庫區某污水處理廠提標改造設計

黃 康，鄭星宇，何 華，劉紅霞

(1.重慶市渝東水務有限公司，重慶 404000；2.重慶市三峽水務北碚排水有限責任公司，重慶 400700；3.重慶市排水有限公司，重慶 400012；4.重慶和睦環保工程有限公司，重慶 401121)

1 概述

該污水處理廠一期處理規模為20000m3/d，二期提標改造工程建設規模為30000m3/d，土建規模兼顧擴建工程提標部分。出水水質根據要求也由一期的一級B 標升為《城鎮污水處理廠污染物排放標準》 （GB 18918—2002） 中的一級A 標準。根據保護三峽庫區水環境的需要，并針對目前該污水處理廠一期已超負荷運行，對該污水處理廠二期擴建及提標改造工程是十分必要和緊迫。

2 進、出水水質及工藝流程

該污水處理廠一期工程采用具有生物脫氮除磷功能的CASS 生物池工藝，并輔以化學除磷，保證出水磷酸鹽小于1.5mg/L。一期設計進、出水水質見表1。執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》 （GB18918-2002） 一級標準的B 標準。

污水處理廠提標改造后，出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》GB18918-2002） 一級標準的A 標準。設計進、出水水質見表2。

表1 一期工程設計進、出水水質

一期工程污水處理工藝為：粗格柵—進水泵站—細格柵—旋流沉砂池—CASS 生物池—接觸池消毒池—達標出水。二期采用A/A/O+MBR 工藝，污泥處理采用機械濃縮脫水工藝。

根據提標要求，污水處理區設置細格柵及曝氣沉砂池、精細格柵、A/A/O 生物池及MBR 膜池等生產構筑物，順工藝流程從北向南布置。紫外線消毒渠及回用水池靠近排放水體布置。鼓風機房靠近生物池布置。對主要的臭氣源集中收集處理。

表2 提標改造工程設計進、出水水質

3 工程設計

本工程為地埋式污水處理廠，擴建工程近期（2020 年）：污水量1.5 萬m3/d，污水量總變化系數系數K=1.40（變化系數按4.5 萬m3/d 考慮），最大小時流量875m3/h；遠期（2030 年）：污水量3 萬m3/d，污水量總變化系數系數K=1.36（變化系數按5.0 萬m3/d 考慮），最大小時流量1700m3/h。

由于本工程為地埋式污水處理廠，土建構筑物擴建難度較大，只能土建構筑物一次性建成，設備可分批按照。

3.1 主要生產建（構） 筑物設計

1） 細格柵間及曝氣沉砂池。

①細格柵：按遠期流量1813m3/h 設計，過柵流速0.8m/s，柵條間隙5mm。主要工程內容為設2 道自動除渣的內進流網板格柵除污機，每道格柵渠道寬1.2m，空隙5mm，柵前水深0.9m。近期格柵每天攔截的柵渣量約1.5m3/d，柵渣含水率約80%，柵渣用螺旋輸送機輸送至柵渣壓榨機，柵渣經壓榨后外運。

②曝氣沉砂池：按遠期流量1813m3/h 設計，水平流速0.06m/s，水力停留時間4.8min。主要工程內容為：設曝氣沉砂池一座，單座分2 池，每池寬3.1m。近期的2 座池中間各設有一臺提砂泵，并抽送砂水混合物輸送至砂水分離器，分離后的干砂外運。砂泵設在沉砂池下部。排砂量約1.5m3/d，含水率60%。

2） 精細格柵。

精細格柵間土建按規模30000m3/d 設計，設備按遠期規模30000 萬m3/d 設計。設計流量：Q=1813m3/h，過柵流速：0.7m/s，網板孔隙：1mm。主要工程內容為：設2 道內進流式網板格柵除污機，每道格柵渠寬1.4m，網板孔隙1mm，柵前水深1.0m。運行方式為：格柵除污機可人工啟動、定時啟動或根據格柵前后水位差自動運行。格柵每天攔截的柵渣量約4.5m3/d，柵渣含水率約60%，柵渣通過螺旋壓榨機壓榨后外運。

3） A/A/O 生物池。

土建規模為30000m3/d，分為兩座生化池，單座規模15000m3/d。設計水溫15～25℃，冬季水溫按13℃校核。

單座設計參數為：A/A/O 生物池總停留時間為11h；厭氧池水力停留時間為1.5h，污泥濃度為3.2g/L；缺氧池水力停留時間為4h，污泥濃度為6.5g/L；好氧池水力停留時間為5.5h，污泥濃度為8.3g/L，氣水比為6.3∶1；缺氧至厭氧回流比為100%，好氧至缺氧回流比為300%，膜池至好氧回流比為500%。

