鄭州市上街污水廠提標(biāo)改造工程

朱新鋒， 殷世強(qiáng)，張永成，楊廣坡，滕明純

(1．河南省城鎮(zhèn)綜合設(shè)計(jì)研究院，河南 平頂山467036；2．河南城建學(xué)院 市政與環(huán)境工程學(xué)院，河南 平頂山 467036)

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鄭州市上街污水廠提標(biāo)改造工程

朱新鋒1，2， 殷世強(qiáng)1，張永成1，楊廣坡1，滕明純1

(1．河南省城鎮(zhèn)綜合設(shè)計(jì)研究院，河南 平頂山467036；2．河南城建學(xué)院 市政與環(huán)境工程學(xué)院，河南 平頂山 467036)

鄭州上街污水廠原有工藝主體為CASS工藝，日處理水量3.5萬(wàn)t。分析原CASS工藝存在的問(wèn)題，并結(jié)合工程實(shí)際情況提出生物處理工藝的改進(jìn)思路和設(shè)計(jì)方案。改造過(guò)程中，對(duì)原有CASS池重新分隔，將CASS工藝改造成A2/O工藝,將中間沉淀池改造為二沉池。改造后，出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB 18918—2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

污水處理；提標(biāo)改造； 一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)

1　工程背景

上街污水處理廠處理規(guī)模為3.5萬(wàn)m3/d，位于鄭州市上街區(qū)新鄉(xiāng)路與洛寧路交叉口，占地面積33 350 m2，該污水處理廠于2007年8月建成投產(chǎn)。主體工藝為厭氧+CASS，出水水質(zhì)執(zhí)行( GB 18918-2002)一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，尾水排入枯河和唐崗水庫(kù)。為使河道及水庫(kù)污染物排放總量進(jìn)一步削減，同時(shí)進(jìn)一步改善周邊的水環(huán)境，積極響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的基本國(guó)策，中鋁河南分公司對(duì)上街污水處理廠進(jìn)行了提標(biāo)改造，以期出水水質(zhì)達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

2　原處理工藝及運(yùn)行中的問(wèn)題

上街污水廠原有處理工藝為：粗格柵→提升泵房→細(xì)格柵→旋流沉砂池→CASS生化池→調(diào)節(jié)池→提升泵房→混凝、沉淀、過(guò)濾一體化設(shè)備→液氯消毒→監(jiān)測(cè)計(jì)量設(shè)施→加壓泵房→排出。

該處理系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行近8 a，其物理處理系統(tǒng)，包括格柵和沉砂池等運(yùn)行狀況基本正常，仍然能夠達(dá)到設(shè)計(jì)的處理效果。CASS系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)不佳，出水已不能滿足設(shè)計(jì)的指標(biāo)要求。主要超標(biāo)項(xiàng)目為氨氮，平均超標(biāo)率150%。其原因可能是曝氣系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，部分曝氣頭堵塞造成曝氣不均勻，使CASS池形成局部缺氧的環(huán)境，抑制了氨氮的硝化反應(yīng)。排泥管部分失效，污泥的無(wú)機(jī)化程度較高，硝化菌增殖過(guò)程受到影響。

深度處理系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題是設(shè)備年久失修，維護(hù)保養(yǎng)不善，滲漏現(xiàn)象嚴(yán)重。濾池水頭損失過(guò)大，過(guò)濾效果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，采用液氯消毒存在一定的安全隱患。

3　提標(biāo)改造方案

3.1設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)、水量

根據(jù)上街污水廠長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)及納污區(qū)域規(guī)劃，確定改造后系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)見表1。該區(qū)域?qū)儆邳S河流域，因此設(shè)計(jì)出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 ( GB 18918—2002) 的一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。

表1　提標(biāo)改造工程設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

由于上街新區(qū)污水處理廠的建成投產(chǎn)，本項(xiàng)目的納污范圍減小，進(jìn)水水量未達(dá)到原設(shè)計(jì)水量。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，確定改造項(xiàng)目的進(jìn)水水量由原規(guī)模的3.5萬(wàn)t/d下調(diào)至3.0萬(wàn)t/d。

