基于連續砂濾池的污水廠提標改造工程設計

李志鵬（廣東省建筑設計研究院，廣東廣州510010）

基于連續砂濾池的污水廠提標改造工程設計

李志鵬（廣東省建筑設計研究院，廣東廣州510010）

以中山三鄉鎮污水處理廠為例，新增以連續砂濾池為主要處理構筑物的深度處理工藝，對污水廠一期、二期出水進行提標改造，使出水由《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級B標準達到一級A標準。本文主要從現狀存在問題、設計方案選擇、構筑物設計參數等方面進行了論述。

污水廠；連續砂濾池；提標改造

1 項目概括

三鄉鎮污水處理廠位于鴉崗運河下游、沙坦公路與105國道的交叉口，污水廠一、二期工程分別于2007年和2010年建成投產，總規模為7萬m3/d，其中一期2萬m3/d，二期5萬m3/d，一、二期工程均采用CASS工藝，處理后出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級B標準，經廠外排洪溝排至鴉崗運河。

三鄉鎮污水處理廠總用地112395m2，其中一期構筑物用地面積6397m2，二期構筑物用地面積7780.22m2；總建筑面積3253.81m2，其中一期總建筑面積3016.5m2，二期總建筑面積237.31m2。

2 現狀及存在問題

2.1 現狀水量

根據廠區運行水量數據，一期工程自2007年運行以來，水量逐漸穩定，目前平均進水量約1.93萬m3/d，二期工程2010年底投產運行，目前平均進水量約5.17萬m3/d。污水處理廠一二期現狀運行總水量為7.1萬m3/d，廠區基本滿負荷運行。

2.2 現狀水質

根據運行單位提供的2015年期間的實際進出水數據進行分析，該時間段進出水情況如表1。

表1 2015年實際運行進出水水質情況

由表1看出，大部分時間段進出水水質在設計范圍內，偶爾水質波動。實際運行出水水質情況已穩定達到了《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級B標準，部分指標未能達到一級A和廣東地標一級標準高值的要求。

2.3 現狀工藝流程

三鄉鎮污水處理廠一期、二期工程均采用CASS工藝，工藝流程如圖1～2所示。

2.4 存在問題

2.4.1 SS指標

根據運行數據，SS的進水平均值48mg/L，波動范圍25～110mg/L；經生化處理后，出水SS濃度均值接近10mg/L，波動范圍在2～15mg/L，已穩定達到了一級B標準，但不能達到一級A和廣東地標一級標準高值的要求，因此SS指標屬于提標改造工程的目標指標。

2.4.2 TP指標

根據運行數據，TP的進水平均值3.2mg/L，波動范圍1.5～6mg/L；經生化處理后，出水TP均值為0.42mg/L，波動范圍在0.5～0.9mg/L，已穩定達到了一級B標準，但不能達到一級A和廣東地標一級標準高值的要求，因此TP指標屬于提標改造工程的目標指標。

圖1 一期工藝流程圖[1]

圖2 二期工藝流程圖[2]

2.4.3 TN和NH4-N指標

根據運行數據，NH4-N的進水平均值21.6mg/L，波動范圍80～310mg/L；經生化處理后，出水NH4-N均值為1.6mg/L，波動范圍0.1～11mg/L，平均去除率92.6%，常規生化反應能穩定實現NH4-N的一級A達標排放。

進水TN均值為27.55mg/L，波動范圍21.3～41.4mg/L；經生化處理后，出水TN均值為10.30mg/L，波動范圍 5.02～19.0mg/L，TN去除效率在正常范圍內，年均值滿足一級A排放標準的要求。但在每年冬季低溫時段，TN出現偶爾超標的情況，分析其超標原因為，此時段天氣較為寒冷，降雨量少，污水廠進水水質濃度高，水量低。

從技術可行性和經濟合理性角度考慮，有機物（CODCr、BOD5）和氮的達標去除應盡量在二級生物處理工藝單元中完成，特別是NH4+-N和TN的去除。

根據一、二期工程的設計參數及現狀運行情況，本工程可以通過控制運行參數，在實現完全硝化的基礎上，充分保證反硝化的環境，合理分配碳源、充分利用活性菌種的自養降解作為反硝化碳源，控制出水TN達標。根據經驗數據CASS工藝對TN的去除效率一般在55～75%之間，通過調整運行參數可實現對TN的去除率達到65%以上，則TN出水可以實現一級A達標排放，不需增加深度處理設施。

因此，本次提標改造的主要目標污染物為SS、TP，需增加三級處理設施，以滿足一級A和廣東地標一級標準高值的要求。

3 技術方案比選

連續流砂濾池、V型砂濾池及濾布濾池在提標改造工程中使用率較高，本工程考慮將V型砂濾池、濾布濾池與連續流砂濾池進行比較，具體如表2所示。

表2 濾池比較表

濾布濾池具有占地面積小、前期投資費用低的優勢，但濾布濾池單獨使用時抗沖擊負荷能力較差，且后期維護管理復雜。一般與高效沉淀池聯用，聯用后占地面積、投資及運行費用均有增加。

