工業污水處理廠功能恢復及提標實例分析

摘要：隨著企業的發展，對回用水質的要求日趨嚴格，很多早期建設的污水處理廠設計標準較低，出水水質達不到回用要求，需進行提標改造。污水處理廠是實現節能減排、環保工作的重要工藝單元，在市政、工業生產中廣泛應用，早期建設的污水處理廠存在設備老化、工藝落后等問題，難以達到新的產水要求。文章以工業污水處理廠功能性恢復及提標改造實例進行分析，給相關工作以一定參考。

關鍵詞：污水處理廠""污水處理""水質""提標改造

中圖分類號：X703"""文獻標識碼：A

Case"Analysis"of"Functional"Restoration"and"Upgrading"of"Industrial"Sewage"Treatment"Plants

CHEN"Jianchang""YAUN"Guoguang""LI"Hong""HAN"Xianghong""GUAN"Saisai

（Energy"Center"of"Hansteel"Company"of"HBIS"Group，"Handan，"Hebei"Province，"056000"China）

Abstract："With"the"development"of"enterprises，"the"requirements"for"reuse"water"quality"are"becoming"increasingly"strict."Many"early-constructed"sewage"treatment"plants"have"low"design"standards，"and"the"effluent"quality"cannot"meet"reuse"requirements，"so"they"need"to"be"upgraded"and"reconstructed."The"sewage"treatment"plant"is"an"important"process"unit"to"achieve"energy"conservation，"emission"reduction"and"environmental"protection，"and"it"is"widely"used"in"municipal"and"industrial"production."The"early-built"sewage"treatment"plants"have"the"problems"such"as"aging"equipment"and"backward"process，"and"they"are"difficult"to"meet"new"water"production"requirements."This"paper"analyzes"the"cases"of"functional"recovery"and"upgrading"and"reconstruction"of"industrial"sewage"treatment"plants，"so"as"to"give"certain"references"to"relevant"work.

Key"Words："Sewage"treatment"plant;"Sewage"treatment;"Water"Quality;"Upgrading"and"reconstruction

生產污水處理回用是工業企業用水、節水管理中的重要環節，污水回用率體現了企業在節水節能、循環經濟方面的水平，對促進水資源高效利用、減少能源消耗、降低生產成本方面具有重要意義。

1"工程概況

某鋼廠污水處理廠于1999年建成投產，設計處理能力4"200"m3/h（100"800"m3/d），采用“斜板沉淀池+重力濾池”處理工藝，出水回用于鋼廠循環水補水、濁環系統用水。其工藝流程為鋼廠工業污水自流匯集至污水提升泵站，由4臺液下電泵加壓通過2條D1"000mm管道提升至配水渠，配水渠投加聚合氯化鋁藥劑，經過三級混凝攪拌，進入4座斜板沉淀池，經過進一步絮凝沉淀分離，上部清水進入14座重力濾池，經濾池過濾后加壓外送用戶；斜板沉淀池下部污泥由排泥管通過污泥泵排入污泥儲池，再通過污泥螺桿泵送入板框壓濾機，經壓濾機濾水后，濾餅裝車外排。工藝流程圖1所示。

污水處理廠經長期運行，大部分設備老化現象明顯，工藝系統故障率逐步升高，整個設備系統維修工作大量增加，出水水質不穩定且較差，產水回用率僅為77%，不僅生產保障率低，而且造成大量水資源浪費。

針對污水廠長期運行功能減退的問題，主管方提出對污水處理廠進行功能性恢復及提標改造，項目于2018年6月份提出，要求經系統維修及提標改造后，恢復污水廠原有出水指標和處理水量，系統生產穩定，產水回用率達到100%。

2"存在問題及分析

2.1"設備老化失修、故障率高

該污水處理廠設備自1999年建成投產以來，連續運行基本沒有大修，設備老化嚴重，主要存在以下問題。

（1）濾池氣洗系統漏氣嚴重，鼓風機氣源管道長年運行腐蝕情況嚴重，管道壁厚多在2～3"mm之間，管道多處腐蝕出現漏氣現象。濾池氣洗時氣體壓力低，氣體流量小，氣洗強度偏低，對濾料的擾動效果差，造成濾池反洗不徹底，濾砂得不到徹底的凈化。由于濾池反洗效果較差，濾砂出現一定程度的板結，造成濾后水質差不達標，且濾池使用周期大大縮短，系統反洗頻繁，每個濾池反洗周期由最初的7～8h縮短到3h左右，實際運行時14個濾池需要依次排隊反洗，反洗系統由設計的間斷運行被迫變為連續運行，水量、電量消耗巨大，大大增加了生產運行成本[1]。

