某工業(yè)集中區(qū)工業(yè)污水處理工程設(shè)計及運行分析

李祖成

（安徽省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，安徽 合肥 230022）

1 工程概況

本項目位于安徽省合肥市楊橋鎮(zhèn)建設(shè)工業(yè)集中區(qū)。該工業(yè)集中區(qū)定位以農(nóng)副產(chǎn)品深加工為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，以食品工業(yè)為主體。主要生產(chǎn)廢水企業(yè)以生豬屠宰加工、姜油生產(chǎn)和大蒜制品企業(yè)為主。其中生豬屠宰廢水含量占比80%，總廢水量約10 000 m3/d。從污水來源和污水量構(gòu)成來看，本工業(yè)集中區(qū)主要為屠宰廢水，原水水質(zhì)可生化性較好，但是經(jīng)過預(yù)處理后可生化性降低，導(dǎo)致末端工業(yè)集中區(qū)進(jìn)水水質(zhì)可生化性較差。因此，本工程不能簡單按照常規(guī)城鎮(zhèn)污水處理選擇工藝。

2 工藝設(shè)計

2.1 設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)

從本項目最大的服務(wù)企業(yè)的污水處理流程及進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)指征可知，經(jīng)過企業(yè)內(nèi)部預(yù)處理后，進(jìn)入楊橋鎮(zhèn)工業(yè)集中區(qū)污水處理廠的廢水可生化性較差。通過綜合分析以及預(yù)留一定的處理空間，綜合確定本工程進(jìn)水水質(zhì)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 污水處理廠進(jìn)水指標(biāo)表 單位：mg/L

2.2 污水出水水質(zhì)

由于本工程地處淮河流域，根據(jù)環(huán)保部門要求淮河流域的污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）的一級A標(biāo)準(zhǔn)，如表2：

表2 污水處理廠出水水質(zhì)一覽表

2.3 工藝流程

污水處理系統(tǒng)的總體工藝流程一般包括預(yù)處理工段（細(xì)格柵及進(jìn)水泵房、沉砂池、事故池、調(diào)節(jié)池、水解酸化池）、生化處理工段（改良型A2/O生化池+二沉池）、深度處理工段（高效沉淀池、反硝化深床濾池）及污泥處理工段（污泥池、污泥脫水機(jī)房）。本工程工藝流程詳見圖1。

圖1 污水處理工藝流程

2.4 工藝特點分析

2.4.1 預(yù)處理系統(tǒng)

預(yù)處理系統(tǒng)采用細(xì)格柵及進(jìn)水泵房+平流沉砂池+調(diào)節(jié)池（兼做事故池）+水解酸化池組合工藝[1]。

產(chǎn)業(yè)集中區(qū)內(nèi)企業(yè)均有污水預(yù)處理，本次設(shè)計不設(shè)粗格柵，直接采用細(xì)格柵對污水中較小顆粒的懸浮、漂浮物進(jìn)行去除；采用平流沉砂池去除污水中粒徑大于0.2 mm，密度2.65 t/m3的砂粒，以保護(hù)管道、閥門等設(shè)施免受磨損和阻塞；調(diào)節(jié)池主要對水量和水質(zhì)起調(diào)節(jié)作用，以及對污水pH值、水溫，有預(yù)曝氣的調(diào)節(jié)作用，還可用作事故排水；水解酸化池利用水解菌和產(chǎn)酸菌，將大分子、難降解的有機(jī)物降解為小分子有機(jī)物，改善廢水的可生化性，為后續(xù)處理創(chuàng)造有利條件。

2.4.2 生化處理系統(tǒng)

生化處理系統(tǒng)主要采用改良型A2/O+二沉池組合形式。

產(chǎn)業(yè)集中區(qū)內(nèi)企業(yè)廢水氮磷含量較高，生化處理工藝需為脫氮除磷工藝。本工程在傳統(tǒng)A2/O生化工藝基礎(chǔ)上，在厭氧池前端設(shè)置預(yù)缺氧池，在加強生物脫氮功能的同時，促進(jìn)厭氧池的厭氧釋磷，提高生物除磷去除率。采用多點進(jìn)水方式，根據(jù)實際運行工況靈活調(diào)配厭氧段缺氧段進(jìn)水比例，合理分配進(jìn)水碳源，使反硝化作用和系統(tǒng)除磷效果能夠得到有效保證。同時將生化池與周進(jìn)周出二沉池、污泥泵房合建，減少水頭損失和占地面積。

2.4.3 深度處理系統(tǒng)

