大連市某區(qū)污水處理廠改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)方案

周 康（中國市政工程東北設(shè)計(jì)研究總院有限公司 吉林長春 130021）

引言

大連市某新區(qū)污水處理廠一期工程于2008年投產(chǎn)，日處理能力4萬m3/d，出水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級B標(biāo)準(zhǔn)。自投產(chǎn)運(yùn)行以來，處理效果運(yùn)行穩(wěn)定良好。隨著國家環(huán)保要求的提高，以及開發(fā)區(qū)周邊人口和企業(yè)數(shù)量的不斷增長，污水量不斷增長。在目前水質(zhì)和水量不能滿足現(xiàn)狀及未來發(fā)展要求的情況下，只有將該污水廠進(jìn)行提標(biāo)改造并擴(kuò)建，以解決現(xiàn)狀問題。

1 污水廠現(xiàn)狀

污水廠一期工程規(guī)模4萬m3/d，生化系統(tǒng)為懸掛鏈倒置A2O工藝，處理工藝：粗格柵—提升泵房—細(xì)格柵間—旋流沉砂池—懸掛鏈倒置A2O—接觸消毒池—北大河。目前該水廠一期工程處理效果運(yùn)行穩(wěn)定，由于目前出水執(zhí)行GB18918-2002中一級B標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致水質(zhì)未達(dá)標(biāo)，因此，對一期工程需進(jìn)行提標(biāo)改造，增加深度處理工程以保證出水達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)。

2 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)及處理工藝

2.1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)

根據(jù)該污水處理廠實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)，同時(shí)結(jié)合周邊已運(yùn)行的污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)情況，考慮老城區(qū)污水管網(wǎng)分流制的逐步實(shí)施，進(jìn)水水質(zhì)基于以上幾種原因?qū)е缕洳粩嗟膼夯b于此，二期工程的進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)確定CODcr：500mg/L，BOD5:200mg/L，SS:300mg/L，NH3-N:30 mg/L，TP:5mg/L，TN:50mg/L，pH:6～9。

2.2 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)

污水廠一期提標(biāo)改造和二期工程統(tǒng)一出水水質(zhì)指標(biāo)，均需達(dá)到一級 A 標(biāo)準(zhǔn)，具體為：CODcr≤50mg/L，BOD5≤10mg/L，SS≤10mg/L，NH3-N≤5mg/L，TP≤0.5mg/L，pH=6～9。

3 一期提標(biāo)改造工程設(shè)計(jì)

該污水廠一期提標(biāo)改造工程方案為改造一期生化池和將原有閑置的一期接觸池改造為中途提升泵站。

考慮到原有生化池加深度處理工藝處理污水后存在不能達(dá)標(biāo)排放的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致收納水體污染，因此對一期生化池采用適當(dāng)?shù)拇胧└脑煲员ＷC污水在生化和深度處理工藝后經(jīng)消毒后能達(dá)標(biāo)排放。結(jié)合大量的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在保證原有生化池池容的情況下，通過添加生物調(diào)料增強(qiáng)硝化和反硝化的處理效果達(dá)到處理效果。在生化池內(nèi)通過添加特定數(shù)量的生物膜懸浮載體填料，則其內(nèi)外必然因其環(huán)境而生長某些厭氧菌、兼氧菌和好氧菌。其中厭氧菌和兼氧菌生長在填料內(nèi)部，好氧菌生長在填料外部[1]。每一個(gè)填料被作為微型反應(yīng)器，污水與生長在載體填料上的生物膜在曝氣或者攪拌機(jī)的攪拌作用下緊密頻繁接觸[2]。生物膜的更新以及其活性的強(qiáng)化與系統(tǒng)傳質(zhì)效率的增高同時(shí)進(jìn)行，進(jìn)而導(dǎo)致懸浮載體填料與原活性污泥構(gòu)成復(fù)合式生態(tài)系統(tǒng)，生化池總的生物量由于附著在生物填料上的生物膜而增加[3]。生化池的處理效果在活性污泥和懸浮載體填料表面生物膜的共同作用下提高，為深度處理創(chuàng)造有利條件。

改造思路：優(yōu)先保證缺氧反硝化池容，以投加填料方式補(bǔ)充好氧區(qū)不足部分；改造基本可不動土建，實(shí)現(xiàn)立體擴(kuò)容或提標(biāo)。

改造內(nèi)容：將原有倒置AAO工藝改為AO工藝。

（1）原有缺氧池保持不變，為5000m3。（2）原有厭氧池改為缺氧池，攪拌器利舊；故缺氧池容積達(dá)到10000m3。（3）原有好氧池部分改為好氧MBBR池，向池內(nèi)投加懸浮填料，對曝氣系統(tǒng)進(jìn)行改造，出水口處設(shè)置攔截篩網(wǎng)。（4）增加內(nèi)回流泵。（5）懸浮填料填充量20%，總用量700m3。（6）有效水深為4.5m，總回流比為270%，氣量為13383m3/h，好氧區(qū)有效生物膜面積為4.03×105m2。

