廣東某市污水處理廠提標(biāo)改造工程設(shè)計(jì)

趙楠 伍薇

摘 ? 要：為貫徹落實(shí)十八大關(guān)于大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的要求，廣東省加快了省內(nèi)污水處理廠的提標(biāo)改造工程。本文論述了廣東某市污水處理廠的提標(biāo)改造設(shè)計(jì)，污水處理廠原設(shè)計(jì)出水標(biāo)準(zhǔn)為一級B，經(jīng)生化池MBBR改造、新建磁混凝沉淀池等措施后，污水處理廠的出水指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)到地表水準(zhǔn)V類標(biāo)準(zhǔn)。為該地區(qū)其他污水處理廠提標(biāo)改造提供參考。

關(guān)鍵詞：污水處理廠;提標(biāo)改造;氨氮;總磷

1 ?項(xiàng)目背景

2013年，為貫徹落實(shí)十八大關(guān)于大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的要求，鞏固珠江綜合整治成果，深入推進(jìn)廣東省水污染防治工作，進(jìn)一步提升全省水環(huán)境質(zhì)量，切實(shí)保障飲用水源和生態(tài)環(huán)境安全，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會科學(xué)發(fā)展，加快建設(shè)幸福廣東廣東省環(huán)境保護(hù)廳制定《南粵水更清行動計(jì)劃（2013～2020年）》，并在2017年對該文件進(jìn)行了修訂。

該行動計(jì)劃要求強(qiáng)化污染治理，全面控制污染物排放。要加快城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)與改造。要因地制宜對現(xiàn)有城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施進(jìn)行改造，敏感區(qū)域（飲用水源保護(hù)區(qū)、供水通道沿岸、重要水庫匯水區(qū)、近岸海域直接匯水區(qū)等）內(nèi)城鎮(zhèn)、建成區(qū)水體水質(zhì)達(dá)不到地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)的城市區(qū)域內(nèi)城鎮(zhèn)的污水處理設(shè)施出水應(yīng)于2017年底前達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)及廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)DB44/26—2001《水污染物排放限值》一級標(biāo)準(zhǔn)的較嚴(yán)值;新建、改建和擴(kuò)建城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施出水全面執(zhí)行一級A標(biāo)準(zhǔn)及廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)DB44/26—2001《水污染物排放限值》一級標(biāo)準(zhǔn)的較嚴(yán)值。

2018年7月，廣東省某市科技園區(qū)污水處理廠出水水質(zhì)需由一級B提高到準(zhǔn)V類標(biāo)準(zhǔn)，即氨氮和TP指標(biāo)達(dá)到地表V類水標(biāo)準(zhǔn)，其余指標(biāo)按一級A標(biāo)準(zhǔn)和廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)DB44/26—2001《水污染物排放限值》一級標(biāo)準(zhǔn)的較嚴(yán)值執(zhí)行。

2 ?工程概況

廣東省某市污水處理廠位一開發(fā)區(qū)內(nèi)，該開發(fā)區(qū)承接高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，形成移動通訊、汽車電子、智能裝備、新能源新材料，以及持續(xù)型消費(fèi)、文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)等新“4+2”現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系。該污水廠為開發(fā)區(qū)服務(wù)，設(shè)計(jì)規(guī)模為4.0萬m3/d。本次提標(biāo)改造工程包括新建磁混凝澄清池1座、外加碳源加藥間1座、A2/O生化池設(shè)備改造、接觸消毒池改造、細(xì)格柵及曝氣沉砂池設(shè)備改造、新建外加碳源加藥間、深度處理加藥設(shè)施、在線儀表、自控系統(tǒng)及廠區(qū)相關(guān)配套工程等。

3 ?設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

3.1 ?設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)

根據(jù)惠州市東江高新區(qū)東興水質(zhì)凈化中心工程可行性研究報告，污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)如表1所示。

3.2 ?設(shè)計(jì)出水水質(zhì)

本污水處理廠出水水質(zhì)應(yīng)符合GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)及廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)DB44/26—2001《水污染物排放限值》第二時段一級標(biāo)準(zhǔn)中的較嚴(yán)值，其中氨氮和總磷指標(biāo)需達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 3838—2002中V類標(biāo)準(zhǔn)。因此，確定惠州市東江高新區(qū)東興水質(zhì)凈化中心出水常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)如表2所示。

