引言位于广西壮族自治区玉林市某乡镇的污水处理厂于2016年竣工投入运行，主要服务于该镇居民区，城镇排水采用截流式合流制排水体制。污水处理厂设计处理规模为1 000 m3/d，处理工艺采用多级复合移动床生物膜反应器(MC-MBBR)污水处理工艺，出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级B标准，直接排入九州江。污水处理厂的建成运行有效改善了镇区及周边村庄居民的生活环境，城镇居民生活质量得到极大提高。根据水功能区划分以及《玉林市人民政府办公室关于印发玉林市2019年九洲江流域水环境综合治理工作计划的通知》（玉政办函〔2019〕25号）文件要求，九洲江干流水质年均值达《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅲ类标准[1]。为了巩固九洲江流域治理取得的成效，对九洲江流域水环境综合整治进行提档升级，以广西壮族自治区玉林市某乡镇的污水处理厂为例，设计提标改造方案。1污水处理厂基本情况污水处理厂占地面积约4 800 m2，当前污水处理量约800 m3/d，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级B标准。污水处理厂采用的污水消毒工艺为紫外线消毒工艺，污泥处理工艺为板框压滤脱水工艺，污泥处置方案为泥饼外运，进行集中处置或林用。厂区主要构筑物包括粗格栅、进水泵井、细格栅、沉砂池、调节池、MC-MBBR反应器、紫外消毒渠、巴氏计量槽、污泥脱水间。MC-MBBR污水处理工艺流程如图1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.06.023.F001图1MC-MBBR污水处理工艺流程为了保证污水厂出水达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅲ类标准，必须对二级处理出水进行提标改造处理。污水处理厂提标改造设计进出水水质[2-3]如表1所示。化学需氧量（重铬酸钾）(CODCr)、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)的去除率分别为66.7%、80.0%、87.5%、71.4%。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.06.023.T001表1污水处理厂提标改造设计进出水水质项目CODCr/(mg/L)BOD5/(mg/L)NH3-N/(mg/L)TP/(mg/L)pH值进水水质6020816~9出水水质≤20≤4≤1≤0.26~92工艺选择根据原水的特点、污染物的类型及含量，兼顾投资、运行费、工艺的可靠性以及场地条件等方面的因素进行处理工艺选择，以满足污水处理厂的出水水质要求。工艺选择遵循以下原则：（1）技术成熟，效果稳定，能够保证出水水质达到排放要求；（2）投资和运行费用合理，尽可能降低投入以获得更大的效益；（3）运行管理方便，可以根据不同的进水水质调整运行方式和参数，最大限度地发挥构筑物的处理能力。污水处理厂提标改造的深度处理工艺主要有：生态快滤池+人工湿地、纤维转盘滤池+人工湿地、活性砂滤池+反渗透。污水提标改造处理工艺方案对比如表2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.06.023.T002表2污水提标改造处理工艺方案对比项目生态快滤池+人工湿地纤维转盘滤池+人工湿地活性砂滤池+反渗透工艺特点生物量多，耐冲击负荷，净化功能好；可以处理低浓度污水；设备少，运行稳定、运营费用低，美观效果好。出水水质好，耐冲击负荷；滤布使用年限较短需更换，运营维护费用高；滤池占地面积小，运行自动化程度高，美观效果好。过滤效率高，效果好，无须停机反冲洗；水头损失大，需二次提升泵，运行费用高；膜成本高，需定期清洗，浓水难处理。工艺流程简单一般复杂处理效果好好较好主要去除物BOD、COD、SS、P、NBOD、COD、SS、P、NBOD、COD、SS、P、N投资低低高占地面积较大少中等能耗低较高高运行费用低中等高操作管理设备少、操作简单操作一般设备多、操作要求高人工湿地处理技术具有工艺简单、易操作、运行费用低且兼具景观效果的优势，但占地面积较大，冬季低温污染物去除效果明显低于夏季[4-5]。人工湿地可以深度处理污水处理厂二级出水，大幅削减进入受纳水体的氮磷污染负荷，有效改善受纳水体的水质[6]。生态快滤池+人工湿地方案具有处理效果好、能够处理低浓度污水、出水水质稳定、运行稳定等优点，在工程造价、运行费用、管理维护、出水水质、对周围环境的影响等方面具有较大优势，适用于镇区污水厂污水深度处理。本项目采用“生态快滤池+人工湿地”作为污水提标改造处理工艺。3工艺设计3.1工艺流程拟在MC-MBBR系统之后、紫外线消毒渠之前加装两组处理工艺（各包含1座生态快滤池和1座人工湿地）。二级生化处理出水自MC-MBBR系统流入生态快滤池，利用生物滤层系统内微生物的作用，经历生物膜的厌氧、好氧反应过程，有效去除污水中的有机物及氮、磷。出水自流至人工湿地处理，在植物与微生物的共同作用下进一步去除污水中有机物及氮、磷。人工湿地出水自流入消毒池，利用原有消毒设施，污水经过消毒后达标排放。