富源縣城污水處理廠二期工程設(shè)計

劉會平，張 冬，吳 茜，王 靈，杜明昊

（1.江蘇凌志環(huán)保工程有限公司；2.凌志環(huán)保股份有限公司，江蘇 宜興 214200）

富源縣城污水處理廠總設(shè)計規(guī)模為4.0×104m3/d，一期設(shè)計規(guī)模為2.0×104m3/d，于2014年11月投入運(yùn)行，主要接納富源縣城的生活污水，出水指標(biāo)達(dá)到《城市污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)，部分出水用作中水回用，剩余排入受納水體小黃河。

污水處理廠廠區(qū)一期征地面積為31畝，包含二期工程占地面積，因此二期工程無需征地。污水處理廠位于富源縣中安鎮(zhèn)南面龍海村委會轄區(qū)范圍內(nèi)。富源縣城污水處理廠二期工程規(guī)模為2.0×104m3/d，污水處理主體工藝采用“高效穩(wěn)定生物倍增”工藝，充分利用高效穩(wěn)定生物倍增工藝抗水量、水質(zhì)沖擊負(fù)荷強(qiáng)，且脫氮除磷效果好，運(yùn)行方式靈活的特點。

1 工程設(shè)計

1.1 進(jìn)出水水質(zhì)

在確定富源縣城污水處理廠二期工程進(jìn)水水質(zhì)時，人們主要依據(jù)富源縣城污水處理廠現(xiàn)狀進(jìn)水水質(zhì)情況及富源縣城污水處理廠二期工程服務(wù)區(qū)域，并參照其他同類型污水處理廠的設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)資料。經(jīng)過調(diào)研，確定本工程進(jìn)水水質(zhì)如下：CODCr≤300 mg/L、BOD5≤ 130 mg/L、SS≤250 mg/L、TN≤30 mg/L、氨氮≤25 mg/L、TP≤3 mg/L。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）的一級A標(biāo)準(zhǔn)[1]。

1.2 一期工程存在的問題分析

富源縣城污水處理廠一期工程于2011年4月建成并開始運(yùn)行，至今已運(yùn)行將近4年時間，現(xiàn)狀處理水量達(dá)到一期設(shè)計規(guī)模的100%，甚至已經(jīng)超過一期設(shè)計規(guī)模。因此，建設(shè)二期工程迫在眉睫。富源縣城污水處理廠設(shè)計出水水質(zhì)要求達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)，由污水廠日常監(jiān)測數(shù)據(jù)及運(yùn)行資料分析，項目自建成以來運(yùn)行較為正常，現(xiàn)狀進(jìn)水條件下廠區(qū)出水可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。但目前情況下廠區(qū)仍存在以下幾方面問題：一是粗格柵及進(jìn)水泵房所配攔渣設(shè)備——鋼絲繩牽引式格柵除污機(jī)已經(jīng)損壞，目前已無法正常運(yùn)行；二是細(xì)格柵及旋流沉砂池所配砂水分離器無砂粒排出，除砂效果不理想。

1.3 工藝流程

污水自流進(jìn)入粗格柵，污水中較大懸浮物在此被去除，而后進(jìn)入提升泵房，經(jīng)污水泵提升進(jìn)入細(xì)格柵及旋流沉砂池，除砂后的污水通過自流進(jìn)入高效穩(wěn)定生物倍增池，去除大量的CODCr、BOD5、SS、N、P等，如圖1所示。高效穩(wěn)定生物倍增池出水進(jìn)入微絮凝及濾布濾池，在微絮凝及濾布濾池前置反應(yīng)池內(nèi)投加PAC進(jìn)行反應(yīng)，形成礬花，可以對比較細(xì)小的SS進(jìn)行吸附，進(jìn)一步降低水中P的含量。反應(yīng)池出水自流進(jìn)入濾布濾池，出水進(jìn)入紫外消毒池消毒后，經(jīng)巴氏計量槽計量后排入小黃河。

粗格柵、細(xì)格柵柵渣以及沉砂池泥砂處理后運(yùn)至干化場做進(jìn)一步處理。高效穩(wěn)定生物倍增池產(chǎn)生的剩余污泥先排入污泥濃縮池，再由污泥螺桿泵輸送至濃縮脫水一體機(jī)進(jìn)行深度脫水，脫水后的泥餅由業(yè)主外運(yùn)至垃圾填埋場做進(jìn)一步處理。