（2）反應池、斜板沉淀池攪拌器、刮泥機變形，三級反應池中間隔墻設計為鋼板支撐形式，由于長期水壓、泥壓的作用，鋼板產生撓曲變形，造成部分反應池攪拌器無法運行，原本應在反應池進行的絮凝反應和沉淀作用滯后，部分污泥沉淀在過濾環節。斜板沉淀池攪拌器、刮泥機基礎受混凝土風化作用，混凝土開裂強度減弱，地腳螺栓錨固力降低，造成攪拌器、刮泥機地腳松動，軸向振動超標，雖多次對混凝土基礎、地腳螺栓進行加固，但效果均不理想。

（3）電氣、PLC系統元件器老化，且同類產品已不生產，沒有備件更換。已多次發生電氣、PLC元器件老化停電、控制系統死機的事故，由于替代備件難以采購，每次只能拆除備用設備的元器件進行維修，整個電氣、PLC系統缺損嚴重，難以保障正常生產秩序。

2.2"板框系統排泥困難，影響產水水質

板框系統采用3臺板框壓濾機、2臺西班牙TEFSA、1臺德國NETZSCH，板框間一層層高為3.0"m，原設計使用小型汽車進行污泥裝卸。但隨著物流產業的發展，小型汽車逐步淘汰，現污泥自卸汽車載重量和噸位加大，因層高低拉泥自卸車無法進入，卸泥只能采用污泥落地，鏟車二次倒運出廠。板框卸泥、排泥效率低下，環境污染嚴重，而且造成板框工作周期長，斜板沉淀池、污泥儲池泥位長期偏高，影響沉淀效果，產水水質懸浮物偏高。

2.3"提升泵房設計地勢低，無法正常檢修

該項目一次提升泵設計為4臺FLY液下電泵，提升泵房設置在廠區下游，為半地下式泵房，泵房地面比廠區自然地面低4.0"m，比生產排水下水道低3.0"m，泵房長期被水淹沒，進、出水管道及閥門長期泡在水下，液下電泵故障時無法正常更換，只能采取生產限水、停用系統反洗等限產措施，控制生產排水量，降低或分流下水道水位，達到液下電泵檢修條件，每次檢修對生產影響很大。

2.4"生產排水不均衡，沖擊負荷大

該污水處理廠沒有設計調節水池，生產排水直接進入一次提升泵房，由液下電泵提升至混凝反應系統，污水排水受鋼廠生產影響，處理流量瞬間波動極大，造成污水處理廠沖擊負荷大，運行不穩定，原水水位、處理后中水液位變化頻繁，系統穩定控制極為困難。沖擊負荷大造成混凝沉淀、泥水分離效果不穩定，出水水質較差。

3"項目采取措施

針對系統存在的問題和需要達到的目標，又考慮到施工改造不能影響到污水廠正常運行，項目部分系統制訂了改造方案，先進行功能性恢復，穩定污水處理廠生產平穩，穩定出水水質；進而消除設計缺陷，進行系統提標改造，從而達到100%產水回用率的目標。

3.1"系統功能性恢復

3.1.1"反應攪拌器及刮泥機恢復

三級混凝及斜板沉淀是污水處理廠主要工藝單元，反應攪拌器及刮泥機故障對產水水質的影響是很大的，考慮到污水處理廠連續生產的特點，施工采取單系列停水的方式，逐個對攪拌器、刮泥機進行檢修修復。根據工藝特點檢修工作如下安排。

