一體化氧化溝改造工程設計與運行

劉 娟，魏 笑，于 聰，李 星

(山東省環科院環境工程有限公司 山東 濟南 250013)

1 工程概況

某污水處理廠始建于 2000年，建設規模為4.0萬 m3/d，最早采用一體化氧化溝工藝，因除磷效果不佳后增加厭氧池。隨著國家環保部門對污水處理廠出水水質要求更加嚴格，污水處理廠又增加了深度處理工藝，出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)一級A標準。設計進、出水質見表1，工藝流程見圖1。

表1 設計進、出水水質Tab.1 Design influent and effluent quality

圖1 污水工藝流程圖Fig.1 Flow chart of wastewater treatment process

2 工程運行中存在的問題

由于污水處理廠建廠較早，某些設備老化嚴重，加上一體化氧化溝沉淀池沉淀效果不好，跑泥嚴重，造成了管理不便、運行復雜等問題；一體化氧化溝采用曝氣轉刷，耗能大。現有工程存在的問題具體歸納如下。

①旋流沉砂池成套設備使用年限已久，已經不能正常運行。

②工程主體采用“厭氧池+一體化氧化溝”工藝，一體化氧化溝采用曝氣池與沉淀池合建的形式，即將沉淀池置于氧化溝內。盡管一體化氧化溝保留了氧化溝抗沖擊能力強的優點，但運行中仍存在諸多問題，主要包括：一體化氧化溝沉淀池的沉淀效果不理想，由于氧化溝水流在出水區由排泥底孔進入沉淀池，沉淀池沉淀時間短，且沉淀池型不好、沉淀效果差，造成了污泥流失，起不到泥水分離的作用；一體化氧化溝內潛水推進器布置位置不當，且推流器存在不同程度的損壞，從而導致了氧化溝內進水推流不均勻；一體化氧化溝采用曝氣轉刷，耗能大。

③厭氧池攪拌器損壞嚴重，厭氧池內的污泥回流泵由于使用年限已久，泵的設備性能大為降低，回流量達不到100%。

④絮凝沉淀池負荷偏大，出水SS超標較多。

⑤目前脫水機房有帶寬2.0m和帶寬2.5m的帶式濃縮脫水一體機各1臺，處理量分別為35m3/h和50m3/h。2.0m 帶寬的帶式濃縮脫水一體機由于使用年限已久，不能正常運行，目前已經廢棄不用。

3 工程改造原則及設計參數

針對污水處理廠的實際運行數據確定污水處理廠改造工程設計進水水質為：CODCr≤500mg/L、BOD5≤250mg/L、SS≤250mg/L、NH3-N≤30mg/L、TN≤50mg/L、TP≤3mg/L、pH＝6.0～9.0。改造工程規模為4.0萬m3/d。

工程改造原則如下：①針對污水處理廠運行現狀存在的問題，有針對性地進行整體分析和重點改造；②本著高效、經濟、節省的原則，對現有構筑物進行改造，保證不停水施工；③總體布置上要與現有建構筑物充分結合，合理布局。

4 工程改造內容

工程改造內容主要見表2、表3。

表2 原有建、構筑物改造一覽表Tab.2 Renovation list of original buildings and structures

表3 新建構筑物一覽表Tab.3 New buildings and structures

4.1 預處理

為保證旋流沉砂工藝效果，更換旋流沉砂池成套設備。

4.2 生化處理

將原處理工藝“厭氧池+一體化氧化溝”改造為“厭氧池+缺氧池+好氧池+二沉池”。

4.2.1 保留原有厭氧池，廢棄原有污泥回流系統

保留原有厭氧池的進、出水系統，厭氧池南端的污泥回流系統廢棄不用。在新建的二沉池之間建污泥回流井，用泵將回流污泥引至厭氧池內，管道從厭氧池頂部接入，不改變厭氧池的原有結構，厭氧池內替換原有潛水攪拌器。

