興隆污水處理廠二期擴建工程設計方案

朱曉超

(江蘇東華市政工程設計有限公司，江蘇南京 210019)

1 工程概況

1.1 工程背景

揚中市城區目前已建成2 座污水廠，分別為沙家港污水廠和興隆污水廠。沙家港污水廠設計規模為2.5 萬m3/d，主要收集城區生活污水，采用CAST 工藝，出水執行《城鎮污水廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)一級B 排放標準;興隆污水廠設計總規模為5.0 萬m3/d，一期工程建設規模為1.0 萬m3/d，主要收集經濟開發區工業廢水，采用厭氧水解池+ SBR 池+ 虹吸濾池處理工藝，2009 年4 月開始試運行，出水執行一級A 排放標準。《揚中市城鄉污水規劃(2012 ～2020 年)》確定將沙家港污水廠服務范圍內的污水輸送至興隆污水廠進行處理，對興隆污水廠進行擴建，擴建后總規模達到5. 0 萬m3/d，工藝流程如圖1所示。

1.2 實際運行情況

兩座污水廠實際進水水質情況如表1 所示。興隆污水廠進水中有機物濃度較高;氮磷濃度均較低，C、N、P 比例不平衡，這與污水廠進水主要為工業廢水有關。沙家港污水廠主要收集生活污水，由于污水收集系統不完善、地下水滲入等原因，進水中有機物濃度偏低，碳源不足導致反硝化脫氮效果不佳，實際運行中需投加碳源。

1.3 設計進出水水質指標

揚中市近幾年對污水處理系統工程投入較大，隨著污水收集系統的逐步改造，污水廠進水污染物濃度會相應提高。根據預測，生活污水和工業廢水比例為1.8 ∶1，且污水廠服務范圍內企業均為一、二類企業，今后也不會引入化工產業和重污染企業，綜合以上諸多因素，可研階段確定污水廠進水水質如表2 所示。出水最終排入夾江，根據環評報告出水必須達到一級A 標準。

圖1 興隆污水廠一期工程工藝流程Fig.1 Process of Phase I Project of Xinglong Wastewater Treatment Plant

表1 2012 年1 ～8 月兩座污水廠平均進水水質Tab.1 Water Quality of Two Sewage Plant Average from January to August in 2012

表2 設計進出水水質Tab.2 Design Water Quality of Influent and Effluent

2 處理工藝及流程

2.1 一期工程實際運行存在問題

對興隆污水廠現場調研，發現運行中存在如下幾個方面問題。

(1)SBR 區采用潷水器出水，出水SS 穩定性相對較差。SBR 區未設置攪拌器，沉淀后的污泥容易在池底淤積，堵塞曝氣管，影響正常曝氣，也降低了曝氣管使用壽命，目前曝氣管已經全部更換一次。沉積在池底的污泥容易成團上浮，影響出水水質。

(2)SBR 池出水經提升后進入虹吸濾池，在虹吸濾池前投加FeSO4·7H2O 絮凝劑，由于SBR 池原本出水SS 較高，工藝流程上又未設置絮凝沉淀池，導致虹吸濾池進水SS 較高，且虹吸濾池沖洗水頭較小，沖洗強度受其余幾格濾池的過濾水量影響，沖洗效果不穩定，諸多因素造成了濾池堵塞嚴重。由于未設計超越濾池的管道，目前濾池已拆卸濾料，僅起過水作用。

(3)由于污水處理工藝對SS 的去除未達到預期效果，而排江泵房土建規模為5 萬m3/d，集水池容積較大，導致懸浮物在集水池中繼續沉積，沉積物上浮，使出水中SS 不能夠穩定達標排放且細菌學指標易超標。

2.2 處理工藝及流程確定

可研階段通過技術經濟比選，二期工程推薦采用更為穩定可靠的A/A/O 處理工藝。外加具備很強去除油污和浮渣能力的曝氣沉砂池，高效沉淀池+轉盤濾池深度處理工藝，紫外線消毒［1］。污泥采用深度脫水處理工藝。對主要構筑物加蓋除臭，采用生物土壤除臭法。

