40 000 t污水處理廠升級改造工程設計

王 肖

(太原市泓源環(huán)境工程有限公司，山西 太原 030012)

40 000 t污水處理廠升級改造工程設計

王 肖

(太原市泓源環(huán)境工程有限公司，山西 太原 030012)

結合某污水廠處理設施實際情況，通過對進水水質特點的分析，采用“預處理+二級生化處理+深床濾池”的工藝方案，并對改造工藝的具體工藝流程及設計要點進行了系統(tǒng)分析，經實踐表明該改造工藝切實可行，可供類似工程參考借鑒。

污水廠，水質，水量，改造工藝

1 工程概況

1)污水處理廠改造前水質、水量及實際運行情況。

污水處理廠改造前采用百樂克工藝，設計處理能力為4.0萬m3/d，實際平均日進水量為3.0萬m3/d左右，污水廠出水最終排入黃河流域。污水處理工藝采用預處理+二級生化處理(百樂克工藝)，污泥處理工藝采用帶式濃縮脫水。

通過對2012年—2013年污水廠進出水質數據情況分析，污水處理廠進水中的COD,NH3-N進水濃度比原設計進水值高，BOD5,SS,TP濃度與原設計值相近。實際出水中各項指標均能達到當時的設計標準即《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》中的二級標準。

現有百樂克工藝存在以下問題：a.厭氧塘缺少攪拌設備及導流墻，造成實際運行中污泥沉積，水力運行不暢，形成短流，直接進入曝氣池，導致工藝運行缺少了原有的厭氧處理；b.經計算，現狀生物池容積偏小，停留時間不足；c.曝氣池原有曝氣裝置60%以上損壞，目前曝氣池中曝氣不均勻，存在較多死區(qū)，且池中溶氧儀已經損壞，運行中無法監(jiān)測池中的溶解氧；d.鼓風機損壞嚴重，原有的6臺鼓風機只有3臺能夠運行，實際供風量只有160 m3/min，遠達不到原設計要求；e.曝氣池無混合液回流。以上五點原因導致現狀出水水質COD,BOD,NH3-N指標偏高。

2)升級改造工程水質、水量及工藝確定。

在改造前污水廠實際運行進水水質和原設計進水水質的基礎上，參考周邊污水處理廠的設計水質，并考慮留有一定富裕量，確定升級改造工程實際進水水質主要指標見表1。

表1 污水廠改造工程進水水質 mg/L

根據國家環(huán)保部要求：城鎮(zhèn)生活污水處理廠出水排入國家和省確定的重點流域及湖泊的應執(zhí)行GB 18918—2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準表1中的一級A標準，為此須對污水廠進行升級改造。處理工藝采用“預處理+改良A2/O+深床濾池”。污水廠設計處理規(guī)模為4.0萬m3/d。

2 進水水質特點分析

本工程污水處理廠進水水質BOD/COD≈0.46，屬于易生物降解水質范疇。理論上將1 g NO3-N還原為N2需要碳源有機物(以BOD5表示)2.86 g。一般認為當BOD5/TN≥4，才可認為污水中碳源滿足反硝化菌利用，本工程設計水質BOD5/TN≈3.4，碳源不充足。在污水廠實際運行中，應針對實際進水水質情況，向生物池中投加碳源，保證反硝化過程的充分進行。

一般認為有較好的磷去除率需BOD5/TP≥20。本工程進水BOD5為220 mg/L,TP為4 mg/L，BOD5/TP指標為55，滿足生物除磷對碳源的要求。但根據污水處理廠實際出水總磷分析，單純通過生物除磷難以達到總磷穩(wěn)定低于0.5 mg/L的出水要求，需要通過投加化學藥劑進行化學除磷。

3 工藝方案確定

采用“預處理+二級生化處理(改良型A2/O工藝改造)+深床濾池”的方案。

預處理保留并利用原有進水井、粗格柵間、污水泵房、細格柵間、沉砂池及初沉池；二級生化處理新建改良型A2/O的預缺氧池及厭氧池，改造原生化池為改良型A2/O的缺氧池及好氧池，保留并利用原有二沉池，改造配水系統(tǒng)；深度處理新建設備間、中間水池、深床濾池；消毒及出水新建接觸消毒池、巴氏計量槽、在線監(jiān)測間，保留并利用原有消毒間；污泥處理新建污泥回流池、污泥池，保留并利用原有污泥泵房、污泥脫水機房；并根據以上改造內容合理新增或更換相關設備等。改造后工藝流程見圖1。