4.2.2 氧化溝改為缺氧池、好氧池

氧化溝直管段長126m，單組渠寬 7.5m，轉彎處轉彎半徑 7.65m，有效水深 3.5m，停留時間為 17h；沉淀池長 75m，寬 2.0m，有效水深 2.0m，停留時間為 0.7h。共計停留時間 17.7h，完全滿足硝化反硝化停留時間的要求[1]。

改造方案為池體內增加擋墻，分隔為缺氧池和好氧池。缺氧池停留時間 4.2h，總氮負荷率為 0.05kg TN/kgMLSS·d；好氧池停留時間 13.5h，污泥濃度4000mg/L，污泥內回流比 300%，污泥負荷率為0.10kgBOD5/kg MLSS·d。

①進、出水管徑：污泥回流后進水流量增加1倍，原有 DN400的進水管徑偏小，造成流速過高、水損過大，因此，將進、出水管 DN400均更改為DN600。

②曝氣方式：好氧池內曝氣方式由曝氣轉刷改為膜式曝氣管，以進一步提高氧利用率，防止污泥沉積。

③推流設備：為了保證氧化溝內的平均水流流速在 0.25m/s以上[2]，每組氧化溝內均更換和增加低速潛水攪拌器，即每組氧化溝內有 6臺低速潛水攪拌器，適當增加走道板，便于巡檢。

④沉淀池：將沉淀池兩頭的擋墻拆除，其余保留，利用原有出水堰作為好氧池的出水堰。

⑤一體化氧化溝內排泥管和放空管保留，進水管閥門均改成電動閥門。

⑥好氧池內增加內回流泵。

4.2.3 新建周進、周出沉淀池和污泥回流井

因為用地限制，所以在一體化氧化溝的南部新建2座周進、周出式沉淀池和 1座污泥回流井，回流污泥經管道引至厭氧池，從池頂進入。剩余污泥排至污泥濃縮池，由池頂進入。周進周出沉淀池平均表面負荷0.92m3/m2·h[3]，污泥外回流比100%。

4.2.4 新增鼓風機

為了節能降耗，好氧池內曝氣轉刷改為膜式曝氣管，利用變配電室的空房間內新增的空懸鼓風機給生化池供氣，總供氣量300m3/min，氣水比為10.8∶1。

4.2.5 新建絮凝斜板沉淀池

為了保證出水 SS達標，減輕現有絮凝沉淀池負荷，新增絮凝沉淀池 1座。混合時間 32s，絮凝時間13min，平均上升流速 1.1mm/s[4]。

4.3 污泥處理

污水處理廠污泥采用污泥濃縮池、污泥池、帶式濃縮脫水一體機進行處理。按照設計進水水質計算，目前污水處理廠產生的剩余污泥和化學污泥共計約8000kg/d，按照含水率 99.2%計算，濕污泥量為1000m3/d，污泥濃縮池容積為 628m3，停留時間為15h，滿足處理要求。按照 2.5m 的帶式濃縮脫水一體機每天工作 12h計算，每小時處理量為 33m3，能夠滿足要求，但為了保證脫水的安全性和可靠性，再增設1臺帶寬2.5m的帶式濃縮脫水一體機。

5 運行效果

5.1 水質方面

污水處理廠自改造以來經歷了多次調試，目前運行良好，出水水質達標，改造成果明顯。2021年 7～12月的平均運行數據見表4。

表4 進、出水質與處理效果Tab.4 Influent and effluent quality and removal efficiency

5.2 費用方面

工藝改造后減少常用功率 322.99kW。噸水能耗約0.145kWh，電費按照0.80元/kWh計算，則噸水能耗費用下降0.80×0.145＝0.116元/m3。

6 結 語

根據污水處理廠運行實際情況和存在的問題，在充分利用現有設施的基礎上，采用經濟有效的改造措施，將一體化氧化溝工藝改成 A2/O工藝；新建了周進周出二沉池和絮凝沉淀池，既保證了出水達標，又使污水處理廠的構筑物和設備發揮了最大效益，降低了能耗，改造成果顯著。