某城镇污水处理厂STCC工艺改造

曾诗 瞿露

摘要：重庆市某污水厂现状处理规模15000m³，设计排放标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A，由于运行管理多方面原因运行出水未能达标。在对该污水厂调研分析后提出整改方案，将其主体工艺STCC池改造A²O+MBR工艺，使改造后污水厂出水水质达到设计标准。

关键词：污水厂处理厂，STCC，MBR，A²O

1.前言

为保护三峡库区生态环境，在重庆水域不仅不得再新建排污口，且对现状污水排放实行严格控制，要求区域内污水厂尾水需稳定达标准后排放^[1]。重庆市某城镇污水厂建设规模为日处理污水15000m3，原设计出水水质达一级A标准（GB18918-2002）；但处理工艺抗冲击负荷能力较差，设备维护困难；为提高污水厂的污水处理效率，防止水体污染，亟需进行改造。

2污水厂现状分析

现状污水处理采用具有生物脱氮除磷功能的STCC(Standard Combination Carbon)生物池工艺，并辅以化学除磷^[2]。处理厂尾水就近排入河道。该反应池共3组，每组由9个区域组成，即厌氧池、缺氧池、好氧池、混合反应池、斜管沉淀池、脱氮池、微曝气池、接触过滤池、污泥池等，每组宽6m，长151m，水深2.~5.5m,，池深5.5-6.5m。混合反应池靠池底安装有潜水回流污泥泵将混合液回流至缺氧池。

（a）COD指标 （b）TN指标

（c）TP指标 （d）NH₃-N指标

图1 出水水质分析

对污水处理厂近一年来尾水水质数据进行分析，可见：（1）部分指标（TN、NH3-N）进水浓度全年平均值偏高于一般城市生活污水水质。（2）BOD5/COD较高，平均值约为0.45，可生化性较好；碳氮比平均值约为4.65；碳磷比较高，平均值约为29.9，在生物除磷的基础上，采用辅助措施化学除磷。（3）总体各项进水水质指标浓度波动幅度较大。由此引起的冲击负荷较大。

3改造方案设计

根据该城镇污水处理厂实际进水水质，设计进出水水质如表1 。

表1 污水厂设计进出水水质

	BOD5	COD	SS	TN	TP	NH3-N
进水（mg/L）	250	460	500	65	7	45
出水（mg/L）	≤10	≤50	≤10	≤15	≤0.5	≤5

根据上述分析，出水水质不达标主要原因为生化池填料失效，改造重难点污染物是TP、NH3-N、TN，因此针对STCC生化池改造提出以下方案：

方案一：通过改造现有生物处理单元，强化生物处理提高系统处理力。将STCC池改造为A2O,并新增二沉池以取代现状的STCC工艺。

方案二：通过改造现有生物处理单元，通过优化运行模式，强化生物处理提高系统处理力。其中将原斜管沉淀池及滤池改造为MBR生物反应池,采用A2O+MBR膜生物反应器处理相结合的新工艺取代现状的STCC工艺^[3,4]。

方案三：不改动现状的STCC池，将其作为备用设施，另增设一体化处理设备，布置在STCC池上方，进水提升泵站扬程也基本可满足。

表2 改造方案优缺点对比

序号	描述	优点	缺点
方案一	改造A2O，新增二沉池	延长水力停留时间，提高出水水质；传统工艺运营维护简单。	新建构筑物需要扩大厂区建设用地，土建费用较高，建设周期较长。
方案二	改造A2O，并采用具有硝化反硝化功能的深度处理MBR工艺	出水水质好且稳定，自动化程 度高。	运行较为繁琐，且投资运行费用高。
方案三	保留STCC池，增设一体化处理设备	不用对现有生化池停水改造，占 地面积小。	不足以作为永久改造措施，不方便检修与更换故障设备。

由于STCC池对运营管理要求较高，不符合当前管理人员的工作习惯，反复更换填料成本高；且考虑到STCC的特殊池型，污水处理厂四周已无地可征，无法扩大厂区建设的前提下，决定采用方案二，改造后的工艺流程见图2。

