西北縣中型污水處理廠設計

李則林

（百色市開發(fā)投資集團，廣西 百色 533000）

西北縣中型污水處理廠設計

李則林

（百色市開發(fā)投資集團，廣西 百色 533000）

文章分析了西北縣污水處理廠采用的倒置A2/O為主體反應池的污水處理工藝流程和以重力濃縮池為主體的污泥處理工藝流程。該工藝具有良好的去除BOD、COD及脫氮除磷的功能，同時節(jié)省了能耗，降低建設投資，出水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中的一級A標準。

污水處理廠；倒置A2/O工藝；設計方案

（一）工程概況

西北縣污水處理廠是以私人資本參與基礎設施建設模式建設的一座縣城污水處理廠，污水廠的進廠污水主要為城市生活污水和工業(yè)廢水，根據(jù)污水源水性質(zhì)和出水要求，污水廠的設計采用了預處理、生物脫氮除磷和倒置A2/O一體化。本工程設計改進了傳統(tǒng)的A2/O工藝，既能高效地去除BOD、COD、SS、TN、NH3-N、TP，同時又達到了節(jié)省能耗、降低工程建設投資的目的。

文章重點介紹了工藝流程、主要工藝單元的特點，簡要敘述了污水廠的高程布置和運算，并總結(jié)了設計的經(jīng)驗。

（二）設計水量及水質(zhì)

1.設計水量

本污水廠總建設規(guī)模為10.5×104m3/d。城市公共建筑污水量按城市生活污水量的30%計，工業(yè)污水量為2×104m3/d。

2.設計進、出水水質(zhì)

污水廠設計進水CODCr、BOD5、SS、TN、NH3-N、TP的質(zhì)量濃度和水質(zhì)去除率見表1。處理后的水質(zhì)達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）中一級 A標準，出水最終排入霸河。

表1 水質(zhì)去除率計算

（三）工藝流程及特點

1.工藝流程

根據(jù)本污水廠進廠污水的水質(zhì)特性，主要污染物質(zhì)為懸浮固體(SS)、BOD、COD、TN、NH3-N、TP等。工藝流程包括去除大顆粒懸浮物的預處理，同時脫氮除磷。根據(jù)本設計的特點及建設運行實際情況，具體工藝流程如圖1所示。

圖1 倒置A2/O法工藝流程圖

預處理段由粗格柵、提升泵站、細格柵和沉砂池構(gòu)成，可去除大顆粒的漂浮物、懸浮物以及砂粒。

二級生化處理段工藝具有脫氮除磷功能，生物除磷脫氮工藝的類型和實施方式多樣，各具特點，其適用范圍和邊界條件也存在差異（如經(jīng)濟條件、管理人員素質(zhì)、電價等）。從目前城市污水處理技術(shù)發(fā)展來看，A2/O工藝應用較多，當處理廠規(guī)模較大時，A2/O工藝所需的運行費用比一般活性污泥法略高，而針對中、小型污水處理廠，A2/O工藝相比其它工藝大大節(jié)省基建投資和運行費用。因此，本污水廠生化處理工藝采用具有改良型的A2/O工藝。

2.工藝特點

（1）改良型A2/O工藝

本工藝是在A2/O工藝的基礎上將厭氧區(qū)和缺氧區(qū)倒置，除具備A2/O法工藝的優(yōu)點即能夠同時脫氮除磷，反硝化過程為消化提供堿度，同時去除有機物，污泥沉降性能好，同時克服了A2/O工藝回流污泥-外回流-直接回流進入?yún)捬醭兀渲袏A帶的大量硝酸鹽氮回流至厭氧池，破壞了厭氧池的厭氧狀態(tài)從而影響除磷效果的缺點。污水在流經(jīng)三個不同功能分區(qū)的過程中，在不同微生物菌群作用下，有機物、氮和磷得到去除，同時進行生物除磷和生物除氮。在系統(tǒng)上，該工藝在缺氧、厭氧、好氧交替運行的條件下，可抑制絲狀菌的繁殖，克服污泥膨脹，使得SVI值一般小于100，有利于泥水分離，在厭氧和缺氧段內(nèi)只設立環(huán)形攪拌機。由于缺氧、厭氧和好氧三個區(qū)嚴格分開，有利于不同微生物菌群的繁殖生長，脫氮除磷效果好。

（2）精確曝氣系統(tǒng)

分析污水廠變化周期數(shù)據(jù)可知，實際進水水質(zhì)、水量自身隨時間變化存在較大的差別，一旦微生物的生物活性或沉降性能發(fā)生改變，就需要對污水廠的運行工況進行調(diào)整，從而造成污水處理工藝運行不穩(wěn)定，效率低，浪費能耗。因此在設計中增加了精確曝氣系統(tǒng)，可以使工藝與自控有機結(jié)合，利用智能動態(tài)優(yōu)化控制技術(shù)對污水廠的運行參數(shù)進行動態(tài)調(diào)整。

