庫區(qū)某污水處理廠提標(biāo)改造設(shè)計(jì)

黃 康，鄭星宇，何 華，劉紅霞

(1.重慶市渝東水務(wù)有限公司，重慶 404000；2.重慶市三峽水務(wù)北碚排水有限責(zé)任公司，重慶 400700；3.重慶市排水有限公司，重慶 400012；4.重慶和睦環(huán)保工程有限公司，重慶 401121)

1 概述

該污水處理廠一期處理規(guī)模為20000m3/d，二期提標(biāo)改造工程建設(shè)規(guī)模為30000m3/d，土建規(guī)模兼顧擴(kuò)建工程提標(biāo)部分。出水水質(zhì)根據(jù)要求也由一期的一級(jí)B 標(biāo)升為《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)A 標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)保護(hù)三峽庫區(qū)水環(huán)境的需要，并針對(duì)目前該污水處理廠一期已超負(fù)荷運(yùn)行，對(duì)該污水處理廠二期擴(kuò)建及提標(biāo)改造工程是十分必要和緊迫。

2 進(jìn)、出水水質(zhì)及工藝流程

該污水處理廠一期工程采用具有生物脫氮除磷功能的CASS 生物池工藝，并輔以化學(xué)除磷，保證出水磷酸鹽小于1.5mg/L。一期設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見表1。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)標(biāo)準(zhǔn)的B 標(biāo)準(zhǔn)。

污水處理廠提標(biāo)改造后，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002） 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的A 標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見表2。

表1 一期工程設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

一期工程污水處理工藝為：粗格柵—進(jìn)水泵站—細(xì)格柵—旋流沉砂池—CASS 生物池—接觸池消毒池—達(dá)標(biāo)出水。二期采用A/A/O+MBR 工藝，污泥處理采用機(jī)械濃縮脫水工藝。

根據(jù)提標(biāo)要求，污水處理區(qū)設(shè)置細(xì)格柵及曝氣沉砂池、精細(xì)格柵、A/A/O 生物池及MBR 膜池等生產(chǎn)構(gòu)筑物，順工藝流程從北向南布置。紫外線消毒渠及回用水池靠近排放水體布置。鼓風(fēng)機(jī)房靠近生物池布置。對(duì)主要的臭氣源集中收集處理。

表2 提標(biāo)改造工程設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

3 工程設(shè)計(jì)

本工程為地埋式污水處理廠，擴(kuò)建工程近期（2020 年）：污水量1.5 萬m3/d，污水量總變化系數(shù)系數(shù)K=1.40（變化系數(shù)按4.5 萬m3/d 考慮），最大小時(shí)流量875m3/h；遠(yuǎn)期（2030 年）：污水量3 萬m3/d，污水量總變化系數(shù)系數(shù)K=1.36（變化系數(shù)按5.0 萬m3/d 考慮），最大小時(shí)流量1700m3/h。

由于本工程為地埋式污水處理廠，土建構(gòu)筑物擴(kuò)建難度較大，只能土建構(gòu)筑物一次性建成，設(shè)備可分批按照。

3.1 主要生產(chǎn)建（構(gòu)） 筑物設(shè)計(jì)

1） 細(xì)格柵間及曝氣沉砂池。

①細(xì)格柵：按遠(yuǎn)期流量1813m3/h 設(shè)計(jì)，過柵流速0.8m/s，柵條間隙5mm。主要工程內(nèi)容為設(shè)2 道自動(dòng)除渣的內(nèi)進(jìn)流網(wǎng)板格柵除污機(jī)，每道格柵渠道寬1.2m，空隙5mm，柵前水深0.9m。近期格柵每天攔截的柵渣量約1.5m3/d，柵渣含水率約80%，柵渣用螺旋輸送機(jī)輸送至柵渣壓榨機(jī)，柵渣經(jīng)壓榨后外運(yùn)。

②曝氣沉砂池：按遠(yuǎn)期流量1813m3/h 設(shè)計(jì)，水平流速0.06m/s，水力停留時(shí)間4.8min。主要工程內(nèi)容為：設(shè)曝氣沉砂池一座，單座分2 池，每池寬3.1m。近期的2 座池中間各設(shè)有一臺(tái)提砂泵，并抽送砂水混合物輸送至砂水分離器，分離后的干砂外運(yùn)。砂泵設(shè)在沉砂池下部。排砂量約1.5m3/d，含水率60%。

