某污水處理廠提標(biāo)改造工程設(shè)計(jì)分析

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[摘要]隨著資水流域環(huán)保要求的提高，污水處理廠的排放標(biāo)準(zhǔn)也顯著提高。本文以湖南某污水處理廠提標(biāo)至一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)為例，對(duì)項(xiàng)目的工程背景、實(shí)際運(yùn)行情況、提標(biāo)改造方案、設(shè)計(jì)參數(shù)和運(yùn)行效果等進(jìn)行介紹。通過對(duì)原有改良型氧化溝改造優(yōu)化，以及新增“高效沉淀+纖維轉(zhuǎn)盤濾池”的深度處理工藝，提標(biāo)后污水處理廠出水指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。

[關(guān)鍵詞]污水處理廠；提標(biāo)改造；改良型氧化溝；一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)；纖維轉(zhuǎn)盤濾池

1項(xiàng)目背景

湖南某污水處理廠一期工程建成于2009年，規(guī)模為2萬(wàn)m3/d，于當(dāng)年12月正式投入運(yùn)行。由于進(jìn)入污水處理廠的污水量逐年增大，為滿足處理要求，當(dāng)?shù)卣?014年啟動(dòng)二期擴(kuò)建工程，擴(kuò)建后規(guī)模為5萬(wàn)m3/d。污水處理廠尾水排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)的一級(jí)B排放標(biāo)準(zhǔn)，尾水排入資江。污水處理廠一期及二期工程均采用改良型氧化溝為主體工藝，其處理工藝流程為：來水→粗格柵間、提升泵站→細(xì)格柵、沉砂池→改良型氧化溝→二沉池→紫外光消毒池→(出水泵房)→資江。為保護(hù)資水流域環(huán)境，改善水環(huán)境質(zhì)量，響應(yīng)國(guó)家相關(guān)政策要求，對(duì)污水處理廠進(jìn)行提標(biāo)改造，改造后出水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。

2污水處理廠實(shí)際運(yùn)行情況

2.1污水處理廠實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)情況

污水處理廠擴(kuò)建后實(shí)際進(jìn)水量為3.9~4.8萬(wàn)m3/d，平均出水水質(zhì)濃度滿足該廠執(zhí)行的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)與實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)見表1。由表1可以看出，污水處理廠實(shí)際平均進(jìn)水水質(zhì)符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)平均出水水質(zhì)濃度滿足該廠執(zhí)行的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。

2.2目前存在的問題

污水處理廠的現(xiàn)有出水執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)是《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，出水標(biāo)準(zhǔn)較低，不利于保護(hù)和改善資江水質(zhì)。同時(shí)，污水處理廠運(yùn)行已有多年，通過長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行及水質(zhì)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，TP、BOD5及SS實(shí)際出水平均值大于一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)限值，且TN出水不穩(wěn)定，排放值有時(shí)大于一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)限值。據(jù)調(diào)查，污水處理廠現(xiàn)有紫外消毒設(shè)施處理效果不穩(wěn)定，難以保證消毒效果，且一、二期改良型氧化溝的厭氧區(qū)積泥嚴(yán)重，泥水混合效果欠佳，出水水質(zhì)TN及TP指標(biāo)偶爾出現(xiàn)超標(biāo)情況。綜合以上情況，從保護(hù)資水流域水環(huán)境質(zhì)量和實(shí)際運(yùn)行情況來看，污水處理廠提標(biāo)改造勢(shì)在必行。

3提標(biāo)改造工程設(shè)計(jì)方案

3.1設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)及去除率

根據(jù)該項(xiàng)目提標(biāo)改造可研報(bào)告及批復(fù)，污水處理廠提標(biāo)改造工程出水水質(zhì)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)》中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，尾水排入資江。提標(biāo)后設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)及去除率見表2。

3.2設(shè)計(jì)方案

3.2.1生化處理工藝目前污水處理廠二級(jí)生物處理工藝為改良型氧化溝工藝，現(xiàn)狀氧化溝的水力停留時(shí)間可滿足出水水質(zhì)達(dá)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的要求。對(duì)于目前一二期氧化溝TN處理效果不理想和厭氧池泥水混合不均的情況，采用增加內(nèi)回流及碳源投加、擴(kuò)大缺氧區(qū)容積及更換現(xiàn)有高速攪拌機(jī)推流器的措施來進(jìn)行改造，改善TN去除效果，強(qiáng)化泥水混合。

3.2.2深度處理工藝深度處理工藝選擇“高效沉淀+纖維轉(zhuǎn)盤濾池”的組合工藝，主要用來去除出水中的SS和TP，并確保處理出水達(dá)標(biāo)排放。高效沉淀池主要通過絮凝沉淀作用進(jìn)一步去除水中SS和TP；沉淀后過濾工藝保證最終出水SS滿足一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)要求。高效沉淀池是采用泥渣循環(huán)及斜管沉淀的一種沉淀池，其在國(guó)內(nèi)許多污水處理廠的提標(biāo)改造中廣泛應(yīng)用并取得了較好的運(yùn)行效果。

