北海市紅坎污水處理廠升級改造工藝設計

張林峰

（蘭州市城市建設設計院，甘肅 蘭州 730050）

1 工程背景

北海市紅坎污水處理廠位于北海市西北，北距市區地角路500m，距北海港約1500m。北海市紅坎污水處理廠處理規模為20×104m3/d，分兩期建設，均采用微曝氧化溝工藝，出水水質可穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）中的一級B標準。隨著社會的發展和環保標準的不斷提高，當地環保部門要求城市污水處理廠排放廢水應達到一級A標準。因此，為滿足環保要求，需對該污水廠進行提標改造，將污水廠出水進行深度處理，確保出水達標排放。

2 深度處理單元設計進、出水水質

根據北海市紅坎污水處理廠運行現狀，處理出水可達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）的一級B標準。因此，以一級B標準作為深度處理單元的設計進水水質，以一級A標準作為深度處理單元設計出水水質。具體水質指標見表1。

表1 深度處理單元設計進出水水質 單位：mg/L

3 升級改造工程污水處理工藝設計

3.1 升級改造思路

北海市紅坎污水處理廠改造前整體運行狀態穩定，主體工藝處理效果良好，處理出水水質和改造后需達到的排放標準差距較小，廠區內有剩余空間可供新建池體。因此，綜合考慮改造的處理效果和改造費用，采取保持現有二級處理工藝不變，增加深度處理單元的方式進行升級改造。

通過對比分析表1中的設計進出水水質，升級改造的重點和難點為廢水的脫氮。在進深度處理單元之前，廢水已經過二級生化處理，廢水中的廢水的B/C較低，僅為1/3左右，廢水中多為難降解有機物。廢水中的BOD5/TN過低，僅為1左右，脫氮難度較大。考慮到排放標準要求TP≤0.5mg/L，為保證出水穩定達標，需進行化學除磷。

3.2 深度處理工藝的選擇和確定

目前，深度處理常用的工藝主要有：①二級出水+混凝+過濾+消毒；②二級出水+混凝沉淀+過濾+消毒；③二級出水+混凝沉淀+過濾+活性炭吸附+消毒；④反硝化深床濾池工藝；⑤后置反硝化生物濾池+高效絮凝斜管沉淀工藝；⑥以膜分離為主的高級深度處理工藝等。

工藝①、②投資相對較低，但脫氮效果相對較差，出水穩定性差；工藝③以去除微量有機污染物、金屬離子、色度和病毒等污染物為主；工藝④脫氮效果好，但除磷效果相對較差；工藝⑤兼具脫氮除磷功能，投資費用較低；工藝⑥投資及運行成本較高，適用于對回用水質要求較高的深度處理廠，不適用于本工程。

結合北海市紅坎污水處理廠運行現狀及廠內用地情況，本工程采用后置反硝化生物濾池+高效斜管沉淀工藝作為深度處理單元的主體工藝。該工藝整體布置較緊湊、占地較小、一次性投資較低、可根據水質水量變化連續工作，出水水質較好，可根據進水水質調整不同的運行模式，運轉靈活，高效斜管沉淀池底部設置回流泵，使投加藥劑充分得到利用，節約成本。

3.3 深度處理單元工藝流程

一期、二期二沉池出水通過超細格柵后進入提升泵房，經潛污泵提升后進入后置反硝化生物濾池、高效斜管沉淀池，最后通過紫外線消毒后排入內港。工藝流程見圖1。

4 升級改造工程設計

4.1 超細格柵

圖1 深度處理單元工藝流程圖

設置2套內進式網板超細格柵，柵隙2mm，超細格柵沖洗配套中壓沖洗泵2臺，高壓沖洗泵2臺。運行方式按時間定時和設定的水位差運行，由 PLC 自動控制，也可以現場控制。

4.2 提升泵房

設1座提升泵房，提升泵房面積436.5m2，池深6.0m，有效水深4.0m；配套潛水排污泵5臺，4用1備，單臺泵流量：2800m3/h；揚程：10.0m，功率：110KW，運行方式根據提升泵房內液位，由PLC自動控制，水泵按順序輪值運行，也可現場手動控制。

4.3 后置反硝化生物濾池

后置反硝化生物濾池處于非好氧狀態，通過廢水中的硝酸根離子給微生物提供氧，在反硝化細菌的作用下硝酸根離子跟污水中的碳源（BOD5）發生反硝化反應，在去除污水中污染物（BOD5）的同時硝酸根離子被還原成氮氣（N2）。由于廢水中的碳源（BOD5）較少，在進入后置反硝化生物濾池之前，需投加一定量的甲醇。

