江陰市某10 000 t/d廢水處理工程設計及運行

符 敏

（張家港市格銳環(huán)境工程有限公司，江蘇 張家港 215600）

某污水處理有限公司規(guī)劃擴建10 000 t/d的污水處理廠，該廠是為周圍企業(yè)配套的集中式污水處理廠，主要接納的廢水有：印染廢水3 500 t/d，帶鋼廢水2 500 t/d，碳化洗毛廢水800 t/d，化纖廢水200 t/d，其余為生活污水。

1 設計原則

（1）通過本工程的建設達到保護環(huán)境、保護水資源、改善生態(tài)環(huán)境，保證可持續(xù)發(fā)展的目的；充分發(fā)揮建設項目的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益；嚴格執(zhí)行國家的有關(guān)規(guī)定，確保各項水質(zhì)指標達到規(guī)定的水質(zhì)標準；選擇切實可行、運行安全、經(jīng)濟合理的治理工藝，對廢水處理工藝進行優(yōu)化組合，確定技術(shù)可行、操作簡便、工程投資省、運行成本低的工藝技術(shù)路線。

（2）構(gòu)筑物布置力求緊湊，以減少占地面積，并便于管理；根據(jù)地形地貌，結(jié)合站區(qū)自然條件及外部物流方向，并盡可能使土石方平衡，減少土石方量，以節(jié)約基建投資，降低運行費用；運行上有較大的靈活性和可調(diào)節(jié)性，可以適應廢水水質(zhì)、水量和水溫的波動，即處理設施應有利于調(diào)節(jié)、控制、運行操作，并留有一定富余量以滿足長遠需要；各處理構(gòu)筑物順流程布置，避免管線迂回。

（3）處理設施具有較高的運行效率，以較為穩(wěn)定可靠的處理手段完成工藝要求；總圖設計應考慮符合環(huán)境保護要求；管線設計應包括各專業(yè)所有管線，并滿足工藝的要求；工程豎向設計應結(jié)合周邊實際情況提出雨水排放方式及流向；在設計中采用耐腐蝕設備及材料，以延長設施的使用壽命；全面考慮，防止產(chǎn)生二次污染。

2 設計規(guī)模及標準

2.1 設計規(guī)模

根據(jù)建設單位要求，本項目廢水量為10 000 t/d，即420 t/h。

2.2 設計標準

本項目廢水主要來自周邊工業(yè)企業(yè)，排入污水廠廢水的CODCr低于500 mg/L，混合廢水水質(zhì)如表1、表2所示。

表1 混合廢水水質(zhì)

表2 出水水質(zhì)

3 工藝流程分析

（1）混合廢水進入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池起均衡水質(zhì)、調(diào)節(jié)水量作用，采用預曝氣方式來均勻水質(zhì)，調(diào)節(jié)池中混合廢水經(jīng)一次提升至初沉池；初沉池在水質(zhì)不穩(wěn)定的情況下進行pH調(diào)整及加藥處理，初沉出水水泵提升至厭氧池。

（2）厭氧池密閉，中層設置填料，增加比表面積，為厭氧污泥的生長提供載體。由于混合廢水中碳源的不足，厭氧池底部靠發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼氣較少，其上升運動產(chǎn)生的攪拌不足，在厭氧池底部增加攪拌機加強泥水混合，厭氧出水自流進入水解酸化池。

（3）水解酸化池通過曝氣攪拌，出水自流入活性污泥池，在好氧條件下，污水中的有機物大部分得到去除，出水自流入二沉池。同時，在活性污泥池末端將混合液提升至水解酸化池前端，進一步脫氮，生化出水進二沉池。

（4）二沉池泥水分離，上清液進三沉池反應池，活性污泥回流至水解酸化池，剩余污泥部分排入?yún)捬醭?，部分排入初沉池。三沉池通過加藥處理，在物化作用下去除SS、CODCr等，三沉出水經(jīng)過濾池過濾，去除大部分SS后通過在線監(jiān)測，計量后排放。

（5）污泥處理：二沉池剩余污泥以及三沉池沉淀污泥排入初沉池濃縮，初沉池污泥排入污泥池，通過污泥泵入污泥濃縮池進行污泥濃縮，經(jīng)濃縮后的污泥儲存在暫存池內(nèi)，在暫存池中進行加藥調(diào)制。由于暫存池池容不變，人們可非常準確地控制加藥量及加藥效果。從污泥暫存池到高壓隔膜板框壓濾機，壓濾機高位放置，方便污泥外運。壓濾包括低壓進泥、高壓進泥、清水壓榨三個步驟，最終的污泥含水率可控制在50%左右。壓濾之后的污泥外運處理。濾液回流至生化系統(tǒng)，繼續(xù)處理。