3.2.3污泥處理處置工藝現(xiàn)狀采用板框壓濾深度脫水工藝，脫水后污泥含水率達(dá)到60%以下，目前運(yùn)行狀況良好，能夠滿足處理要求，本期不做改造。污泥處置方式仍沿用現(xiàn)有處置方式，送至填埋場(chǎng)進(jìn)行填埋處置，本期不做改造。

3.2.4尾水消毒工藝現(xiàn)狀采用紫外光消毒，但消毒效果不穩(wěn)定，受處理水量波動(dòng)的影響大，且設(shè)備檢修較頻繁。改造后采用國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的次氯酸鈉消毒工藝，能保證水質(zhì)充分達(dá)標(biāo)。采用現(xiàn)場(chǎng)制作的方式，其生產(chǎn)原料為食鹽，制作方式為電解食鹽水產(chǎn)生，購(gòu)買和制作十分方便。

3.2.5除臭工藝目前污水處理廠設(shè)置有1套除臭設(shè)施。采用離子除臭工藝，對(duì)預(yù)處理、氧化溝、污泥脫水機(jī)房的臭氣進(jìn)行處理，處理能力為25000m3/h。目前運(yùn)行效果良好，本期不做改造。提標(biāo)改造確定的處理工藝流程為：來水→粗格柵間、提升泵站→細(xì)格柵、沉砂池→改良型氧化溝→二沉池→高效沉淀池→纖維轉(zhuǎn)盤濾池→次氯酸鈉消毒池→(出水泵房)→資江。

4提標(biāo)改造主要構(gòu)筑物工藝設(shè)計(jì)

本次提標(biāo)改造在考慮廠區(qū)的總體布置時(shí)，通過合理的布局將深度處理用地布置至現(xiàn)有預(yù)留地塊的南側(cè)，更為靠近現(xiàn)有一二期生產(chǎn)區(qū)域，將遠(yuǎn)期預(yù)留用地留在更為靠近廠門口的區(qū)域(詳見圖1)。采用該布置方案后，遠(yuǎn)期預(yù)留用地可以與北側(cè)圍墻內(nèi)可用地塊相連，如國(guó)家的排水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高，污水廠則需進(jìn)一步提標(biāo)，該相連的地塊為遠(yuǎn)期的總體布置提供了更多可能，且從工藝流程及出水水流方向上來說，深度處理與遠(yuǎn)期進(jìn)一步處理的銜接上也更為順暢。

4.1主要新

(改)建構(gòu)筑物污水處理廠提標(biāo)改造主要工程內(nèi)容為新建深度處理設(shè)施，規(guī)模為5.0×104m3/d，同時(shí)對(duì)現(xiàn)有部分構(gòu)筑物進(jìn)行改造，主要新建構(gòu)建筑物包括1座中間提升泵站、1座高效沉淀池、1座纖維轉(zhuǎn)盤濾池、1座接觸消毒池、1座加氯及加藥間及1座變配電間，主要改造構(gòu)建筑物包括一二期改良型氧化溝和紫外光消毒池。所有改造及新建構(gòu)筑物工藝設(shè)計(jì)參數(shù)滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范[1-3]要求。

4.2中間提升泵站

廠區(qū)新建中間提升泵站1座，將現(xiàn)狀二沉池出水提升到深度處理設(shè)施。中間提升泵站主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：數(shù)量1座，平面尺寸L×B=12.0m×7.9m。提升泵為潛水軸流泵，Q=1265~1588~1764m3/h，H=5.82~4.72~3.68m，N=30kW，共3臺(tái)，2用1備，其中1臺(tái)變頻。

4.3高效沉淀池

高效沉淀池集機(jī)械混合池、機(jī)械絮凝池和斜管沉淀池于一體。高效沉淀池主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：數(shù)量1組，分2格，單格尺寸L×B×H=13.2m×21.6m×7.25m。混合時(shí)間為1.52min，絮凝時(shí)間為12.93min，斜管沉淀區(qū)表面負(fù)荷為10.77m3/(m2•h)。主要設(shè)備有混合攪拌機(jī)2臺(tái)，N=15kW。絮凝攪拌機(jī)2臺(tái)，N=7.5kW。刮泥機(jī)2臺(tái)，D=11.7m，N=0.55kW?；亓魑勰啾肣=60m3/h，H=20m，N=11kW，3臺(tái)，2用1備。剩余污泥泵2臺(tái)，Q=60m3/h，H=20m，N=11kW。

4.4纖維轉(zhuǎn)盤濾池

高效沉淀池出水接入纖維轉(zhuǎn)盤濾池進(jìn)行過濾。纖維轉(zhuǎn)盤濾池的工作流程如下：待處理的原水通過重力流入過濾盤片，在每個(gè)過濾盤片的兩側(cè)為高強(qiáng)度致密的聚酯濾布；水由濾布外側(cè)向內(nèi)流出，流入到清水槽，水中的細(xì)小顆粒在濾布外側(cè)聚積。纖維轉(zhuǎn)盤濾池主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：數(shù)量1座，尺寸為L(zhǎng)×B×H=12.5m×10.50m×4.7m?？偙P片數(shù)量為20盤，總過濾面積為252m2，平均濾速為8.3m/h。

