山東某污水廠提標(biāo)改造工程設(shè)計(jì)

狄劍英 曹天宇

摘 要：山東某污水處理廠提標(biāo)改造工程實(shí)施規(guī)模為3×104m3/d，主要采用A2O處理工藝。通過(guò)增加缺氧區(qū)池容、好氧區(qū)硝化液回流及深度處理系統(tǒng)等改造措施，最終出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。介紹了工程改造關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題以及主要單元設(shè)計(jì)參數(shù)，為同類提標(biāo)改造工程提供借鑒參考。

關(guān)鍵詞：污水廠；提標(biāo)改造；脫氮除磷；A2O

1 前言

山東某污水處理廠于2008年建成，工程設(shè)計(jì)規(guī)模為3×104m3/d，一次建成，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)為《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)。項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)至2016年底，處理水量日均值已達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模的80%，最高日處理水量已達(dá)4×104m3/d，為應(yīng)對(duì)國(guó)家日趨嚴(yán)格的污水排放標(biāo)準(zhǔn)，以及改善當(dāng)?shù)氐乃w環(huán)境，對(duì)該污水廠實(shí)施提標(biāo)改造工程，提標(biāo)處理規(guī)模為3×104m3/d，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)》（GB18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

2 工程概況

2.1 原污水廠概況

原污水廠采用倒置A2O工藝，工藝流程如下：粗格柵及提升泵房→細(xì)格柵及曝氣沉砂池→倒置A2O反應(yīng)池→沉淀池配水井→二沉池→接觸消毒池→排放。

2014年4月～2016年年底本污水廠進(jìn)、出水水質(zhì)見(jiàn)表1，經(jīng)統(tǒng)計(jì)看出，出水水質(zhì)可穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，個(gè)別指標(biāo)可穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，其中CODcr及BOD5指標(biāo)接近一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，TN及SS與一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)差距較大，TP與一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)有一定差距。

原污水廠改造邊界及運(yùn)行存在問(wèn)題如下：①污水廠生化系統(tǒng)僅有一個(gè)系列，水廠停產(chǎn)將直接導(dǎo)致水體污染；②生化池未設(shè)置硝化液回流設(shè)施，缺氧池停留時(shí)間不足，嚴(yán)重影響脫氮效果；③生化池改造需在不停水情況下實(shí)現(xiàn)硝化液回流；④現(xiàn)有水廠污泥回流比例大，可達(dá)300%，當(dāng)污泥回流比增大到100%后，受生化池出水管管徑較小影響，生化池液位升高溢出；⑤周邊有少量居民居住，缺少除臭設(shè)施。

2.2 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)的確定

通過(guò)分析本廠檢測(cè)水質(zhì)報(bào)表，采用95%保證率時(shí)的進(jìn)水水質(zhì)確定為改造工程的主要進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)，如表2所示：

3 現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)調(diào)試及工藝流程的確定

經(jīng)對(duì)原污水處理廠出水水質(zhì)數(shù)據(jù)分析可知，若按照出水一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)考核，NH3-N可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，BOD5及CODcr基本接近一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，在提高TN去除率的過(guò)程中，BOD5及COD可繼續(xù)去除，因此，改造工程在保證現(xiàn)有去除率的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)考慮TN、TP及SS的去除。

原A2O生化池僅設(shè)置了污泥回流，生化池僅在前端部分達(dá)到缺氧環(huán)境，后端處于厭氧階段，TN去除效果欠佳。國(guó)內(nèi)外實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，采用生化除磷的方法，磷的去除量一般約為BOD5去除量的3.5%～4.5%（泥齡為5～20d），采用生化除磷工藝很難使出水含磷量低于0.5mg/L，需采用化學(xué)除磷。經(jīng)統(tǒng)計(jì)近兩年數(shù)據(jù)，本工程出水TP超過(guò)0.5mg/L的概率為25%，同時(shí)考慮SS的去除，在廠區(qū)用地緊張的條件下，工程采用新增高密度沉淀池的工藝達(dá)到同時(shí)去除TP及SS的效果。