圖1 工藝流程

由于一期工程實施時粗格柵及進(jìn)水泵房、細(xì)格柵及旋流沉砂池、紫外線消毒池、污泥濃縮池、污泥脫水機(jī)房、鼓風(fēng)機(jī)房等土建均已按4.0×104m3/d規(guī)模完成，其中污泥濃縮池設(shè)備也按照4.0×104m3/d一次完成，因此余下構(gòu)筑物均需增加相應(yīng)設(shè)備。二期工程新建建構(gòu)筑物為：高效穩(wěn)定生物倍增池1座，微絮凝及濾布濾池1座以及進(jìn)出水在線監(jiān)測室各1座。同時，針對一期工程運(yùn)行中出現(xiàn)問題，人們在二期設(shè)計時做調(diào)整解決。

2 主要構(gòu)筑物及其參數(shù)

2.1 粗格柵及進(jìn)水泵房

粗格柵及進(jìn)水泵房土建已由一期工程完成，設(shè)備按一期2×104m3/d配置，本次二期工程根據(jù)一期運(yùn)行中存在問題及工藝需要，增加兩套機(jī)械粗格柵（格柵寬度B=1 100 mm，柵條間隙e=20 mm，N=1.5 kW），其中1套替換一期已壞格柵機(jī)。新增污水提升泵2臺（Q=560 m3/h，H=13 m，N=37 kW）。

2.2 細(xì)格柵及旋流沉砂池

細(xì)格柵及旋流沉砂池土建已由一期工程完成，設(shè)備按一期2×104m3/d配置，本次二期工程新增1套機(jī)械細(xì)格柵（格柵寬度B=1 200 mm，柵條間隙e=5 mm，N=1.1 kW）。由于一期工程采用提砂泵排砂效果不好，因此二期工程改用氣提排砂，新增2套旋流沉砂裝置（直徑D=3 650 mm，N=0.75 kW，含氣提裝置），同時新增2臺鼓風(fēng)機(jī)（Q=2 m3/min，H=5 m，N=4.0 kW）。

2.3 高效穩(wěn)定生物倍增池

高效穩(wěn)定生物倍增池是本工程處理工藝的核心，新增1座（2組），單組設(shè)計處理規(guī)模1.0×104m3/d。

高效穩(wěn)定生物倍增工藝是通過可防堵塞曝氣系統(tǒng)、生物除磷系統(tǒng)、空氣提升系統(tǒng)及快速澄清裝置，將生物硝化、反硝化、釋磷、吸磷以及有機(jī)物氧化等各工藝全部協(xié)調(diào)在同一反應(yīng)池內(nèi)同時進(jìn)行，并在池內(nèi)設(shè)立沉淀區(qū)（相當(dāng)于二沉池）的一種新型城市污水處理工藝。其高效曝氣設(shè)備確保低氧條件下微生物去除好氧有機(jī)物（特別是在同一反應(yīng)器內(nèi)實現(xiàn)硝化反硝化），同時保證高效攪拌效果，并且工藝穩(wěn)定，維護(hù)方便。它省去了傳統(tǒng)工藝的污泥回流泵房、二沉池等構(gòu)筑物及配電、管道等相應(yīng)設(shè)備，具有出水穩(wěn)定、設(shè)備高效、投資與運(yùn)行成本低以及占地面積小等優(yōu)點，有較強(qiáng)競爭力[2]。污水處理流程為：進(jìn)水→厭氧區(qū)→氣提區(qū)→曝氣區(qū)→沉淀區(qū)→出水。污水首先與沉淀區(qū)回流污泥共同進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，進(jìn)行厭氧釋磷，然后進(jìn)入提升區(qū)經(jīng)提升裝置提升，進(jìn)入環(huán)形曝氣區(qū)，進(jìn)行大比倍循環(huán)，出水進(jìn)入沉淀區(qū)，進(jìn)行泥水分離，沉淀區(qū)出水進(jìn)入深度處理和消毒單元處理后排放，沉淀區(qū)污泥部分回流，部分以剩余污泥的形式排出污水處理體系進(jìn)行污泥處理。