精確曝氣系統(tǒng)是將計算機和儀表控制統(tǒng)一集成到一個自動化的污水處理系統(tǒng)當中，通過動態(tài)地優(yōu)化與調(diào)整曝氣、回流等主要運行參數(shù)，從而極大地節(jié)省運行電耗。在常見的城市污水處理系統(tǒng)中，曝氣系統(tǒng)的電耗約占總電耗的50%以上，采用精確曝氣系統(tǒng)可以使整個系統(tǒng)的電耗節(jié)約10%～20%。

該工藝過程控制系統(tǒng)的主要作用為：①根據(jù)進水流量和濃度實時優(yōu)化好氧區(qū)溶解氧的濃度分布，以保證適度的硝化反應，降低曝氣能耗和運行成本；防止因硝酸鹽濃度過高抑制生物除磷。②根據(jù)混合液濃度、進出水流量和污泥性質(zhì)，優(yōu)化泥齡設計，實現(xiàn)優(yōu)化排泥。由于泥齡過長會抑制生物除磷，而泥齡過短則會使硝化菌的濃度降低，因此優(yōu)化泥齡也就是提高生物除磷脫氮的效率。③根據(jù)系統(tǒng)中氨氮和硝酸鹽的濃度確定內(nèi)回流比，降低曝氣能耗和運行成本。精確曝氣系統(tǒng)可以設置最佳的回流比，這有利于充分利用NO3－中的氧，從而節(jié)省曝氣量，降低能耗。④最佳的回流比還可以消耗氫離子產(chǎn)生堿度，從而有利于生物反應器中硝化反應的進行。整套精確曝氣系統(tǒng)由模型控制軟件、控制主機、在線分析儀器和控制執(zhí)行單元組成。

（3）二沉池的選用

沉淀池是分離懸浮固體的一種常用構(gòu)筑物，二沉池是活性污泥處理系統(tǒng)的重要組成部分，其作用是泥水分離，使混合液澄清、濃縮和回流活性污泥。沉淀池常按池內(nèi)水流方向不同分為平流式沉淀池、豎流式沉淀池和輻流式沉淀池三種。為了提高沉淀效率，降低建設成本，本設計中二沉池采用中心進水，周邊出水的輻流式沉淀池。

（4）輔助化學除磷

由于水質(zhì)變動、管理經(jīng)驗、操作方法等眾多不確定因素的影響，僅靠生物除磷方法很難使得出水總磷達標，本工程設置了輔助化學除磷，采用后置投加方式，可減少除磷藥劑的用量，確保藥劑的充分混合反應，同時可進一步降低出水中SS的含量。

（5）消毒

新建污水廠出水采用紫外線消毒工藝，可以滿足處理后出水排放運河的要求。同時考慮到今后污水廠的出水將部分回用，為滿足脫色、余氯等回用水的指標要求，預留了臭氧消毒和二氧化氯補氯裝置。

（6）除臭

根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)的一級 A標準的除臭要求，本工程在進水泵房、粗細格柵、沉砂池、初沉池和污泥濃縮脫水機房等處設置了除臭設備。根據(jù)不同的池形特點和工藝要求，全廠在不同的工段分別采用了生物除臭、離子除臭、活性氧除臭和噴灑植物液除臭等方案。

（四）污水廠的高程布置

污水處理廠污水處理高程布置的主要任務是：確定各構(gòu)筑物和泵房的標高，確定處理構(gòu)筑物之間連接管(渠)的尺寸及其標高，通過計算確定各部位的水面標高，從而使污水沿處理流程的處理構(gòu)筑物之間通暢的流動，保證水處理廠的正常運行。

本設計中污水處理系統(tǒng)高程計算過程如下：

本設計的地面標高為398.88m。處理后的污水排入灞河，受納水體的河底標高為 390.65m，平均水深 2.8m。污水流經(jīng)各處處理構(gòu)筑物的水頭損失如表2 。

沿程水頭損失按照h=iL計算，i為管渠的坡度，局部水頭損失按計算，為局部水頭損失系數(shù)。污水高程設計計算結(jié)果如表3。

表2 污水流經(jīng)各處理構(gòu)筑物的估算水頭損失

表3 污水處理系統(tǒng)高程設計計算表

（五）結(jié)論

西北縣新建污水處理廠有10.5×104m3/d的總處理能力，既能高效去除BOD、COD、SS、TN、NH3-N、TP，處理出水水質(zhì)達到一級 A排放標準，同時又達到了節(jié)省能耗、降低工程建設投資的目的。工程達到了國家規(guī)定的水環(huán)境保護的目標要求，并完成了節(jié)能減排的任務，也使得排入霸河水體的污染物大幅度減少，環(huán)境效益顯著。該工程為此相似的污水廠設計提供了參考。

[1]陶俊杰,于俊亭,陳振選等.城市污水處理技術(shù)及工程實例[M].北京:化學工業(yè)出版社,2005.

[2]北京市市政工程設計研究院主編.給水排水設計手冊(第 5冊,城鎮(zhèn)排水)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2004.

[3]張自杰.排水工程(下冊)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1999.

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1008-1151(2011)04-0112-02

2011-01-18

李則林（1983－），男，供職于百色市開發(fā)投資集團。