（1）因為反應攪拌器及刮泥機故障處理部位大多在水下，需先對混凝反應池、斜板沉淀池進行了抽水放空，系統徹底清泥，用潛污泵將污泥抽至污泥儲池進行處理。（2）反應池、沉淀池抽空后，先安排對設備進行詳細檢查、各部間隙數據測量，同時組織對各水池隔墻變形部位進行糾偏，加焊橫向、縱向支撐筋板以增強鋼制墻板的強度。（3）為消除設備轉運振動故障，將攪拌器、刮泥機的地腳螺栓、混凝土基礎破除，更換為新地腳螺栓和基礎。安排對斜板沉淀池中心污泥管道進行了高壓水疏通，保證污泥管道的過泥通暢。（4）攪拌器、刮泥機水下部分進行全面保養和磨損件的更換。（5）更換了攪拌器、刮泥機的控制單元和現場操作箱。全面修復工作完成后，投運之前再次對設備進行了運行試驗，運轉24"h無故障，聲音、振動、設備溫升均達到標準要求。修復后混凝沉淀達到預期效果，消除了沉淀之后的問題[2，3]。

3.1.2"濾池反洗系統恢復

針對反洗過程中氣洗系統漏點多，氣動閥門動作遲緩，氣洗效果差情況，重新設計了鼓風機進氣管路，按照雙管路環向布置管路，并對管道進行了全部更換，氣洗壓力提高了0.05"MPa，改造后濾池氣洗效果改善明顯。由于濾池長期反洗不徹底，造成濾池使用周期短，濾砂板結污堵嚴重，根據各濾池情況不同，采取了兩種處理方案。

（1）濾砂板結污堵：先對上層30cm厚度濾砂進行了更換，然后采取“翻砂處理+連續強制反洗”的方法，直至濾砂附著物全部剝落，濾砂徹底凈化。（2）濾砂板結污堵，且有漏沙現象：需先將濾池內濾砂全部清除，清除時上層30cm厚度濾砂單獨存放做廢棄處理，對濾板、濾頭、密封件進行檢查，更換破損濾頭、密封件，修復后濾池注水進行密封試驗，無滲漏后回裝濾砂，濾砂裝填完成后首先連續強制反洗，待濾砂徹底凈化后方可投運[4]。

經以上方案處理后，濾池及反洗系統恢復后運行周期平均延長了6"h，節約了大量的反洗水耗、電耗。

3.1.3"電氣及PLC系統恢復

考慮到污水處理廠電氣及PLC系統設備使用年限長，元器件老化嚴重，電氣設備更新換代較快，同類備件已不再生產。電氣及PLC系統繼續使用不僅故障率高，而且維修十分困難，決定對此類設備重新進行配置，將原有設備全部進行了更新。重新編制了污水處理廠生產控制程序，提升了自動化控制水平，消除了電氣及PLC存在的事故隱患[5]。

3.2"系統提標改造

功能性恢復工作完成后，污水處理廠生產基本穩定，生產故障大幅度減少，產水水質波動問題得到解決。為實現產水全部回用，又組織了以下改造。

3.2.1"調蓄及提升泵房改造

建設進水調節池，以解決處理水量波動大的問題，因污水處理廠站內外場地受限，考慮利用站區來水下水道容積及新建小型調節池聯合進行調節的布置形式，確定在污水處理廠站區外，來水上游側，建設分別2個混凝土調節水池，單個水池尺寸為30"m×12"m×6"m，污水廠主下水道容積約1"000"m3，共計調節水量約6"000"m3，可實現正常生產2"h的調節水量，基本滿足調節系統生產所需。為解決一次提升泵檢修時影響生產的問題，對提升泵房進行了改造，將原有泵房地面提高到室外地面高度，重新設計安裝了吊裝設備，并將液下電泵的滑軌、電纜接口位置加高延伸5"m，實現不停水檢修提升泵的要求。

3.2.2"板框卸泥系統改造

板框卸泥系統一直是制約污水處理廠生產、環境污染的重要難題，考慮到板框間結構已無法更改，最終采取了二次封閉倒運的改造方案。此次改造在板框間南側建設了一座輕鋼結構中轉泥棚，可實現7～10天污泥儲存量。根據板框間一層大門高度，改裝了一輛輕型自卸汽車，專供板框間卸泥倒運至中轉泥棚使用。并在中轉泥棚大門處安裝了自動沖車裝置，以保證車輛、周圍環境的整潔、干凈。板框卸泥時，由輕型自卸汽車倒運至中轉泥棚，泥棚內污泥采取集中外排的形式，污泥儲存1周左右由重型自卸汽車裝車外運。既解決了板框污泥落地、污泥系統運行困難的問題，又提升了周邊環境。

