北海市紅坎污水處理廠升級(jí)改造工藝設(shè)計(jì)

張林峰

（蘭州市城市建設(shè)設(shè)計(jì)院，甘肅 蘭州 730050）

1 工程背景

北海市紅坎污水處理廠位于北海市西北，北距市區(qū)地角路500m，距北海港約1500m。北海市紅坎污水處理廠處理規(guī)模為20×104m3/d，分兩期建設(shè)，均采用微曝氧化溝工藝，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)》（GB 18918-2002）中的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。隨著社會(huì)的發(fā)展和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門要求城市污水處理廠排放廢水應(yīng)達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。因此，為滿足環(huán)保要求，需對(duì)該污水廠進(jìn)行提標(biāo)改造，將污水廠出水進(jìn)行深度處理，確保出水達(dá)標(biāo)排放。

2 深度處理單元設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

根據(jù)北海市紅坎污水處理廠運(yùn)行現(xiàn)狀，處理出水可達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。因此，以一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)作為深度處理單元的設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，以一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)作為深度處理單元設(shè)計(jì)出水水質(zhì)。具體水質(zhì)指標(biāo)見表1。

表1 深度處理單元設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì) 單位：mg/L

3 升級(jí)改造工程污水處理工藝設(shè)計(jì)

3.1 升級(jí)改造思路

北海市紅坎污水處理廠改造前整體運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，主體工藝處理效果良好，處理出水水質(zhì)和改造后需達(dá)到的排放標(biāo)準(zhǔn)差距較小，廠區(qū)內(nèi)有剩余空間可供新建池體。因此，綜合考慮改造的處理效果和改造費(fèi)用，采取保持現(xiàn)有二級(jí)處理工藝不變，增加深度處理單元的方式進(jìn)行升級(jí)改造。

通過對(duì)比分析表1中的設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)，升級(jí)改造的重點(diǎn)和難點(diǎn)為廢水的脫氮。在進(jìn)深度處理單元之前，廢水已經(jīng)過二級(jí)生化處理，廢水中的廢水的B/C較低，僅為1/3左右，廢水中多為難降解有機(jī)物。廢水中的BOD5/TN過低，僅為1左右，脫氮難度較大?？紤]到排放標(biāo)準(zhǔn)要求TP≤0.5mg/L，為保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，需進(jìn)行化學(xué)除磷。

3.2 深度處理工藝的選擇和確定

目前，深度處理常用的工藝主要有：①二級(jí)出水+混凝+過濾+消毒；②二級(jí)出水+混凝沉淀+過濾+消毒；③二級(jí)出水+混凝沉淀+過濾+活性炭吸附+消毒；④反硝化深床濾池工藝；⑤后置反硝化生物濾池+高效絮凝斜管沉淀工藝；⑥以膜分離為主的高級(jí)深度處理工藝等。

工藝①、②投資相對(duì)較低，但脫氮效果相對(duì)較差，出水穩(wěn)定性差；工藝③以去除微量有機(jī)污染物、金屬離子、色度和病毒等污染物為主；工藝④脫氮效果好，但除磷效果相對(duì)較差；工藝⑤兼具脫氮除磷功能，投資費(fèi)用較低；工藝⑥投資及運(yùn)行成本較高，適用于對(duì)回用水質(zhì)要求較高的深度處理廠，不適用于本工程。

結(jié)合北海市紅坎污水處理廠運(yùn)行現(xiàn)狀及廠內(nèi)用地情況，本工程采用后置反硝化生物濾池+高效斜管沉淀工藝作為深度處理單元的主體工藝。該工藝整體布置較緊湊、占地較小、一次性投資較低、可根據(jù)水質(zhì)水量變化連續(xù)工作，出水水質(zhì)較好，可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)調(diào)整不同的運(yùn)行模式，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，高效斜管沉淀池底部設(shè)置回流泵，使投加藥劑充分得到利用，節(jié)約成本。

3.3 深度處理單元工藝流程

一期、二期二沉池出水通過超細(xì)格柵后進(jìn)入提升泵房，經(jīng)潛污泵提升后進(jìn)入后置反硝化生物濾池、高效斜管沉淀池，最后通過紫外線消毒后排入內(nèi)港。工藝流程見圖1。

4 升級(jí)改造工程設(shè)計(jì)

4.1 超細(xì)格柵

圖1 深度處理單元工藝流程圖

設(shè)置2套內(nèi)進(jìn)式網(wǎng)板超細(xì)格柵，柵隙2mm，超細(xì)格柵沖洗配套中壓沖洗泵2臺(tái)，高壓沖洗泵2臺(tái)。運(yùn)行方式按時(shí)間定時(shí)和設(shè)定的水位差運(yùn)行，由 PLC 自動(dòng)控制，也可以現(xiàn)場(chǎng)控制。

4.2 提升泵房

設(shè)1座提升泵房，提升泵房面積436.5m2，池深6.0m，有效水深4.0m；配套潛水排污泵5臺(tái)，4用1備，單臺(tái)泵流量：2800m3/h；揚(yáng)程：10.0m，功率：110KW，運(yùn)行方式根據(jù)提升泵房?jī)?nèi)液位，由PLC自動(dòng)控制，水泵按順序輪值運(yùn)行，也可現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制。

4.3 后置反硝化生物濾池

后置反硝化生物濾池處于非好氧狀態(tài)，通過廢水中的硝酸根離子給微生物提供氧，在反硝化細(xì)菌的作用下硝酸根離子跟污水中的碳源（BOD5）發(fā)生反硝化反應(yīng)，在去除污水中污染物（BOD5）的同時(shí)硝酸根離子被還原成氮?dú)猓∟2）。由于廢水中的碳源（BOD5）較少，在進(jìn)入后置反硝化生物濾池之前，需投加一定量的甲醇。

