準(zhǔn)Ⅳ類(lèi)城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)擴(kuò)建方案研究

張 舒，黃慧慧

(1.上海市水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心青浦分中心，上海 201799；2.上海市青浦區(qū)水文勘測(cè)隊(duì)，上海 201799)

準(zhǔn)Ⅳ類(lèi)城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)擴(kuò)建方案研究

張 舒1，黃慧慧2

(1.上海市水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心青浦分中心，上海 201799；2.上海市青浦區(qū)水文勘測(cè)隊(duì)，上海 201799)

上海市郊某污水處理廠現(xiàn)狀規(guī)模3.0萬(wàn)m3/d，出水執(zhí)行一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。在提標(biāo)擴(kuò)建設(shè)計(jì)中，規(guī)模擴(kuò)建至6萬(wàn)m3/d。經(jīng)邊界條件分析，二級(jí)處理采用改良Bardenpho生物處理，并輔以深度處理工藝，出水執(zhí)行準(zhǔn)Ⅳ類(lèi)地表水標(biāo)準(zhǔn)。

污水處理廠；提標(biāo)工程； Bardenpho生化池；深床濾池

1 項(xiàng)目概況

上海市郊某城鎮(zhèn)污水處理廠現(xiàn)狀規(guī)模3.0萬(wàn)m3/d，其中，一期處理規(guī)模1.5萬(wàn)m3/d，于2004年底通水；二期處理規(guī)模1.5萬(wàn)m3/d，于2014年底建成通水；總規(guī)模達(dá)到3萬(wàn)m3/d，污水廠占地約3.4hm2。污水廠出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18978-2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。該廠所屬地區(qū)緊鄰水源保護(hù)地，為環(huán)境敏感區(qū)域，規(guī)劃服務(wù)面積約38.2km2，規(guī)劃最終規(guī)模9.0萬(wàn)m3/d，目前污水廠處理規(guī)模及出水水質(zhì)已不能滿足要求，亟需進(jìn)行提標(biāo)擴(kuò)建。

2 工藝流程

2.1 工程設(shè)計(jì)水量、水質(zhì)

該污水廠最終規(guī)模按9.0萬(wàn)m3/d控制，本工程擴(kuò)建至6.0萬(wàn)m3/d。進(jìn)水主要來(lái)自服務(wù)范圍內(nèi)生活污水及鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)工業(yè)廢水，出水水質(zhì)執(zhí)行準(zhǔn)Ⅳ類(lèi)地表水標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 提標(biāo)擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì) mg/L

2.2 工藝方案的確定

2.2.1 現(xiàn)狀工藝流程及問(wèn)題分析

污水工藝流程如下：

進(jìn)水粗格柵及提升泵房→細(xì)格柵及曝氣沉砂池→氧化溝→二沉池→纖維濾池→紫外線消毒→朱泖河。

污泥工藝流程如下：

儲(chǔ)泥池→機(jī)械濃縮脫水→泥餅外運(yùn)。

現(xiàn)狀主要建(構(gòu))筑物有：綜合樓、進(jìn)水粗格柵井、進(jìn)水提升泵房、細(xì)格柵及曝氣沉砂池、卡魯塞爾氧化溝、二沉池、纖維濾池、紫外線消毒池、脫水車(chē)間、變配電間等?，F(xiàn)狀一期、二期氧化溝有效水深約為4.2m，主要設(shè)計(jì)參數(shù)詳見(jiàn)表2。

表2 現(xiàn)狀生物池、二沉池主要設(shè)計(jì)參數(shù)

該污水處理廠投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)至今已有多年，單體構(gòu)筑物土建基本完好，無(wú)滲水現(xiàn)象，大部分設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)基本達(dá)標(biāo)排放，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研分析，主要存在問(wèn)題有：①現(xiàn)狀污水處理采用氧化溝處理，采用表面曝氣，難以進(jìn)一步提高出水水質(zhì)，出水N、P等指標(biāo)難以達(dá)到準(zhǔn)準(zhǔn)Ⅳ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)；②現(xiàn)狀深度處理采用纖維濾池過(guò)濾，由于纖維濾池自身特性，停留時(shí)間短，過(guò)濾效果不穩(wěn)定，要達(dá)到準(zhǔn)Ⅳ類(lèi)水出水標(biāo)準(zhǔn)較為困難；③現(xiàn)有消毒方式為紫外消毒，消毒效果不理想，糞大腸菌群存在復(fù)活現(xiàn)象；④帶式脫水機(jī)出水含水率達(dá)到80%時(shí)，藥耗較高。

