西安市第一污水處理廠升級改造工程設(shè)計

李蓉，王海瑋，劉凱

（1.陜西廣播電視大學(xué)，陜西西安710119；2.西咸新區(qū)涇河新城規(guī)劃建設(shè)環(huán)保局，陜西西安713700；3.西安市環(huán)境監(jiān)測站，陜西西安710054）

工程實(shí)例

西安市第一污水處理廠升級改造工程設(shè)計

李蓉1，王?，|2，劉凱3

（1.陜西廣播電視大學(xué)，陜西西安710119；2.西咸新區(qū)涇河新城規(guī)劃建設(shè)環(huán)保局，陜西西安713700；3.西安市環(huán)境監(jiān)測站，陜西西安710054）

介紹了西安市第一污水處理廠升級改造工程的工藝流程和建構(gòu)物設(shè)計。工程設(shè)計中充分考慮利用原有工程場地，新建多段多級AO池，與原有A2O工藝、中負(fù)荷系統(tǒng)工藝并行處理污水，處理量為4×104t/d，原有A2O工藝、中負(fù)荷工藝的處理負(fù)荷均由原本的6×104t/d降低為4×104t/d，大幅度提高了污水處理廠的凈化能力。最終升級改造后的污水廠出水水質(zhì)達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。

污水處理廠；升級改造；工程設(shè)計；多段多級AO池

西安創(chuàng)業(yè)水務(wù)有限公司鄧家村污水處理廠是西安市第一污水處理廠，該廠始建于1956年，最初為一級處理，處理能力為4×104t/d。經(jīng)過1963年和1979年兩次擴(kuò)建后，處理能力達(dá)到1.2×105t/d，并由一級處理提高到二級生物處理，采用傳統(tǒng)活性污泥法。1999年引進(jìn)丹麥克魯格公司技術(shù)對該污水廠再次進(jìn)行改造，將二級處理的1.2×105t/d分為兩部分，其中6×104t/d進(jìn)入中負(fù)荷系統(tǒng)處理，另外6×104t/d采用A2O系統(tǒng)處理。2012年西安市環(huán)保部門要求西安市第一污水處理廠出水水質(zhì)必須達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，因此鄧家村污水處理廠決定對其2套水處理系統(tǒng)再次進(jìn)行升級改造，改造后采用多段多級AO處理工藝，強(qiáng)化污水處理能力。

本廠升級改造項(xiàng)目只提高出水水質(zhì)，處理規(guī)模仍為1.2×105t/d。旨在使污水處理廠出水水質(zhì)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中的一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。本次升級改造項(xiàng)目充分挖潛污水處理廠現(xiàn)有構(gòu)（建）筑物的處理能力，最大程度地利用或改造現(xiàn)有處理構(gòu)筑物，提高污水處理工藝生物脫氮除磷及有效去除SS的能力。

1 原有污水廠基本情況

1.1 原有工藝流程

本工程原有污水處理采用A2O+中負(fù)荷工藝，污泥處理采用重力濃縮＋機(jī)械脫水工藝。污泥經(jīng)重力濃縮后，直接脫水外運(yùn)處置。原工藝流程如圖1所示。

圖1 原工藝流程

1.2 原污水廠存在的問題

污水廠改造前存在的問題：（1）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）一級B排放標(biāo)準(zhǔn)，尤其是SS、TN和TP指標(biāo)不能滿足一級A標(biāo)準(zhǔn)；（2）原有大部分自動化構(gòu)筑物的噪聲、惡臭如氨氣、硫化氫和臭氣排放對廠內(nèi)和廠區(qū)邊界環(huán)境造成不利影響；（3）格柵、各類機(jī)房、分水井、調(diào)節(jié)池等工藝、機(jī)械設(shè)備存在老化現(xiàn)象，缺少維護(hù)；（4）現(xiàn)狀實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)劣于設(shè)計值，各構(gòu)筑物超負(fù)荷運(yùn)行。

2 設(shè)計水質(zhì)