由表1可知，進(jìn)水中CODcr：NH3-N：TP值約為100：10：2，較普通生活污水處理廠進(jìn)水的碳源豐富，生物脫氮除磷的負(fù)荷相對(duì)較輕。但是出水TN需要小于15 mg/L，在冬季水溫較低時(shí)仍有一定的難度。出水TP需要小于0.5 mg/L，依靠單純的生物除磷難以滿足要求，還需要輔助化學(xué)除磷，才能達(dá)到理想的除磷效果。因此，本項(xiàng)目除對(duì)生物處理系統(tǒng)加以改造之外還需要對(duì)深度處理系統(tǒng)進(jìn)行改造才能達(dá)到提標(biāo)改造的理想效果。

3.2提標(biāo)改造方案

上街污水廠的預(yù)處理段運(yùn)行正常能夠滿足預(yù)處理部分的功能，出水水質(zhì)達(dá)到了生物處理部分的基本要求。因此，本次改造工程不再對(duì)預(yù)處理部分進(jìn)行改造，維持原工況繼續(xù)運(yùn)行。改造的重點(diǎn)是生化處理系統(tǒng)和深度處理系統(tǒng)。

3.2.1CASS池改造

CASS工藝是SBR工藝的變種，但保留了SBR間歇性運(yùn)行的基本特點(diǎn)，采用了在同一個(gè)水池完成厭氧反應(yīng)、缺氧反應(yīng)、好氧反應(yīng)、泥水分離及排泥的整個(gè)過(guò)程，以時(shí)間換取空間[1]。由于將多個(gè)功能集中在一個(gè)池體內(nèi)，所需要的設(shè)備較復(fù)雜，運(yùn)行控制煩瑣，故障率高。本項(xiàng)目中的CASS池即存在類似的問(wèn)題。本項(xiàng)目將CASS工藝改造為連續(xù)流的A2/O工藝，徹底解決上述問(wèn)題。

將原有4座CASS生化池改造成兩組A2/O池，兩座相鄰的CASS生化池開洞打通，作為一組A2/O池。原CASS池包含進(jìn)水渠、預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)三個(gè)部分，容積比為1:10:40。改造時(shí)將兩個(gè)CASS池作為一組，后一個(gè)CASS池完全改造為好氧池，前一個(gè)CASS池的進(jìn)水渠廢棄，預(yù)反應(yīng)區(qū)改造為厭氧區(qū)，主反應(yīng)區(qū)用隔墻分離出一部分作為缺氧區(qū)，其余作為好氧區(qū)，保證整個(gè)A2/O系統(tǒng)的厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)容積比例約為1:3:6。改造后A2/O系統(tǒng)的厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)容積分別為1 170 m3、3 393 m3、6 927 m3，水力停留時(shí)間分別為1.8 h、5.4 h和11.1 h。在好氧區(qū)末端設(shè)置溢流喇叭口，連接管道作為出水系統(tǒng)。硝化液回流管道廢棄，硝化液回流功能用內(nèi)回流泵實(shí)現(xiàn)；增加厭氧區(qū)的污泥回流，增設(shè)污泥回流泵房一座，利用部分原有污泥回流管道，作為污泥回流系統(tǒng)。改造后的生化系統(tǒng)平面見圖1。

圖1　生化系統(tǒng)平面圖

改造后設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)為：流量0.347 m3/s，MLSS為3 600 mg/L，MLVSS為2 800 mg/L，污泥回流比100%，硝化液回流比250%，污泥齡18 d，污泥負(fù)荷0.14 kg BOD5/(kg MLSS·d)。供氣量249 m3/min，缺氧池設(shè)置6臺(tái)潛水?dāng)嚢铏C(jī)，單臺(tái)功率7.5 kW，增設(shè)污泥內(nèi)回流泵3臺(tái)，兩用一備。