4 工藝設計

4.1 污水處理系統(tǒng)

1)預處理階段：保留并利用原有進水井、粗格柵間、污水泵房、細格柵間、沉砂池及初沉池，及其相應配套設備。

2)二級處理階段：拆除原有厭氧塘(土池)，新建改良A/A/O池的預缺氧池、厭氧池兩部分，合建1座，分2組運行；停留時間分別為0.5 h，2.0 h。通過明渠進行多點進水，且有R=100%的污泥回流至預缺氧池及厭氧池前端。池中安裝潛水攪拌機，防止短流及污泥沉積。原組合池(曝氣池+二沉池)改造如下：a.原懸掛鏈曝氣池改造為缺氧池和好氧池兩部分，停留時間分別為：6.6 h,10 h。原有進出水管、閘門均不變動，正常使用；原污泥回流渠增加隔斷，分為混合液回流渠、污泥回流渠兩部分使用；混合液回流通過回流泵輸送至混合液回流渠(混合液回流比Ri=200%～250%)，污泥回流通過原排泥渠重力流輸送至新建污泥回流池(污泥回流比R=100%)。缺氧區(qū)與好氧區(qū)隔墻上、下層分設過渣孔、過水孔；缺氧區(qū)內設低速推流攪拌機，將回流混合液與原水混合，防止積泥；好氧區(qū)曝氣由懸浮鏈曝氣器改造為管式曝氣器。缺氧池中安裝低速推流攪拌機，防止短流及污泥沉積。在缺氧池前端(厭氧池出水管上)投加碳源，碳源來自設備間碳源投加裝置。b.二沉池采用平流式沉淀池，上設桁架式吸泥機。改造原配水系統(tǒng)，提高出水負荷要求。二沉池將原下端進水孔封堵，改為矩形堰上端進水；出水采用三角堰，L=156.18 m，最大時出水堰負荷2.09 L/(s·m)，平均時出水堰負荷1.48 L/(s·m)。好氧池標準狀態(tài)下污水需氧量715.78 kg O2/h，標準狀態(tài)下供氣量284.04 m3/min。全段采用管式曝氣器，共2 256套。每套由2根組合，單根性能參數：φ75×1 000 mm，開孔數17 400，通氣量(4～12)m3/根，氧轉移率大于30%，每根服務面積1.5 m2～2.5 m2。好氧池末端設混合液回流泵(帶浮筒)，每套浮筒上設2臺同型號水泵，共計6臺，4用2備，Q=(630-900-1 080)m3/h，H=(10-8-6.5)m，N=30 kW?；旌弦夯亓鞅萊i=200%～250%。

3)深度處理階段：新建中間水池、設備間、深床濾池。中間水池：池中設提升泵5臺，4用1備。Q=(350-500-600)m3/h，H=(14-12.5-10)m，N=30 kW。對污水進行二次提升，以滿足深度處理工藝的豎向需求，池內設低速推流攪拌機，防止積泥。設備間：用于放置深床濾池所需的反沖洗風機、碳源投加裝置、PAC加藥設備等。反沖洗風機3臺，2用1備，Q=40 m3/min，P=68.6 kPa，N=75 kW。碳源投加裝置2套，分別用于缺氧池、深床濾池的碳源投加。PAC加藥設備2套，用于深床濾池。深床過濾是使污水通過由某種顆粒或可壓縮濾料組成的濾床去除懸浮于污水中的顆粒物質，與傳統(tǒng)過濾相比較，濾床更深，濾料粒徑更大。在深床濾池工藝中，向水中投加藥劑，一般投加PAC，FeCL3，Ca(OH)2等，投加量可以通過試驗確定，混凝去除或降低的物質有：溶解性磷酸鹽(TP)、懸浮物(SS)，同時也可去除生物處理流失出的生物絮體碎片、游離細菌等形成的COD。深床濾池：1座(5組)，有效濾料總體積：480 m3，總過濾面積：262.3 m2，單池過濾面積：52.46 m2。處理負荷：平均時：濾速6.35 m/h(5組濾池同時運行)，強制濾速7.94 m/h (4組濾池同時運行)；最大時：濾速8.96 m/h(5組濾池同時運行)，強制濾速11.20 m/h (4組濾池同時運行)。反沖洗水泵2臺，1用1備。Q=790 m3/h，H=10 m，N=55 kW。放置于同深床濾池合建的清水池內。

