城鎮污水處理廠內部挖潛提質增效研究

張福福，王東，齊明

（北京北控工業環保(呼和浩特)有限公司，內蒙古 呼和浩特 010000）

1 研究背景

以設計規模為8萬噸/日，出水達到一級A標準且總氮小于10，ss＜5mgl的城鎮污水處理廠進水量與出水量差值平均在2萬噸/日。也就是設計8萬噸/日的城鎮污水處理廠每天實際僅能處理6萬噸/日的新鮮污水。在遇到市區降雨時污水廠及提升泵站因提升能力不足而存在污水倒灌廠區和市區路面的現象，造成環境污染。同時本應該在前端去掉的污染物，因結構缺陷導致過水管道堵塞，部分污水從溢流管道返回進水泵房，從而導致污水停留時間下降、污泥濃度降低、污染物去除困難、工作人員工作量增加，究其主要原因如下。

（1）污泥脫水機濾液及溢流上清液進入進水泵房所致。（2）因生物濾池進水端未設計有效截留雜物的機械設備或裝置，導致生物濾池堵塞頻繁，導致清洗頻次多、反洗水量大、微生物掛膜差、處理污染物效率低，從而造成返回進水提升泵房水量大重復計量且能耗高、藥耗高、處理新鮮水能力差。（3）膜池反洗水及化學清洗水返回進水泵房，因膜池化學清洗水含大量化學清洗劑，導致提升本葉輪腐蝕穿孔，提升量不足故障頻繁。且膜池反洗水ss已經小于10，無需返回前端再次處理。（4）水解池污泥濃度不好保持脫氮、脫碳效果較差，造成后續工序處理壓力增加。返水量占到總進水量的20%～25%，造成藥劑浪費、設備設施疲勞運行、電力消耗增加。就以上原因研究了城鎮污水處理廠內部挖潛擴大接收新鮮污水的能力同時提升處理水中污染指標的能力。

2 擴能、節能、降耗的方法

2.1 污泥脫水機濾液及貯泥池上清液，進入首端0.15～0.2萬立方每日

原設計中將污泥脫水機濾液及貯泥池上清液，進入首端從而導致進水泵房水泵重復提升、重復計量、負荷居高不下，處理能力卻較低。因此設置污水收集池將污泥脫水機濾液及貯泥池上清液收集，避免其流入首端，利用水泵將含有PAM及微生物細胞破壁后的細胞質，內含大量COD的污水輸送至水解池進水端。其原因如下。

（1）經過離心機脫水的后的滲濾液有很高的COD，其可用作水解池去除總氮的碳源。

（2）離心脫水機中的絮凝劑可有效幫助水解池沉降無機污泥（與已投加的PAC配套），因水解池采用上升流，二力平衡使污泥顆粒更好的處于懸浮狀態，增加污泥停留時間。

（3）增加水解池污泥的污泥脫水效果，因水解池為厭氧微生物其體積相對較小且水解池是處于污水處理的二級處理間斷，其水中泥砂含量較高，因此水解池污泥脫水效果較差污泥含稅率不能很好的達標（離心式污泥脫水機）。在PAC和PAM的雙重作用小污泥更好的抱團，離心脫水機處理效果更好并節省PAM使用量。

圖1 原始工藝流程圖

2.2 生物濾池及膜池反洗水進入首端1～1.1萬立方每日

目前設計生物濾池進水端無直徑在3mm以上雜物攔截手段，導致敞口的生物池、二沉池、上游細格柵未完全攔截的大顆粒雜物流入生物濾池，導致生物濾池反洗頻繁。反洗廢水自流進入廠區污水管網，水量較大。

膜池反洗及化學清洗廢水利用廢水泵排至污水管網最終流入進水泵房。反洗廢水進入首端從而導致進水泵房水泵重復提升、重復計量，負荷居高不下，處理能力卻較低。膜池清洗廢水藥劑濃度較高，進入進水泵房腐蝕粗格柵底座及進水提升泵葉輪，造成粗格柵故障頻

繁提升泵葉輪穿孔，從而導致水泵頻率較高提升量不足，不能有效發揮水泵最優性能。

因此，主張在生物濾池進水端裝設3mm的雜物攔截裝置（例如，孔板細格柵、回轉耙齒格柵、自清洗過濾器），攔截樹葉、樹枝、雜草、綠藻、瓜子等容易堵塞濾池濾帽的大顆粒垃圾。

將生物濾池反洗廢水利用廢水泵輸送至二期生物池外回流渠與生物池外回流共同進入厭氧區及缺氧區。將膜池化學清洗水及反洗水進入連續沉淀池。此工藝流程設計原因如下。

（1）因在處理總氮過程中，在生物濾池前端加入大量碳源，在反洗時大量未反應的碳源，碳源隨反洗水在廢水泵的作用下，進外回流區從而進入厭氧區補充碳源和污泥，從而去除大量總氮并降低碳源投加。

（2）可增加處理新鮮水污水1～1.1萬立方/日，讓設計值不在打折扣。減少進水提升泵處理負荷、減少細格柵處理負荷，增加水解池廢水停留時間提高總氮及總磷處理效率。

（3）膜池化學清洗廢水及反洗廢水進入首端0.8萬立方/日因膜池進水懸浮物已近達5～10mg/l，且膜池化學清洗時存在大量次氯酸根及氫氧根會對首端污泥產生傷害。

因此膜池反洗水及化學清洗水利用廢水泵輸送至高效沉淀池進水端。其原因有兩個：①因存在次氯酸根可以減少高效沉淀池綠藻的產生。影響高效沉淀池出水水質。②進入連續沉淀池其原因有兩個，其一，化學清洗水中含有大量次氯酸根，可有效殺死連續沉淀池的藻類，避免斜板附著藻類影響出水水質。其二，膜池反洗水及清洗水ss、COD、氨氮等污染物質較低，無需進入首端重復加藥處理。同時降低了原工藝PAC及PAM（陰離子）藥劑消耗量。攔截進入生物濾池的雜物，減少生物濾池反洗頻次，從而減少藥劑消耗，增加廢水停留時間。