4 主要處理單元簡介

4.1 調(diào)節(jié)池

設計尺寸：56.8 m×26 m×4.2 m；鋼砼結(jié)構(gòu)，地下式，與污泥池合建，有效深度為3.5 m。V有效=4 600 m3，HRT=11.0 h。進水設置采樣井，一家企業(yè)一個，方便對污水接納進行管理。配套污水提升泵2臺，WQ2290-431，420 t/h，13 m，22 kW，一用一備。配套變頻控制器，保證進水流量穩(wěn)定，方便后續(xù)操作管理。配套電磁流量計1套。調(diào)節(jié)池內(nèi)設穿孔管曝氣攪拌。

4.2 初沉池

設計尺寸：D=28 m，H=7.4 m。鋼砼結(jié)構(gòu)，圓形，半地上式，地上標高4.2 m，與東側(cè)已建成水池齊平。前道加藥配套管道混合器1個。配套pH調(diào)節(jié)系統(tǒng)1套，含pH計、加藥泵以及加堿儲罐。其中，管道混合器及pH調(diào)整系統(tǒng)放置在調(diào)節(jié)池上方提升泵房內(nèi)。初沉池出水提升井，與初沉池合建，有效池容150 m3。配套全橋式刮吸泥機1套，水下部分采用不銹鋼設計。初沉排泥采用自流，閥門控制流量。沉淀池出水通過提升進入?yún)捬醭?，考慮到檢修方便采用地上泵。配套提升泵3臺，SG200-250，210 t/h，18 m，18.5 kW，兩用一備。配套電磁流量計2套。

4.3 厭氧池

設計尺寸：43 m×28 m×11m。鋼砼結(jié)構(gòu)，分2組，半地上式，地面標高7.0 m，池頂密閉，有效深度10.5 m。V有效=12 000 m3，HRT=28.8 h。配套低速潛水推流器8套。配套組合填料8 400 m3，填料高度7 m。配套除臭裝置1套。

4.4 水解酸化池

設計尺寸：28 m×20 m×6 m。鋼砼結(jié)構(gòu)，半地上式，地面高度3.5 m，有效深度5.5 m。V有效=3 000 m3，HRT=7.3h。配套曝氣器20套。

4.5 活性污泥池

設計尺寸：75 m×30 m×6 m。鋼砼結(jié)構(gòu)，半地上式，地面高度3.0 m，有效深度5.5 m。V有效=12 300 m3，HRT=29.5 h。配套離心風機2臺，C100-1.6，Q=100 m3/min，H=6.0 m，P=160kW，一用一備。配套曝氣器200套。混合液回流采用氣提形式，混合液回流至水解酸化池前端。

4.6 二沉池

設計尺寸：D=30 m，H=7.8 m，圓形，半地上式，地面標高2.2 m。配套全橋式刮吸泥機1套，水下部分不銹鋼。二沉池污泥回流井與二沉池合建，有效池容150 m3。二沉池污泥通過提升回到水解酸化池，考慮到檢修方便采用地上泵。配套污泥回流泵2臺，SG200-250（I），420 t/h，11 m，22 kW，一用一備。配套剩余污泥排泥泵2臺，WQ2120-204，20 t/h，9 m，1.5 kW，一用一備。

4.7 三沉池

設計尺寸：D=30 m，H=7.8 m，圓形，半地上式，地面標高1.5 m。配套全橋式刮吸泥機1套，水下部分不銹鋼。三沉池反應池與三沉池合建。反應池內(nèi)攪拌采用穿孔管。三沉池出水提升池與三沉池合建。配套排泥采用管道泵2臺，SG50-160（I）B，21 t/h，24 m，3 kW，一用一備。三沉池出水通過提升進入濾池，考慮到檢修方便采用地上泵。配套提升泵3臺，SG200-250，210 t/h，18 m，18.5 kW，兩用一備。

4.8 過濾系統(tǒng)

配套無閥濾池2組，210 t/h，一用一備。過濾出水計量監(jiān)測。最終排放進入清水池，方便后續(xù)回用。配套清水池1個，全地下式，鋼砼結(jié)構(gòu)。設計尺寸：5 m×20 m×3.5 m。

4.9 加藥系統(tǒng)