（2）將一期閑置的接觸池改造為中途提升泵站，用于將一期生化池污水送至二期絮凝池前統(tǒng)一進(jìn)行深度處理，選用3臺污水提升泵站（2用1備），參數(shù)為Q=1000m3/h，H=6m，N=30kW。

4 二期工程設(shè)計(jì)

本工程總體設(shè)計(jì)原則：將二期工程和一期深度處理工程合并到一個(gè)單體進(jìn)行設(shè)計(jì)，將二期二級處理后的水和一期二級處理后的水統(tǒng)一處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

因此本工程污水處理一、二級處理構(gòu)筑物處理規(guī)模為6.0萬m3/d，深度處理構(gòu)筑物處理規(guī)模為10.0萬m3/d。

4.1 處理工藝

處理工藝為預(yù)處理工藝、二級生化處理工藝和深度處理工藝組成，預(yù)處理工藝主要為粗細(xì)格柵及曝氣沉砂池，二級生化處理工藝為改良A2/O工藝，深度處理工藝為機(jī)械反應(yīng)網(wǎng)格絮凝+斜管沉淀+翻板濾池。最終污水經(jīng)過紫外線消毒后排入北大河。

其中除深度處理間規(guī)模為10萬m3/d外，其它構(gòu)筑物規(guī)模均為6萬m3/d。

4.2 預(yù)處理系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)

將粗格柵、提升泵站、細(xì)格柵、曝氣沉砂池合建。

（1）粗格柵及提升泵房

3臺旋轉(zhuǎn)粗格柵清污機(jī)，b=20mm，B=1300m。配套設(shè)置移動式垃圾小車負(fù)責(zé)柵渣的外運(yùn)。污水提升泵房內(nèi)水泵5臺（4用1備）（Q=840m3/h，H=16m，N=75Kw）。

（2）細(xì)格柵及曝氣沉砂池

3臺轉(zhuǎn)股式格柵清污機(jī)，柵距2mm，1臺配套無軸螺旋輸送機(jī)。曝氣沉砂池停留時(shí)間8.0min，并設(shè)置桁車泵吸式吸砂機(jī)1臺，吸砂泵2臺，羅茨鼓風(fēng)機(jī)2臺，砂水分離器1臺。

4.3 改良AA/O綜合生化池

生化池分污泥調(diào)節(jié)區(qū)，厭氧區(qū)，缺氧區(qū)和好氧區(qū)。進(jìn)水為多點(diǎn)進(jìn)水，其中曝氣沉砂池出水25%進(jìn)入A2/O生化池的污泥調(diào)節(jié)區(qū)，在污泥調(diào)節(jié)區(qū)和二沉池回流污泥進(jìn)行混合。曝氣沉砂池出水75%匯入到厭氧區(qū)，內(nèi)回流泵設(shè)置在好氧池尾端，200%水量直接進(jìn)入缺氧區(qū)，外回流水量通過平流二沉池行車吸泥機(jī)吸泥泵提升，通過渠道進(jìn)入反硝化污泥區(qū)，好氧池處理水量通過渠道進(jìn)入平流二沉池[4]。

主要設(shè)計(jì)參數(shù)：

AA/O池2座，設(shè)計(jì)泥齡為19d，污泥負(fù)荷達(dá)到0.070Kg BOD5/m3·d，容積負(fù)荷是 0.37KgBOD5/m3·d，厭氧缺氧調(diào)節(jié)區(qū)有效水深為5.8米，停留時(shí)間為2.0h，缺氧區(qū)有效統(tǒng)計(jì)9280m3，停留時(shí)間為3.1h，缺氧好氧調(diào)節(jié)區(qū)停留時(shí)間為12.4h。最大供氣量330m3/min。膜片式微孔曝氣器被應(yīng)用做為生化池曝氣器，生化池內(nèi)曝氣采用鼓風(fēng)機(jī)供給，鼓風(fēng)機(jī)設(shè)置在綜合處理池設(shè)備間內(nèi)。

平流二沉池：沉淀時(shí)間4.0h，表面負(fù)荷1.0m3/m2·h，回流污泥濃度6.0～8.0g/L，有效水深5.0m。

機(jī)械混合、網(wǎng)格絮凝池：設(shè)計(jì)規(guī)模10，0000m3/d，共兩組，采用機(jī)械攪拌混合，每組設(shè)置一格機(jī)械攪拌混合池，絮凝采用網(wǎng)格絮凝池，設(shè)計(jì)混合時(shí)間120s，采用兩組網(wǎng)格絮凝池，設(shè)計(jì)絮凝時(shí)間20min。

