福建某城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造工程設(shè)計(jì)及運(yùn)行效果分析

林黎宇

（福建中閩水務(wù)投資集團(tuán)有限公司，福建 福州350003）

福建某城鎮(zhèn)污水處理廠一期工程設(shè)計(jì)規(guī)模為1 萬(wàn)m3/d，遠(yuǎn)期規(guī)模為2 萬(wàn)m3/d，一期工程于2010 年投入使用，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002 的一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)。2018 年，為響應(yīng)福建省水污染防治行動(dòng)計(jì)劃，改善城區(qū)環(huán)境質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，該污水廠啟動(dòng)提標(biāo)改造建設(shè)，在原有處理工藝基礎(chǔ)上采用“高密度澄清池+纖維濾布濾池+紫外線消毒池”深度處理工藝，包括對(duì)現(xiàn)狀構(gòu)筑物提升改造和新增提標(biāo)改造構(gòu)筑物兩個(gè)部分。

1 現(xiàn)狀設(shè)施存在主要問(wèn)題

1.1 老城區(qū)管道大部分采用雨污合流，進(jìn)水COD 濃度波動(dòng)較大，氨氮和總磷等指標(biāo)又相對(duì)偏高，造成碳氮比、碳磷比比值不合理，生化系統(tǒng)脫氮除磷效果較差。出水總氮及總磷的指標(biāo)相對(duì)現(xiàn)狀地表水水質(zhì)較高，難以滿(mǎn)足國(guó)家更嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的要求及水體功能保護(hù)的需要。

1.2 原設(shè)計(jì)氧化溝采用表曝機(jī)曝氣，但由于占地受限，為保證水池容積和必要的停留時(shí)間，采取加大池深的辦法，選用的表曝機(jī)葉輪直徑為3m，設(shè)計(jì)氧化溝有效水深為5.75m，雖然表曝機(jī)增加了導(dǎo)流筒，但由于氧化溝的池深與表曝機(jī)葉輪直徑比明顯大于規(guī)范規(guī)定的1.2～1.3，為1.92，造成氧化溝表曝機(jī)推流能力極差，底部淤泥沉積嚴(yán)重。此外，由于氧化溝表曝機(jī)選用75kw的2 臺(tái)表曝機(jī)供氧量明顯偏大，氧化溝出現(xiàn)活性污泥曝過(guò)頭現(xiàn)象。

氧化溝是整個(gè)污水處理的核心單元，由于設(shè)計(jì)的缺陷（池深過(guò)大，與采用的曝氣設(shè)備不匹配），造成運(yùn)行管理困難，噸水耗電指標(biāo)超過(guò)0.7kw.h/噸污水，且處理效果不佳。

2 提標(biāo)改造工程方案

2.1 提標(biāo)改造工藝選擇

污水處理中主要污染物依靠單純二級(jí)生物處理工藝不能完全滿(mǎn)足排放要求，為確保SS 及TP 的去除率，并達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，需在現(xiàn)有的污水處理工藝后增加提標(biāo)改造工藝。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)類(lèi)似工程運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合該污水處理廠現(xiàn)狀以及一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)，本工程提標(biāo)改造將“高密度澄清池+纖維濾布濾池”定為后續(xù)的提標(biāo)改造工藝。

2.2 提標(biāo)改造后工藝流程

圖1 提標(biāo)改造后工藝流程圖

3 主要構(gòu)筑物工藝

3.1 改造氧化溝

氧化溝是生化系統(tǒng)的核心，也是整個(gè)污水處理系統(tǒng)的關(guān)鍵處理單元，其處理效果和能耗關(guān)系到整個(gè)污水處理系統(tǒng)的處理效果和節(jié)能表現(xiàn)，因此，優(yōu)化氧化溝具有很大的意義。