4.9.1 PAC/亞鐵加藥系統(tǒng)

根據(jù)廢水水質(zhì)，投加適量混凝劑或助凝劑，以去除廢水中難分離的顆料物。系統(tǒng)由加藥箱、攪拌系統(tǒng)、液位計，流量計、加藥泵和管道配件等組成。PAC擬采用液體藥劑。

4.9.2 PAM自動加藥裝置

本系統(tǒng)PAM加藥擬采用自動化藥投加的方式，配套計量裝置、有效防止干粉凝結(jié)的預浸潤裝置、攪拌裝置、自動化儀表等。聚合物由干粉投加機的螺旋連續(xù)送出，在浸潤裝置內(nèi)與旋流狀水簾初步融合。溶液制備過程是通過各個溶液箱逐步完成的，溶液箱之間相互隔開，確保在每個溶液箱內(nèi)達到最佳溶解時間和恒定的濃度，避免在預制混合槽和溶液儲存槽之間產(chǎn)生短流。

自動過程的實現(xiàn)通過液位計的信號來進行?？墒褂玫乃幰喝鄙贂r，低液位發(fā)訊，電氣自功控制，打開電磁進水閥，同時啟動干粉投加機，溶液配置開始。

干藥投量及水量的多少均可準確調(diào)定，以獲得精確的濃度。隨著配置溶液的增加，液位達到“高位”，配置過程自動停止。攪拌機始終處于工作狀態(tài)，確保配置溶液的均勻、穩(wěn)定，溶解充分。配置好的溶液，可用加藥泵送出，與二次稀釋水再次經(jīng)管道混合器稀釋，達到使用濃度要求。

4.9.3 石灰自動加藥裝置（污泥處理系統(tǒng)用）

本系統(tǒng)石灰加藥擬采用自動化藥投加的方式。配套有料倉、地磅、螺旋輸送機、流量計、壓差式液位控制器和加藥泵等，可實現(xiàn)送化藥到加藥基本自動運行，避免了石灰加藥現(xiàn)場臟亂、工作量大的問題。

4.10 污泥處理系統(tǒng)

污泥處理系統(tǒng)可以有效處理沉淀污泥。板框式壓濾機適合的懸浮液的固體顆粒濃度一般為小于10%，操作壓力一般為0.3～1.6 MPa，特殊的可達3 MPa或更高。過濾面積可以隨所用的板框數(shù)目增減。板框通常為正方形，濾框的內(nèi)邊長為200～2 000 mm，框厚為16～80 mm，過濾面積為1～1 200 m2。板與框用手動螺旋、電動螺旋和液壓等方式壓緊。板和框用木材、鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼、聚丙烯和橡膠等材料制造。普通板框式壓濾機泥餅含水率可達85%，本次選擇的高壓隔膜壓濾機能做到泥餅含水率小于55%。

污泥池，地下式，與調(diào)節(jié)池合建，1個，鋼砼結(jié)構(gòu)，主要用來存儲沉淀池直接排放的污泥。設計尺寸為20 m×8 m×4.2 m。密閉，配套曝氣裝置10套。配套污泥濃縮池2個，交替使用，主要用來將污泥池內(nèi)的泥濃縮，降低污泥含水率，利于后續(xù)的污泥干化處理。污泥濃縮池利用原有鋼結(jié)構(gòu)池體改造。配套污泥暫存池1個，設計尺寸：R=1.8 m，H=3.5 m，鋼結(jié)構(gòu)。配套污泥加藥系統(tǒng)一套，采用PAM、石灰自動加藥系統(tǒng)。

配高壓隔膜板框壓濾機1套，XMYZ-200-1250，濾室容積3.04 m3，11.0+2.2 kW。從污泥池到污泥濃縮池，配污泥泵2臺，一用一備。Q=20 m3/h，H=0.15 MPa，P=4 kW。污泥濃縮池出泥通過進泥泵進到高壓隔膜板框壓濾機，壓濾機高位放置，方便污泥外運。壓濾過程經(jīng)過低壓進泥、高壓進泥、清水壓榨三個過程進行。

配低壓進泥泵2臺，Q=30 m3/h，H=0.5 MPa，P=11 kW，一用一備。配高壓進泥泵2臺，耐馳奈莫NEMO BY型Q=8 m3/h，H=1.5 MPa，P=7.5 kW，變頻控制，一用一備。配清水壓榨水箱1個，6 m2。配清水壓榨泵2臺，Q=10 m3/h，H=160 MPa，P=15 kW，變頻控制。