本工程的進(jìn)水C/N=2.91（<4），碳源不足。設(shè)計(jì)考慮了外加碳源，投加碳源為乙酸鈉，折合BOD投加量為50mg/L。

綜上，本次提標(biāo)改造工程改造思路如下：①現(xiàn)有A2O工藝增加從好氧池回流至缺氧池的回流泵，回流比取300%；②增加缺氧段池容，延長(zhǎng)停留時(shí)間；③生化池考慮投加碳源乙酸鈉；④在現(xiàn)有二沉池出水后端增加二次提升泵房；⑤新建高密度沉淀池，化學(xué)除磷，采用投加藥劑為PAC；⑥在滿足出水要求的前提下，同時(shí)為節(jié)約投資，本次高密度沉淀池后端暫不考慮新增濾池過(guò)濾工藝，但預(yù)留過(guò)濾工藝的水力損失；⑦增加生物除臭裝置。

污水處理廠升級(jí)改造后工藝流程如下：

4 工藝設(shè)計(jì)參數(shù)

4.1 預(yù)處理部分（利舊）

（1）粗格柵：設(shè)置2臺(tái)回轉(zhuǎn)式機(jī)械粗格柵，間隙為15mm，過(guò)柵流速為0.69m/s。

（2）提升泵房：設(shè)置4臺(tái)潛水提升泵，3用1備，參數(shù)為Q=600m3/h，H=10.5m，N=37.0kW。

（3）細(xì)格柵：設(shè)置2臺(tái)轉(zhuǎn)鼓式細(xì)格柵，間隙為3mm，過(guò)柵流速為0.69m/s。

（4）曝氣沉砂池：設(shè)計(jì)停留時(shí)間為8.5min，有效水深2.0m。

4.2 生物處理單元（利舊+改造）

（1）改造A2O工藝設(shè)計(jì)。廠區(qū)原有一組倒置A2O池，設(shè)計(jì)規(guī)模為3×104m3/d，生化池位于廠區(qū)南側(cè)，生化池僅設(shè)置從二沉池至厭氧池前端的污泥回流，污水在生化池內(nèi)依次經(jīng)過(guò)缺氧區(qū)、厭氧區(qū)及好氧區(qū)出水。為去除進(jìn)水中的TN，生化池做如下改造：①在廠區(qū)北側(cè)擴(kuò)充缺氧池容積，現(xiàn)有缺氧池新增提升泵將污水提升至新建缺氧池，根據(jù)缺氧池總池容確定提升水量為460m3/h，新建缺氧池內(nèi)增加提升泵，提升污水至現(xiàn)有缺氧池末端；②好氧池內(nèi)新增內(nèi)回流泵，污水回流至現(xiàn)有缺氧池進(jìn)水端。

改造后生化段新增缺氧池平面尺寸為36m×12.35m×6.60m，有效水深為6.0m，改造后A2O總有效容積為29697m3，總停留時(shí)間為23.8h，厭氧池、總?cè)毖醭?、好氧池停留時(shí)間分別為1.15h、5.52h、18.40h（好氧池池容無(wú)法改造，實(shí)際池容偏大）。好氧池實(shí)際運(yùn)行污泥濃度為4.0g/L，好氧池污泥負(fù)荷為0.115kgBOD5/（kgMLSS· d），硝化液最大回流比為300%，污泥回流比保持原有設(shè)計(jì)未調(diào)整。

（2）二沉池（利舊）。二沉池形式采用中進(jìn)周出輻流式二沉池，現(xiàn)有2座，設(shè)計(jì)規(guī)模為3萬(wàn)m3/d，單座池內(nèi)徑為35m，池壁深4.4m，有效水深為4.0m，表面負(fù)荷為0.65m3/（m2· h）。

（3）提升泵房。原二沉池出水進(jìn)入接觸消毒池消毒后外排，改造時(shí)切斷現(xiàn)有二沉池出水管線，接入集水池及提升泵房，集水池尺寸為：8m×4m×5.7m，經(jīng)提升泵提升至高密度沉淀池，出水從原有接觸消毒池出水端進(jìn)入消毒池，最終進(jìn)入巴氏計(jì)量渠排放。

