某高標準排放污水處理廠設計及運行分析

劉雪林，尹利軍，張曉霞，孫 巖

(1.天津創業環保股份有限公司，天津 300381；2.中國市政工程華北設計研究總院有限公司，天津 300070)

1 工程概況

隨著經濟的發展、城市的建設和人們對環境要求的日益提高，有效保護和充分利用好水資源對城市可持續發展顯得尤為重要。天津市某污水處理廠設計規模為10萬m3/d，出水水質達到天津市地方標準《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(DB12/599-2015)中A標準。項目收水以生活污水為準，同時兼顧區域內部分工業污水的收集及處理。

2 設計進、出水水質及工藝流程

2.1 設計進、出水水質

據該天津市排水規劃、片區居民排水特點，結合天津已建污水處理廠進水水質情況，最終確定本工程設計進水水質。其進出水水質如表1所示。

表1 工程設計進、出水水質 mg/L

2.2 工藝流程

為強化生物脫氮除磷，處理單元采取多級AO工藝形式，深度處理單元采用“高效沉淀池+深床濾池”進一步去除SS和TP。難降解COD和色度的去除采用“臭氧氧化”工藝，消毒采用紫外線消毒工藝，污泥處理采用污泥濃縮脫水工藝，處理達到低于80%含水率以后外運統一處置，主要工藝流程見圖1。

2.3 總平面布置

原水經粗格柵進水泵房、細格柵曝氣沉砂池后進入初沉池，經沉淀的污水進入生物池，經生化反應的污水經二次沉淀后，由中間泵房提升至高效沉淀池、深床濾池、臭氧接觸池，出水經紫外線消毒后排放至河流。

3 主要構筑物及設計參數

3.1 粗格柵與進水泵房

粗格柵與進水泵房合建。粗格柵間共設兩條渠道，單渠寬度4.6 m，配置2臺寬1100 mm、柵條間隙20 mm鋼絲繩式格柵除污機，2臺互為備用，同時配置長度8 m的螺旋柵渣輸送機1套。進水泵房內設內設4臺(3用1備)流量可提升不堵塞式大型潛水污水泵，水泵參數Q=530 l/s，H=15.5 m，P=120 kW，其中1臺配變頻調速電機。

圖1 污水處理廠工藝流程

3.2 細格柵與曝氣沉沙池

細格柵間內共設計3條渠道，單渠寬度0.9 m，后端2 m，考慮冬季運行，細格柵與曝氣沉砂池合建在房子內。工作渠安裝有3臺內板式格柵機，進水渠寬900 mm，過水渠寬2000 mm，柵條間隙6 mm，3臺互為備用。同時配置2套功率3 kW的柵渣清洗壓榨機。曝氣沉砂池3格，寬2.5 m，有效水深2.5 m，停留時間為6.7 min，水平流速0.1 m/s，曝氣量為0.2 m3/m3。

3.3 生物池

生物池采用改進多級AO的形式，并且在生物池首端設置厭氧區，創造良好的厭氧釋磷環境。AO脫氮系統共設2級，進水的50%～70%進入厭氧段，剩下部分直接進入第二級缺氧段。一部分進水在厭氧區完成釋磷反應后流入第一級缺氧段，與內回流液混合后通過反硝化作用去除內回流中的硝態氮，然后進入好氧區。另外一部分污水直接進入第二級缺氧區，與來自前級好氧段的污水混合進行反硝化，然后流入第二級好氧段(圖2)。

圖2 改進多級AO工藝流程

生物池共1座，總設計流量為100000 m3/d；總泥齡為16 d，其中厭氧段泥齡為1 d；污泥負荷為0.076 kgBOD/kgMLSS；污泥產率為0.83 kgSS/kgBOD；剩余污泥量為25371 kg/d (含水率99.16%)；第二段內回流比最大為250%，外回流比最大為100%；第一缺氧段進水分配比例為40%～60%；平均流量下停留時間為19.91 h，其中厭氧段1.27 h，第一缺氧段4.49 h，第一好氧段5.05 h，第二缺氧段4.47 h，第二好氧段4.63 h；第一段混合液懸浮固體濃度為4660 mg/L，第二段為4100 mg/L。

生物池總容積為82958 m3，有效水深6.5 m。非曝氣區設置潛水攪拌器，在好氧區設置微孔管式攪拌器。在第一好氧段和第二好氧段各設置4臺混合液回流泵，參數Q=3500 m3/h，H=1.2 m ，N=14.3 kW。

