高效沉淀＋精密過(guò)濾工藝用于生活污水提標(biāo)改造

劉玉莎 汪濱

（ 湖南博世科環(huán)保科技有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410000）

1 引言

根據(jù)國(guó)務(wù)院《 關(guān)于印發(fā)水污染防治行動(dòng)計(jì)劃的通知》（ 國(guó)發(fā)〔 2015〕17 號(hào)）和《 水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（ 簡(jiǎn)稱“ 水十條”）相關(guān)要求，敏感區(qū)域（ 重點(diǎn)湖泊、重點(diǎn)水庫(kù)、近岸海域匯水區(qū)域）城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施應(yīng)于2017 年底前全面達(dá)到一級(jí)A 排放標(biāo)準(zhǔn)，新建城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施要執(zhí)行一級(jí)A 排放標(biāo)準(zhǔn)。 因此，對(duì)縣市級(jí)原有的污水處理廠進(jìn)行提標(biāo)改造， 改善城區(qū)周邊自然水體水質(zhì)意義重大。

污水廠的提標(biāo)改造可以根據(jù)實(shí)際的水質(zhì)水量情況，主要從穩(wěn)定進(jìn)水、強(qiáng)化預(yù)處理、優(yōu)化主體生化處理工藝、尾水深度處理等方面著手［1］。對(duì)于部分中低濃度污水以及生活污水占比較大的污水， 經(jīng)生化處理后的二級(jí)出水主要指標(biāo)中COD，BOD5，NH4＋-N 已經(jīng)接近甚至可以達(dá)到一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)， 但生物除磷作用有限，出水SS 不穩(wěn)定且需要化學(xué)除磷時(shí)，宜采用混凝/沉淀/過(guò)濾工藝流程，以確保出水各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)［2］。 因此本工程采用“ 混凝＋沉淀＋過(guò)濾”工藝作為深度處理工藝，具有投資省、維護(hù)管理簡(jiǎn)便、運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)［3］。

2 工程概況及工藝設(shè)計(jì)

2.1 項(xiàng)目概況及工藝流程

京山市某污水處理廠處理規(guī)模3×104m3/d，原設(shè)計(jì)采用水解酸化預(yù)處理＋A/A/O＋二沉池＋紫外消毒處理工藝，出水水質(zhì)執(zhí)行國(guó)家《 城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB 18918—2002）一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)。為滿足國(guó)家對(duì)城鎮(zhèn)污水排放的高要求，特別是解決前段處理工藝TP 去除效果有限的問(wèn)題，對(duì)原污水處理廠的二級(jí)處理出水進(jìn)行深度處理， 提標(biāo)改造后出水水質(zhì)達(dá)到一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。 本研究提標(biāo)改造考慮采用高效沉淀＋精密過(guò)濾的處理工藝，設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 提標(biāo)改造設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì) mg/L

原污水處理廠的二級(jí)處理出水通過(guò)重力流管道進(jìn)入三級(jí)處理段，經(jīng)混凝、沉淀、過(guò)濾后，進(jìn)入原系統(tǒng)紫外消毒處理達(dá)標(biāo)排放，工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 提標(biāo)改造工藝流程

2.2 核心單元設(shè)計(jì)參數(shù)

本工程在原有污水處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上， 新建核心處理單元高效沉淀池和精密過(guò)濾器， 輔助單元包括污泥濃縮池、回用水池和加藥間，在原處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改造紫外消毒池和供配電系統(tǒng)。 核心單元設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

（ 1）高效沉淀池：接二沉池出水至精密過(guò)濾器，共設(shè)1 座2 組，設(shè)計(jì)規(guī)模3×104m3/d，池體尺寸27.30 m×23.10 m×7.30 m， 總停留時(shí)間HRT=50.8 min。池體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由混合區(qū)、絮凝區(qū)和澄清區(qū)組成，配置污泥和加藥系統(tǒng)。

混合區(qū)采用機(jī)械攪拌，使投加的絮凝劑PAC 與原水充分混合。絮凝區(qū)內(nèi)部安裝一個(gè)鋼制反應(yīng)筒，投加的助凝劑PAM 與原水、回流污泥在此形成絮凝反應(yīng)，攪拌提升進(jìn)入后續(xù)的澄清區(qū)。澄清區(qū)采用斜管沉淀，斜管區(qū)面積為8.3 m×7.7 m，污水實(shí)際上升流速為14.2 m/h；設(shè)置中心傳動(dòng)濃縮機(jī)，刮臂直徑為9.7 m，功率1.1 kW。

污泥系統(tǒng)設(shè)置污泥循環(huán)回流系數(shù)為0.04， 配置偏心螺桿泵6 臺(tái)， 污泥系統(tǒng)剩余污泥泵和污泥回流泵各3 臺(tái)，均2 用1 備。