污水处理厂提标改造工艺流程如图2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.06.023.F002图2污水处理厂提标改造工艺流程现有主要设备及其规格如表3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.06.023.T003表3现有主要设备及其规格构筑物名称设备名称规格数量进水泵井粗格栅栅槽宽度B=500 mm，栅条间隙b=40 mm，功率N=1.5 kW，栅后槽总高H=0.9 m2套潜水提升泵流量Q=100 m³/h，扬程H=15 m，功率N=7.5 kW2台沉砂池细格栅B=500 mm，b=20 mm，N=1.5 kW，栅后槽总高H=1.0 m2套旋流除砂器Q=70~150 m³/h2套调节池污水提升泵50WQ-10-10-0.75，Q=10 m³/h，扬程H=10 m，N=0.75 kW5台污泥池污泥提升泵50WQ-15-8-0.75，Q=15 m³/h，扬程H=8 m，N=0.75 kW2台MC-MBBR反应器MC-MBBR反应器Q=250 m³/d，D=Φ3 200 mm，高度H=4 100 mm5套回流泵50WQ10-10-0.75，Q=10 m³/h，扬程H=10 m，N=0.75 kW5台鼓风机4RB 620-OA，N=3.3 kW5台紫外线消毒渠紫外消毒模块Q=2 000 m³/d，N=10×0.32 kW1套空压机空气流量Q=0.20 m³/h，N=1.5 kW1台巴氏计量槽喉宽152 mm1台污泥脱水间厢式压滤机XMY15-450-30，过滤面积15 m²，N=2.2 kW1台污泥螺杆泵N=2.2 kW，Q=8 m³/h，H=35 m1台加药泵Q=3.5 m³/h，N=1.1 kW1台搅拌装置直径D=700 mm，转速n=50 r/min，轴长900 mm，N=0.75 kW1台3.2主要构筑物设计新增主要生产构筑物有生态快滤池和人工湿地。改造现有的主要生产构筑物包括污泥池和紫外消毒渠，均在原有构筑物的位置进行改造。（1）生态快滤池设计。新增2座钢筋混凝土结构生态快滤池，总面积为12.5 m2，单座尺寸2.50 m×2.50 m×2.25 m，填料材质为陶粒、鹅卵石及石英砂。生态快滤池的主要设备为2台潜污泵（Q=40 m3/h，H=5 m，功率2.2 kW）、2台304不锈钢材质机械搅拌器（25~35 r/min，功率3 kW）、1台潜水泵（Q＝80 m3/h，h=11 m，功率5.5 kW）。（2）人工湿地设计。人工湿地类型为潜流湿地，面积16 900 m2，水力负荷0.06 m3/(m2·d)，填料容积8 000 m3，填料高度0.48 m，填料为砾石。人工湿地长宽比为4，长260 m，宽65 m，长分4格，宽分5格，共20格单元格(65 m×13 m)。人工湿地植物种植方案：美人蕉（种植密度15株/m2、2芽/株）共6 500 m2；风车草（种植密度20株/m2、3芽/株）共3 288 m2；菖蒲（种植密度15株/m2、2芽/株）共3 546 m2；再力花（种植密度10株/m2、5芽/株）共2 697 m2。设最不利时冬季水温10 ℃，以BOD5去除校核湿地面积[7]。A=Q(lnSo-lnSe)KTHn (1)KT=K20×37.31×n4.172×1.1T-20 (2)式中：A——湿地面积，m2；Q——设计流量，m3/d；So——出水BOD5，取20 mg/L；Se——进水BOD5，取4 mg/L；KT——设计水温条件下的反应速率常数，10 ℃时取0.69 d-1；H——湿地水深，取0.48 m；n——填料床孔隙率，取0.5；K20——水温20 ℃时的反应速率常数，取0.86 d-1。经计算，湿地面积需要超过9 719 m2，出水BOD5可以达到设计要求。以水力负荷校核湿地面积[8]。A=Qq (3)式中：q——湿地水力负荷，m3/(m2·d)。代入数据，得A=1 0000.06=16 666.7 m2。湿地面积满足要求。（3）污泥池改造。根据污水厂运行情况，原污泥池出现污泥沉淀、板结不出泥的情况，为了使污泥能够正常被抽吸，需对原污泥池进行设备新增改造。改造内容：增加潜水搅拌器1台，叶浆直径620 mm，转速480 r/min，导杆长度6.8 m，功率3 kW。（4）紫外消毒计量池改造。为了满足新增处理设施的水头损失设计要求，同时不增加二次提升设施以节约用电，需对原紫外消毒计量池进行拆除重建改造，降低紫外消毒及计量设施的高程。改造内容：重建1座钢筋混凝土结构紫外消毒计量池，尺寸为9.40 m×2.1 m×3.45 m。使用拆除重建前原有的灯管/模块，共10支紫外灯管。4投资估算及运行成本分析该项目总投资估算为536.66万元。其中，建筑工程费用359.21万元，设备购置费用6.20万元，安装工程费用71.06万元，其他费用100.19万元。运行成本包括工资及福利、动力费、水费、污泥外运费、药剂费、维修费和管理费等，技改后年运行成本费用增加4.35万元，污水处理成本增加0.12元/m3。5结语经技术经济比较，该污水处理厂提标改造推荐采用“生态快滤池+人工湿地”处理工艺，改造后出水满足《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类标准。该污水处理厂提标改造工程项目总投资估算为536.66万元，提标改造后年运行成本费用增加4.35万元，污水处理成本增加0.12元/m3。工程实施后，可以提高污水处理厂的处理后出水的水质，巩固九洲江流域治理取得的成效，提升环境质量。