循環升流式同步短程硝化反硝化池工藝污水處理廠設計

文_賴建平 鵬凱環境科技股份有限公司

1 項目概況

項目處理規模為10000m3/d，24h連續運行，處理規模以416.67m3/h計，項目總投資1350萬元。項目污水來源為城鎮生活污水及河道污水，出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中的一級A標。設計進出水水質如表1。

表1 設計進出水水質及處理程度

2 污水處理工藝分析

結合污水特性，為達到出水效果好，脫氮效果好的目的，采用循環升流式同步短程硝化反硝化水處理方式，保證了污水中污染物的高去除率，使其成為一種具有明顯優越性的污水治理技術。

2.1 技術優勢分析

擁有可調控智能曝氣系統。DO儀表與風機的聯動，根據進水水質，外圈采用分組曝氣系統，可隨時調整的厭氧、缺氧、好氧的分區，保證出水達標排放。

外圈呈環狀結構，只需低能耗即形成自循環系統，無額外的動力設備。

高效好氧三相分離器的應用。高效三相分離器應用，實現氣、水、泥分離，省去了傳統的二沉池，并利用氣體收集特殊結構形成汽提作用，實現好氧至缺氧/厭氧的無動力回流，省去傳統的回流系統，減少機電設備的使用，降低能耗。

碳源自調節MBBR活性填料。IRC-MBBR填料是在MBBR填料基礎上研發的一種新型生物活性載體，在MBBR填料上復合固體碳源，為微生物快速附著生長提供優質的碳源的同時，在填料表面形成大量的微孔結構，為微生物提供更加有利的附著區。

側流除磷工藝的運用，內圈設置污泥濃縮區，在該池內污泥形成厭氧環境，在厭氧環境下磷釋放出來，釋放的磷隨上層清液流入化學反應沉淀池，在反應池內加入除磷劑形成化學沉淀，最終磷通過化學沉淀物排出系統。

內圈充分好氧區域，因為其特殊的好氧環境，可在三相分離器下方形成好氧顆粒污泥，具有很強的去除COD，脫氮除磷的功能。

三相分離器上方形成一層污泥層，其中含有大量的好氧反硝化菌，經三相分離器的出水經過該層污泥層時發生好氧反硝化反應，進一步達到脫氮的效果。循環升流式同步短程硝化反硝化池示意詳見圖1。

圖1 循環升流式同步短程硝化反硝化池示意圖

智慧云平臺控制系統：鵬凱智慧云平臺集軟硬件/多功能模塊和移動辦公APP于一體，可滿足水質監測、維護預警、數據存儲、運行監控、安全防衛、故障反饋、遠程運維等需求，通過遠程集中智能化管理和低成本運維管理，真正實現水處理站自動運行和無人值守。智慧云平臺控制結構示意圖詳見圖2。

圖2 智慧云平臺控制系統結構示意圖

2.2 工程優勢分析

自主研發模塊裝配式污水處理系統，采用模塊裝配化形式在自有工廠進行預制生產和施工，可有效縮短工期，減少基建；土建成本和施工周期都可大幅減少，對于工期緊任務重的項目可高效應對。

占地面積小。相對于傳統污水處理廠和一般一體化設備可大幅度減少占地，并可因地制宜的利用一些異形地塊，對工程用地的需求可大幅降低。

調試周期短。半個月內完成調試，主要通過投加活性污泥及適當馴化就可短時間達標排放，且污泥來源為一般的污水處理廠活性污泥，取材簡單可靠。

運行操作簡單。調試完成后在運行過程中只需控制好溶氧即可基本實現全自動運行，對現場運營人員數量和技能要求不高。

能耗低。進水經一次提升后，整個系統實現無動力內循環；使用藥劑少，通過結構設計實現污泥沉降和連續出泥（必要時投加少量PAC）；運行過程中主要靠活性污泥的生長來消耗污水中的有機質和污染物，對環境影響較小。

運行成本低。主要成本為電耗和污泥，并且由于主工藝為生化活性污泥，所以污泥產量相較一般一體化設備可降低60%以上。

系統抗沖擊能力強。受來水變化影響小，因充分利用空間，增大了停留時間，且有效容積較大，可非常有效的抗擊原水水質水量的突變，保障處理效果和環境安全。

池體可根據項目的使用年限要求采用碳鋼防腐或304不銹鋼材質，在節約成本的前提下有效保證了池體結構的安全使用壽命。

3 污水工藝設計分析

3.1 工藝流程設計

污水在通過格柵以最大程度地阻止了粗懸浮物和漂浮物流入后的處理后，經由泵站提升泵提升進入循環升流式同步短程硝化水處理設備中進行處理。

循環升流式同步短程硝化水處理工段中含有厭氧段、缺氧段、好氧段和澄清段。主體設備呈環狀，在該裝置中，存在著大量的馴化細菌，通過兼氧、好氧微生物的代謝，去除其中的各種污染物。裝置內環整合了好氧和澄清部分，采用專利結構設計，實現了水、氣、固的有效分離，分離后的氣被回收，形成氣提，實現了系統內污泥和水的無動力回流。設備出水再經濾布濾池進行過濾后排放。