深度處理系統(tǒng)采用混凝+沉淀+過濾組合工藝，具體采用高效沉淀池+反硝化深床濾池組合工藝。

高效沉淀池負(fù)荷高、占地小、運行穩(wěn)定，可有效保證出水TP達(dá)標(biāo)；反硝化深床濾池采用石英砂作為反硝化生物的掛膜介質(zhì)，保障硝酸氮及懸浮物去除。

3 主要建構(gòu)筑物設(shè)計

3.1 細(xì)格柵及提升泵房

細(xì)格柵及提升泵房結(jié)構(gòu)尺寸：L×W×H=11.0 m×9.8 m×8.0 m池內(nèi)設(shè)置兩臺回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)規(guī)格：渠寬0.8 m，渠深5.50 m，安裝角80°，柵條間隙10 mm；一臺皮帶輸送機(jī)，帶寬500 mm，安裝角度0°，L=3.0 m，N=1.1～2.2 kW；潛水排污泵3臺，2用1備，規(guī)格：Q=330 m3/h，H=10.0 m，N=4 kW；皮帶輸送機(jī)1臺，帶寬500 mm，安裝角度0°，L=3.0 m，N=1.1～2.2 kW；鑄鐵鑲銅閘門4臺，規(guī)格：500 mm×500 mm，手電兩用[1]。

3.2 調(diào)節(jié)池（兼做事故池）

調(diào)節(jié)池（兼做事故池）結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸L×W×H=36 m×18 m×7.0 m，設(shè)計平均流量420 m3/h，設(shè)計水力停留時間t=8 h，主要用于對水量、水質(zhì)、pH值以及水溫調(diào)節(jié)，還可以用作事故排水。一座分兩組，每組配有一套雙曲面立式攪拌機(jī)，設(shè)計功率N=15 kW，葉輪直徑2 500 mm；配套2臺調(diào)節(jié)潛污泵，1用1備，單泵流量Q=659 m3/h，水泵揚程，H=10 m；配套2臺事故潛污泵，1用1備，單泵流量Q=100 m3/h 水泵揚程，H=10 m，電機(jī)功率N=11 kW。

3.3 水解酸化池

水解酸化池結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸L×W×H=36 m×18 m×8.0 m，設(shè)計平均流量420 m3/h，水力停留時間12小時，主要在水解細(xì)菌、酸化菌作用下將不溶性有機(jī)物水解為溶解性有機(jī)物，將難生物降解的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易生物降解的小分子物質(zhì)的過程，從而改善廢水的可生化性，為后續(xù)生化創(chuàng)造條件。結(jié)構(gòu)形式為升流式水解酸化池。

3.4 改良型A2/O生化池+二沉池

改良型A2/O生化池+二沉池主要利用預(yù)缺氧、厭氧、缺氧和好氧區(qū)的不同功能，進(jìn)行生物脫氮除磷，同時去除BOD5。利用周進(jìn)周出二沉池對生化處理后的混合液進(jìn)行固液分離，以保證出水水質(zhì)。設(shè)計參數(shù)：1座2組，結(jié)構(gòu)形式為半地下式鋼筋混凝土，污泥負(fù)荷0.105 kg BOD5/kg MLSS·d，污泥濃度3 500 mg/L～4 000 mg/L，污泥回流比100%，內(nèi)回流比100%～300%，總停留時間25.9 h，預(yù)缺氧停留時間0.74 h，厭氧池停留時間1.95 h，缺氧池停留時間6.5 h，好氧池停留時間16.8 h，總有效容積10 874 m3，有效水深6.0 m。二沉池設(shè)計表面負(fù)荷q=0.96 m3/m2·hr，沉淀時間4.0 h，池直D=21 m，有效水深H=4.0 m，配有2臺中心傳動單管吸泥機(jī)（帶浮渣排除系統(tǒng)），生化池+二沉池單組設(shè)計尺寸：L×W×H=68.3 m×22.5 m×（5-7）m[2]。

3.5 高效沉淀池

高效沉淀池是依托污泥混凝、循環(huán)、斜管分離及濃縮等多種理論，通過合理的水力和結(jié)構(gòu)設(shè)計，開發(fā)出的集泥水分離與污泥濃縮功能于一體的新一代沉淀工藝。設(shè)計參數(shù)：1座2組，結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸為L×W×H=19.4 m×12.95 m×6.4 m，沉淀池設(shè)計表面負(fù)荷8.53 m3/m2·h，采用斜板沉淀池，斜板系乙丙共聚材料制作，安裝傾角60度，上升流速2.3～2.5 mm/s。

3.6 反硝化深床濾池

反硝化深床濾池是集生物脫氮及過濾功能合二為一的處理單元，是業(yè)界認(rèn)可度較高的脫氮及過濾并舉的先進(jìn)處理工藝。結(jié)構(gòu)形式為半地下式矩形鋼筋砼構(gòu)筑物，1座3格，單格凈尺寸：L×W×H=L×B=9.5 m×3.6 m，平均設(shè)計率速5.26 m/h，濾料粒徑2～4 mm，濾床深度2.0 m，濾池水頭損失約2.18 m。

