城市生活污水處理廠設(shè)計方案分析

文_馮境華 廣州鵬凱環(huán)境科技股份有限公司

R城現(xiàn)有生活污水處理廠1座，設(shè)計規(guī)模為5.0萬m3/d，基本滿負荷運行。根據(jù)城市總體發(fā)展規(guī)劃和排水專項規(guī)劃，規(guī)劃在新城區(qū)新建污水處理廠1座，建設(shè)規(guī)模為5.0萬m3/d，主要服務(wù)新城區(qū)綜合生活水，占比約95%。

1 設(shè)計進、出水水質(zhì)

1.1 設(shè)計進水水質(zhì)

新城區(qū)排水體制均為雨、污分流制，相對于老城區(qū)的生活污水處理廠，污水水質(zhì)濃度較老城區(qū)生活污水處理廠高，參考現(xiàn)狀污水處理廠水質(zhì)確定新建污水處理廠進水水質(zhì)，具體水質(zhì)指標詳見表1。

表1 設(shè)計進水水質(zhì)（單位：mg/L）

1.2 設(shè)計出水水質(zhì)及污泥處理目標

該污水處理廠出水部分回用于城市綠化及景觀用水，其余排入景觀水系。出水標準COD、BOD5、TN、NH3-N、TP執(zhí)行地表標準重點控制區(qū)排放限值，SS、PH執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級A規(guī)定要求。

污泥處理以減量化、資源化和無害化為主。污水處理廠工程產(chǎn)生的污泥采取“機械脫水+堆肥”的方式處理方式，污泥經(jīng)機械脫水處理后含水率不高于60%減量化后，進行資源化利用于鹽堿地改良復(fù)綠工程。

2 污水原水水質(zhì)及處理程度分析

2.1 原水水質(zhì)分析

2.1.1 BOD5/TN值

該污水處理廠的BOD5/TN指標為2.15，這說明只依靠污水廠進水有機碳源難以穩(wěn)定的保證生物脫氮效果，應(yīng)選擇抗沖擊能力強、運行靈活可靠的處理工藝，同時合理設(shè)置碳源投加裝置。根據(jù)原水水質(zhì)BOD5/TN比值的變化選擇性投加適量碳源，確保TN達標的基礎(chǔ)上降低運行費用。

2.1.2 BOD5/COD

該指標是鑒定污水是否適宜采用生物處理的一個衡量指標，BOD5/COD＞0.3的才適宜采用生化處理，該比值越大，可生化性越好。本污水處理廠進水該比值為0.40，可以采用生化處理。

2.1.3 BOD5/TP

該指標大于22.5時具有較好的除磷效果，比值越大，除磷效果越好。本污水處理廠該指標為23.33，基本滿足生物除磷對碳源的要求，但是要達到小于0.3mg/L需要配合化學強化除磷。

2.2 污水處理程度分析

常規(guī)活性污泥法能滿足COD、BOD5、SS的去除率，但對氮、磷的去除率是有一定限度的，僅從常規(guī)活性污泥法剩余污泥中排除氮、磷，其去除總氮約15%～25%，總磷一般去除12%～20%，達不到本工程出水水質(zhì)的要求。因此必須采用具有生物脫氮除磷功能的污水處理工藝，才能夠大幅度削減COD、BOD5、SS以及TN、NH3-N、TP等污染物濃度，但是要達到上述的排放標準，在二級生物脫氮除磷污水處理的基礎(chǔ)上，還要增加深度處理工藝才能達到出水要求。

3 處理工藝流程

根據(jù)污水處理廠污染物濃度及去除率，進行技術(shù)、經(jīng)濟比較，最終確定污水處理采用“改良AA/O+混凝沉淀+臭氧氧化+砂濾池“為主體的處理工藝，二沉池剩余污泥、磁混凝沉淀池排泥經(jīng)過污泥濃縮、均質(zhì)調(diào)理后，采用板框脫水機脫水至含水率60%后進行好氧堆肥處理。

4 工藝設(shè)計

4.1 粗格柵渠

采用2條鋼筋混凝土直壁平行渠道形式，渠道寬度為

1.5m。設(shè)計柵前流速v1=0.5m/s過柵流速v=0.9m/s。主要配套回轉(zhuǎn)式格柵除污機、柵渣輸送機等設(shè)備。

4.2 提升泵站

設(shè)置1座提升泵站，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，與粗格柵渠合建。設(shè)計停留時間 HRT=5.0mim，集水有效容積V=460m3。主要配套污水提升泵、電動葫蘆等設(shè)備。

4.3 細格柵渠

采用2條高架鋼筋混凝土直壁平行渠道，渠道寬度為1.2m。設(shè)計過柵流速V=1.0m/s，配套旋轉(zhuǎn)式格柵除污機、無軸螺旋輸送壓榨機等設(shè)備。

