某镇区污水处理厂不停产提标改造工程实例  

随着我国水污染问题日益凸显，城镇污水处理排放标准的提高已是大势所趋，国内大多数城镇污水厂建设时间较早，现状构筑物处理能力相对不足，设备及工艺相对老旧、落后，为充分响应国家的环保号召及要求，同时迫于严峻的水环境污染问题和水资源短缺 [1]，近年来，各地污水处理厂的提标改造工作正在陆续进行 [2]。湖南省某镇区污水处理厂设计日处理污水能力为 2000 吨（一期），配套 5.5km 污水收集管网，工程占地10829m2，于 2015 年 6 月建成投产，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级 B 标准。该污水处理厂根据政府计划要求进行提标改造，拟在不停产的基础上，对原有工艺在现场地进行优化设计，提标改造，要求出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A 标准。

1 工程概况

1.1 原有污水处理厂概况

原污水厂设计日处理污水能力为 2000 吨，采用“反应沉淀池 + 人工快渗”工艺，工艺流程：格栅预处理→反应沉淀配水池→人工快渗池→紫外消毒池计量渠→达标排放。原污水厂执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002） 一级B 排放标准，设计进出水水质见表1，2022 年1 月至 2022 年12 月年均实际运行进出水水质见表2。

表1污水厂设计进水水质

备注：括号内为t12℃的限值；括号外为t>12℃的限值。

提标改造系统出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002） 一级A 排放

1.2 原污水厂存在的问题及改造难点分析

1） 污水处理厂日进水量峰值达 2000-2200 m3，低谷约为 1000-1200 m3，水量波动较大，平均每日处理量均值为 1381m3，其中 82% 进水来源于生活污水。从表 2 可见，现有污水厂排放尾水各项指标均可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002） 一级B 标准。其中尾水仅 ΔNH₃-N 基本可满足达到一级 A 标准，但其它主要控制指标如 COD、BOD5、TN、TP、SS 在现有的工艺基础上运行，出水平均值无法满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002） 一级 A 标准。

表2原污水厂实际进出水水质

2） 原厂建成时间长，设备设施老化严重，自动化水平低，工艺相对落后，无法满足水质标准提高的要求。针对无法达标的指标 COD、BOD5、TN、TP、SS，综合考虑场地条件，节约集约用地面积，增加生化处理系统、深度处理系统。

3） 原系统采用的传统型人工快渗工艺，占地面积大、处理能力有限 [3]，脱氮依赖于植物吸收与基质吸附，难以达到提标要求，除磷需要植物的吸收与微生物的同化，不辅助化学除磷，亦无法保障出水达到提标要求。

表3提标改造系统进出水设计值

2 提标改造工艺流程

2.1 总体思路

基于现有处理工艺，生化系统处理率不高，仅为60%～70%，可能是原生化系统运行不稳定，处理效果不佳，且对总氮去除率低等因素。设计指标中污染物的有效去除，是此次污水厂提标改造的重点。另，新增设调节池一座，应对水量波动。

目前，在我国生活污水处理中AAO 工艺应用广泛，具有工艺流程成熟、成本较低、出水水质稳定等优势[4]。改造工艺采用AAO 系统提高生化指标COD、BOD 、NH -N 、TN、TP 的降解，深度处理进一步提高对TP、SS 的去除，以确保出水持续稳定达标。

污水处理中对磷元素的去除主要采用生物除磷和化学除磷，生物除磷效果主要受溶解氧、污泥龄等因素的影响，仅靠生物法难以实现出水总磷含量稳定≤ 0.5mg，因此需要采用化学除磷来进行强化[5]，组合池二集加药混合、混凝、过滤功能为一体，对总磷、悬浮物去除效果十分明显，同时可去除一部分 COD，保障出水 TP稳定达标。

建设智慧水务系统，将所有现场的设备控制状态、运行状态、运行数据、仪表监测数据等实时数据信息通过数据采集系统发送至管理平台，并存储于数据采集系统，通过采集的数据与平台智能软件协同，进行数据分析，并进行对设备精准控制。

2.2 提标改造方案

根据上述分析，在不停产的要求下，对现工艺进行提标改造。保持原管线、构筑物、设备正常运行不变，有序新建所需构、建筑物，并进行相应的设备安装、管线配套，待一切就绪后，进行管线的切换，启用新系统，达到提标改造要求。

本次提标工程采用的组合工艺为“预处理+ 组合池一（AAO 池、平流沉淀池、污泥泵站）+ 组合池二（混合池、絮凝池、转鼓滤池）”，具体的工艺流程见图1。

图1 提标改造系统工艺流程图

3 工程特点

1） 构筑物优化合建，节约用地和费用

本工程采用平行或功能相连单元共壁（即合建）的方式优化布置，是污水厂节地技术中综合成本最低的技术 [6]。改造新增构、建筑物用地面积仅为原人工快渗池的 40%，有效降低了厂区各构筑物的占地面积，并优化了厂区工艺管线的布置，降低水头损失，节约工程投资。