為保持生物濾池的活性及去掉部分固體懸浮物和污泥，需定期對(duì)生物濾池進(jìn)行反沖洗。反沖洗采用氣水聯(lián)合反沖洗的方式，反沖洗水泵和鼓風(fēng)機(jī)可供生物濾池共同使用。

后置反硝化生物濾池設(shè)1座10格，單格凈尺寸B×L×H=10.5m×6.0m×10.0m。

設(shè)計(jì)參數(shù)：?jiǎn)胃駷V池面積：63 m2；濾料厚度：3m；濾料尺寸：4- 8mm；設(shè)計(jì)濾速：13m/h；強(qiáng)制濾速：14m/h；反沖洗周期：48h；反沖洗用水量：1890m3/h；反沖洗用氣量：5670 Nm3/h。

圖2 生物濾池運(yùn)行模式示意圖

單池配套防濾料流失裝置1套，L=6.0m，材質(zhì)為不銹鋼和PPH；空氣布?xì)庋b置1套，L=10.5m，材質(zhì)為不銹鋼；電動(dòng)閘板B×H=600mm×600mm，1套，功率N=1.0KW；配套濾板54塊。

圖3 生物濾池反沖洗模式示意圖

4.4 LHPS 高效斜管沉淀池

LHPS高效斜管沉淀池是混凝區(qū)、絮凝區(qū)、沉淀濃縮區(qū)和斜管分離區(qū)的組合體，集混凝、絮凝、沉淀、濃縮功能于一體，可代替功能單一的沉淀池。與傳統(tǒng)工藝相比，LHPS高效斜管沉淀池池體體積和占地面積大大縮小，可有效提高有機(jī)物和懸浮物的去除率。沉淀池設(shè)有污泥回流泵可將部分污泥回流，使投加藥劑得到充分利用，顯著提高絮凝效果，有效降低運(yùn)行成本。

本工程設(shè)置4座高效斜管沉淀池，設(shè)計(jì)參數(shù)及配套設(shè)備如下：

單座凈尺寸B×L×H =15m×23m×7.4m

混凝停留時(shí)間：3min；絮凝停留時(shí)間：10min；沉淀池的面積：225 m2；上升流速：9.2 m/h；安裝斜管的面積：140m2；斜管上升流速：14.9 m/h

單座效斜管沉淀池配套設(shè)備：混凝攪拌器1臺(tái)，單臺(tái)功率N=15kW；絮凝攪拌器1臺(tái)，單臺(tái)功率15 kW（配有變頻器）；導(dǎo)流桶1個(gè)；斜管面積：140m2；集油管根（DN 300，L=15m）；刮泥機(jī)臺(tái)（直徑15m，0.75kW）；回流污泥泵：2臺(tái)，1用1備，Q= 110 m3/h，H=2bar；剩余污泥泵2臺(tái)，1用1備，Q=25m3/h，H=3bar。

圖4 高效斜管沉淀池示意圖

4.5 紫外線消毒渠

設(shè)一座紫外線消毒渠，尺寸B×L×H=15.6×7.7×1.60m，有效紫外劑量為Dose = 22（mWs/cm2）。配套紫外線消毒設(shè)備2套，單套功率P=70KW。

4.6 鼓風(fēng)機(jī)房

設(shè)1座反沖洗鼓風(fēng)機(jī)房，平面尺寸B×L=15.2m×13.2m，配套反沖洗鼓風(fēng)機(jī)：3臺(tái)（2用1備），單臺(tái)風(fēng)機(jī)流量2850 m3/h，揚(yáng)程0.85bar，功率N=132KW。

4.7 加藥間

設(shè)1座加藥間，平面尺寸B×L=17.1m×8.6m，混凝劑為聚合FeCl3，投加量為10.5mgFe/L溶液；配套儲(chǔ)罐2個(gè)，單個(gè)容積50 m3，配套投加計(jì)量泵4臺(tái)（3用1備），單臺(tái)泵流量Q=200 L/h，H=20m，功率N=5.5KW。助凝劑采用聚丙烯酰胺（PAM），投加量0.5 mg/L溶液，配套聚丙烯酰胺（PAM）制備單元：2臺(tái)，制備容積4000L/臺(tái)，配套功率N=4.0KW；配套螺桿泵：5臺(tái)（4用1備），單臺(tái)投加泵流量Q=1500L/h，H=20m，功率N=7.5KW。

4.8 碳源投加間

設(shè)1座碳源投加間，平面尺寸B×L=6.0m×8.6m，投加量18.0g/m3；配套甲醇儲(chǔ)罐：2個(gè)，容積50m3，配套甲醇投加泵：3臺(tái)（2用1備，變頻調(diào)速、防火防爆），單臺(tái)泵流量Q=300L/h，H=20m，功率N=2.2KW。

5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

項(xiàng)目總投資約15324.00萬(wàn)元，折合766.2元/m3；深度處理單元運(yùn)行直接成本0.368元/m3，折合2686.4萬(wàn)元/a。

6 結(jié)語(yǔ)

北海市紅坎污水處理廠提標(biāo)改造工藝運(yùn)轉(zhuǎn)靈活、節(jié)能降耗、節(jié)約成本，處理出水可穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，可有效降低排入近海的污染負(fù)荷，顯著改善北海市地表水環(huán)境質(zhì)量，有力維護(hù)居民的用水安全。