一期工程進水主要為工業廢水(含危險廢物)，產泥存在危廢風險，若二期工程產泥按危廢處置，一、二期污水、污泥處理工藝流程需完全分開。一期工程污水仍進入一期工程處理系統，將一期工程改良SBR 池改造利用，虹吸濾池改為轉盤濾池。工藝流程設計上，一、二期工程污水、污泥既可完全分開又可相互混合的運行模式，具體如圖2 ～圖4 所示。

圖2 一、二期污水分開處理工藝流程圖Fig.2 Flow Chart of Separated Treatment Process of Xinglong Wastewater Treatment Plant

圖3 一、二期污水混合處理工藝流程圖Fig.3 Flow Chart of Mixed Treatment Process of Xinglong Wastewater Treatment Plant

圖4 一、二期污泥處理工藝流程圖Fig.4 Flow Chart of Process of Sludge Treatment

3 二期工程主要構筑物設計

3.1 細格柵及曝氣沉砂池

細格柵和曝氣沉砂池合建，規模為5.0 萬m3/d，分2 組。細格柵平面尺寸為10.2 m ×4.6 m，曝氣沉砂池平面尺寸為16.3 m×8.5 m。設2 臺網板式細格柵，柵渠寬1.60 m，過水孔徑3 mm，配套中、高壓沖洗泵、輸渣溜槽和高排水型螺旋壓榨機。曝氣沉砂池水力停留時間(HRT)為3 min，安裝鏈板式刮砂機2 臺，寬1 000 mm，吸砂泵(Q =6 L /s、H =5.0 m、N=4.0 kW)3 臺，2 用1 備，砂水分離器1套，管式撇渣器2 只。細格柵間內安裝羅茨鼓風機(Q=12 m3/min、H =5.0 m、N =15 kW)2 臺，1 用1 備。

3.2 改良A/A/O 生化池

規模為4.0 萬m3/d，分2 座，每座總平面尺寸為55.2 m×44.2 m，有效水深6.0 m。主要設計參數:水溫為12 ℃，污泥濃度為3.5 g /L，污泥齡為15 d，污泥負荷為0.063 kg BOD5/kg MLSS·d，好氧混合液回流比為200% ～300%，污泥回流比為50%～100%;設計總HRT 為15.2 h(其中預兼氧區為0.7 h、厭氧區為1.5 h、缺氧區為4.5 h、好氧為8.5 h);氣水比為7.8 ∶1。

每座厭、缺氧池中安裝高速攪拌器1 臺，低速推流器6 臺，好氧池中安裝橡膠膜片式微孔曝氣器共3 624 只，內回流污泥泵(Q =840 m3/h、H =1.2 m、N= 10 kW)3 臺。

預兼氧段、厭氧段、缺氧段設鋼筋混凝土頂板，在構筑物池頂以下抽氣除臭，好氧段采用鋼筋混凝土框架結構上部建筑，整個房間內密封抽氣除臭。

3.3 二沉池

二沉池采用中心進水周邊出水的輻流式沉淀池，2 座，每座處理規模均為2.0 萬m3/d。直徑為40 m。表面負荷為0. 93 m3/m2·h(最高日最大時)，0.66 m3/m2·h(最高日平均時)。安裝周邊傳動吸泥機(全橋)2 臺，N=2.2 kW。

3.4 污泥回流泵房

規模為4.0 萬m3/d，1 座，圓形，直徑為10 m。安裝外回流污泥泵(Q = 840 m3/h、H = 6 m、N =22 kW)3 臺，2 用1 備，將回流污泥送至生化池;剩余污泥泵(Q=50 m3/h、H=8 m、N=2.2 kW)2 臺，1用1 備，將剩余污泥送至污泥濃縮池。安裝潛水攪拌器1 臺。

3.5 深度處理組合池

規模為5.0 萬m3/d，1 座，包括高效沉淀池、濾布濾池、紫外線消毒渠和加藥間，總平面尺寸為46.6 m× 27.2 m。

(1)高效沉淀池

平面尺寸為27.2 m ×22.7 m，分2 組，中間設置管廊，沉淀池直徑為11 m，水深為6.60 m。主要設計參數:機械混合時間為2.4 min，絮凝反應時間為14.1 min，分離區表面負荷為8.6 m3/m2·h。