2） 可提升式曝气技术

AAO 生物池采用了可提升式曝气技术，曝气器采用模块化设计，将一根供风竖管对应的一定区域内的曝气器设置成一个曝气群，供风竖管与主管采用可以拆卸的柔性连接，可以利用汽车吊将曝气群吊出水面进行维护、检修或更换曝气器[7]，降低了AAO 池维护检修难度和成本投入，间接提高了系统的曝气效率。

3）“智慧水务”应用

智慧水务系统以本厂为蓝本，整合静态数据、动态数据和生产管理数据，通过机理模型分析和大数据分析等方法，实现智能加药、曝气，并实现管理高效、成本优化和产能挖潜的目的。

4 运行效果及经济成本分析

4.1 实际运行效果分析

该提标改造工程于 2023 年 10 月底完成，11 月初开始调试及试运行。工程稳定运行之后，TN、TP 去除率都得到明显改善，2024 年1 月至12 月TN、TP 实际处理效果如图2 所示。

（a） TN 进、出水及去除率

（b） TP 进、出水及去除率

图2 2024 年污水处理厂TN、TP 进、出水水质月均值

改 造 后，COD、BOD 、NH -N、TN、TP、SS 的 去 除 率 分 别 由 原 来 的 67.32%、71.08%、59.25%、23.81%、53.30%、90.94%，提升到 83.60%、91.54%、76.79%、69.04%、84.78%、96.12%，其中，TN 和 TP 提升明显，分别提升了 45.23% 和 31.48%，主要因为原人工快渗系统反硝化作用受限、填料对磷的吸附饱和与释放，导致TN、TP 的去除效率偏低 [8]。经提标改造后，系统出水各污染物指标均稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002） 一级 A 排放标准。

4.2 经济成本分析

本提标改造工程由《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B 排放标准提升至一级A 标准，且工艺改动较大，因此，仅对改造后经济成本作分析。

该污水处理厂提标改造工程处理水量为 2000 m³/d ，吨水经营成本 1.09 元 / 吨，详见表 4。本提标改造工程负荷率处于 60～80% 区间，进水 COD 处于 150^～300mg/L 区间，单位污水耗电 0.285kWh/m3，对比张羽就 [9] 等人对我国污水处理厂能耗研究的均值 （0，317±0 .229） kWh/m³ ，略偏低，主要得益于智慧水务系统高效管控、节能降耗。

表4提标改造后吨水运营成本构成表

5 结论

某镇区污水处理厂经过提标改造后，采用组合工艺为“预处理 + 组合池一（AAO 池、平流沉淀池、污泥泵站）+ 组合池二（混合池、絮凝池、转鼓滤池）”，可有效去除 COD、BOD5、 ΔNH₃^-N 、TN、TP 等污染指标，设计时采用可提升式曝气技术、“智慧水务”的应用，提升系统曝气效率、实现高效管理、成本优化，为运营管理提供有效支撑。综上所述，本工艺运行稳定，处理效果好，占地面积小，自控程度高，为国内生活污水处理厂的提标改造提供了有价值的参考和借鉴。

参考文献：

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[3] 孙启雅， 王林， 李咏梅. 改进型人工快渗系统处理村镇污水效能研究——水力负荷周期的影响[J]. 中国环境科学 ，2024，44（05）：2431-2439.DOI：10.19674/j.cnki.issn1000-6923.20240011.026.

[4] 高靖伟 ， 侯锋 ， 江乐勇 ， 等 . 安康江南半地下再生水厂改良 AAO+ 深度处理工艺设计 [J]. 中国给水排水 ，2022，38（22）：61-66.DOI：10.19853/j.zgjsps.1000-4602.2022.22.010.

[5] 董明甫 ， 孔海霞 ， 张林 ， 等 . 四川某 AAO 工艺污水处理厂提质增效改造实例 [J]. 中国给水排水 ，2025，41（04）：119-125.DOI：10.19853/j.zgjsps.1000-4602.2025.04.020.

[6] 张宁 . 城镇污水处理厂节地技术研究与工程应用 [J]. 城市道桥与防洪 ，2023，（11）：126-129+320.DOI：10.16799/j.cnki.csdqyfh.2023.11.032.

（11）：126-129+320.DOI：10.16799/j.cnki.csdqyfh.2023.11.032.

[7] 吴东兴 ， 黄婉光 ， 詹亚名 ， 等 . 可提式微孔曝气器在油脂加工行业污水处理中的应用 [J]. 中国油脂 ，2024， 49（3）：144-146.

[8] 陈永杏 ， 董红敏 ， 尚斌 ， 等 . 人工快速渗滤法处理小城镇污水的模拟试验研究 [J]. 生态环境学报 ，2011，20（02）：327-331.DOI：10.16258/j.cnki.1674-5906.2011.02.032.

[9] 张羽就 ， 席佳锐 ， 陈玲 ， 等 . 中国城镇污水处理厂能耗统计与基准分析 [J]. 中国给水排水 ，2021，37（08）：8-17.DOI：10.19853/j.zgjsps.1000-4602.2021.08.002.

第一作者、通信作者：杨礴东（1989—），男，硕士研究生，工程师，主要研究方向为污水处理技术。基金项目：湖南省科技创新计划资助（2024AQ2006）