2） 精細(xì)格柵。

精細(xì)格柵間土建按規(guī)模30000m3/d 設(shè)計(jì)，設(shè)備按遠(yuǎn)期規(guī)模30000 萬m3/d 設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)流量：Q=1813m3/h，過柵流速：0.7m/s，網(wǎng)板孔隙：1mm。主要工程內(nèi)容為：設(shè)2 道內(nèi)進(jìn)流式網(wǎng)板格柵除污機(jī)，每道格柵渠寬1.4m，網(wǎng)板孔隙1mm，柵前水深1.0m。運(yùn)行方式為：格柵除污機(jī)可人工啟動(dòng)、定時(shí)啟動(dòng)或根據(jù)格柵前后水位差自動(dòng)運(yùn)行。格柵每天攔截的柵渣量約4.5m3/d，柵渣含水率約60%，柵渣通過螺旋壓榨機(jī)壓榨后外運(yùn)。

3） A/A/O 生物池。

土建規(guī)模為30000m3/d，分為兩座生化池，單座規(guī)模15000m3/d。設(shè)計(jì)水溫15～25℃，冬季水溫按13℃校核。

單座設(shè)計(jì)參數(shù)為：A/A/O 生物池總停留時(shí)間為11h；厭氧池水力停留時(shí)間為1.5h，污泥濃度為3.2g/L；缺氧池水力停留時(shí)間為4h，污泥濃度為6.5g/L；好氧池水力停留時(shí)間為5.5h，污泥濃度為8.3g/L，氣水比為6.3∶1；缺氧至厭氧回流比為100%，好氧至缺氧回流比為300%，膜池至好氧回流比為500%。

主要工程內(nèi)容為設(shè)A/A/O 生物池2 座，每座分為厭氧、缺氧、好氧三個(gè)區(qū)域。單座厭氧池平面尺寸24.0m×6.4m，有效水深6.10m，池深7.4m。單座缺氧池平面尺寸12.0m×34.4m，有效水深6.05m，池深7.4m。單座好氧池平面尺寸10.75m×53.3m，有效水深6.0m，池深7.4m。主要設(shè)備為（1 座生物池） 厭氧池推流器2 臺(tái)，單臺(tái)功率3kW；缺氧池推流器2 臺(tái)，單臺(tái)功率3kW；好氧池推流器2 臺(tái)，單臺(tái)功率3kW；曝氣器1310 個(gè)，Ф300，3m3/h·個(gè)；膜池至好氧池回流泵，2 臺(tái)，1 用1 備，1 臺(tái)變頻，單臺(tái)869L/s，1.0m，18.5kW；好氧至缺氧池回流泵，2 臺(tái)，1用1 備，1 臺(tái)變頻，單臺(tái)521L/s，1.0m，10kW；缺氧至厭氧池回流泵，2 臺(tái)，1 用1 備，1 臺(tái)變頻，單臺(tái)175L/s，1.0m，4kW。運(yùn)行方式為：厭氧池、缺氧池和好氧池水下推進(jìn)器連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，使污泥處于懸浮狀態(tài)。好氧池溶解氧通過調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量，控制在2.0mg/L 左右。當(dāng)溶解氧濃度變化超出范圍時(shí)，首先由溶解氧測(cè)定儀發(fā)生信號(hào)，啟動(dòng)供氣管上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，氣量的變化使管網(wǎng)壓力發(fā)生變化，然后由壓力傳感器將信號(hào)傳送到鼓風(fēng)機(jī)的導(dǎo)葉控制器，調(diào)節(jié)導(dǎo)向葉片的角度和開度，使供氣管網(wǎng)壓力回到最佳狀態(tài)。

4） MBR 膜池及膜設(shè)備間。

土建設(shè)計(jì)規(guī)模為30000m3/d，分為2 座，單座規(guī)模15000m3/d。膜池水力停留時(shí)間1.38h；單座膜池設(shè)膜箱22 個(gè)，單個(gè)組件面積為2100m2；名義通量為17.65 L/m2·h；污泥濃度為10g/L。

主要工程內(nèi)容為設(shè)膜池2 座，單座平面凈尺寸為21.7m×16.8m，有效水深3.6m，池深5.15m。設(shè)產(chǎn)水池2 座，單座尺寸8.1m×5.85m×5.15m。設(shè)中和池2 座，單座尺寸8.1m×5.85m×5.15m。設(shè)清洗池2 座，單座尺寸11.3m×5.85m×5.15m。設(shè)膜設(shè)備間2 座，單座平面尺寸7.5m×23.15m。主要設(shè)備包括：膜組器44 組，單組膜面積2100m2，PVDF 中空纖維中襯膜；產(chǎn)水泵9 臺(tái)，8 用1 備，單臺(tái)Q=250m3/h，H=11.5m，N=15kw，變頻控制。液環(huán)真空泵2 臺(tái)，1 用1 備，單臺(tái)Q=165m3/h，最大真空度4%，4kW。