4 ?工藝流程

在現(xiàn)有污水、污泥工藝流程的基礎(chǔ)上再增加深度處理工藝單元后，工程完整的工藝流程如圖1所示。

進(jìn)廠污水首先經(jīng)過粗格柵機(jī)去除大塊固體雜物和漂浮物后，由潛污泵提升至細(xì)格柵及曝氣沉砂池，通過細(xì)格柵進(jìn)一步去除大顆粒懸浮物、漂浮物，通過沉砂池去除砂粒;再經(jīng)過改造后的A2/O反應(yīng)池去除污水中的有機(jī)污染物和大部分氮、磷等營養(yǎng)鹽，然后進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離。通過投加藥劑進(jìn)行磁混凝沉淀反應(yīng)后使污水中的有機(jī)物、懸浮物膠體及磷等污染物濃度進(jìn)一步降低;最后進(jìn)入現(xiàn)有的接觸消毒池中消毒后達(dá)標(biāo)排放。污水處理過程中產(chǎn)生的剩余污泥由剩余污泥泵抽升至儲泥池后，再泵入污泥濃縮脫水機(jī)進(jìn)行濃縮和脫水，脫水后的泥餅外運(yùn)。

5 ?提標(biāo)改造工藝設(shè)計(jì)

5.1 ?預(yù)處理區(qū)

（1） 細(xì)格柵?，F(xiàn)有細(xì)格柵孔徑僅為5mm，而且故障率較高。此外，根據(jù)生化池的改造需要，需將現(xiàn)有A2/O反應(yīng)池改造為MBBR工藝，該工藝由于在生化池中加入了填料，對前段細(xì)格柵要求較高，若有細(xì)小的毛發(fā)或漂浮物進(jìn)入要后面的處理單元，極易造成填料堵塞，從而影響污水處理效果，而磁混凝澄清池同樣對前端出水的漂浮物要求較高。因此，為了保障提標(biāo)改造后的出水水質(zhì)，將原有的兩臺細(xì)格柵更換為U型內(nèi)進(jìn)流式細(xì)格柵，網(wǎng)孔直徑為3mm。

（2） 曝氣沉砂池?，F(xiàn)狀曝氣沉砂池的鼓風(fēng)機(jī)較大，處理每立方米污水的空氣量0.62m3大于規(guī)范上的建議值0.1m3～0.2m3。針對原設(shè)計(jì)羅茨鼓風(fēng)機(jī)較大的問題，將原有的兩臺羅茨鼓風(fēng)機(jī)更換，更換設(shè)備參數(shù)為Q=4m3/min，P=30kPa，N=5.5kW。

5.2 ?生化處理單元

（1） AAO反應(yīng)池。鑒于現(xiàn)狀污水處理廠對氨氮的處理效果不佳，但提標(biāo)后氨氮出水濃度由8mg/L大幅提高至2mg/L。但原設(shè)計(jì)A2/O池的好氧區(qū)容積較小，停留時間較短，本次改造擬將一格缺氧池增加曝氣頭，改造為好氧區(qū)?，F(xiàn)狀氨氮出水不穩(wěn)定，因此在現(xiàn)有好氧區(qū)第二三廊道選取部分區(qū)域作為好氧MBBR區(qū)，投加懸浮填料、進(jìn)出水?dāng)r截系統(tǒng)和好氧專用推流器系統(tǒng)?，F(xiàn)狀氨氮出水不穩(wěn)定，因此在現(xiàn)有好氧區(qū)第二三廊道選取部分區(qū)域作為好氧MBBR區(qū)，投加懸浮填料，設(shè)置底部輔助曝氣系統(tǒng)、進(jìn)出水?dāng)r截系統(tǒng)和好氧專用推流器系統(tǒng)。

（2） 外加碳源加藥間。針對提標(biāo)改造建成后近期BOD5濃度較低，碳源不足，對脫氮不利，而本次提標(biāo)改造將一格缺氧區(qū)改造為好氧區(qū)，減少了缺氧區(qū)的停留時間，當(dāng)進(jìn)水TN濃度偏高，氨氮又不足的情況下，增加投加碳源的加藥間，投加的碳源為30%乙酸鈉溶液，投加時間和投加量視進(jìn)出水情況而定。在現(xiàn)有配電間旁新建一座外加碳源加藥間，在加藥間設(shè)置儲存罐以儲存乙酸鈉溶液，并為A2/O池投加外加碳源，強(qiáng)化脫氮。最大投加量為110mg/L，平均投加量為55mg/L，并配置2臺隔膜式計(jì)量泵（1用1備，最大投加量時為兩用）進(jìn)行PAC的投加，單臺參數(shù)：Q=100L/h，P=7bar，N=0.37kW。