4.11 輔房

調(diào)節(jié)池提升泵房與污泥提升泵房合建，建于調(diào)節(jié)池及污泥池上方。設計尺寸為24 m×8 m，合建，磚混結(jié)構(gòu)。配套電動葫蘆1套。污泥操作輔房，鋼結(jié)構(gòu)，500 m2。配套桁車1套。加藥操作室，1間，15 m×5 m，磚混結(jié)構(gòu)，利用原有房屋改造。中控值班室，1間，12 m×8 m，磚混結(jié)構(gòu)，利用原有房屋改造。風機房，1間，15 m×8 m，磚混結(jié)構(gòu)。

4.12 自動控制系統(tǒng)

自動控制系統(tǒng)主要分為以下幾個部分。

4.12.1 恒流量控制

恒定流量控制主要依靠流量計以及變頻系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，使進水、加藥等能保持恒定流量，這對于控制加藥量、加藥效果以及后續(xù)處理設施的穩(wěn)定性有較大的幫助。它主要運用在調(diào)節(jié)池至初沉池的提升泵上。

4.12.2 污泥處理系統(tǒng)

污泥處理系統(tǒng)比較復雜，進料設備多且各有時間性，通過PLC程序控制，可使進泥壓濾系統(tǒng)完全自動化，同時增設高低壓保護器，確保壓濾過程安全穩(wěn)定運行。本方案污泥處理系統(tǒng)從進料、加藥到出泥可實現(xiàn)全程自動控制。

4.12.3 加藥系統(tǒng)

加藥若使用人工操作，勞動量大且勞動環(huán)境較差，采用自動化藥投加的方式可最大限度地避免上述問題。本方案中通過液位計、流量計等設備的配套使用，加藥系統(tǒng)可基本實現(xiàn)自動化。

4.12.4 中控系統(tǒng)

中控系統(tǒng)可以把污水廠各個環(huán)節(jié)，各個參數(shù)集中在一起加以控制并記錄，以便操作人員及時發(fā)現(xiàn)設備故障，及時排除。中控系統(tǒng)通過進水流量、加藥流量、風量的實時檢測及自動控制和顯示，便于企業(yè)操作管理，提高污水廠管理效率與處理效率，有利于污水處理穩(wěn)定達標。通過COD、氨氮、DO等在線檢測，便于了解處理設施狀態(tài)，具有提前預警及提示功能，有效避免超標現(xiàn)象。中控系統(tǒng)的運行，可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的定量化，避免出現(xiàn)浪費、人為失誤等，實現(xiàn)減少人工操作量、降低運行成本的目標。

其中，調(diào)節(jié)池主要監(jiān)測數(shù)據(jù)為超聲波液位，提升泵運行電流、頻率、流量等。配套設備為：超聲波液位計1套，流量計，pH計等。沉淀池主要監(jiān)測數(shù)據(jù)為加藥泵啟閉、藥池液位、加藥量，控制室顯示加藥流量，并以流量計輸出的流量信號，自控加藥泵流量，實現(xiàn)加藥流量恒定。針對刮吸泥機的運行狀態(tài)，配套設備為：污泥界面計1套。

生化系統(tǒng)主要檢測信號為曝氣風機運行電流、頻率、風管壓力、風管瞬時流量及累計流量、攪拌機運行狀態(tài)、厭氧池ORP、生化池DO（溶解氧）和pH等。配套設備為：ORP計2套，DO在線監(jiān)測儀2套，污泥濃度計2套。排放池主要檢測信號為出水COD、氨氮、總磷、出水瞬時流量及累計流量等。配套設備為：COD在線監(jiān)測1套，氨氮在線監(jiān)測1套以及流量計。

表3 系統(tǒng)處理電費（按0.82元/kW·h計算）

表4 藥劑費

表5 人工費

表6 污泥處理費

5 運行費用預測

關(guān)于本項目的運行費用，電費預測結(jié)果如表3所示，藥劑費預測結(jié)果如表4所示，人工費預測結(jié)果如表5所示，污泥處理費預測結(jié)果如表6所示。根據(jù)上述結(jié)果可知，項目總運行直接費用（即直接成本）為：0.83+0.465+0.10+0.25=1.645元/t水。

6 實際運行情況

本污水處理工程自2015年11月投入運行以來，基本處于滿負荷狀態(tài)，出水情況良好，運行穩(wěn)定，運行成本基本接近設計預測值。