3.2.3"加藥系統改造

原系統加藥為液態聚合氯化鋁，受外部運輸、交通政策等因素影響較大，藥劑供應保證率低，影響了產水水質。此次改造將加藥方式由液態聚合氯化鋁改為固態聚合氯化鋁，在加藥間配置了固態藥劑配置裝置，每周根據化驗數據確定配置濃度，實現動態調整，提高了絮凝沉淀效果，提升了產水水質。

3.3"管理措施提升

3.3.1"指標預警機制

因鋼廠排水的特點，受各產線生產節奏、鋼產品軋制種類的影響，來水流量波動較大，需要污水廠時刻對來水流量、指標進行監控，及時調整污水廠處理水量、各單元處理狀態。對影響污水廠的指標進行了歸納分析和梳理，對來水水量、原水液位、處理后中水外供水量、處理后中水液位、來水濁度、來水PH值、來水油含量、來水色度等主要指標實行了指標預警機制[6]。某鋼廠污水處理廠來水預警指標見表1。

來水預警指標分為兩級，當達到一級預警指標時，由污水廠班長按照事故預案進行調整處理，同時通知到上一級部門進行后續處理；當達到二級預警指標時，污水廠班長立即通知到上一級部門，按照上一級部門的要求，結合事故預案進行調整處理，同時上一級部門安排主管人員到污水廠進行生產指揮。預警機制的實施，能夠根據污水廠生產實際及時調整處理工藝，增強了污水廠的生產調整效率，加大了生產指揮力度，提升了污水處理的穩定性和連續性，降低了對鋼廠生產的影響。

3.3.2"來水巡查及報備制度

污水廠原來生產中，對于鋼廠的生產排水沒有進行監管，來多少處理多少，污水處理調整滯后，屬于被動處理。功能性恢復及提標改造，實行了來水巡查制度，將鋼廠內部生產排水納入生產管理，每班安排專人對鋼廠各生產單元排水進行排查，每天對各生產單元排水進行取樣檢查，對于超量、超指標排放的生產單元進行規范、考核；并實施超標排放費用歸口管理，即由于超量、超指標排放造成污水廠運行、維護產生的額外費用，由排水單位攤銷，通過費用歸口的方式，極大規范了各生產單元的排水管理。

對于鋼廠生產實際中必須要排放的污水，實行了報備制度，對于非常規排水，排水單位將排水量、排水方式、排水時間、排水指標進行核算，提前進行報備，與污水廠溝通后方可進行排水操作。

4"效果及結論

（1）改造于2018年9月份開始實施，邊生產邊改造，于2019年3月份完成，突破了生產運行的瓶頸，污水處理廠故障率大幅降低，抗負荷沖擊及調節能力的提高，產水水質穩定提升。從表2可見：

（2）水質提升后，產水達到鋼廠濁環循環水系統和雜用水水質要求，產水全部回用，回用率達到100%，完成項目目標要求，年節約水資源費用約350萬元，既穩定了污水處理廠生產運行，又實現了節水節能、降低費用的要求。

參考文獻

[1] 盧劍.城市污水處理現狀及污水處理廠提標改造方案[J].中華建設，2020（7）：96-97.

[2] 代華，陳銳海.某污水處理廠提標改造工程存在的問題及對策分析[J].節能與環保，2020（7）：59-60.

[3] 吳奉爰，余向京，羅欣陽.污水處理廠提標擴建期間水質水量的應急工程[J].工程建設與設計，2020（10）：124-125.

[4] 王興斌，段景曉.湖北省某經濟開發區工業污水處理廠工程設計[J].水處理技術，2022，48（10）：141-144，148.

[5] 袁智成.可用于工業污水處理的功能復合材料制備、表征及相關性能[D].上海：東華大學，2017.

[6] 李世海.工業污水處理廠環境污染治理若干問題論述[J].資源節約與環保，2020（5）：105-106.