根據(jù)西安市第一污水處理廠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和對污水廠2008—2012年運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，該廠的污水進(jìn)水水溫≥12℃，pH 6～9；污水處理廠出水水質(zhì)嚴(yán)格執(zhí)行GB 18918—2002中的一級A標(biāo)準(zhǔn)，由此確定了升級改造工程的進(jìn)、出水水質(zhì)，見表1。

表1 西安市第一污水處理廠設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)mg/L

3 升級改造內(nèi)容及工藝流程

改造項(xiàng)目充分利用原有構(gòu)（建）筑物，保留曝氣沉砂池、生物池配水井、終沉池配水井、終沉池、回流及剩余污泥泵房、變電所等；對原有A2O生物池、中負(fù)荷生物池、鼓風(fēng)機(jī)房、消化池、脫水機(jī)房、進(jìn)水分流井、粗格柵間、細(xì)格柵間、污泥濃縮池進(jìn)行改造；新建1個多段多級AO池、微絮凝濾池、化學(xué)除磷池、紫外消毒渠。在環(huán)保工程方面，采用全過程除臭（CYYF）技術(shù)，綠化面積6 060m2。

升級改造后，新建多段多級AO池工藝與原有中負(fù)荷工藝并行處理污水，處理量為4×104t/d，原有中負(fù)荷系統(tǒng)和A2O工藝的處理負(fù)荷均由6×104t/d降低為4×104t/d。改造工藝流程如圖2所示。

新建及改造工藝段的主體構(gòu)筑物是多段多級AO反應(yīng)池，具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）池內(nèi)污泥濃度高。進(jìn)水分多段流入池內(nèi)，剩余污泥回流進(jìn)入生物池前端厭氧區(qū)，由此形成污泥濃度從高到低的梯度，整體池內(nèi)平均污泥濃度較高，而污泥負(fù)荷低，這使得硝化菌和反硝化菌、聚磷菌都處于良好生長環(huán)境，促進(jìn)除磷

脫氮能力。（2）充分利用碳源。進(jìn)水分多段進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)和缺氧區(qū)，可以將污水中的碳源利用程度最大化，保證反硝化反應(yīng)、釋磷反應(yīng)充分進(jìn)行。（3）理想的抗沖擊負(fù)荷能力。由于進(jìn)水是多段進(jìn)入池內(nèi)，且池內(nèi)平均污泥濃度較高，池內(nèi)微生物可以應(yīng)對水質(zhì)、水量的變化，保證穩(wěn)定的處理效果。（4）工程投資省、運(yùn)行費(fèi)用低。根據(jù)相關(guān)研究，反應(yīng)池容積較一般工藝縮小20%左右，使得同等條件下，反應(yīng)池容積小，可以節(jié)省投資，而池內(nèi)各段好氧區(qū)的污水經(jīng)硝化后直接流入相鄰缺氧區(qū)，不同于A2O工藝中需要內(nèi)回流及攪拌，所以設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)和維護(hù)費(fèi)可明顯降低。

圖2 升級改造工藝流程

4 改造設(shè)計

（1）進(jìn)水分流井（改造）：更換閘門，規(guī)格DN 1500，材質(zhì)鑄鐵鑲銅，1套。

（2）截磚井（改造）：更換格柵，規(guī)格B=1500mm，b=80 mm，不銹鋼材質(zhì)，1臺，起重設(shè)備規(guī)格T=1 t，H=5m，N=1.7 kW，1臺。

（3）粗格柵間（改造）：更換背耙式格柵除污機(jī)2臺，規(guī)格B=1 500mm，b=15mm，N=1.5 kW。

豬種的好壞直接關(guān)系到生豬的生長速度，繁殖性能等。就以育肥豬場而言，三元雜交豬種就比低代雜交豬生長速度快，從出生到90 kg一般4～5個月就可完成，而一般豬種6個月也長不到90 kg。實(shí)際生產(chǎn)過程中，一些散戶養(yǎng)的豬8個月、滿年甚至1年多才出欄的現(xiàn)象屢見不鮮。實(shí)踐證明，每頭良種豬比一般豬最少多收入300～500元。