安裝混合攪拌機(N =15 kW)2 臺，可調速;絮凝攪拌機(N=2.2 kW)2 臺，可調速;中心傳動濃縮機(N =0. 75 kW)2 臺。回流污泥及剩余污泥泵(Q= 50 m3/h、H =0.2 MPa、N =11 kW)6 臺，4 用2 備。

(2)轉盤濾池

平面尺寸為16 m ×8. 5 m;安裝轉盤過濾器(Qmax=970 m3/h、N =0.5 kW)3 套;反沖泵(N =5.5 kW)6 臺。

(3)紫外線消毒渠

平面尺寸為16 m ×4.2 m，渠道寬度為2.0 m，安裝1 套紫外消毒設備。TSS 最大值為20 mg/L，紫外透光率在253.7 nm 處＞65%，出水糞大腸菌群＜1 000 個/L。安裝潛水泵(Q =35 m3/h、H =45 m、N= 7.5 kW)3 臺(中水回用)，2 用1 備，穩壓隔膜罐1 套。

(4)加藥間

平面尺寸為27. 4 m × 9. 6 m。混凝劑采用PAC，藥劑最大投加量為40 mg /L;助凝劑采用PAM，藥劑最大投加量為4 mg/L。PAC 投加點為高效沉淀池混合段(或生化池出水口)以及新脫水機房，PAM 投加點為高效沉淀池絮凝段。

絮凝劑加藥泵一(Q =315 L /h、H =0.5 MPa、N= 0.55 kW)3 套，2 用1 備，帶變頻，用于高效沉淀池。絮凝劑加藥泵二(Q =656 L /h、H =0.5 MPa、N= 0.75 kW)2 套，1 用1 備，帶變頻，用于脫水機房。助凝劑加藥泵(Q=400 L /h、H =0.3 MPa、N =0.75 kW)3 套，2 用1 備，帶變頻。助凝劑制備裝置1 套。液下提升泵(Q = 10 m3/h、H = 15 m、N =5.5 kW)2 套。溶液攪拌機(D = 1 500 mm、N =1.1 kW)2 套。

3.6 鼓風機房

利用一期工程鼓風機房，安裝3 臺離心鼓風機(Q=108 m3/min、H =7.5 m、N =185 kW)，2 用1備，新建鼓風機進風廊道。

3.7 新建污泥處理系統

二期工程產生的污泥進入新建污泥處理系統，設計規模為5.0 萬m3/d，包括污泥濃縮間、儲泥池、調理池、脫水機房，利用現狀儲泥池、濃縮間、調理池和脫水機房合建。

(1)污泥濃縮間

平面尺寸為9.3 m×6.4 m，安裝螺壓式濃縮機2 臺，1 用1 備，處理量為400 ～600 kg DS/h;沖洗水泵(Q=12.5 m3/h、H=50 m、N=5.5 kW)2 臺，1 用1 備;在濃縮機前設置PAM 和PAC 投藥點，安裝PAM 自動加藥裝置1 套，制備量為2 m3/h。濃縮機出泥排至儲泥池，含固率5%左右。

(2)儲泥池

利用現狀儲泥池，有效容積為87 m3，安裝框式攪拌機1 臺，直徑為3 500 mm，N 為1.1 kW。儲泥池出泥通過離心泵輸送至調理池，安裝2 臺離心泵(Q=150 m3/h、H=12 m、N=11 kW)，1 用1 備。

(3)調理池

平面尺寸為8.9 m×4.6 m，1 座，分2 格，每格平面尺寸為4.0 m×4.0 m，有效水深為4.0 m，安裝三層三槳式攪拌機，直徑為1 500 mm，N 為18.5 kW;設置PAC、PAM 和石灰投藥點，安裝石灰加藥裝置1 套，料倉有效容積為30 m3。