加藥系統(tǒng)：PAC 的投加量10～30 mg/L， 投加濃度5%；PAM 的投加量0.5～1.0 mg/L，投加濃度0.2%。

（ 2）精密過(guò)濾器：接高效沉淀池出水至紫外消毒池，設(shè)1 座2 組，設(shè)計(jì)規(guī)模3×104m3/d，池體尺寸12.50 m×8.70 m×2.90 m。池體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)置精密過(guò)濾器2 臺(tái)。

精密過(guò)濾器是一種去除懸浮固體的過(guò)濾裝置，由設(shè)備主體模塊、核心過(guò)濾模塊、反沖洗系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、自控系統(tǒng)組成，滾筒上裝有可方便拆卸的濾網(wǎng)。 單臺(tái)處理能力2.0 萬(wàn)m3/d， 進(jìn)水水質(zhì)要求SS≤20 mg/L，出水水質(zhì)要求SS≤10 mg/L，沖洗壓力0.60 MPa，水頭損失＜30 cm，內(nèi)進(jìn)外出。

3 運(yùn)行效果及經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

3.1 運(yùn)行效果

該提標(biāo)改造工程于2019 年3 月完工，調(diào)試2 個(gè)月后系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行期， 各項(xiàng)出水指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。 連續(xù)觀測(cè)2019 年6 月至2020 年1 月的進(jìn)出水情況，COD，NH3-N，TP 和TN 4 項(xiàng)指標(biāo)取月平均值的運(yùn)行效果見(jiàn)圖2。

圖2 提標(biāo)改造運(yùn)行效果

從圖2 看出， 進(jìn)水NH3-N和TP 變化較大，COD在150 mg/L 以內(nèi)，負(fù)荷并不高，其中7，8，9 月COD低于100 mg/L，主要受正值雨季、城區(qū)雨污未完全分流的影響。污水處理廠前段A/A/O 處理工藝對(duì)COD,NH3-N 和TN 的處理效果明顯， 平均去除率分別達(dá)到67.57%,88.34%和48.81%， 基本上可以穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)，但TP 去除效果僅為46.48%。深度處理的化學(xué)除磷效果明顯，對(duì)TP 的去除率達(dá)到86.85%，同時(shí)進(jìn)一步降解COD， 最終出水穩(wěn)定在20 mg/L 左右。該廠進(jìn)水為城市生活污水，沒(méi)有城區(qū)工業(yè)污水混入，水質(zhì)組分較簡(jiǎn)單，可生化性好，因此二沉池出水水質(zhì)穩(wěn)定。 提標(biāo)改造段主要是進(jìn)一步降低水中的COD，TP 和SS，而高效沉淀池是一種集混合、絮凝、沉淀和濃縮為一體的構(gòu)筑物，強(qiáng)化了化學(xué)除磷效果。沉淀后的出水再經(jīng)過(guò)精密過(guò)濾器， 進(jìn)一步截留小分子物質(zhì)及膠體微團(tuán)，泥水高效分離，確保出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)［4］。

3.2 經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

該提標(biāo)改造工程總投資2 166.59 萬(wàn)元， 其中土建工程費(fèi)用1 298.12 萬(wàn)元，設(shè)備購(gòu)置費(fèi)705.1 萬(wàn)元，工程建設(shè)其他費(fèi)用113.37 萬(wàn)元， 建設(shè)投資指標(biāo)為722.2 元/m3。

污水處理廠直接運(yùn)營(yíng)成本主要由人工費(fèi)、電費(fèi)、藥劑費(fèi)和污泥處置費(fèi)組成。 將8 個(gè)月的費(fèi)用數(shù)據(jù)對(duì)比提標(biāo)前的運(yùn)營(yíng)成本，見(jiàn)表2。

表2 直接運(yùn)營(yíng)成本 元/m3

運(yùn)行成本由提標(biāo)前的0.34 元/m3增加至提標(biāo)后的0.44 元/m3，在行業(yè)內(nèi)同規(guī)模的城市污水處理廠的運(yùn)行成本方面處于領(lǐng)先水平［5-6］。提標(biāo)改造前后增加的成本主要是電費(fèi)和藥劑費(fèi)， 增加高效沉淀處理段，使得污泥量有小量增加，根據(jù)實(shí)際進(jìn)水量和水質(zhì)情況優(yōu)化運(yùn)行工藝和管理模式， 還有降本增效的空間［7］。

4 結(jié)論

（ 1）將生活污水處理廠出水由一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)提高至一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，采用高效沉淀＋精密過(guò)濾的工藝路線是可行的，出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠。

（ 2）提標(biāo)改造段進(jìn)一步降低水中的COD，TP 和SS，強(qiáng)化了化學(xué)除磷效果。

（ 3）提標(biāo)改造工程總投資2 166.59 萬(wàn)元，運(yùn)行成本由提標(biāo)前的0.34 元/m3增加至提標(biāo)后的0.44 元/m3。