（4）細(xì)格柵間（改造）：更換6臺回轉(zhuǎn)式細(xì)格柵，規(guī)格B=1.05m，b=5mm，N=1.1 kW。

（5）多段多級AO池1（原有中負(fù)荷生物池改造）：增加橡膠膜片盤式曝氣器3 000套；DN300型電動調(diào)節(jié)閘閥，4個；DN300型、DN600型手動閘閥各4個；生物導(dǎo)流板均為HIPS材質(zhì)，尺寸為9 700mm×4 700mm的生物導(dǎo)流板18塊，尺寸為9 300mm×4 700mm的生物導(dǎo)流板18塊，尺寸為5 000 mm×4 700 mm的生物導(dǎo)流板3塊，尺寸為4 600 mm×4 700mm的生物導(dǎo)流板3塊，尺寸為9000mm×4800mm的生物導(dǎo)流板4塊。

（6）多段多級AO池2（原A2O生物池改造）：增加橡膠膜片盤式曝氣器6 600套；DN400型、DN350D型、N300型電動調(diào)節(jié)閘閥各4個；DN250型電動調(diào)節(jié)閘閥2個、DN250型手動蝶閥4個，DN300型手動閘閥4個；生物導(dǎo)流板均為HIPS材質(zhì)，其中尺寸為2 900mm×4 600mm的生物導(dǎo)流板20塊，尺寸為2900mm×5100mm的生物導(dǎo)流板6塊，尺寸為6 100mm×5 100mm的生物導(dǎo)流板4塊，尺寸為1 450mm×5 100mm的生物導(dǎo)流板6塊，尺寸為4 100mm×5 100mm的生物導(dǎo)流板2塊，尺寸為6 000mm×4 500mm的生物導(dǎo)流板56塊。

（7）多段多級AO池3（新建）：1座，分2池，單池尺寸為65m×30m×5.6m；配有盤式微孔曝氣器4800個，單個曝氣器直徑260mm，曝氣流量2~3m3/h；DN400型電動調(diào)節(jié)閘閥6個，配水使用；DN150型手動蝶閥18個，配水使用；DN300型電動調(diào)節(jié)蝶閥6個，配氣使用；尺寸為8 000mm×4 700mm，的生物導(dǎo)流板68塊。

（8）微絮凝濾池（新建）：1座，分為2格，由51.3m× 3.3m×4.0m的混合絮凝池和51.3m×18.7m×4.0m的濾池組成，配有雙曲面攪拌機(jī)，規(guī)格N=2.2 kW，D=1 000mm，1臺；懸浮濾料規(guī)格粒徑0.8~1.2mm，EPS材質(zhì)，總表面積404 m3；濾頭規(guī)格D=25mm，28 224個；DN600型、DN300型電動蝶閥各24個。

（9）紫外消毒渠（新建）：1座，尺寸13.50m×3.04m× 3.00m，配有紫外線消毒系統(tǒng)1套，燈管144根，N= 46 kW；插板閘尺寸1200mm×1200mm，3個；潛水推流泵規(guī)格Q=2 500m3/h，H=1.3m，N=18.5 kW，2臺。

（10）污泥濃縮池（改造）：濃縮機(jī)規(guī)格D=15m，N=0.75 kW，2臺。

（11）污泥均質(zhì)池（原消化池改造）：配有DN50型穿孔曝氣管，S304材質(zhì)，總長50m；DN50型蝶閥1個。

（12）脫水機(jī)房（新建）：帶式脫水機(jī)，規(guī)格B=

2 000mm，Q=20m3/h，N=3.5 kW，1臺；污泥切割機(jī)，規(guī)格Q＝45m3/h，N=3.0 kW，1臺；污泥螺桿泵，規(guī)格Q=4 m3/h，L=8.0m，N=4.5 kW，1臺；絮凝劑制備裝置，規(guī)格N=4 kW，1臺；加藥螺桿泵，規(guī)格Q為0.6～1.5m/h，H＝30m，N=1.0 kW，1用1備；空壓機(jī)，規(guī)格Q=0.3m3/min，P=0.7MPa，N=3 kW。