3.4 二沉池

二沉池為矩形周進周出式，最大設計流量為1.52 m3/s;設計最大表面負荷為1.34 m3/(m2·h) 。矩形二沉池6座，單池尺寸為61 m×11 m，有效水深為4.8 m。主要設備包括非金屬鏈條刮泥機、套筒排泥閥等。

3.5 回流及剩余污泥泵房

將一定量的活性污泥回流到生化池，同時將剩余污泥排出生化系統外。全廠設置1座，尺寸8.5 m×7.2 m，水深5.8 m，最高回流比是100%。回流污泥泵4臺(3用1備，其中一臺配變頻)，參數Q=1390 m3/h，H=4 m，N=18.9 kW。剩余污泥泵3臺(2用1備)，參數Q=145 m3/h，H=15 m，N=11 kW。

3.6 高效沉淀池

通過混合、絮凝、沉淀進一步去除水中的總磷及懸浮物。池體共6格，總設計流量為4.288 m3/s，尺寸為64 m×59 m×8.5 m。斜管區表面負荷為13.4 m/h；斜管沉淀池直徑為17 m。混合段設置槳葉式攪拌器12臺，功率為7.5 kW；絮凝段設置套筒槳葉式攪拌器6臺(變頻)，功率為15 kW；沉淀區設置圓形刮砂橋6臺；另設置14臺(12用2冷備)轉子污泥泵用于污泥循環及排放，參數Q=120 m3/h；H=20 m:N=18.5 kW。

3.7 深床濾池

將沉淀處理后污水進一步實現泥水分離，保證出水水質達標。深床濾池設計1座，共12格，總設計流量171000 m3/d；單格過濾面積125 m2；濾料厚度1.4 m；沖洗周期24 h。主要設備有布氣布水系統14套；濾料介質3500 m3；支撐介質671 m3。

3.8 臭氧接觸池

污水與氧化劑反應，去除COD并進行脫色除味，現有系統需在接觸池前進行提升。平均停留時間為56 min。主要設備有射流器3臺，曝氣器3臺，臭氧尾氣破壞系統2套。

3.9 鼓風機房

為污水處理提供足夠的空氣量，共設1座，標準狀況下最大供氣量38000 Nm3/h，平均供氣量30000 Nm3/h。主要設備有單級高速離心式鼓風機3臺(2用1備)，參數Q=15000 Nm3/h，P=770 mbar，N=410 kW；卷簾式空氣過濾器2臺，設計流量20000 Nm3/h。

3.10 紫外線消毒渠

對出水消毒，使其達標排放，設計參數Q=4.3 m3/s；出水糞大腸菌群數≤103個/L；紫外透光率不大于61%；紫外線劑量≥21 mJ/cm2。配置低壓高強紫外線消毒系統，平均流量4萬m3/d，系統包括紫外燈模組、鎮流器、水位控制器(可調堰)等以及在線清洗、自控監測等配套系統。

3.11 污泥濃縮脫水機房

通過濃縮、脫水降低污泥含水率，便于后續污泥處理。平均總污泥產量為22707 kg/d；初沉干污泥量9871.9 kg/d；剩余干污泥量11026.8 kg/d；化學污泥量1808.9 kg/d；總污泥體積1762.4 m3/d；實際含水率98.71%。

3.12 全過程除臭系統

為保證全廠除臭效果，在生物池內放置除臭培養箱，在剩余污泥泵房內設置污泥回流泵。主要設備有除臭污泥培養箱40臺；除臭污泥回流泵2臺，參數Q=125 m3/h，H=17 m，N=12 kW。

4 運行結果

本項目自2019年1月運行以來，出水各項指標均可穩定達到設計標準要求，經多次監測，其主要出水水質指標如表2所示。

表2 實際進、出水水質指標 mg/L

5 結語

通過一年多的運行，“改進型的多級AO+高效沉淀池+深床濾池+臭氧氧化”的處理工藝在天津市某處理工程上取得了良好的運行結果，該污水廠運行水量滿足服務范圍內現狀水量，出水水質穩定達到天津市地方標準《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(DB12/599-2015)A類標準。實踐證明，工藝穩定可靠，技術可行，可供同類城市污水處理廠參考借鑒。