為保持生物濾池的活性及去掉部分固體懸浮物和污泥，需定期對生物濾池進行反沖洗。反沖洗采用氣水聯合反沖洗的方式，反沖洗水泵和鼓風機可供生物濾池共同使用。

后置反硝化生物濾池設1座10格，單格凈尺寸B×L×H=10.5m×6.0m×10.0m。

設計參數：單格濾池面積：63 m2；濾料厚度：3m；濾料尺寸：4- 8mm；設計濾速：13m/h；強制濾速：14m/h；反沖洗周期：48h；反沖洗用水量：1890m3/h；反沖洗用氣量：5670 Nm3/h。

圖2 生物濾池運行模式示意圖

單池配套防濾料流失裝置1套，L=6.0m，材質為不銹鋼和PPH；空氣布氣裝置1套，L=10.5m，材質為不銹鋼；電動閘板B×H=600mm×600mm，1套，功率N=1.0KW；配套濾板54塊。

圖3 生物濾池反沖洗模式示意圖

4.4 LHPS 高效斜管沉淀池

LHPS高效斜管沉淀池是混凝區、絮凝區、沉淀濃縮區和斜管分離區的組合體，集混凝、絮凝、沉淀、濃縮功能于一體，可代替功能單一的沉淀池。與傳統工藝相比，LHPS高效斜管沉淀池池體體積和占地面積大大縮小，可有效提高有機物和懸浮物的去除率。沉淀池設有污泥回流泵可將部分污泥回流，使投加藥劑得到充分利用，顯著提高絮凝效果，有效降低運行成本。

本工程設置4座高效斜管沉淀池，設計參數及配套設備如下：

單座凈尺寸B×L×H =15m×23m×7.4m

混凝停留時間：3min；絮凝停留時間：10min；沉淀池的面積：225 m2；上升流速：9.2 m/h；安裝斜管的面積：140m2；斜管上升流速：14.9 m/h

單座效斜管沉淀池配套設備：混凝攪拌器1臺，單臺功率N=15kW；絮凝攪拌器1臺，單臺功率15 kW（配有變頻器）；導流桶1個；斜管面積：140m2；集油管根（DN 300，L=15m）；刮泥機臺（直徑15m，0.75kW）；回流污泥泵：2臺，1用1備，Q= 110 m3/h，H=2bar；剩余污泥泵2臺，1用1備，Q=25m3/h，H=3bar。

圖4 高效斜管沉淀池示意圖

4.5 紫外線消毒渠

設一座紫外線消毒渠，尺寸B×L×H=15.6×7.7×1.60m，有效紫外劑量為Dose = 22（mWs/cm2）。配套紫外線消毒設備2套，單套功率P=70KW。

4.6 鼓風機房

設1座反沖洗鼓風機房，平面尺寸B×L=15.2m×13.2m，配套反沖洗鼓風機：3臺（2用1備），單臺風機流量2850 m3/h，揚程0.85bar，功率N=132KW。

4.7 加藥間

設1座加藥間，平面尺寸B×L=17.1m×8.6m，混凝劑為聚合FeCl3，投加量為10.5mgFe/L溶液；配套儲罐2個，單個容積50 m3，配套投加計量泵4臺（3用1備），單臺泵流量Q=200 L/h，H=20m，功率N=5.5KW。助凝劑采用聚丙烯酰胺（PAM），投加量0.5 mg/L溶液，配套聚丙烯酰胺（PAM）制備單元：2臺，制備容積4000L/臺，配套功率N=4.0KW；配套螺桿泵：5臺（4用1備），單臺投加泵流量Q=1500L/h，H=20m，功率N=7.5KW。

4.8 碳源投加間

設1座碳源投加間，平面尺寸B×L=6.0m×8.6m，投加量18.0g/m3；配套甲醇儲罐：2個，容積50m3，配套甲醇投加泵：3臺（2用1備，變頻調速、防火防爆），單臺泵流量Q=300L/h，H=20m，功率N=2.2KW。

5 技術經濟指標

項目總投資約15324.00萬元，折合766.2元/m3；深度處理單元運行直接成本0.368元/m3，折合2686.4萬元/a。

6 結語

北海市紅坎污水處理廠提標改造工藝運轉靈活、節能降耗、節約成本，處理出水可穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）的一級A標準，可有效降低排入近海的污染負荷，顯著改善北海市地表水環境質量，有力維護居民的用水安全。