2.2.2 改擴(kuò)建工程工藝流程

本工程擬按遠(yuǎn)期9萬(wàn)m3/d規(guī)模進(jìn)行總平面布置及用地控制；新建三期3.0萬(wàn)m3/d規(guī)模的污水處理構(gòu)筑物，并根據(jù)上文分析的現(xiàn)狀主要問(wèn)題對(duì)一期、二期進(jìn)行相應(yīng)改造，使出水統(tǒng)一達(dá)到新的出水標(biāo)準(zhǔn)。

通過(guò)對(duì)氧化溝工藝、Bardenpho工藝和改良AAO工藝比較，本工程采用運(yùn)行方式更加靈活、更能應(yīng)對(duì)水質(zhì)變化沖擊、更為節(jié)能、投資更省的Bardenpho生化工藝[1]。原有一期、二期出水水質(zhì)按一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，與本工程提標(biāo)升級(jí)改造要求略有差距，同步進(jìn)行改造，擬在現(xiàn)狀氧化溝內(nèi)增加隔墻，改造為Bardenpho生化池，以統(tǒng)一現(xiàn)狀處理工藝。為使出水營(yíng)養(yǎng)鹽類(lèi)指標(biāo)滿足較高的出水標(biāo)準(zhǔn)，擬新增混凝沉淀+濾池+消毒的深度處理單元。最終確定提標(biāo)擴(kuò)建工程工藝流程為一級(jí)處理+二級(jí)生物處理工藝+深度處理(沉砂池+ Bardenpho生化處理池+混凝沉淀+過(guò)濾+消毒)，見(jiàn)圖1。

圖1 污水廠改擴(kuò)建工藝流程

3 工藝設(shè)計(jì)

污水廠一期、二期建成時(shí)間較長(zhǎng)，本提標(biāo)擴(kuò)建工程中需對(duì)原建(構(gòu))筑物進(jìn)行升級(jí)改造，此外還需新建建(構(gòu))筑物，改造和新建的主要建(構(gòu))筑物如表3所示。

3.1 一級(jí)處理單元

由于該污水廠原規(guī)劃規(guī)模為3.0萬(wàn)m3/d，規(guī)模調(diào)整后，現(xiàn)狀進(jìn)水泵房不能滿足新規(guī)劃要求，考慮管理簡(jiǎn)便，新建1粗格柵及進(jìn)水泵房，土建工程按9.0萬(wàn)m3/d控制規(guī)模實(shí)施，設(shè)備按6.0萬(wàn)m3/d規(guī)模配置，設(shè)置4臺(tái)潛水泵，近期三用一備，遠(yuǎn)期增置2臺(tái)，四用兩備。單泵設(shè)計(jì)流量為1220m3/h，揚(yáng)程為12.5m。

考慮目前該廠污泥含砂較高，增加曝氣沉砂池停留時(shí)間，近期按15min控制，遠(yuǎn)期10min，以保護(hù)后續(xù)構(gòu)筑物及污泥處理設(shè)備。

表3 提標(biāo)擴(kuò)建工程建(構(gòu))筑物

注：9.0萬(wàn)m3/d為土建設(shè)計(jì)規(guī)模，其設(shè)備規(guī)模為6.0萬(wàn)m3/d。

3.2 二級(jí)處理單元

Bardenpho工藝流程詳見(jiàn)圖2。混合液由好氧池Ⅰ直接回流至缺氧池Ⅰ，適于處理“低碳、高氮”的廢水。Bardenpho工藝可以更有效地應(yīng)對(duì)水質(zhì)變化帶來(lái)的沖擊，節(jié)約碳源，提高反硝化速率，保障生物除磷效果，提高實(shí)際水力停留時(shí)間，降低回流比。

圖2 Bardenpho工藝流程圖

本工程新建改良Bardenpho生化池1座，規(guī)模3萬(wàn)m3/d，并于一期、二期生化池中增加隔墻，將其改造為Bardenpho生化池，改造后生化池各區(qū)容積詳見(jiàn)表4。新建幅流式二沉池2座，單座規(guī)模1.5萬(wàn)m3/d，設(shè)計(jì)表面負(fù)荷0.80m3/(m2·h)，由于現(xiàn)狀一期刮泥機(jī)老舊，擬更換一期二沉池的刮泥機(jī)，其現(xiàn)狀土建保留利用。

表4 改良Bardenpho生化池各區(qū)容積 m3

3.3 深度處理及消毒

該廠處于環(huán)境敏感區(qū)，地表水環(huán)境質(zhì)量要求較高，考慮將來(lái)出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高，深度處理工藝選擇混凝沉淀+深床濾池的工藝流程，以確保出水SS、TP、TN能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，從占地及提高出水水質(zhì)角度出發(fā)，建議選擇用地省的加載混凝技術(shù)[2]，當(dāng)需要進(jìn)一步提高出水效果時(shí)，深床濾池可采用反硝化模式運(yùn)行[3]。本工程擬新建混凝沉淀池、深床濾池各1座，土建規(guī)模9.0萬(wàn)m3/d，設(shè)備規(guī)模6.0萬(wàn)m3/d。

