約6.0~6.5萬m3/d，其中一二期實際處理水量約3~3.5萬m3/d，三期實際處理水量約2.5~3.0萬m3/d，雨季時污水處理量可達到10萬m3/d以上。根據污水處理廠服務范圍內的地塊發展及污水管網建設情況，確定提標改造工程設計規模為10萬m3/d。
1提標改造工程技術方案分析
1.1生物處理系統仿真模擬
污水處理廠原設計AAO生反池停留時間為9.8~10.8h，由于尚未滿負荷運行，實際停留時間約為13.8h，在這樣的運行工況下各項污染物指標取得了較好的去除效果，實測出水水質如表1所示。
表1提標改造前實測出水水質 單位：mg/L
當污水廠達到滿負荷運行時，現狀生物處理系統對CODCr、NH3-N、TN的去除效果是否能滿足排放要求，這是提標改造工程需重點考慮的內容。本項目設計采用污水處理數學仿真模型（ASM2D）模擬有機物去除過程，硝化、反硝化過程，釋磷、吸磷過程。生物反應池的工藝參數如表2所示，模擬的進出水水質如表3所示。
表2 生物反應池工藝設計參數
表3 滿負荷條件下的處理效果（MLSS=3500mg/L）
模擬結果顯示，在設計規模條件下，生物反應池冬季硝化容量不足，出水NH3-N和TN的濃度不能滿足達標處理的要求。低溫條件下的污水處理廠的氨氮去除效果是衡量污水處理系統能力的主要指標，維持污水處理系統的主要設計運行參數不變，模擬不同進水流量下的氨氮處理效果如圖1所示，模擬不同污泥濃度下的氨氮處理能力如圖2所示。
圖2 不同流量下的氨氮處理效果
由圖1可以看出，在設計水質條件下，現狀生物處理系統的處理能力在6.5~7.0萬m3/d，即污水處理廠總水力停留時間應該不低于14.0h；由圖2可以看出，在設計水量水質條件下，一二期工程生物反應池污泥濃度控制在6.0g/L、三期工程生物反應池污泥濃度控制在5.0g/L方能保證硝化效果。
根據仿真模擬分析，可行的技術方案是采取工程措施提升污水處理系統的污泥濃度，包括：（1）對回流污泥進行預濃縮，提升系統的污泥濃度至5~6 g/L；（2）在現有生物處理系統內投加懸浮填料，通過生物膜彌補活性污泥量的不足；（3）采用膜分離替代二沉池，使系統的污泥濃度維持在5~6g/L以上。根據進水水質特點、出水水質要求以及污水處理廠現狀用地緊張情況，本著充分利用現有設施進行挖潛改造的原則，提標改造工程推薦采用投加懸浮填料方案，即污水二級處理采用活性污泥-生物膜復合工藝（MBBR）。
1.2 深度處理方案分析
本項目深度處理主要去除對象為TP和SS，化學除磷和過濾是污水廠一級A提標工程常用的深度處理技術�；瘜W除磷工藝大多采用高效沉淀池，過濾工藝有砂濾池、纖維濾池、濾布濾池等�；谡嫉孛娣e少、運行管理方便等優點，“高效沉淀池+濾布濾池”組合工藝在污水處理廠的應用較為普遍。高效沉淀池出水SS一般小于20mg/L，穩定在10mg/L一下有一定困難，通過濾布濾池進一步去除SS。在實際運行中發現往高效沉淀池投加助凝劑PAM后，濾布濾池很容易發生粘堵現象，不加PAM，高效沉淀池的化學藥劑投加量大、絮體沉降性能不佳。磁混凝工藝是在傳統的高效沉淀工藝中同步加入磁粉，以微小磁粉作為晶核，使生成的絮體密度更大、更結實，沉降速度快。磁混凝工藝從污染物去除效果、節省用地等方面要優于常規的高效沉淀池，通過調研磁混澄清池在其他類似污水廠的運行情況，在正常情況下磁混凝澄清池出水SS可達到≤5 mg/L，即便在單組檢修工況，另一組處理量加倍，也能保障出水SS≤10mg/L。鑒于本項目用地緊張，不具備建砂濾池、纖維濾池的條件，設計采用磁混凝技術除磷、除SS。
磁混澄清池構造如圖3所示。
圖3磁混澄清池構造圖
2提標改造核心工藝方案設計
2.1 生物反應池工藝參數及布置
一二期生物反應池原設計為8條好氧廊道，三期生物反應池原設計為6條好氧廊道。根據一二三期工程生物反應池現狀工藝布置及本項目的處理目標，確定生物反應池改造為MBBR池的方案如下：
將一二三期生物反應池的第1條廊道設計為交替區，內設潛水攪拌器和微孔曝氣器，正常情況下采用好氧模式運行，脫氮能力不足時改為缺氧模式運行。一二期生物反應池的第6、7條廊道設計為MBBR區，三期生物反應池的第4、5條廊道設計為MBBR區，合計投加比表面積為620m2/m3的懸浮填料約3090m3，填料體積占MBBR區池容比例為30%~40%。MBBR區的充氧采用微孔曝氣器，填料硫化采用穿孔曝氣管；在兩個廊道之間的隔墻兩端開連通孔，通過潛水推流器使懸浮填料在兩個廊道之間循環運動。改造后的生物反應池工藝設計參數如表4所示，工藝布置如圖4所示。
表4 生物反應池工藝設計參數
圖4 生物反應池工藝布置圖
2.2 磁混凝澄清池工藝參數及布置
二沉池出水經泵提升后進入磁混凝澄清池，提升泵房與磁混凝澄清池合建。提升泵房設4臺潛水軸流泵，經提升后的污水經配水井，依次流入第一格反應池、第二格反應池、第三格反應池、澄清池，出水匯流至接觸消毒池�；炷齽┩都釉诘谝桓穹磻�，磁粉投加在第二格反應池，助凝劑投加在第三格反應池，澄清池的沉淀污泥回流至第二格反應池，排出系統的化學污泥經磁分離機回收磁粉后排至儲泥池，工藝布置如圖5所示。磁混凝澄清池的主要設計參數如表5所示。
表5 磁混凝澄清池工藝設計參數
圖5 提升泵房及磁混凝澄清池工藝布置圖
3污水處理廠運行情況
該廠提標改造工程于2016年12月底投產運行，2017年1月~12月實際處理水量月平均**小為6.5萬m3/d，****為8.2萬m3/d，平均為7.7萬m3/d，實測進、出水水質如表6所示，可見出水水質均達到一級A排放標準。磁混凝澄清池投加的混凝劑為聚合硫酸鐵，絮凝劑為陰離子PAM，磁粉一年總計補充了32t，折算到單位污水消耗量為1.14mg/L。由于實際進水CODCr、BOD5、NH3-N、TN等污染指標只有設計值的50%~60%，因此，MBBR降解CODCr、硝化、反硝化潛能還需要通過長時間的運行來驗證。
表6 污水廠實際運行水質