图2污水处理厂改造后工艺流程图

4 STCC池改造设计计算

在尽量减少拆改工作量、缩短改造工期、节省改造费用的前提下，结合现场实际情况，将原STCC综合水处理池改造为A²O生化池。本工程将清除缺氧、厌氧两池内的不饱和炭填料；清除原氧化段内的组合填料，更新曝气系统。经复核，隔墙拆除后STCC池内最大水位约5.5m，MBR池最大水位差约4m，针对单组STTC池改造计算如下。

（1）A²O参数计算

1）单组设计流量Q=208.33m³/h，流量变化系数1.4。

2）厌氧区有效容积671m³，水力停留时间3.20h，有效水深5.5m，.潜水搅拌机3台。

3）缺氧区有效容积808.25m³，水力停留时间3.88h，有效水深：5.3m，潜水搅拌机3台。

4）好氧区设计水温12℃，总有效容积2220m³，水力停留时间10.65h，有效水深5m，有机污泥负荷0.065kgBOD5/kgMLSS•d，混合液污泥浓度6000mg/L，污泥外回流比100%，混合液回流比200%，总需氧量1414.6kgO2/d，实际污泥龄8.6d。

（2）MBR反应池参数计算

1）设计通量：超滤系统处理6000m³/d，每天按24小时运行，设计通量为18LM；

2）组件选型：型号为LGJ1H1-2000×88M，膜材质PVDF，膜面积31m²；3）运行过程及参数：过滤9min；空曝1min；运行60min；水反洗1min ；

4）膜组件数量计算：取设计通量为18 L/m²·H，共需膜面积15762.8m²，膜堆型号LGJ1H1-2000×88M，膜堆面积1970m²，膜堆数量11.36个，取膜堆数量12个，MBR系统瞬时产水量282.5m³/h。

（3）曝气设计

采用目前市场主流的加衬中空纤维膜，膜丝外径2.0mm，较普通的均质膜更粗，强度高能有效解决断丝问题，可承受更高曝气强度的膜丝气擦洗，可显著防止膜污堵。MBR膜系统气水比为18，曝气强度取130Nm³/㎡·h，膜吹扫风量为5110.56Nm³/h

（4）膜堵塞工况的应对

MBR膜堵塞是一大难点。本项目采取了以下措施防止膜的污堵：

1）MBR膜负荷取值适中，瞬时设计通量为18L/㎡·h；

2）曝气强度较大，有效避免膜的污泥堵塞；同时膜的过滤孔径为0.02um，过滤精度高，有效防止膜的深层污染；

3）膜运行过程中，采用4种维护清洗方式：①运行9min,停机1min的空曝气擦洗；②产水1h进行一次水反洗，冲刷过滤孔及外表的污泥及污染物；③产水5-15天进行一次在线的维护性清洗，对膜丝表面及过滤孔中的有机物和无机物进行低浓度的酸洗碱洗；④6个月左右进行一次离线恢复性清洗，采用高浓度酸、碱进行浸泡，对膜设备彻底清洗。

5 结论

重庆市某城镇污水处理厂设计规模15000m³/d，经分析对比多种可行方案，通过改造现有生物处理单元，优化运行模式，强化生物处理提高系统处理力，对现状STCC池进行技术改造，并新增精细格栅及配套电气设备等提高自动化控制程度。以使改造后出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A指标。

参考文献

[1]陈银广, 翟俊, 郭雪松. 三峡库区中小城市污水处理厂优化运行调控技术研究与示范[J]. 给水排水, 2013, 39(1):6.

[2]吴志高, 石亚军, 邹惠君,等. STCC工艺污水处理厂的设计经验[J]. 中国给水排水, 2012, 28(20):3.

[3]华佳, 柏双友, 张军,等. A^2／OA—MBR工艺在污水处理厂扩建设计中的应用[J]. 给水排水, 2018, 44(5): 31-36.

[4]刘影. MBBR,双填料滤池,MBR用于污水厂多期同步扩容提标[J]. 中国给水排水, 2021, 37(18):7.