3.7 接觸消毒池

消毒池采用次氯酸鈉消毒，深床濾池的上清液在消毒池中消毒，以殺死污水中的致病微生物和糞便大腸菌群，消毒后的污水達(dá)標(biāo)排放。結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸：L×B×H=16.6 m×5.0 m×4.5 m。

3.8 鼓風(fēng)機(jī)房及配電間

鼓風(fēng)機(jī)房及配電間主要是為廠區(qū)氧化段提供氧氣，為全廠生產(chǎn)提供電力。為框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸：L×B×H=43.2 m×10.5 m×8.6 m。鼓風(fēng)機(jī)房配套3臺空氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)，單臺設(shè)計參數(shù)：風(fēng)量Q=36 m3/min，N=90 kW，風(fēng)壓P=70 kPa，2用1備。

3.9 加氯加藥間

加藥間與加氯間合建，框架架構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸：L×B×H=50.4 m×9.9 m×7.2 m。加藥系統(tǒng)包含碳源投加系統(tǒng)、PAC投加系統(tǒng)、PAM投加系統(tǒng)，加氯系統(tǒng)為次氯酸鈉投加系統(tǒng)，碳源、PAC、次氯酸鈉投加系統(tǒng)主要包括了溶液輸送泵、溶液貯罐和溶液投加計量泵，PAM投加系統(tǒng)主要包括了PAM自動制備裝置和PAM溶液投加計量泵。主要設(shè)備：5臺折槳式攪拌機(jī)，N＝5.5 kW；3臺PAC溶液計量泵，流量Q＝260 L/h，功率P=0.75 kW，2用1備；3臺PAM溶液計量泵，流量Q＝330 L/h，功率P=0.75 kW，2用1備；3臺乙酸鈉溶液計量泵，流量 Q＝100 L/h，功率P=0.20 kW，2用1備；3臺次氯酸鈉投加泵，流量Q=42 L/h，P=0.25 kW，2臺；Q=2～5 L/h，P=0.18 kW，1臺。

3.10 污泥脫水系統(tǒng)

污水廠處理剩余污泥量：2 450 kg DS/d，含水率 99.2%的剩余污泥由污泥泵房的剩余污泥泵抽送至污泥池后，經(jīng)疊螺污泥脫水機(jī)深度脫水后，產(chǎn)出污泥含水率≤80%的干泥餅。脫水濾液水經(jīng)下水系統(tǒng)回流至本污水處理廠處理。設(shè)計污泥池1座，分2格，單格設(shè)計尺寸：L×B×H=4.5 m×4.5 m×5.0 m，設(shè)置攪拌機(jī)2臺，單臺N=11 kW；設(shè)計污泥脫水車間1座，設(shè)計尺寸：L×B×H=30.6 m×14 m×7.8 m，設(shè)置處理能力：180-360 kg DS/h；疊螺污泥脫水機(jī)2臺；PAM加藥裝置1套，制備能力2 000 L/h，N=2.2 kW；PAC加藥裝置1套，制備能力2 000 L/h，N=3.0 kW[2]。

3.11 除臭系統(tǒng)

根據(jù)污水廠總平面布置及除臭區(qū)域分布，污水廠按2套除臭系統(tǒng)設(shè)計，1#除臭系統(tǒng)負(fù)責(zé)收集處理格柵及進(jìn)水泵房、調(diào)節(jié)池、水解酸化池、生化池，除臭設(shè)計處理規(guī)模Q=18 000 m3/h；2#除臭系統(tǒng)負(fù)責(zé)收集處理污泥池、污泥脫水車間，除臭設(shè)計處理規(guī)模Q=12 000 m3/h。臭氣經(jīng)系統(tǒng)收集后，由管道輸送至生物除臭裝置，在附著于生物填料上的微生物新陳代謝的作用下，最后降解為CO2、H2O以及其他無/低害物質(zhì)，凈化后的氣體進(jìn)入排氣筒，實現(xiàn)氣體達(dá)標(biāo)排放。

4 污水處理工藝去除率

污水處理工藝去除率如表3所示。

表3 污水處理去除率

5 運行分析

本工程總投資估算9 716萬元，其中：工程費用7 521.48萬元，工程建設(shè)其他費用1 134.88萬元，基本預(yù)備費692.51萬元，建設(shè)期利息367.13萬元。本工程直接運行成本為1.40元/m3（含電費、藥劑費、水費及人工費等）。