本工程高效穩(wěn)定生物倍增池設(shè)計參數(shù)（單組）：有效水深6.0 m，有效容積6 365.2 m3，停留時間15.0 h，污泥負(fù)荷NS＝0.053 kg BOD5/kg MLSS·d，容積負(fù)荷 NV＝ 0.238 kg BOD5/m3·d，污泥濃度 MLSS＝4 500 mg/L，污泥回流比：50%～150%，沉淀池表面負(fù)荷：1.69 m3/（m2·h）。池內(nèi)配置1 144根管式曝氣器（L=1 m）、1套桁車式吸泥機(jī)（L=11.2 m，N=2×0.55+15 kW），3臺潛水推進(jìn)器1（直徑1 100 mm，N=2.2 kW），4臺潛水推進(jìn)器2（直徑2 500 mm，N=7.5 kW），2套氣提裝置，16套出水堰（L×B×H=5 000 mm×400 mm×400 mm），1套閘門（1 000 mm×1 000 mm），382 m3斜管填料（PP材質(zhì)，L=1 m）。

2.4 微絮凝及濾布濾池

加藥后形成絮體的污水經(jīng)過濾池過濾，達(dá)到除磷、去除SS和部分BOD5的目的，微絮凝及濾布濾池出水進(jìn)入紫外消毒池，反洗出水排入廠區(qū)污水管，達(dá)到徹底去除SS和磷的目的。該池土建及設(shè)備均按總規(guī)模4.0×104m3/d進(jìn)行設(shè)計，配置2套轉(zhuǎn)盤過濾器（NTHB-8，濾盤直徑3 m），3臺攪拌機(jī)（直徑3.0 m，N=0.75 kW），1套PAC加藥裝置（V=3 m3，N=0.75 kW）。

2.5 紫外線消毒池

一期工程消毒池土建已按4.0×104m3/d完成，二期工程只需增加設(shè)備，新增1套紫外消毒裝置（64支燈管，N=22 kW）。

2.6 污泥濃縮池

污泥通過污泥濃縮池濃縮后由螺桿泵將污泥打入壓濾機(jī)進(jìn)行脫水處理，一期工程土建及設(shè)備已按4.0×104m3/d完成。

2.7 污泥脫水機(jī)房

一期工程實施時脫水機(jī)房土建已按照4.0×104m3/d完成，設(shè)備按一期規(guī)模配置，預(yù)留二期位置，因此本工程增加相應(yīng)設(shè)備。二期工程新增污泥量2 800 kg/d，污泥濃縮脫水前需投加藥劑，藥劑采用聚丙烯酰胺（PAM），投加量按照4 kg聚合物/t干泥，脫水后污泥含水率≤80%[3]。新增1套帶式濃縮脫水一體機(jī)（帶寬1.5 m，N=2.2 kW），1臺污泥螺桿泵（Q=40 m3/h，H=30 m，N=11 kW），PAM加藥裝置1套，PAC加藥裝置1套。

3 系統(tǒng)運(yùn)行情況

本工程于2016年5月進(jìn)行了環(huán)保驗收，分別對污水廠進(jìn)出水口進(jìn)行了采樣監(jiān)測，出水各項指標(biāo)均達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)，較好地實現(xiàn)了設(shè)計要求。

4 結(jié)論

本工程采用高效穩(wěn)定生物倍增工藝作為富源縣城污水處理廠二期工程的主體處理工藝，從一期工程實際運(yùn)行效果來看，本工藝運(yùn)行穩(wěn)定，脫氮除磷效果好，污泥沉降性好，占地面積少，水質(zhì)沖擊負(fù)荷強(qiáng)。出水水質(zhì)可穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）的一級A標(biāo)準(zhǔn)。

本工程新增建構(gòu)筑物有：高效穩(wěn)定生物倍增池、微絮凝及濾布濾池、進(jìn)出水在線監(jiān)測室。本工程總投資2 857.3萬元，其中工程直接費(fèi)為2 245.19萬元，處理水單位直接運(yùn)行成本0.53元/t污水，單位水經(jīng)營成本0.69元/t污水，單位總運(yùn)行成本0.86元/t污水。