斜管沉淀池：規(guī)模10.0萬m3/d，總共兩座，清水區(qū)內(nèi)上升流速：v=0.6mm/s；斜管安裝角度：a=60°，結(jié)構(gòu)系數(shù)：e=1.03。沉淀池集水系統(tǒng)采用不銹鋼集水槽。機(jī)械排泥后污泥被排入污泥緩沖池。

翻板濾池：規(guī)模10萬m3/d，設(shè)計(jì)濾速6.86m/h，強(qiáng)制濾速7.62 m/h，濾池以雙排形式布置，共有10個(gè)過濾單元，單個(gè)過濾單元面積為74.48m2。濾床采用雙層過濾材料設(shè)計(jì)，上部過濾材料為火山巖過濾材料，下層為石英砂。承托層采用粗粒徑石英砂。

紫外線接觸池：紫外線消毒槽采用兩組渠道，主要參數(shù)：懸浮物含量TSS低于10mg/L（最大值），紫外穿透率：60%（最小值）。消毒指標(biāo)：糞大腸桿菌數(shù)1000個(gè)/L（30天幾何平均值）。

鼓風(fēng)機(jī)間：鼓風(fēng)機(jī)設(shè)置在AA/O綜合處理池的設(shè)備間。

加藥間：加藥間與綜合處理池合建，絮凝劑采用聚合鋁鐵，平均投加量58mg/l，投加濃度4%。助凝劑采用PAM，投加濃度問3‰。由于進(jìn)水COD濃度有所波動，需投加碳源投加劑應(yīng)對此種變化，本工程使用碳源投加劑是醋酸鈉。

4.4 污泥脫水間

規(guī)模按6.0萬m3/d設(shè)計(jì)。采用離心濃縮脫水機(jī)對污泥進(jìn)行濃縮。該污水廠干泥量9.04t/d，則每日產(chǎn)泥量為1808m3（含水率為99.5%），脫水機(jī)臺數(shù)為3臺，單臺參數(shù)為Q=40m3/h，N=55Kw。污泥脫水后外運(yùn)處置。

4.5 除臭濾池

除臭濾池平面尺寸13.5m×10m×2.8m，需要除臭的單元為粗格柵、細(xì)格柵、改良AA/O生化池，共設(shè)置4臺臭氣收集風(fēng)機(jī)（1臺備用）置于除臭風(fēng)機(jī)設(shè)備間。

4.6 工藝特點(diǎn)

（1）將二、三級處理工藝、鼓風(fēng)反沖洗等設(shè)備及加藥系統(tǒng)采用合建的方式，基本采用渠道連接各個(gè)單元處理構(gòu)筑物，該工藝具有流程通暢，路線簡捷，節(jié)省能耗，減少占地等特點(diǎn)，內(nèi)外回流及投藥消毒系統(tǒng)都在一個(gè)單體進(jìn)行，處理效果穩(wěn)定，能夠達(dá)到預(yù)期處理標(biāo)準(zhǔn)。

（2）該處理工藝總圖布置緊湊，布局合理，占地面積比分散布置減少30%，同時(shí)減小了環(huán)境的污染及降低廠區(qū)噪音，廠區(qū)生態(tài)環(huán)境良好，同時(shí)提高了工作人員的工作效率，加強(qiáng)了污水處理廠的一體化管理，減少了廠內(nèi)管道的敷設(shè)，方便污水處理廠的統(tǒng)一管理和維護(hù)。

（3）本工程根據(jù)構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將AAO池、二沉池、機(jī)械混合網(wǎng)格絮凝池、斜管沉淀池以及翻板濾池以及紫外線消毒接觸池合建、這樣既節(jié)省了土建又節(jié)省了水力高程，降低了工程投資成本及運(yùn)營成本，體現(xiàn)出節(jié)能減排的特點(diǎn)。

結(jié)語

（1）一期升級改造工程總投資為11951.78萬元。其中工程投資為10489.11萬元；單位處理成本為1.946元，單位經(jīng)營成本為1.316元。二期新建工程總投資為20694.04萬元，其中工程投資為17321.54萬元；單位處理成本為1.924元，單位經(jīng)營成本為1.213元。

（2）該污水廠的污水處理工藝設(shè)計(jì)方案，保證一期提標(biāo)改造工程以及二期新建工程出水達(dá)標(biāo)排放，減輕收納水體污染情況。污水廠建成投產(chǎn)運(yùn)行后，污染物的排放量將得到有效削減，對區(qū)域水環(huán)境的改善做出貢獻(xiàn)。