5） 鼓風(fēng)機(jī)房。

鼓風(fēng)機(jī)房設(shè)計(jì)裝規(guī)模30000m3/d。設(shè)計(jì)參數(shù)為生物池好氧區(qū)近期設(shè)計(jì)供氣量為8400m3/h；供氣壓力為0.07MPa。膜吹掃設(shè)計(jì)供氣量為184m3/min；供氣壓力為0.044MPa。

主要工程內(nèi)容包括：①生物池好氧區(qū)：選用離心鼓風(fēng)機(jī)，共設(shè)3 臺(tái)機(jī)組，2 用1 備。鼓風(fēng)機(jī)參數(shù)為機(jī)組每臺(tái)風(fēng)量為70m3/min，壓差0.07MPa，配套電機(jī)功率132kW。②膜吹掃：選用三臺(tái)風(fēng)機(jī)，2 用1 備。每臺(tái)風(fēng)量為92m3/min，壓差44.1kPa，配套電機(jī)功率85kW。運(yùn)行方式根據(jù)好氧池溶解氧濃度的反饋，控制機(jī)組開停及調(diào)節(jié)風(fēng)量，鼓風(fēng)機(jī)的出風(fēng)量可通過調(diào)節(jié)進(jìn)口出口導(dǎo)流葉片角度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍100%～50%。

6） 加藥間。

本工程需化學(xué)法去除的磷約2.0mg/L。投加鐵鹽作混凝劑時(shí)，其投加混凝劑與污水中的總磷的摩爾比宜為1.5～3.0，設(shè)計(jì)取2.0。聚合硫酸鐵在溶液中以[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2] m 形式存在，則近期需投加聚合硫酸鐵量為38.02mg/L，則近期每天所需聚合硫酸鐵約1140.6kg/d，聚合硫酸鐵溶液以5%計(jì)，每天所需聚合硫酸鐵溶液22.8m3/d。

主要工程內(nèi)容為加藥間內(nèi)分別設(shè)一座溶解池和一座溶液池，各分兩格，近期每日調(diào)配1 次。溶解池單格尺寸：2.8m×2.8m，溶液池單格尺寸：2.8m×2.8m。溶解池每格內(nèi)分設(shè)1 臺(tái)攪拌器，轉(zhuǎn)速125r/min，功率1.5kW；溶液池每格內(nèi)分設(shè)1臺(tái)攪拌器，轉(zhuǎn)速84r/min，功率3.0kW。投藥泵選液壓隔膜計(jì)量泵3 臺(tái)，2 用1 備，單臺(tái)流量=1000L/h，H=0.40MPa。

7） 儲(chǔ)泥間。

按近期規(guī)模30000m3/d 設(shè)計(jì)，分為2 座。近期污泥總量6.12tDs/d，污泥含水率99.2%，污泥體積765m3/d；單格有效容積113m3，停留時(shí)間7.0h。主要工程內(nèi)容為設(shè)儲(chǔ)泥池2 座，單座直徑6.0m，池深4.8m。采用中心傳動(dòng)濃縮機(jī)2 套，單機(jī)功率P=0.55kW，用于儲(chǔ)泥池?cái)嚢杓皾饪s。

8） 污泥濃縮脫水車間。

污泥濃縮脫水機(jī)房按50000m3/d 規(guī)模設(shè)計(jì)。近期設(shè)計(jì)參數(shù)：污泥干重：7.5t/d，含水率99.0%（經(jīng)儲(chǔ)泥池濃縮后），污泥量750m3/d；脫水后污泥量為30～37.5m3/d，含水率75%～80%；絮凝劑（聚丙烯酰胺） 投加量：5.0kg/t 干固體。

主要工程內(nèi)容為近期工程選離心脫水機(jī)2臺(tái)，單臺(tái)流量Q=70～100m3/h，N=100kW，每臺(tái)連續(xù)運(yùn)行8h/d。配套輔助設(shè)備有進(jìn)泥螺桿泵為Q=70～100m3/h，H=20m，P=11kW，2 臺(tái)絮凝劑制配系統(tǒng)：Q=3～6kg/h ，V=6000L ，P=5.5kW，1 套；加 藥 螺 桿 泵：Q=240 ～1200L/h，H=20m，P=2.2kW，2 臺(tái)；出料泵為Q=70～100m3/h，H=20m，N=11kW，2 臺(tái)；污泥料倉為50m3。