主要工程內容為設A/A/O 生物池2 座，每座分為厭氧、缺氧、好氧三個區域。單座厭氧池平面尺寸24.0m×6.4m，有效水深6.10m，池深7.4m。單座缺氧池平面尺寸12.0m×34.4m，有效水深6.05m，池深7.4m。單座好氧池平面尺寸10.75m×53.3m，有效水深6.0m，池深7.4m。主要設備為（1 座生物池） 厭氧池推流器2 臺，單臺功率3kW；缺氧池推流器2 臺，單臺功率3kW；好氧池推流器2 臺，單臺功率3kW；曝氣器1310 個，Ф300，3m3/h·個；膜池至好氧池回流泵，2 臺，1 用1 備，1 臺變頻，單臺869L/s，1.0m，18.5kW；好氧至缺氧池回流泵，2 臺，1用1 備，1 臺變頻，單臺521L/s，1.0m，10kW；缺氧至厭氧池回流泵，2 臺，1 用1 備，1 臺變頻，單臺175L/s，1.0m，4kW。運行方式為：厭氧池、缺氧池和好氧池水下推進器連續運轉，使污泥處于懸浮狀態。好氧池溶解氧通過調節鼓風機的送風量，控制在2.0mg/L 左右。當溶解氧濃度變化超出范圍時，首先由溶解氧測定儀發生信號，啟動供氣管上的電動調節閥，氣量的變化使管網壓力發生變化，然后由壓力傳感器將信號傳送到鼓風機的導葉控制器，調節導向葉片的角度和開度，使供氣管網壓力回到最佳狀態。

4） MBR 膜池及膜設備間。

土建設計規模為30000m3/d，分為2 座，單座規模15000m3/d。膜池水力停留時間1.38h；單座膜池設膜箱22 個，單個組件面積為2100m2；名義通量為17.65 L/m2·h；污泥濃度為10g/L。

主要工程內容為設膜池2 座，單座平面凈尺寸為21.7m×16.8m，有效水深3.6m，池深5.15m。設產水池2 座，單座尺寸8.1m×5.85m×5.15m。設中和池2 座，單座尺寸8.1m×5.85m×5.15m。設清洗池2 座，單座尺寸11.3m×5.85m×5.15m。設膜設備間2 座，單座平面尺寸7.5m×23.15m。主要設備包括：膜組器44 組，單組膜面積2100m2，PVDF 中空纖維中襯膜；產水泵9 臺，8 用1 備，單臺Q=250m3/h，H=11.5m，N=15kw，變頻控制。液環真空泵2 臺，1 用1 備，單臺Q=165m3/h，最大真空度4%，4kW。

5） 鼓風機房。

鼓風機房設計裝規模30000m3/d。設計參數為生物池好氧區近期設計供氣量為8400m3/h；供氣壓力為0.07MPa。膜吹掃設計供氣量為184m3/min；供氣壓力為0.044MPa。

主要工程內容包括：①生物池好氧區：選用離心鼓風機，共設3 臺機組，2 用1 備。鼓風機參數為機組每臺風量為70m3/min，壓差0.07MPa，配套電機功率132kW。②膜吹掃：選用三臺風機，2 用1 備。每臺風量為92m3/min，壓差44.1kPa，配套電機功率85kW。運行方式根據好氧池溶解氧濃度的反饋，控制機組開停及調節風量，鼓風機的出風量可通過調節進口出口導流葉片角度進行自動調節，調節范圍100%～50%。

6） 加藥間。

本工程需化學法去除的磷約2.0mg/L。投加鐵鹽作混凝劑時，其投加混凝劑與污水中的總磷的摩爾比宜為1.5～3.0，設計取2.0。聚合硫酸鐵在溶液中以[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2] m 形式存在，則近期需投加聚合硫酸鐵量為38.02mg/L，則近期每天所需聚合硫酸鐵約1140.6kg/d，聚合硫酸鐵溶液以5%計，每天所需聚合硫酸鐵溶液22.8m3/d。

主要工程內容為加藥間內分別設一座溶解池和一座溶液池，各分兩格，近期每日調配1 次。溶解池單格尺寸：2.8m×2.8m，溶液池單格尺寸：2.8m×2.8m。溶解池每格內分設1 臺攪拌器，轉速125r/min，功率1.5kW；溶液池每格內分設1臺攪拌器，轉速84r/min，功率3.0kW。投藥泵選液壓隔膜計量泵3 臺，2 用1 備，單臺流量=1000L/h，H=0.40MPa。