(4)脫水機房

平面尺寸為24.5 m ×12.5 m，1 座，分上下2層，上層布置板框壓濾機和控制室，下層布置配套設備。安裝板框壓濾機2 臺，進泥含水率為95% ～97%，出泥含水率為≤60%，污泥處理量為5 t 干泥/d;配套安裝低壓污泥進料泵(Q = 80 m3/h、P ≥0.6 MPa、N=30 kW)2 臺，1 用1 備，均變頻;保壓螺桿泵(Q=25 m3/h、P≥1.2 MPa、N=18.5 kW)2 臺，1 用1 備，均變頻;隔膜壓榨泵(Q =16 m3/h、H =189 m、N=15 kW)2 臺，1 用1 備，均變頻;濾布沖洗泵(Q=16 m3/h、H=400 m、N=18.5 kW)2 臺，1 用1 備;壓榨儲水箱1 只，容積為10 m3;清洗水罐1只，容積為5 m3;空壓機(Q =3. 0 m3/min、Pmax=1.05 MPa、N=22 kW)2 臺，1 用1 備;冷干機1 臺;儲氣罐2 只，容積分別為1 和10 m3;雙螺旋輸送機2 只;水平和傾斜螺旋輸送機各1 只;自動卸料污泥料倉1 只，有效容積為50 m3。

3.8 對一期工程改造

SBR 池SBR 區安裝高速攪拌器2 臺，提高混合效果，也防止污泥沉積。現狀虹吸濾池改為轉盤濾池，規模為1.0 萬m3/d。若一、二期污水合并處理，一期SBR 池出水接入二期高效沉淀池+轉盤濾池深度處理工段;若一、二期污水分開處理，一期SBR池出水接入改造后的轉盤濾池處理，保證出水SS 達標排放。

3.9 生物土壤除臭系統

生物土壤除臭系統設計如表3 所示。吸氣量的大小可根據是否進入，按2 ～8 次/h 換氣量計算。其中除臭系統(二)、除臭系統(三)布置在生化池鋼筋混凝土頂板上，其余結合廠內綠地布置。

表3 生物土壤除臭系統設計一覽表Tab.3 Biological Soil Deodorization System

4 工藝設計特點

(1)針對一期工程存在問題，二期選用合適工藝

一期工程SBR 池沒有穩定有效運行，二期工程通過比選后采用更為穩定可靠的A /A /O 處理工藝，為了使TP 和SS 穩定達標，二期工程采用高效沉淀池+轉盤濾池深度處理工藝。

(2)運行模式靈活多樣

一期工程進水主要為工業廢水，存在危廢風險，在工藝流程設計上，一、二期工程污水、污泥可完全分開處理，一期工程產泥單獨處置。另一方面，一期工程進水以工業廢水為主，有機物濃度偏高、氮磷濃度偏低，二期工程進水以生活污水為主，有機物濃度偏低、氮磷濃度偏高，污水相混合后C、N、P 達到合適的比例，將提高污水處理效率。因此，應加強監管，在不存在危廢風險的情況下，一、二期工程污水、污泥可相互混合處理。

(3)采用較先進工藝、設備

采用網板式細格柵，對柵渣、纖維等物質截留效率高，有利于后續設備的運行維護。因廠內用地有限，無法建設重力濃縮池，設計采用機械濃縮機和后續調理池、高壓板框壓濾機組合使用，在濃縮機前設置PAM 和PAC 投藥點，在調理池設置PAC、PAM 和石灰投藥點，在試運行中摸索出合適的投加量。采用生物土壤除臭，在去除臭氣的同時，土壤濾池表面種植草坪與廠區綠化結合，美化廠區環境。

(4)節約化布置

用于污水深度處理的高效沉淀池、濾布濾池、紫外線消毒渠和加藥間合建，二期工程污泥處理的濃縮間、調理池和脫水機房合建，節約化布置，節省占地，降低造價。

5 結語

興隆污水廠二期工程總投資約1.50 億元，除了達到擴建4.0 萬m3/d 目的外，其污水預處理、深度處理及污泥處理、除臭按照5.0 萬m3/d 規模設計，對一期工程進行了整合利用，污水、污泥處理方案靈活多樣，可供同類城市污水廠改造時參考借鑒。

［1］鄭興燦，尚魏.城鎮污水處理廠一級A 穩定達標的工藝流程分析與建議［J］.給水排水，2009，35(5):24-28.