污水廠現(xiàn)狀采用紫外線消毒，由于進(jìn)水水質(zhì)混有工業(yè)生產(chǎn)廢水，水質(zhì)較復(fù)雜，現(xiàn)消毒效果不理想，通過(guò)對(duì)比常見(jiàn)污水消毒方法，綜合考慮用于污水消毒的適用性、工程應(yīng)用的成熟性、安全性、可靠性，操作運(yùn)轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單易行以及處理費(fèi)用等因素，尾水消毒推薦采用安全、具有持續(xù)消毒效果的次氯酸鈉消毒方式。本工程擬新建加氯接觸池1座，土建規(guī)模9.0萬(wàn)m3/d，設(shè)備一次到位。

3.4 污泥處理工藝

污水廠污泥主要包括二沉池剩余污泥及深度處理化學(xué)污泥，最終污泥經(jīng)機(jī)械離心脫水后，泥餅外運(yùn)干化焚燒處置。本工程擬新增污泥濃縮池1座，儲(chǔ)泥池1座。新建脫水機(jī)房1座，土建設(shè)計(jì)規(guī)模為9.0萬(wàn)m3/d，機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置離心脫水機(jī)2套(遠(yuǎn)期3套)，設(shè)計(jì)流量15-20m3/h。

圖3 污泥處理工藝流程圖

現(xiàn)狀脫水機(jī)房改造為機(jī)修車(chē)間。

3.5 鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)

如上文所述，為滿足設(shè)計(jì)出水標(biāo)準(zhǔn)，將原有一期、二期卡魯塞爾氧化溝改造為Bardenpho生化池，現(xiàn)狀氧化溝采用曝氣轉(zhuǎn)刷曝氣，改造后，擬于新建鼓風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)，增置磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)2臺(tái)，為一期、二期生化池供氣以滿足改造后生化池內(nèi)微生物對(duì)溶解氧的要求，一期、二期鼓風(fēng)機(jī)單機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)量140m3/min。為三期生化池增置鼓風(fēng)機(jī)3臺(tái)，近期2用1備，遠(yuǎn)期增加2臺(tái)，4用1備，單機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)量,140m3/min。

4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

本工程總投資22653.07萬(wàn)元，其中工程建設(shè)費(fèi)18581.31萬(wàn)元，單位處理成本：1.860元/m3污水，單位經(jīng)營(yíng)成本：1.362元/m3污水。

5 結(jié) 語(yǔ)

上海市郊某污水處理廠改擴(kuò)建工程對(duì)該廠現(xiàn)狀3.0萬(wàn)m3/d規(guī)模設(shè)施進(jìn)行提標(biāo)改造，擴(kuò)建3.0萬(wàn)m3/d規(guī)模的污水處理構(gòu)筑物，并按遠(yuǎn)期9.0萬(wàn)m3/d規(guī)模進(jìn)行總平面布置及用地控制。本改擴(kuò)工程污水一級(jí)處理采用曝氣沉砂池，二級(jí)處理采用Bardenpho工藝，深度處理采用混凝沉淀+深床濾池+消毒工藝，滿足準(zhǔn)Ⅳ類(lèi)地表水的出水標(biāo)準(zhǔn)。

工程設(shè)計(jì)對(duì)原有構(gòu)筑物進(jìn)行了最大程度的利舊、保留，并為遠(yuǎn)期出水水質(zhì)進(jìn)一步提高預(yù)留了可行的條件。本工程的建設(shè)，將解決水廠服務(wù)范圍區(qū)域的污水處理能力不足的問(wèn)題，同時(shí)還將有效提升地區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，具有顯著的社會(huì)、環(huán)境及經(jīng)濟(jì)效益。

[1]鄭興燦.城鎮(zhèn)污水處理廠一級(jí)A穩(wěn)定達(dá)標(biāo)技術(shù)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2015.

[2]張雅玲,李藝,張韻，等.磁加載絮凝技術(shù)在清河污水處理廠應(yīng)急工程中的應(yīng)用[J].給水排水,2010,36(08):47-49.

[3]沈曉鈴,李大成,蔣嵐嵐，等.深床反硝化濾池在污水廠提標(biāo)擴(kuò)建工程中的應(yīng)用[J].中國(guó)給水排水,2010,26(04):32-34.

1007-7596(2017)08-0039-03

2017-07-22

張舒(1982-)，女，江蘇沛縣人，工程師，從事水環(huán)境監(jiān)測(cè)、水文水資源調(diào)查評(píng)價(jià)研究工作；黃慧慧(1985-)，女，甘肅環(huán)縣人，工程師，從事水文水資源和水文信息化工作。

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