4)消毒及出水：新建接觸消毒池、巴氏計量槽、在線監(jiān)測間，保留并利用原有消毒間。

接觸消毒池：通過投加二氧化氯來進行消毒，保證30 min的消毒接觸時間。巴氏計量槽：水位可測范圍0.05 m～0.75 m，流量可測范圍為12.5 L/s～850 L/s。消毒間：增加復合式二氧化氯發(fā)生器3套，2用1備，單臺有效氯產率10 kg/h。

4.2 污泥處理系統(tǒng)

新建污泥回流池、污泥池，保留并利用原有污泥泵房、污泥剩余泵、污泥脫水機房。污泥回流池:收集二沉池污泥，滿足污泥回流泵及剩余污泥泵連續(xù)運行的要求。池內設低速推流攪拌機，防止積泥。污泥回流泵3臺，2用1備，Q=(630-900-1 080)m3/h，H=(10-8-6.5)m，N=30 kW,污泥回流比:R=100%。剩余污泥泵2臺，1用1備，Q=23-30-40 m3/h，H=(15-10-7)m，N=2.2 kW。污泥池:根據污泥脫水系統(tǒng)工作運行周期，并結合初沉池、二沉池運行排泥方式，污泥池應有不小于每天8 h的剩余污泥量加初沉池污泥量的有效儲泥容積，即405 m3，原有的儲泥池最大有效容積250 m3，不能滿足工藝運行要求，須拆除原有儲泥池，并在原有位置新建1座450 m3污泥池，對初沉池、二沉池、污泥脫水系統(tǒng)運行進行調蓄。污泥脫水機房：更換原有設備，采用3臺環(huán)碟式污泥脫水機(2用1備)，進行連續(xù)工作。每臺環(huán)碟式污泥脫水機處理絕干污泥量為300 kg/h，每天16 h運行。脫水后含水率小于80%。

5 工程投資

升級改造工程投資為4 793.76萬元，其中，工程費用為4 020.59萬元，二類費用426.32萬元，預備費266.81萬元，鋪底流動資金80.04萬元。

6 結語

40 000 t污水處理廠升級改造采用“預處理+改良A2/O+深床濾池”工藝后，運行穩(wěn)定，效果良好，對COD，NH3-N，TN的去除率分別為90%,89%,77%，出水水質達到GB 18918—2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準表1中的一級A標準。改造工藝切實可行，為類似污水廠升級改造提供了借鑒。

[1] 崔玉川，劉振江，張紹怡.城市污水廠處理設施設計計算[M].第2版.北京：化學工業(yè)出版社，2003.

[2] 崔玉川，楊崇豪，張東偉.城市污水回用深度處理設施設計計算[M].北京：化學工業(yè)出版社，2003.

[3] 尤會春.改良A2/O工藝用于大連開發(fā)區(qū)污水二廠提標改造[J].中國給水排水,2014(12):145-147.

The upgrading and reconstruction engineering design of 40 000 tons sewage treatment plant

Wang Xiao

(TaiyuanHongyuanEnvironmentalEngineeringLimitedCompany,Taiyuan030012,China)

Combining with the actual situation of a sewage treatment facilities, through the analysis on influent water quality characteristics, used the process scheme of “pretreatment + secondary biochemical treatment + deep bed filter”, and analyzed systematically the specific process and design main points of transformation process, through the practice showed that the transformation process was feasible, could be used in other similar project for reference.

sewage treatment plant, water quality, water quantity, transformation process

2015-01-15

王 肖(1983- ),女,助理工程師

1009-6825(2015)09-0124-03

X703

A