（13）化學(xué)除磷池（新建）：尺寸12.75m×7.00m× 4.00m，配有雙曲面攪拌機(jī)，規(guī)格D=1 000mm，N=2.2 kW，2臺；蜂窩斜管填料，規(guī)格D=80mm，L=1.0m，PP材質(zhì)，總表面積68 m2；污泥泵臺，規(guī)格Q＝5.0 m3/h，H=10 m，N=1.5 kW；出水槽尺寸200 mm× 300mm，S304材質(zhì)，總長72m。

（14）鼓風(fēng)機(jī)房（新建）：單級高速離心鼓風(fēng)機(jī)1臺，規(guī)格Q=200m3/min，△P=60 kPa，N=280 kW。

（15）除臭裝置（CYYF）：培養(yǎng)箱尺寸D= 1 200mm×2 000mm，覆蓋全程工藝總數(shù)60臺。

5 主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

本工程建設(shè)總投資約8 530萬元，單位水增加總成本0.263元/m3，資金由建設(shè)單位自籌解決。通過現(xiàn)金流量表計算，得主要財務(wù)指標(biāo)匯總?cè)绫?。

表2 財務(wù)分析主要指標(biāo)匯總

由表2可以看出，從內(nèi)部收益率來看，本工程可保本經(jīng)營；從利潤預(yù)測看，本工程有一定的企業(yè)自我發(fā)展能力。本項(xiàng)目國民經(jīng)濟(jì)效益明顯，對社會的凈貢獻(xiàn)很大，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均明顯優(yōu)于基準(zhǔn)指標(biāo)。

6 改造后出水水質(zhì)指標(biāo)

本污水處理廠經(jīng)升級改造后出水水質(zhì)穩(wěn)定，已于2015年6月通過竣工環(huán)保驗(yàn)收。目前，該污水處理廠運(yùn)行水量基本穩(wěn)定在（1.1～1.2）×105m3/d之間。環(huán)保部門監(jiān)測數(shù)據(jù)見表3。

表3 2015年西安市第一污水處理廠實(shí)際出水水質(zhì)

由表3可以看出，西安市第一污水處理廠自升級改造后，調(diào)試運(yùn)行以來，各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定運(yùn)行并優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，尤其是SS、總磷指標(biāo)要遠(yuǎn)優(yōu)于預(yù)期目標(biāo)。可見，經(jīng)過升級改造后，原有和新建主體構(gòu)筑物的污水處理負(fù)荷減小，加之對構(gòu)筑物設(shè)備的修建和改造，最終使城市污水處理廠的處理能力得到顯著提高。

Engineering design of the upgrading and reconstruction ofWWTP No.1 in Xi'an City

LiRong1，Wang Haiwei2，Liu Kai3
（1.ShaanxiRadio And Television University，Xi'an 710119，China；2.Planningand Construction Bureau of XiXian New Area，Xi'an 713700，China；3.Xi'an City EnvironmentalMonitoring Station，Xi'an 710054，China）

The process flow and construct design of the upgrading and reconstruction engineering ofWWTPNo.1，in Xi'an City are introduced.The utilization of original engineering site has been fully considered in the engineering design.New multi-section andmulti-stage tank has been builtand used concurrently with the original A2O process andmedium loading process for treating the wastewater.Its treatment capacity is 4×104t/d.The treatment loads of original A2O process andmedium loading processare both decreased from original 6×104t/d to 4×104t/d，indicating that the purification capacity of theWWTP is improved greatly.The effluentwater quality of the wastewater plant after the final up-grading and reconstruction reaches the Firstclass A discharge standard，specified in the Discharge Standard ofPollutants forMunicipalWastewater TreatmentPlant（GB 18918—2002）．

WWTP；upgrading and reconstruction；engineering design；multi-section andmult-stage AO tank

X703

A

1005-829X（2016）11-0096-04

李蓉（1984—），工程師。電話：18089176833，E-mail：68199404@qq.com。

2016-08-12（修改稿）

2015年度陜西工商學(xué)院科研課題（15G-08-B14）