9） 紫外線消毒渠及巴氏計(jì)量槽。

該污水處理廠一、二期出口共用，故紫外線消毒渠及巴氏計(jì)量槽設(shè)計(jì)規(guī)模5 萬m3/d，共1 座。

①紫外線消毒渠，設(shè)計(jì)流量2833m3/h，消毒器生物驗(yàn)定劑量為20mJ/cm2，

燈管總數(shù)量不少于100 支。設(shè)置紫外線消毒渠1 座，平面尺寸為9m×4m，池深2.75m，連續(xù)運(yùn)行。

②巴氏計(jì)量槽，設(shè)計(jì)流量2833 m3/h，設(shè)巴氏計(jì)量槽1 座，平面總尺寸為16.5m×1.5m，池深3.25m～4.5m。

10） 生物復(fù)合濾池。

該污水處理廠臭氣濃度較大的地方主要是污水前處理部分（進(jìn)水井、粗、細(xì)格柵間）、生物池和污泥處理單元。

①主要臭氣產(chǎn)生單元的收集方式

細(xì)、精細(xì)格柵間：格柵井上部采用玻璃鋼蓋板密封，在玻璃鋼蓋板上開進(jìn)氣孔。同時(shí)需對(duì)格柵設(shè)備本身進(jìn)行密閉，并對(duì)格柵出渣區(qū)域進(jìn)行封閉。

曝氣沉砂池：采用不銹鋼骨架+10mm 厚陽光板對(duì)其單獨(dú)隔離，單面帶小門，方便渣斗和渣車進(jìn)出。

出渣斗：格柵、砂水分離器出渣斗為臭氣濃度較高區(qū)域，考慮該部分采用不銹鋼骨架+10mm厚陽光板對(duì)其單獨(dú)隔離，單面帶小門，方便渣斗和渣車進(jìn)出。

A/A/O 生物池：采用熱浸鋅鋼蓋板密封，蓋板可掀起，方便檢修以及對(duì)生物池的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行觀察，為生產(chǎn)運(yùn)行提供了方便。

儲(chǔ)泥池：采用玻璃鋼蓋板密封，在蓋板的適當(dāng)位置分別開設(shè)進(jìn)氣孔。

污泥脫水車間：脫水工藝采用離心機(jī)脫水，污泥進(jìn)入脫水機(jī)房后所途經(jīng)管道、污泥泵、離心機(jī)、污泥貯料倉以及泄料倉全程密封。

污泥車庫（污泥出料間）：為封閉式操作空間，設(shè)有卷簾門，平時(shí)卷簾門關(guān)閉。設(shè)置除臭風(fēng)管將臭氣抽出。

②除臭風(fēng)量

進(jìn)水泵吸水井、沉砂池臭氣風(fēng)量按單位水面積10m3/m2·h 計(jì)算，增加1～2 次/h 的空間換氣量；初沉池、濃縮池等構(gòu)筑物臭氣風(fēng)量按單位水面積3m3/m2·h 計(jì)算，增加1～2 次/h 的空間換氣量；曝氣處理構(gòu)筑物臭氣風(fēng)量按曝氣量的110%計(jì)算；封閉設(shè)備按封閉空間體積換氣次數(shù)6～8 次/h 計(jì)；半封口機(jī)罩按機(jī)罩開口處抽氣流速為0.6m/s 計(jì)。深度處理構(gòu)筑物可按不產(chǎn)生臭氣考慮。管道設(shè)計(jì)流速總管按≤10m/s 設(shè)計(jì)，分管流速按≤9m/s 設(shè)計(jì)，支管流速≤8m/s 設(shè)計(jì)。

③主要構(gòu)建筑物

設(shè)置臭氣處理生物復(fù)合濾池2 座，單座設(shè)計(jì)處理氣量17000m3/h。箱體采用玻璃鋼材質(zhì)，反應(yīng)反應(yīng)器內(nèi)壁尺寸：10.0m×5.8m×3.5m，濾料采用無機(jī)礦物濾料，使用壽命不少于10 年，配套玻璃鋼離心風(fēng)機(jī)，Q=18200m3/h, ΔP=2.0kPa，N=18 kW。尾氣通過氣排放塔（排放高度35m） 排入大氣。

4 結(jié)語

按照以上工程設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行提標(biāo)設(shè)計(jì)，出水水質(zhì)可以滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)，符合該廠長期的污水處理需求，該設(shè)計(jì)的相關(guān)參數(shù)可供今后類似工程項(xiàng)目參考和借鑒。