對蔡田鋪廠一期表曝改底曝的工藝的探討

丁紅勝

（合肥蔡田鋪首創水務有限責任公司，安徽 合肥 230000）

傳統表曝工藝受風量不足因素影響，容易導致污染物負荷過高，導致出水水質受到影響。因此需要通過表曝改底曝提高工藝技術水平，從而滿足污水處理高效、節能管理要求。

1 項目概況

蔡田鋪污水處理廠位于合肥北站以東、板橋河以西的區域，一期設計能力為50 000 m3/d，工程建設滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準。而在二期新建過程中，需要對一期進行提標改造，使出水標準提升到類IV類水標準。從一期工程運行情況來看，設置的表曝氧化溝存在充氧效率低的問題，耐沖擊負荷能力較差，想要使出水水質達標需要降低處理水量，且電單耗較高。為解決系列問題，決定對蔡田鋪廠一期實施底曝改造，在保證出水水質達標的同時，使水量得到保證，并使電單耗得到減少。

2 底曝工藝設計

2.1 改造方案

在實施工藝改造時，為實現工藝合理設計，還要掌握底曝氧化溝工藝特點。該工藝能夠體現氧化溝工藝循環水流水量適應性強的優勢，利用原本氧化溝內部液體循環流動特點，確保污水流速不受水質、曝氣等條件影響，使污泥始終處于懸浮狀態，繼而使污水處理效率得到提高[1]。而采取水下微孔曝氣方式，能夠達到較高傳氧效率，使供氧電耗得到減小。通過在氧化溝上間斷完成曝氣裝置設置，可以形成溶解氧的濃度差，取得較好傳氧效果。結合工藝特點可知，在實施底曝改造時還要使底曝裝置得到合理布置，以免污泥發生沉淀，同時使水流速度得到保證。實際需要在氧化溝彎道附近設置水下曝氣器，利用產生的氣墻實現水流整流，使速度梯度得到降低，避免污泥在氧化溝轉彎位置淤積[2]。在好氧區接近回流調節門位置，應避免設置曝氣裝置，以免回流污泥中含氧量過高，造成取氧段反消化效果受到影響。

此外，結合工藝生產和管理需求，本次改造采用懸掛式不放空安裝方式進行不停水施工，總計在兩條氧化溝完成1 380套曝氣器安裝，并完成ABS磁懸浮風機的現場配置。

2.2 曝氣裝置

從曝氣裝置特點上來看，改造過程中不會對生產運行產生影響，后續維修同樣不會造成停機問題。從結構上來看，裝置包含池頂空氣管路系統、曝氣系統管路系統和曝氣器三大主要組成部分，其中管路系統包含環形框架、配重、豎管、法蘭等配件。利用一根平衡管對裝置兩端進行固定，然后將裝置起吊下放到生化池中安裝曝氣裝置。采用起吊方式進行曝氣組件運輸，達到指定位置后下放組件，然后完成風管支架安裝。對裝置進行檢修，同樣可以利用一根平衡管對兩端進行固定，從生化池吊出后進行檢修保養。

裝置安裝過程中，對管道進行吹掃處理后，可以進行管道對接。受到底部淤泥阻礙，難以完成支架下放。經過現場多次試驗，最終采用螺桿空壓機進行風量提供，通過連接風管實現池底淤泥沖刷，成功解決支架下放問題。選取該裝置，采用懸掛方式進行底曝裝置安裝，在發生曝氣管堵塞情況時可以直接將部件提升水面更換膜片，然后重新安裝[3]。裝置在水下均勻分布，表面只有管路和閥門，人員巡檢時可以及時發現和鎖定故障位置。不同于表曝裝置位于氧化溝表面，底曝裝置在水下通氣，日常運行不會產生較大噪音。

2.3 工藝比較

按照工藝方案將好氧區的表曝改造為底曝后，比較氧化溝改造前后的流速，發現改造前氧化溝流速在0.2～1.0 m/s，改造后在0.1～0.7 m/s，流速下降，而內回流流速基本不發生變化。經過近1個月的運行，好氧區流速下降明顯。但在推流器正常運轉的情況下，生產并未受到影響，氧化溝內未出現明顯分層或異常冒泡問題，也不存在大塊浮泥上浮等問題，因此能夠滿足生產要求。從工藝比較角度來看，相較于改造前倒傘曝氣位置單一，改造后裝置分布較為均勻，能夠避免局部污泥沉積導致厭氧釋磷問題的發生，可以防止污泥老化上浮現象的發生。

改造前前段DO較高，最大能夠達到2.3 mg/L左右，后段DO較小，最大約1.0 mg/L，分布存在較大偏差。經過改造后，前段DO明顯減小，最大約0.6 mg/L，而后段DO明顯提升，最大能夠達到1.3 mg/L左右，并且整體分布相對均衡，能夠節省需氧量，降低生產能耗。氧化溝各廊道分布有曝氣盤，且各曝氣管上設置閥門，實現各條溝氣量的精確調節。結合進水水質對氣閥進行調控，能夠使水體硝化和反硝化時間得到控制，因此能夠使能耗得到最大限度節省。

2.4 施工效果

對施工效果展開分析，還要對污水處理廠進出水質變化情況進行確認，如表1所示，為改造前后進出水工況變化。

改造后氧化溝對COD、氨氮、TP的去除率略有提升，但對TN去除率有所下降，推測與試運行期間未能準確完成工藝參數調節有關。經過重新調節后，TN去除率達到了67%左右，能夠滿足工藝生產要求。

從電單耗變化情況來看，在平均日處理水量大致相同的情況下。改造后全廠一期平均電耗從0.328 kWh/t下降至0.239 kWh/t，電單耗下降0.089 kWh/t，降幅比例達到27.13%。按照0.667元/度電費單價和40 000 m3/d負荷水量進行計算，每天可以節省0.089×40 000×0.667=2 374.52元，全年節省約86.67萬元。而改造項目約花費238萬元，能夠在33個月內完成投資回收。

從曝氣設備電單耗變化情況來看，能夠從0.136度/t下降至0.038度/t，下降0.099 kWh/t水，降幅達到72.1%，單位氨氮耗電量從10 354度/t下降至7 002度/t。按照曝氣設備電單耗變化進行計算，在水量接近情況下，在下降數額達到0.099 kWh/t時，每天能夠節省0.099×40 000×0.667=2 641.32元，全年約節省96.41萬元，能夠在30個月內完成投資回收。因此從一期改造工程整體施工，不僅可以滿足出水水質改善要求，同時施工和維護作業期間也不會出現停機問題，從而使處理水量得到維持，并使工藝電單耗得到減少，繼而取得良好運行效果。

3 結論

通過工藝改造能夠取得較好節能降耗效果，全廠一期平均電電耗從0.328 kWh/t下降至0.239 kWh/t，全年節省金額在86～97萬元，為污水處理廠創造更多經濟效益和社會效益，因此值得在城市排污系統建設過程中加強底曝工藝推行應用。