4.5接觸消毒池

污水經(jīng)過上述構(gòu)筑物處理后，雖然水質(zhì)得到了改善，細(xì)菌數(shù)量也大幅減少，但水中還含有大量的細(xì)菌、病毒、寄生蟲卵和有毒有害物質(zhì)，因此，在排放水體前應(yīng)進(jìn)行消毒處理。在消毒池進(jìn)水中投加次氯酸鈉，充分混合后在接觸消毒池中停留一定的時(shí)間，從而達(dá)到殺滅細(xì)菌、病原菌等微生物的目的。次氯酸鈉消毒后存在一定的余氯，為中水回用創(chuàng)造條件，廠區(qū)綠化用水考慮采用通過深度處理和消毒后的尾水。主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：數(shù)量1座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。尺寸為L(zhǎng)×B=22.0m×12.50m，有效水深5.5m，接觸時(shí)間30.8min(最大時(shí))。

4.6加氯及加藥間

本工程考慮將加氯間、高效沉淀池加藥間及氧化溝加藥合建，平面尺寸為31.8m×9.0m。

4.6.1加氯間加氯間主要制備次氯酸鈉供尾水消毒使用。尾水消毒有效氯設(shè)計(jì)投加量為7mg/L。主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：尺寸為L(zhǎng)×B=15.0m×9.0m，配備3套次氯酸鈉發(fā)生器，2用1備。

4.6.2高效沉淀池及氧化溝加藥間高效沉淀池加藥主要功能是保證出水SS和TP達(dá)標(biāo)排放。氧化溝加藥間是針對(duì)目前污水廠進(jìn)水水質(zhì)BOD5濃度偏低情況而設(shè)，是為了保證生化系統(tǒng)有足夠碳源，強(qiáng)化好氧段硝化及缺氧段反硝化效果，確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：尺寸為L(zhǎng)×B=13.8m×9.0m。PAC制備濃度為10%，投加量為10~20mg/L。PAM制備濃度為0.1%，投加量為0.5~1mg/L。乙酸鈉投加濃度為25%，最大投加量116mg/L。

4.7氧化溝改造

本次工程需要將目前的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)從一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)提至一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，很有必要對(duì)污水處理廠現(xiàn)有生化處理構(gòu)筑物進(jìn)行復(fù)核，看其是否滿足提標(biāo)后的生化處理要求。經(jīng)復(fù)核，現(xiàn)狀氧化溝水力停留時(shí)間一期為12.42h，二期為12.16h，能滿足達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的水力停留時(shí)間要求。因目前污水廠實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)C/N比約為3.0，考慮到短期內(nèi)進(jìn)水水質(zhì)濃度難有較大改善，因此氧化溝增設(shè)乙酸鈉投藥系統(tǒng)一套，作為水質(zhì)濃度過低時(shí)氧化溝碳源的應(yīng)急投加。針對(duì)出水TN偶爾超標(biāo)的情況，需強(qiáng)化缺氧段反硝化作用加強(qiáng)TN去除，增加好氧區(qū)的硝化液回流至原厭氧區(qū)，適當(dāng)增大缺氧區(qū)容積，確保出水TN穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)TP偶爾超標(biāo)的情況，考慮在深度處理段通過化學(xué)除磷的方式，使得出水TP滿足一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)厭氧池泥水分離效果較差的情況，考慮在缺氧區(qū)采用更高效的低速潛水推流器，提高攪拌混合效果?，F(xiàn)狀氧化溝改造主要增加設(shè)備見表3。

5工程運(yùn)行效果

本項(xiàng)目于2020年8月正式投入運(yùn)營(yíng)，目前系統(tǒng)日平均處理水量約為41840m3/d，對(duì)污水處理廠進(jìn)出水的水質(zhì)進(jìn)行連續(xù)10周的水質(zhì)檢測(cè)。從圖2、圖3和圖4的運(yùn)行數(shù)據(jù)可以看出，提標(biāo)后出水中COD、BOD5、TN、NH3-H、TP和SS均有較好的去除效果，達(dá)到了提標(biāo)改造的預(yù)期效果，出水滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

6結(jié)論

綜合考慮該項(xiàng)目實(shí)際情況及要求，通過對(duì)改良氧化溝優(yōu)化改造，并增加“高效沉淀+纖維轉(zhuǎn)盤濾池”深度處理工藝，提標(biāo)后污水處理廠出水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到《城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)要求。通過對(duì)總體布置方案調(diào)整后，遠(yuǎn)期預(yù)留用地可以與北側(cè)圍墻內(nèi)可用地塊相連，遠(yuǎn)期如國(guó)家的出水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高，污水處理廠需進(jìn)一步提標(biāo)改造，該相連的地塊為遠(yuǎn)期的總體布置提供了更多可能，且從工藝流程及出水水流方向上來說，深度處理與遠(yuǎn)期進(jìn)一步處理的銜接上也更為順暢。

參考文獻(xiàn)

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[3]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部．室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范(2016版)[S]．北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2016．

作者：李鵬 單位：湖南中集環(huán)境投資有限公司