西北縣中型污水處理廠設(shè)計

李則林

（百色市開發(fā)投資集團(tuán)，廣西 百色 533000）

西北縣中型污水處理廠設(shè)計

李則林

（百色市開發(fā)投資集團(tuán)，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(yīng)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(shè)投資，出水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中的一級A標(biāo)準(zhǔn)。

污水處理廠；倒置A2/O工藝；設(shè)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(chǔ)設(shè)施建設(shè)模式建設(shè)的一座縣城污水處理廠，污水廠的進(jìn)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(shè)計采用了預(yù)處理、生物脫氮除磷和倒置A2/O一體化。本工程設(shè)計改進(jìn)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(dá)到了節(jié)省能耗、降低工程建設(shè)投資的目的。

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

（二）設(shè)計水量及水質(zhì)

1.設(shè)計水量

本污水廠總建設(shè)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(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)

污水廠設(shè)計進(jìn)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(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）中一級 A標(biāo)準(zhǔn)，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(diǎn)

1.工藝流程

根據(jù)本污水廠進(jìn)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(yù)處理，同時脫氮除磷。根據(jù)本設(shè)計的特點(diǎn)及建設(shè)運(yùn)行實(shí)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(yù)處理段由粗格柵、提升泵站、細(xì)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(shí)施方式多樣，各具特點(diǎn)，其適用范圍和邊界條件也存在差異（如經(jīng)濟(jì)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(yīng)用較多，當(dāng)處理廠規(guī)模較大時，A2/O工藝所需的運(yùn)行費(fèi)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(yùn)行費(fèi)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(diǎn)

（1）改良型A2/O工藝

本工藝是在A2/O工藝的基礎(chǔ)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(diǎn)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(jī)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(jìn)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(diǎn)。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(jī)物、氮和磷得到去除，同時進(jìn)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(yùn)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(shè)立環(huán)形攪拌機(jī)。由于缺氧、厭氧和好氧三個區(qū)嚴(yán)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(shí)際進(jìn)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(yùn)行工況進(jìn)行調(diào)整，從而造成污水處理工藝運(yùn)行不穩(wěn)定，效率低，浪費(fèi)能耗。因此在設(shè)計中增加了精確曝氣系統(tǒng)，可以使工藝與自控有機(jī)結(jié)合，利用智能動態(tài)優(yōu)化控制技術(shù)對污水廠的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。

精確曝氣系統(tǒng)是將計算機(jī)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(dāng)中，通過動態(tài)地優(yōu)化與調(diào)整曝氣、回流等主要運(yùn)行參數(shù)，從而極大地節(jié)省運(yùn)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(jìn)水流量和濃度實(shí)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(yīng)，降低曝氣能耗和運(yùn)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(jìn)出水流量和污泥性質(zhì)，優(yōu)化泥齡設(shè)計，實(shí)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(yùn)行成本。精確曝氣系統(tǒng)可以設(shè)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(yīng)器中硝化反應(yīng)的進(jìn)行。整套精確曝氣系統(tǒng)由模型控制軟件、控制主機(jī)、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(shè)成本，本設(shè)計中二沉池采用中心進(jìn)水，周邊出水的輻流式沉淀池。

（4）輔助化學(xué)除磷

由于水質(zhì)變動、管理經(jīng)驗(yàn)、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(dá)標(biāo)，本工程設(shè)置了輔助化學(xué)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(yīng)，同時可進(jìn)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(yùn)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(biāo)要求，預(yù)留了臭氧消毒和二氧化氯補(bǔ)氯裝置。

（6）除臭

根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918-2002)的一級 A標(biāo)準(zhǔn)的除臭要求，本工程在進(jìn)水泵房、粗細(xì)格柵、沉砂池、初沉池和污泥濃縮脫水機(jī)房等處設(shè)置了除臭設(shè)備。根據(jù)不同的池形特點(diǎn)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(wù)是：確定各構(gòu)筑物和泵房的標(biāo)高，確定處理構(gòu)筑物之間連接管(渠)的尺寸及其標(biāo)高，通過計算確定各部位的水面標(biāo)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(yùn)行。

本設(shè)計中污水處理系統(tǒng)高程計算過程如下：

本設(shè)計的地面標(biāo)高為398.88m。處理后的污水排入灞河，受納水體的河底標(biāo)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(shè)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(shè)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(dá)到一級 A排放標(biāo)準(zhǔn)，同時又達(dá)到了節(jié)省能耗、降低工程建設(shè)投資的目的。工程達(dá)到了國家規(guī)定的水環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)要求，并完成了節(jié)能減排的任務(wù)，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(shè)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(shí)例[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.

[2]北京市市政工程設(shè)計研究院主編.給水排水設(shè)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(tuán)。