長春市西部污水處理廠提標(biāo)改造設(shè)計及運(yùn)行效果分析

郭陽，趙可，李英儒，張小雨

工藝與裝備

長春市西部污水處理廠提標(biāo)改造設(shè)計及運(yùn)行效果分析

郭陽，趙可，李英儒，張小雨

（吉林建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院，吉林 長春 130118）

西部污水處理廠提標(biāo)改造工程采用二級脫氮的IFAS工藝，深度處理采用高效沉淀+纖維束濾池工藝，設(shè)計出水水質(zhì)由原來的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）的一級B標(biāo)準(zhǔn)提高到一級A標(biāo)準(zhǔn)。分析了污水廠改造前存在的問題及改造后取得的效果，并詳細(xì)介紹了改造工程的工藝流程和設(shè)計參數(shù)。實際運(yùn)行效果表明，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，可為類似污水處理工程改造提供參考。

污水處理廠； 提標(biāo)改造； 工藝流程； 運(yùn)行效果

隨著國家對水環(huán)境要求的不斷提高，尤其是對污水處理廠出水氮、磷指標(biāo)要求的提高，導(dǎo)致部分污水處理廠出水水質(zhì)已不能滿足要求[1-2]，必須進(jìn)行提標(biāo)改造。西部污水處理廠位于長春市綠園區(qū)S105長鄭公路以南、長春繞城高速以西，小八家子村以北，總占地面積9.154 4 ha，設(shè)計規(guī)模為10萬m3/d，按《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級B排放標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，采用傳統(tǒng)活性污泥工藝，該廠現(xiàn)有的處理工藝已無法滿足實際需求，于2016年6月開始進(jìn)行提標(biāo)改造，2017年10月通水試運(yùn)行。

1 污水處理廠改造前存在的問題分析

1.1 出水水質(zhì)不滿足現(xiàn)行出水標(biāo)準(zhǔn)

該廠因設(shè)計時間（2012年）比較早，原設(shè)計出水水質(zhì)執(zhí)行國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級B標(biāo)準(zhǔn)，不能達(dá)到國家環(huán)保局對出水水質(zhì)的要求。

1.2 污水處理廠實際進(jìn)水水質(zhì)與原設(shè)計出入較大

該廠在原設(shè)計階段納污范圍的企業(yè)和居民區(qū)均在建設(shè)或者準(zhǔn)備投產(chǎn)階段，同時進(jìn)入該廠的截流干管也在設(shè)計過程中，沒有實測的進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)?，F(xiàn)污水截留干管逐步完善，該廠也逐漸穩(wěn)定運(yùn)行，所測進(jìn)水氨氮、總氮指標(biāo)與原設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)相差較大。

1.3 冬季運(yùn)行時水溫較低

與長春市其他污水處理廠相比較，該廠冬季水溫偏低，平均7 ℃左右，甚至更低。究其原因，一是該廠的管網(wǎng)收集系統(tǒng)中有一部分工業(yè)污水的匯入，污水在工業(yè)企業(yè)經(jīng)過點(diǎn)源治理后排入市政排水管；二是該廠現(xiàn)有進(jìn)水量達(dá)不到設(shè)計規(guī)模，為解決池體越冬防護(hù)，水解酸化池及生化池全系列運(yùn)行，導(dǎo)致停留時間過長。這樣導(dǎo)致冬季時候，水溫過低導(dǎo)致生物反應(yīng)活性、效率低下，出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)情況嚴(yán)重。

2 提標(biāo)改造工藝方案

2.1 設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)及去除率

根據(jù)污水廠進(jìn)水水質(zhì)、出水水指標(biāo)要求，確定污水處理廠需進(jìn)行生化處理，相應(yīng)的水質(zhì)去除率如表1。

表1 污水廠設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)及去除率 mg/L

2.2 工藝流程

本工程推薦方案為改造現(xiàn)有水解酸化池及A2O生化池，采用二級脫氮（改良A2/O工藝+后置AO池，在好氧池內(nèi)增加生物填料）的IFAS生化處理系統(tǒng)，深度處理采用高效沉淀+纖維束濾池工藝，新建二次提升泵池、新建工藝綜合間（內(nèi)設(shè)高效沉淀池、纖維束濾池、反沖洗間及碳源投加間）、加藥加氯間改造、污泥脫水間改造等。提標(biāo)改造后工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程

3 主要升級改造構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)

3.1 生物改造池

利用原有生化池為A2/O生化池內(nèi)設(shè)生物選擇區(qū)、厭氧區(qū)、缺氧區(qū)和好氧區(qū)作為前端A2O生化池；原有水解酸化池改造后變成后段AO生化池，基本不改變原有構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)。原有生化池改造：預(yù)缺氧區(qū)池容為4 449.6 m3，HRT為0.98 h；厭氧區(qū)池容為7 560 m3，HRT為1.65 h；前缺氧區(qū)池容為20 044.8 m3，HRT為4.37 h；好氧區(qū)池容為40 176 m3，HRT為8.77 h。原有水解酸化池改造：后置缺氧區(qū)池容為20 613 m3，HRT為4.5 h；后置好氧區(qū)池容為8 649 m3，HRT為1.89 h。

3.2 二次提升泵池

設(shè)提升泵4臺（3用1備，一臺變頻），單臺提升泵流量1 806 m3/h，揚(yáng)程7.5 m，功率為50 kW。內(nèi)設(shè)電動單梁懸掛吊車3 t，方便以后對潛水提升泵進(jìn)行檢查維護(hù)。