4.3 深度處理部分

（1）高密度沉淀池（新建）。設(shè)置高密度沉淀池1座，分為2格，混合時(shí)間為2min，絮凝時(shí)間為15min，斜管沉淀池表面負(fù)荷為8.0m3/（m2·h），去除TP投加PAC藥劑量為10mg/L。根據(jù)山東省同類工程經(jīng)驗(yàn)，高密度沉淀池在較低的沉淀區(qū)表面負(fù)荷時(shí)，后不必建設(shè)過(guò)濾單元即可保證出水達(dá)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)排放，為提高水廠運(yùn)行的可靠性，本次預(yù)留過(guò)濾水頭損失，流程上污水經(jīng)高密度沉淀池處理后流入接觸消毒池，經(jīng)消毒后排放。

（2）接觸消毒池（利舊+改造）。現(xiàn)有接觸消毒池平面尺寸為25m×13m×3.5m，有效水深為3m，停留時(shí)間為46.8min。根據(jù)目前廠區(qū)用地情況，接觸消毒池出水端缺少新建巴氏計(jì)量槽用地，通過(guò)改變接觸消毒池的進(jìn)出水流向，并在改造后出水端即現(xiàn)在接觸消毒池進(jìn)水端建設(shè)巴氏計(jì)量槽，廠區(qū)總排口位置不變。巴氏計(jì)量槽尺寸為：16.2m×1.2m×1.15m。

4.4 污泥處理部分（利舊）

（1）污泥均質(zhì)池。污泥均質(zhì)池用于儲(chǔ)存二沉池排出的剩余污泥及高密度沉淀池產(chǎn)生的化學(xué)污泥，共1座，分為兩格，產(chǎn)生剩余污泥量約為462.5m3/d，含水率為99.2%，污泥均質(zhì)池尺寸為12m×6m×4.3m，均質(zhì)池內(nèi)污泥經(jīng)污泥螺桿泵輸送至帶式脫水機(jī)一體機(jī)處理，處理后污泥含水率達(dá)到80%以下，外運(yùn)處置。

（2）污泥脫水機(jī)房。廠內(nèi)現(xiàn)有污泥脫水機(jī)房1座，共設(shè)置有帶式污泥脫水機(jī)2臺(tái)，帶寬為2m，處理能力為180kg/m·h，每天工作10.3h，備用1臺(tái)。

4.5 生物除臭部分（新建）

生物除臭主要是用于去除粗細(xì)格柵、集水池、曝氣沉砂池、污泥均質(zhì)池、污泥脫水機(jī)房及污泥堆棚的臭味，本次設(shè)計(jì)1座生物除臭塔，離心風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為1.0×104m3/h，2臺(tái)，1用1備。

4.6 鼓風(fēng)機(jī)房（利舊）

目前廠區(qū)建設(shè)有3×104m3/d規(guī)模的鼓風(fēng)機(jī)房，共配置4臺(tái)羅茨鼓風(fēng)機(jī)，單臺(tái)65.7m3/min，風(fēng)壓為68.6kPa，單臺(tái)功率為110kW，其中1臺(tái)變頻，最大氣水比為9.4：1，在實(shí)際運(yùn)行中，鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行主要是靠好氧池DO儀控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間及開啟數(shù)量。

5 改造難點(diǎn)

水廠在提標(biāo)改造過(guò)程中，需正常運(yùn)營(yíng)，提標(biāo)改造工程注意事項(xiàng)如下：

①在保證A2O正常運(yùn)行的情況下，需在原A2O池缺氧區(qū)進(jìn)水端、新建缺氧池內(nèi)及好氧區(qū)出水端增加提升泵。解決途徑：焊接水泵框架，并在生化池外將水泵固定牢固，采用吊車將水泵框架吊入池中，池壁外建有水泵框架支撐，焊接好水泵出水管與總管的對(duì)接。

②合理安排施工工序，做好原有管線與改造工程管線的銜接。

6 投資及結(jié)論

本提標(biāo)改造工程投資為2050萬(wàn)元，其中工程費(fèi)用為1830萬(wàn)元，廠區(qū)新增直接運(yùn)行成本為0.1889元/m3。運(yùn)行結(jié)果表明，出水水質(zhì)可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定達(dá)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。