3.2.2中間調(diào)節(jié)池改造

CASS工藝的出水為間歇性出水，后續(xù)的深度處理工藝為連續(xù)性進(jìn)水。因此，原工藝在CASS池后加設(shè)了兩個(gè)矩形的中間調(diào)節(jié)池，尺寸為23.4 m×23.4 m×3.5 m。CASS工藝改造為A2/O工藝后，出水由間歇性改為連續(xù)性，不再需要中間調(diào)節(jié)池，但需要增加泥水分離沉淀池。因此，將原有中間調(diào)節(jié)池改造為平流式二次沉淀池。改造后的二次沉淀池表面負(fù)荷為5.0 m3/ (m2·h)，水力停留時(shí)間1.2 h，負(fù)荷過(guò)高，停留時(shí)間過(guò)短，無(wú)法保證充分的泥水分離。因此，在原池的南側(cè)再增加一個(gè)相同容積的平流式二次沉淀池，以保證泥水分離過(guò)程的順利進(jìn)行。新增平流式二沉池尺寸為43 m×8 m×3 m。原有沉淀池加設(shè)中間隔墻，均勻分為3格運(yùn)行，改造后三個(gè)二沉池表面負(fù)荷為0.9m3/ (m2·h)。二沉池進(jìn)水處加設(shè)不銹鋼配水渠，頂部加設(shè)行車刮泥機(jī)，底部設(shè)置排泥斗。

原調(diào)節(jié)池與CASS池之間的液位差較大，以保證CASS低水位時(shí)順利排水。改造后A2/O出水水位穩(wěn)定在原CASS池的最高液位，出水落差達(dá)到1.6m。直接將好氧池出水連接到沉淀池會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的水沖擊力，影響二沉池的運(yùn)行，因此在二沉池前段增設(shè)跌水式消力池，跌差1.3m。

3.2.3曝氣系統(tǒng)改造

原CASS池曝氣系統(tǒng)為羅茨風(fēng)機(jī)供氣，穿孔管曝氣。穿孔管形成的氣泡大，曝氣效率低，原有六臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)的風(fēng)量已經(jīng)不能滿足曝氣量的要求。將原有曝氣系統(tǒng)改為盤式微孔曝氣裝置，曝氣主管線路位置不變，池底曝氣支管重新布置。風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)原6臺(tái)風(fēng)機(jī)不能滿足現(xiàn)有生化工藝的需要，機(jī)械故障頻率較高。本次改造淘汰原有六臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)，改為3臺(tái)大功率羅茨風(fēng)機(jī)，兩用1備。改造后的風(fēng)機(jī)單臺(tái)功率為250 kW。原有曝氣管路已經(jīng)老化，全部更換。主要通氣管道的材質(zhì)為ABS材質(zhì)，水下部分采用PPR管。

3.2.4深度處理系統(tǒng)改造

依靠單純的二級(jí)生物處理很難保證出水的SS和TP達(dá)標(biāo)排放，因此深度處理工藝中的混凝和過(guò)濾是去除TP和SS關(guān)鍵過(guò)程[2-3]。因此，深度處理的重要性不可忽視。原工藝中的深度處理系統(tǒng)采用的是4組混凝沉淀過(guò)濾一體化設(shè)備,混凝劑為PAC，本次不再對(duì)混凝沉淀工藝進(jìn)行改造。鋼制的混凝沉淀設(shè)備有部分銹蝕及漏水的部位，本次改造進(jìn)行補(bǔ)漆修復(fù)，對(duì)漏水部位進(jìn)行補(bǔ)焊。原濾池采用的是石英砂濾料，鋼筋網(wǎng)支撐。濾料更換周期過(guò)長(zhǎng)，水頭損失達(dá)到了2.5 m。鋼筋易變性造成網(wǎng)孔變大，濾料流失現(xiàn)象較為嚴(yán)重。反沖洗過(guò)程為單純水沖洗，反沖洗效果不佳。

濾池改造是深度處理系統(tǒng)改造的重點(diǎn)。改造項(xiàng)目包括：

(1)將4臺(tái)一體化反沖洗方式改為氣水反沖方式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制反沖洗；