連續流砂濾池與V型砂濾池的抗沖擊負荷能力、處理效果的可靠性要優于濾布濾池，管理維護上也較濾布濾池簡單，兩種砂濾池的設備更換費用較低，連續流砂濾池與V型濾池相比，連續流砂濾池的占地面積更小、水頭損失更低，在已建污水廠的升級改造工程中更具應用優勢，而且連續流砂濾池抗沖擊負荷能力更強，對藻類、微纖維、油脂影響適應能力較強，出水效果穩定，無需反沖洗，操作控制簡單，維護管養少，自動化程度高。

因此，推薦采用連續砂濾池作為本次設計的主體過濾工藝。

4 工程技術方案

4.1 設計規模

根據《中山市污水工程建設規劃修編（2010～2020年）》，2020年中山三鄉鎮污水處理廠規模為11萬m3/d。因此，本次提標改造按照土建規模11萬m3/d，設備規模7萬m3/d設計，總變化系數為1.3。

4.2 設計進水水質

綜合考慮原有設計出水標準及現狀實際出水水質確定本工程設計進水水質，其中TN和NH4-N等不作為本次提標改造的控制因素，設計進水水質如表3。

表3 進水水質表

4.3 提標改造方案

根據上述分析，本工程針對SS及TP主要采用的工藝方案如下所示：

（1）污水處理工藝：連續砂濾池工藝。

（2）消毒工藝：采用紫外線消毒工藝（見圖3）。

4.4 污泥處理方案

提標改造區新增的污泥量主要有化學污泥和去除SS產生的污泥兩部分組成，經計算，本工程新增污泥量約0.74tDS/ d，仍考慮通過原有污泥脫水系統進行處理，原帶式濃縮脫水一體機的運行時間將延長。

5 構筑物設計

5.1 細格柵及提升泵房

圖3 提標改造工藝流程圖

為減少占地面積，本工程考慮將細格柵及提升泵房聯合設置，網板式細格柵可有效去除二次沉淀池難以去除的微纖維、懸浮物等雜質，以保障連續流砂濾池高效運行；提升泵房的設置，可減少后續構筑物埋深，減少基坑支護費用，同時保證出水水位大于鴉崗運河50年一遇洪水位，避免設置退水泵房。

該構筑物平面尺寸為13.20m×8.20m，深度為4.50m，其中網板式階梯格柵3臺 （遠期增加1臺），直徑1700mm，功率0.37kW+0.75kW，柵條間隙3mm；軸流泵配置3臺（2用1備），流量為1530m3/h，設計揚程4.0m，最大揚程6m，功率為24kW。

5.2 連續砂濾池

為進一步去除出水的污染物質，保障污水處理廠出水達標。本工程連續流砂過濾器共分18組，每組安裝8套，共計144套。本次設計安裝80套，平面尺寸為38.83m×29.20m，深度為 4.50m，設計濾速為v=8.39m/h，濾層有效厚度為 h= 2.00m，粒徑為1.2～2.0mm。

5.3 紫外線消毒渠

紫外線消毒渠共分為3渠，其中1渠為超越渠，本次安裝紫外線消毒設備1套，遠期增加1套。紫外線燈采用低壓高強型燈管，消毒后出水糞大腸菌群數≤1000個/L。紫外線有效劑量不應低于20m J/cm2。

5.4 風機房

風機房為連續流砂濾池的配套設施，平面尺寸為13.30m× 12.40m，為連續流砂濾池的反洗提供壓縮空氣，壓縮空氣量為6.7～13.3m?/min，設置空氣壓縮機3臺，2用1備，遠期增加1臺。

5.5 加藥間

為使出水TP≤0.5mg/L，需設置化學除磷設施。本工程加藥間為現狀已建，除磷藥劑推薦采用液體PAC，藥劑投量為20～40mg/L。

6 結論

污水處理廠使用連續砂濾工藝作為提標改造主體工藝在中山市尚屬首例，對其它鎮提標改造工程具有指導性意義。連續砂濾工藝具有土建造價低、占地省、施工簡單、使用壽命長、控制簡單等優點[3]，相較于其它工藝優勢明顯。

[1]李亞選，贠英偉，仝致琦，劉亞超.中山市三鄉鎮污水處理廠工程設計[J].給水排水，2007，33（12）：32～35.

[2]郭 坤.中山市三鄉鎮污水處理廠改擴建設計經驗總結[J].城市建設理論研究（電子版），2012（2）.

[3]楊磊三，李駿飛，余 濤，李德強，周煒峙.廣州市新華污水處理廠提標改造工程設計[J].中國給水排水，2016，32（8）：47～50.

所獲榮譽及獎勵：2015年度廣東省優秀工程勘察設計獎三等獎；2015年度廣東省優秀工程勘察設計獎二等獎。

X703

A

2095-2066（2016）32-0001-02

2016-11-2

李志鵬（1985-），男，漢族，工程師，碩士研究生，主要從事市政工程設計工作。