5.3 ?深度處理單元

（1） 磁混凝沉淀池。在二沉池后設(shè)一座磁混凝沉淀池，分兩組，每組磁混凝反應(yīng)池設(shè)置3格反應(yīng)池。分別投加混凝劑、補(bǔ)充的磁粉（含回收的磁粉）、PAM，形成絮體后進(jìn)入澄清池。沉淀池有效尺寸為9.0×9.0×7.15m，平均水力表面負(fù)荷為13.88m3/ m2h，最大水力表面負(fù)荷為19.70m3/ m2h。分別設(shè)中心傳動式刮泥機(jī)一臺，規(guī)格為Φ8.0m，功率2.2kW。

磁混凝工藝采用污泥回流技術(shù)，可以大幅減少化學(xué)藥劑用量。澄清池的污泥一部分直接回流到混凝反應(yīng)池中，另一部分即剩余污泥經(jīng)過磁粉回收系統(tǒng)后排至污泥系統(tǒng)?；亓魑勰啾貌捎米冾l控制，以保證系統(tǒng)中污泥濃度平穩(wěn)恒定。

剩余污泥首先進(jìn)入高剪機(jī)，其功能是將混凝絮體重新分解，特殊的流道與高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械產(chǎn)生強(qiáng)烈的剪切力，使得絮體中的磁粉成為自由狀態(tài)，便于磁分離機(jī)回收磁粉，提高回收率。回收后的磁粉進(jìn)入磁粉反應(yīng)池循環(huán)使用。

按進(jìn)水SS、TP及對應(yīng)藥劑投加量，預(yù)計(jì)污泥量960kg/d，污泥泵房設(shè)置于反應(yīng)池與澄清池之間。泵房內(nèi)設(shè)置積水坑和潛污泵，以備排除水泵滴漏。設(shè)置沖洗泵，用作沖洗斜管。

（2） 接觸消毒池。根據(jù)之前污水處理廠的工藝流程圖，二沉池出水井與接觸消毒池的最高水位高差僅為0.5m，但由于需要在二沉池和接觸消毒池中間加入磁混凝澄清池，通過改造接觸消毒池在整個系統(tǒng)中增加0.5m的水頭，通過方案比較，將接觸消毒池的隔墻降低0.5m，將回用區(qū)的隔墻與接觸區(qū)的隔墻打通，以增加二沉池至消毒池之間的水頭差來建設(shè)磁混凝澄清池，同時保證接觸消除池的停留時間。

改造后，接觸消毒池平面尺寸28.0×11.0m，有效水深為3.90m，接觸時間為31min。

6 ?總體設(shè)計(jì)

6.1 ?平面設(shè)計(jì)

本工程為提標(biāo)改造工程，是原有污水處理廠工程的延伸與發(fā)展。在總平面布置時，要充分考慮到本工程與原有工程的協(xié)調(diào)性、銜接性和工藝流程的順暢性，使改造工程與原有工程成為一個有機(jī)協(xié)調(diào)的整體。

污水廠廠區(qū)呈長方形，基于以上考慮，為保持提標(biāo)改造后水廠整體布局的美觀性。在近期建設(shè)的兩座二沉池中間建設(shè)污水提升泵房，在遠(yuǎn)期預(yù)留的用地建設(shè)磁混凝反應(yīng)池和精密過濾器池。加藥間則利用污泥脫水機(jī)房的空閑房間建設(shè)。整個工藝流程順暢，水頭損失較小，占地省，方案可保持原有廠區(qū)路網(wǎng)，形成一個協(xié)調(diào)的整體。

6.2 ?豎向設(shè)計(jì)

污水處理廠廠區(qū)地面考慮到防洪的影響，為16.30m。污水處理廠尾水排放的河道20年一遇洪水位為15.60m?，F(xiàn)有二級處理構(gòu)筑物A2/O反應(yīng)出水井水位為19.90m;二沉池進(jìn)水渠水位為19.30m，出水渠水位為18.90m;二沉池至磁混凝澄清池的水頭損失以0.4m計(jì);進(jìn)入磁混凝澄清池的水位為18.50m，磁混凝澄清池出水水位為18.00m;改造后接觸消毒池的最高水位為17.90m，出水井水位為17.40m，可滿足要求。