(2)將濾池底部鋼筋網(wǎng)支撐改造為濾板支撐，濾頭集水和反沖的形式；

(3)增加電動(dòng)反沖洗閥門，將反沖過(guò)程改造為氣沖、水沖及氣水聯(lián)合反沖三個(gè)步驟；

(4)石英砂濾料進(jìn)行更換，采用普通級(jí)配石英砂；

(5)對(duì)一體化內(nèi)部腐蝕嚴(yán)重部位進(jìn)行更換。

改造完成后整個(gè)污水廠處理工藝為：粗格柵→提升泵房→細(xì)格柵→旋流沉砂池→A2/O池→平流沉淀池→提升泵房→混凝、沉淀、過(guò)濾一體化設(shè)備→消毒→監(jiān)測(cè)計(jì)量設(shè)施→加壓泵房→排出。

4　技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

鄭州市上街污水廠改造項(xiàng)目總投資963.4萬(wàn)元，單位水處理運(yùn)行成本為0.59元/t。改造完成后經(jīng)過(guò)調(diào)試運(yùn)行，出水水質(zhì)達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，取得了可觀的環(huán)境效益。調(diào)試結(jié)束時(shí)的進(jìn)出水水質(zhì)見表2。

表2　改造后系統(tǒng)進(jìn)、出水水質(zhì)

5　結(jié)語(yǔ)

(1) 從項(xiàng)目實(shí)施的結(jié)果來(lái)看，本次提標(biāo)改造選用的生物處理工藝可行，出水的CODcr、BOD5、NH3-N 等均達(dá)到了處理要求。

(2) 將生活污水間歇性生化處理CASS工藝改造為連續(xù)性生化處理A2/O工藝。改造效果明顯，達(dá)到了出水水質(zhì)提標(biāo)的目的，對(duì)生活污水廠的改造工程具有一定的借鑒意義。

(3) 后續(xù)深度處理采用傳統(tǒng)深度處理工藝，反沖過(guò)程改造為氣沖、水沖及氣水聯(lián)合反沖，能達(dá)到穩(wěn)定、有效地除磷和過(guò)濾目的。

[1]熊紅權(quán)，李文彬.CASS工藝在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀[J].中國(guó)給水排水，2003(2):34-35.

[2]沈曉鈴，張萬(wàn)里，胡邦.SBR類污水處理廠升級(jí)改造工藝選擇及運(yùn)行[J].給水排水， 2010(7):38-41.

[3]張辰，譚學(xué)軍.城鎮(zhèn)污水處理廠升級(jí)改造的有關(guān)問(wèn)題[J].中國(guó)給水排水，2008，24(24):23-27.

[4]扶詠梅，王博，尚越，等.好氧-厭氧耦合技術(shù)處理平頂山市某礦區(qū)生活污水[J].河南城建學(xué)院學(xué)報(bào)，2015(2)：44-48.

Upgrading and retrofitting project of Zhengzhou Shangjie Wastewater Treatment Plant

ZHU Xin-feng1,2，YIN Shi-qiang1，ZANG Yong-cheng1，YANG Guang-po1， TENG Ming-chun1

(1.HenanUrbanComprehensiveDesignandResearchInstitute,Pingdingshan467036,China;2.SchoolofMunicipalandEnvironmentalEngineering,HenanUniversityofUrbanConstruction,Pingdingshan467036,China)

CASS process was used in Shangjie Wastewater Treatment Plant with the treatment capacity of 35 000m3/d.This paper analyzes the existing problems of the original CASS technology,and puts forward the improvement ideas and design scheme of the biological treatment process according to the actual situation of the project.During the transformation process,the original CASS pool is redivided,and the CASS process is transformed into A2/O technology.The intermediate sedimentation tank is transformed into two settling tank.After the transformation,the water quality meets the effluent standard of A level in the First Grade of Urban Sewage Disposal Plant Contamination Integrated Discharge Standard (GB 18918—2002).

wastewater treatment;upgrading and retrofitting;A standards of the first grade

2016-06-06

河南省科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(152102210299)；河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目(15A610002)

朱新鋒(1978—)，男，河南葉縣人，博士，副教授。

1674-7046(2016)05-0068-05

10.14140/j.cnki.hncjxb.2016.05.012

X703.1

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