4.4 曝氣沉砂池

設(shè)置1座（分2格）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)水池，與細格柵渠合建。設(shè)計停留時間HRT=6.2min，水平流速V=0.06m/s，氣水比q=0.15：1。配套桁車式吸砂機、不銹鋼砂水分離器、曝氣風機等設(shè)備。

4.5 改良AA/O生化池

設(shè)置1座分2格，分預(yù)反硝化區(qū)、厭氧池、缺氧池1、好氧池1、缺氧池2、好氧池2?？偹νＡ魰r間：HRT=20h，其中預(yù)反硝化池、厭氧池、缺氧池1、好氧池1、缺氧池2、好氧池2停留時間分別為1.5h、1.5h、5.0h、2.0h、8.0h、2.0h。好氧池污泥濃度MLSS＝3500mg/L，污泥負荷NV=0.06kgBOD/kgMLSS.d。

4.6 二沉池

主要功能是對來自生化池的混合液進行固液分離，采用周進周出沉淀池。設(shè)置2座鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)水池。設(shè)計表面負荷q=1.1m3/m2·h，停留時間HRT=4.8h。主要配套中心傳動單管吸泥機等設(shè)備。

4.7 污泥回流泵站

主要功能將污泥回流至厭氧池，剩余污泥送往污泥均質(zhì)池。設(shè)置1座地下鋼混矩形結(jié)構(gòu)水池。主要配套污泥回流泵、剩余污泥泵等設(shè)備。

4.8 二次提升泵站

二次提升污水滿足污水深度處理設(shè)施水力要求，設(shè)置1座地下鋼筋混凝土矩形結(jié)構(gòu)水池，設(shè)計HRT=7.5mim，有效容積V=360m3。配套污水提升泵等設(shè)備。

4.9 磁混凝沉淀池

設(shè)置1座鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物。設(shè)計絮 凝 時 間 ：T=9.23min，平均表面負荷：qave=12.3m3/m2·h，最大表面負荷：qmax=16.8m3/m2·h。主要配套快速反應(yīng)攪拌機、加速絮凝攪拌機、磁泥剪切機、磁分離機、磁泥回流泵、中心驅(qū)動刮泥機等設(shè)備。

4.10 臭氧接觸池

主要功能是進一步去除污水中的難降解有機物，降低COD。設(shè)計水力停留時間HRT=15min。主要配套臭氧投加單元等設(shè)備。

4.11 砂濾池

主要是用于進一步去除難以污水中的微小SS等污染物，確保出水達標，采用V型濾池形式，1座5格。總過濾面積F=455m2，設(shè)計濾速V=6.3m/h，反沖洗氣強度：15L/m2.S，反沖洗水強度：7L/m2·S。主要配套反沖泵、反沖洗風機及濾料等設(shè)備。

4.12 回用水池

主要功能為加次氯酸鈉消毒，調(diào)蓄回用水量。設(shè)計停留時間HRT=1.74h，加氯量m=6～12g/m3。

4.13 巴氏計量槽

巴氏計量槽為計量流量設(shè)施，設(shè)計喉道寬度為1.20m，測量范圍35～2000L/S。

4.14 吸水井及回用水泵房

向回用水用戶提供再生水水源。配套回用水水泵等設(shè)施。

4.15 污泥處置設(shè)施

將剩余污泥機械脫水、好氧堆肥后資源化利用。主要包括污泥濃縮池、污泥均質(zhì)池、污泥脫水機房、堆肥車間等。

4.16 其他輔助生產(chǎn)建筑物

主要包括臭氧發(fā)生間、鼓風機房、加氯加藥間，配電室、綜合樓等，為生產(chǎn)提供原料、能源及管理場所。

5 能耗及運行成本分析

5.1 電耗分析

污水處理廠最大能耗為電耗，本工程用電設(shè)備（包括照明用電）的總裝機容量約3639.90kW，工作容量2534.25kW，計算有功功率1669.9kW，年耗電量為1097.12萬kWh，其中曝氣風機、提升水泵、回用水泵電耗占整個系統(tǒng)耗電的62.2%，可見泵、風機的運行是本項目節(jié)能的重點環(huán)節(jié)。

5.2 其他能耗

其他能耗基本為藥耗分別為PAM（陰離子）、PAC、 PAM（陽離子）及液氧，同時根據(jù)原水水質(zhì)情況投加碳源。

6 結(jié)語

根據(jù)進出水水質(zhì)分析，采用具有生物脫氮除磷功能的污水處理工藝，同時還要增加深度處理工藝才能達到出水要求。污水處理采用“改良AA/O+混凝沉淀+臭氧氧化+砂濾池”為主體的處理。污泥采用板框脫水機脫水至含水率60%后進行好氧堆肥處理后資源化利用。風機、泵類產(chǎn)品是處理廠運行過程中的節(jié)能重點。