3.3 工藝綜合間

設(shè)計規(guī)模為10萬m3/d，平面尺寸為50.0 m×60.0 m。

3.3.1 高效沉淀池

機(jī)械混合區(qū)：停留時間為53.13 s，鋼混結(jié)構(gòu)尺寸1.7 m×2.1 m×5.6 m，數(shù)量共4格；絮凝區(qū)：停留時間為11.98 min，數(shù)量4座，每座2格，共8格，單格結(jié)構(gòu)尺寸12.0 m×6.0 m×6.58 m；沉淀區(qū)：表面負(fù)荷為11.3 m3/m2·h，鋼混結(jié)構(gòu)尺寸8.95 m×10.3 m，數(shù)量4座；濃縮區(qū)：有效水深2.1 m，數(shù)量4座，單格結(jié)構(gòu)尺寸=12 m；污泥泵房：采用污泥螺桿泵，設(shè)剩余污泥轉(zhuǎn)子泵4臺（倉庫冷備1臺）和回流污泥泵4臺（倉庫冷備1臺），單臺轉(zhuǎn)子泵為=92 m3/h，=20.0 m，=11.0 kW。

3.3.2 纖維束濾池

采用深床高效纖維束濾池，濾料主要采用纖維束濾料，材質(zhì)為ABS，共403.2 m3，濾池為半地下鋼筋混凝土構(gòu)筑物。設(shè)計規(guī)模按照10萬m3/d，設(shè)計濾池1座共8格，max=1.51 m3/s，設(shè)計濾速16.1 m/h，強(qiáng)制濾速18.4 m/h，總過濾面積336 m2。濾池反沖洗方式：水沖-氣水混合沖洗-強(qiáng)制清洗-水沖，反沖洗水強(qiáng)度6~8 L/m2·s，反沖洗風(fēng)強(qiáng)度60~80 L/m2·s，反沖洗時間20~30 min。

3.3.3 反沖洗間

反沖洗間包括反沖洗水泵間和反沖洗風(fēng)機(jī)間。反沖洗水泵間設(shè)反沖洗水泵3臺（2用1備，變頻控制），單臺水泵流量為400 m3/h，揚(yáng)程12.5 m，功率為22 kW。反沖洗風(fēng)機(jī)間設(shè)羅茨風(fēng)機(jī)3臺（2用1備），單臺風(fēng)機(jī)流量為60 m3/min，壓力為0.05 MPa，功率為75 kW。

空氣壓縮系統(tǒng)在反沖洗風(fēng)機(jī)間內(nèi)，螺桿空氣壓縮機(jī)2臺（1用1備），單臺風(fēng)機(jī)流量為1.0 m3/min，壓力為0.8 MPa，功率為7.5 kW。

3.3.4 碳源投加間

為有效去除水中的總氮，需要在反硝化段投加碳源，本工程設(shè)計碳源采用乙酸鈉投加，最大投加量為132 mg/l，平均投加量為60 mg/l，溶液池的調(diào)配濃度為25%，采用隔膜計量泵投加，選用3臺（2用1備），其性能參數(shù)為流量=1 430 L/h，=0.3 MPa，電機(jī)功率為0.75 kW。

4 運(yùn)行效果

為盡量避免提標(biāo)改造工程對長春市節(jié)能減排總體目標(biāo)及污水廠出水水質(zhì)的影響，施工時采取不停水改造措施，選擇分階段施工。提標(biāo)改造工程于2017年10月完工后進(jìn)入調(diào)試運(yùn)行，2018年1月出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，改造前2016年1-6月和改造后2018年1-6月進(jìn)、出水水質(zhì)平均值見表2?？梢?，設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定，處理效果良好，出水達(dá)標(biāo)排放。

表2 改造前后進(jìn)、出水水質(zhì)平均值 mg/L

5 結(jié) 論

長春市西部污水處理廠升級改造工程在保持處理規(guī)模、占地面積基本不變的條件下，采用二級脫氮（改良A2/O工藝+后置AO池，在好氧池內(nèi)增加生物填料）的IFAS工藝，深度處理采用高效沉淀+纖維束濾池工藝。本工程充分利用現(xiàn)有用地，土建工程量少，施工周期短，有效解決了當(dāng)前污水廠用地緊張的問題。通過污水廠改造前后運(yùn)行效果的分析可知，改造后出水COD、氨氮、SS和總磷濃度都明顯降低。各項出水指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，還可回用于部分工業(yè)用水和園林綠化等市政用水。實踐證明，工程提標(biāo)改造經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)可行，對同類型項目升級改造有一定參考意義。

［1］薛軍, 王姝涵，李青青. 污水處理廠升級改造中氨氮控制工藝的研究[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2012，35（12）：271-274.

［2］沈連峰，宋海軍，胡宗泰，等. 城市污水脫氮除磷工藝改造的效果研究[J]. 中國給水排水，2013，29（6）：77-80.

Upgrading and Renovation Design of Changchun Western Wastewater Treatment Plant and Analysis on Operation Effect

,,,

（Jilin Jianzhu University, Jilin Changchun 130118, China）

Upgrading and reconstruction project of Changchun western wastewater treatment plant adopted IFAS process for secondary denitrification, advanced treatment adopted efficient precipitation+fiber bundle filter process, and the effluent quality was upgraded from the first class B criteria to the first class A criteria specified in（GB18918-2002）. The problems before the renovation of the sewage plant and the results after the renovation were analyzed, and the technological process and the design parameters of the renovation project were introduced. The operation effect showed that the effluent quality met the design standards. The project can provide reference for renovation of similar wastewater treatment projects.

wastewater treatment plant; upgrading and renovation; technological process; operation effect

吉林省省級產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新專項基金項目，高效能復(fù)合水處理材料的研制與產(chǎn)業(yè)化，項目號：2018C044-4。

2020-01-15

郭陽（1987-），女，碩士，吉林省長春市人，助理工程師，研究方向：環(huán)境科學(xué)與工程。

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1004-0935（2020）02-0181-03