7） 儲泥間。

按近期規模30000m3/d 設計，分為2 座。近期污泥總量6.12tDs/d，污泥含水率99.2%，污泥體積765m3/d；單格有效容積113m3，停留時間7.0h。主要工程內容為設儲泥池2 座，單座直徑6.0m，池深4.8m。采用中心傳動濃縮機2 套，單機功率P=0.55kW，用于儲泥池攪拌及濃縮。

8） 污泥濃縮脫水車間。

污泥濃縮脫水機房按50000m3/d 規模設計。近期設計參數：污泥干重：7.5t/d，含水率99.0%（經儲泥池濃縮后），污泥量750m3/d；脫水后污泥量為30～37.5m3/d，含水率75%～80%；絮凝劑（聚丙烯酰胺） 投加量：5.0kg/t 干固體。

主要工程內容為近期工程選離心脫水機2臺，單臺流量Q=70～100m3/h，N=100kW，每臺連續運行8h/d。配套輔助設備有進泥螺桿泵為Q=70～100m3/h，H=20m，P=11kW，2 臺絮凝劑制配系統：Q=3～6kg/h ，V=6000L ，P=5.5kW，1 套；加 藥 螺 桿 泵：Q=240 ～1200L/h，H=20m，P=2.2kW，2 臺；出料泵為Q=70～100m3/h，H=20m，N=11kW，2 臺；污泥料倉為50m3。

9） 紫外線消毒渠及巴氏計量槽。

該污水處理廠一、二期出口共用，故紫外線消毒渠及巴氏計量槽設計規模5 萬m3/d，共1 座。

①紫外線消毒渠，設計流量2833m3/h，消毒器生物驗定劑量為20mJ/cm2，

燈管總數量不少于100 支。設置紫外線消毒渠1 座，平面尺寸為9m×4m，池深2.75m，連續運行。

②巴氏計量槽，設計流量2833 m3/h，設巴氏計量槽1 座，平面總尺寸為16.5m×1.5m，池深3.25m～4.5m。

10） 生物復合濾池。

該污水處理廠臭氣濃度較大的地方主要是污水前處理部分（進水井、粗、細格柵間）、生物池和污泥處理單元。

①主要臭氣產生單元的收集方式

細、精細格柵間：格柵井上部采用玻璃鋼蓋板密封，在玻璃鋼蓋板上開進氣孔。同時需對格柵設備本身進行密閉，并對格柵出渣區域進行封閉。

曝氣沉砂池：采用不銹鋼骨架+10mm 厚陽光板對其單獨隔離，單面帶小門，方便渣斗和渣車進出。

出渣斗：格柵、砂水分離器出渣斗為臭氣濃度較高區域，考慮該部分采用不銹鋼骨架+10mm厚陽光板對其單獨隔離，單面帶小門，方便渣斗和渣車進出。

A/A/O 生物池：采用熱浸鋅鋼蓋板密封，蓋板可掀起，方便檢修以及對生物池的運行狀態進行觀察，為生產運行提供了方便。

儲泥池：采用玻璃鋼蓋板密封，在蓋板的適當位置分別開設進氣孔。

污泥脫水車間：脫水工藝采用離心機脫水，污泥進入脫水機房后所途經管道、污泥泵、離心機、污泥貯料倉以及泄料倉全程密封。

污泥車庫（污泥出料間）：為封閉式操作空間，設有卷簾門，平時卷簾門關閉。設置除臭風管將臭氣抽出。

②除臭風量

進水泵吸水井、沉砂池臭氣風量按單位水面積10m3/m2·h 計算，增加1～2 次/h 的空間換氣量；初沉池、濃縮池等構筑物臭氣風量按單位水面積3m3/m2·h 計算，增加1～2 次/h 的空間換氣量；曝氣處理構筑物臭氣風量按曝氣量的110%計算；封閉設備按封閉空間體積換氣次數6～8 次/h 計；半封口機罩按機罩開口處抽氣流速為0.6m/s 計。深度處理構筑物可按不產生臭氣考慮。管道設計流速總管按≤10m/s 設計，分管流速按≤9m/s 設計，支管流速≤8m/s 設計。

③主要構建筑物

設置臭氣處理生物復合濾池2 座，單座設計處理氣量17000m3/h。箱體采用玻璃鋼材質，反應反應器內壁尺寸：10.0m×5.8m×3.5m，濾料采用無機礦物濾料，使用壽命不少于10 年，配套玻璃鋼離心風機，Q=18200m3/h, ΔP=2.0kPa，N=18 kW。尾氣通過氣排放塔（排放高度35m） 排入大氣。

4 結語

按照以上工程設計參數進行提標設計，出水水質可以滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中的一級A 標準，符合該廠長期的污水處理需求，該設計的相關參數可供今后類似工程項目參考和借鑒。