2.3 傳統水解酸化池布水方式的改良

圖2 提質增效工藝流程圖

（1）原設計存在的缺陷。原有水解酸化池每個布水器采用16根DN32鋼絲軟管布水，鋼絲軟管上部設有不銹鋼過濾網、過濾網網孔直徑1cm。細格柵來水通過布水器進入水解酸化池底部并利用上升流使水中的污泥處于懸浮狀態。此種布水設施對污泥床和布水均勻性有很好的作用。但是城鎮污水處理廠進水垃圾較多，且伴有油污、頭發絲、各種瓜果種子等。此類垃圾無法被粗格柵機細格柵機攔截或部分隨縫隙溜走，隨水流進入了水解酸化池中。造成水解池過濾網污堵嚴重，布水器堵塞頻繁。在夏季運行人員勉強能及時清理布水器，維持其正常運行，保留其水解池正常的處理功能。但是冬季，氣溫驟降，布水器不能及時清理（清理布水器需要高壓水槍疏通管道及人員用清水清洗過濾網雜物）。布水器中積存的污泥及細小垃圾夾雜的污泥和油污，會造成布水管道嚴重堵塞并結冰，其造成的后果如下。

表1 改良與老式水解酸化池污染物去除對比表

①水解池不過水，部分污水通過曝氣沉砂池溢流至污水管網，返回進水泵房，造成污水重復計量，處理新鮮水量降低。

②冬季布水器及布水管存有死水，冬季氣溫較低，存水凍冰后將布水管及布水器殼體撐裂。

③布水器清理過程中會將布水器進水閥門關閉，且關閉時間需要半天時間。造成本來因污堵過水量不足的水解池，更加雪上加霜。

④水解池放空清理池底淤泥時，水解池不能獨立切出，造成清淤檢修困難。

⑤水解池污泥排泥不暢污泥老齡化嚴重死泥隨水流進入生物池中，造成生物池長期漂浮死泥。

⑥水解池污泥流失嚴重，不能及時補充污泥，造成污泥濃度較低，處理能力下降。

針對以上水解池布水器堵塞的問題做以下改良的布水方式進行改造應對存在的問題。

（2）改良水解布水方式的設計。以進水8萬立方/日的城鎮污水處理廠為例，水解池布水主管道（DN300碳鋼管道），在布水主管道連接DN100布水支管，在水解池頂開孔，開孔直徑為DN110mm，布水支管垂直插入池底。現有DN300碳鋼布水管道與布水器連接，利用法蘭和閥門與PE管道連接，將DN110mmPE管道插入水解池池底。PE管道通到池底，并在PE管道底連通布DN100水平布管道，管道雙側面開DN80的孔，向四周輻射布水，盡量保證布水均勻（根據不同情況布水方式不同）。

水解池底部設置集泥三角堰，用于支撐布水管道的同時起到分離污泥的作用。三角堰之間安裝排泥管道并設置合適的坡度，用于排泥維持水解池的正常污泥濃度。每支布水主管道最低設置4根DN100的布水管道（條件允許可增加到6～8根布水更均勻）。

圖3 水解酸化池新結構平面簡圖

圖4 水解酸化池新結構軸側簡圖

（3）改良水解池布水方式作用。①避免原DN32鋼絲管道和過濾網堵死，造成污水回流至進水泵房，造成污水重復計量，增加了處理新鮮水量。②一旦出現淤泥堵塞管道可及時單獨關閉清理，不影響其他布水管進水，因此對工藝運營影響較小。③水解池放空清理池底淤泥時，水解池跨越管道接臨時水帶，排至水解池出水口保障水解池清淤檢修順利完成，不影響正常處理水量，不必協調相關部門調度調整水量。④在水解酸化池進水端增加 PAC 投加，使無機污染物在水解酸化池沉淀并作為厭氧微生物及反硝化菌種更好著床，經過水解酸化池排泥去除無機污染物。為后端處理創造良好條件。⑤可隨時保持和調整水解池中的污泥濃度，從而保證污染因子有效去除，大分子有機物充分被水解。⑥因污泥脫水機濾液（含有PAM）及投加了PAC使得污泥沉淀的污泥更加密實，方便污泥脫水機運行從而節省PAM藥劑投加量。⑦水解池設計是上升流，加入PAC和PAM使得各種菌種匯聚起來，污泥抱團吸附，增加了污泥接觸污染物質的比表面積，從而有效的去除COD、硝態氮。

依據此工藝流程設計及各處理單元優化，可使碳源投加降低11%、PAC投加降低36%，PAM投加降低37%，接收新鮮水量提升25%。同時降低電耗（未統計）。按照設計日處理水量8萬t的污水廠核計，原設計年使用PAC（10%液體）量3000t計算，1年節約1080t。原設計年使用PAM（1500分子量）量60t計算，1年節約22.2t。原設計年使用碳源（30萬當量）量11000t計算，一年節約1210t。每年多處理污水730萬t。

按照PAC單價800元/t、PAM單價18000元/t、碳源單價2000元/t計算。1年可節約藥劑費368.44萬元。同時噸水處理費用按照2元計算，年增加污水處理費收入1460萬元。

本工藝流程優化后，較以前工藝運行更加平穩，減少了工作人員的勞動量。