原水泵是為確保系統供水的流量與壓力均衡而設計的。水泵采用PLC自動控制，具有缺水、高壓、過流、過熱等保護功能，能有效延長水泵的使用壽命。工藝流程見圖3。

圖3 工藝流程圖

3.2 工藝方案設計分析

3.2.1 格柵井及泵站

設1座，尺寸：L×B=9.0m×18.0m。主要設備有，格柵2臺，規格3mm，功率1.5kW；提升泵流量210m3/h，揚程14m，功率15kW，設3臺，2用1備；超聲波液位計1套；pH檢測儀1套，測量范圍0～14；進水電磁流量計1套，規格DN300。

3.2.2 循環升流式同步短程硝化反硝化池

設有1座，包含厭氧、缺氧區，好氧區，澄清區三部分，尺寸Ф28×6m，有效水深5.7m，有效容積3508m3。

主要設備有推流裝置2臺，功率4kW；曝氣鼓風機3臺，2用1備，風量20.8m3/min，風壓0.06Mpa，功率30kW；高效填料1批；溶解氧檢測儀1臺，量程范圍0～20mg/L；自動曝氣系統1套；自動回流系統1套；自動排泥系統1套；分離沉淀系統1項；出水系統1項；碳源加藥裝置1套；堿加藥裝置1套；輔助除磷加藥裝置1套。

3.2.3 深度處理系統

即濾布濾池設備，設1座，尺寸為L×B=4.8m×3.0m。主要設備有自動閥組1套；自動布水系統1套；自動反洗系統1套；濾盤1套。

3.2.4 污泥脫水系統

主要設備有污泥濃縮池2座，尺寸D×H=4.2m×5.5m，有效水深5.0m，有效容積69m3，螺桿泵3臺，2用1備，流量4m3/h，揚程H=60m，功率4kW；板框脫水機1臺，過濾面積100m2；PAM（陽）加藥系統1套；儲泥裝置及脫水機平臺1項。

3.2.5 出水及其他配套系統

主要設備有超聲波流量計1臺；巴氏流量槽1套，0～15000m3/d；除臭設備1套，風量3000m3/h，功率5kW，電控系統1套。

4 工程效益及經濟可行性分析

4.1 工程效益分析

該工程的實施，將會改善當地的水環境，并在此基礎上，完善污水處理設施，改造現有的污水不經處理，直接排放到天然水體中，從而提高城市的環境容量，改善項目周圍的水質。它的受益者是附近居民、旅游者，為當地的可持續發展創造了有利條件。

建立污水處理廠的先決條件是完善配套管網，形成一體化的污水收集和處理體系，既能為居民帶來衛生和環保的利益，又能滿足人們的需要。

目前，污水治理已經被列入環境保護行業，不僅能為社會創造環境效益，還能帶動周邊地區的經濟發展，為環境提供一定的投資收益，起到美化環境的作用。

4.2 經濟可行性分析

4.2.1 設備運行電費分析

設備處理水量10000m3/d，合計裝機功率183.34kW，實際運行功率129.94kW，日用電量2072.10kWh/d，電費0.8元/kWh，水費0.17元/t。詳細用電量見表2。

表2 設備運行用電量詳情

4.2.2 藥劑費用分析

項目投加藥劑主要為PCA和次氯酸鈉，其中PAC投加量10mg/L，日用量100kg，價格為2.5元/kg，費用為250元/d；次氯酸鈉投加量為5mg/L，日用量50kg，價格為1元/kg，費用為50元/d。合計300元/d，噸水藥劑費 0.03元 /t。

4.2.3 污泥處置費及人工費分析

項目產生含水率80%的濕污泥為3t/d，污泥脫水由自行解決，污泥外運單價以500元/t。污泥處理費用為3×500=1500元 /d=0.15元 /t。

人工費為4500元/月，共需雇傭4人，噸水費用為0.06元/d。

4.2.4 可行性分析

由以上分析可知，項目總運行費用為0.41元/d，日產水10000m3/d，日利潤4100元，年利潤1496500元，項目盈利效益較好，經濟可行性較高。

5 結語

采用“格柵+循環升流式同步短程硝化反硝化池+濾布濾池+次氯酸鈉消毒”工藝，能夠確保出水的穩定、達標、降低污水處理費用，能耗較低，抗沖擊能力強。大大提高了工藝構筑物的壽命，實現節能減排的目標，且具有較好的經濟可行性。