針對(duì)氧化溝存在問(wèn)題，提出取消現(xiàn)有表曝機(jī)，改用鼓風(fēng)機(jī)+微孔曝氣器方案。

主要配套設(shè)備：

羅茨鼓風(fēng)機(jī)：

3 臺(tái)，二用一備，Q=27.8m3/min，△P=68.6kPa，N=45kw；

推流器：

缺氧區(qū)1 臺(tái)4.0kw；

微孔管式曝氣器：

192 套，參數(shù)：D63，L=2200mm，氧轉(zhuǎn)移效率35%，工作氣量20m3/h；

改造后將大大提升本項(xiàng)目的處理效果，提升污水處理潛能，確保生化指標(biāo)（NH3-N、TN、COD、BOD5）達(dá)到一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 新建高密度澄清池

（1）功能：

進(jìn)一步過(guò)濾去除SS、TP，達(dá)到出水指標(biāo)。由混合池，絮凝區(qū)和澄清區(qū)組成。

（2）結(jié)構(gòu)尺寸：

L×B×H＝19.40×16.50×8.60m。

（3）設(shè)計(jì)參數(shù)：

總停留時(shí)間HRT=1.033h。

（4）污泥系統(tǒng)。

污泥系統(tǒng)共設(shè)4 臺(tái)偏心螺桿泵，其中剩余污泥泵和污泥回流泵均為2 臺(tái)，各1 用1 備，單臺(tái)Q=27m3/h，H=20m，N=7.5kw。設(shè)計(jì)污泥循環(huán)回流系數(shù)為0.04。

（5）加藥系統(tǒng)。

設(shè)計(jì)PAC 的投加量為10-30mg/L，投加濃度5-10%，設(shè)計(jì)隔膜式壓力計(jì)量泵2 臺(tái)，1 用1 備。參數(shù)Q=200L/h，N=0.37kw，Pnmax=0.3Mpa。

設(shè)計(jì)PAM的投加量為0.5-1.0mg/L，投加濃度0.2%，設(shè)計(jì)藥液螺桿泵2 臺(tái)，1 用1 備。參數(shù)Q=0.15-0.8m3/h，Pnmax=0.3Mpa，N=0.75kw。

表1 污水處理廠提標(biāo)改造工程進(jìn)出水水質(zhì)

3.3 新建纖維濾布濾池

功能：去除污水中以懸浮狀態(tài)存在的各種雜質(zhì)，提高污水處理廠出水水質(zhì)，使處理水SS 達(dá)到一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。

濾布濾池系統(tǒng)由立式過(guò)濾模塊、自吸清洗系統(tǒng)、清洗排泥系統(tǒng)、移動(dòng)桁車(chē)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等構(gòu)成，分為過(guò)濾區(qū)、濾后水集水區(qū)和濾后水出水區(qū)三個(gè)主要區(qū)域，主要用于過(guò)濾去除水中的懸浮物，以及部分難溶性COD。本系統(tǒng)的工作狀態(tài)包括過(guò)濾、反洗和排泥。

3.4 改造紫外消毒池

增加紫外消毒池消毒紫外燈管對(duì)尾水進(jìn)行消毒，避免尾水中細(xì)菌對(duì)水體及水生物的影響。滿(mǎn)足出水微生物學(xué)指標(biāo)。

（1）設(shè)備：

設(shè)1 套1.0m3/d 的紫外線消毒模塊（2 排架/模塊，16 支燈管/排架）。

（2）運(yùn)行方式：

通過(guò)安裝在模塊前后的水位差儀器監(jiān)控紫外線模塊的安全運(yùn)作。

3.5 新建鼓風(fēng)機(jī)房

（1）功能：

為氧化溝提供氧氣，保證生物系統(tǒng)正常運(yùn)行；

（2）尺寸及類(lèi)型：

平面尺寸：15.00×8.6m，高度5.6m。一層框架結(jié)構(gòu)。

（3）鼓風(fēng)機(jī)房主要設(shè)備：

羅茨鼓風(fēng)機(jī)，近期安裝臺(tái)數(shù)3 臺(tái)（2 用1 備），單臺(tái)設(shè)計(jì)供氣量Q=27.8m3/min，△P=68.6kPa，N=45kw，變頻控制。

（4）運(yùn)行方式：

鼓風(fēng)機(jī)房與氧化溝協(xié)調(diào)運(yùn)行。

4 效果分析

4.1 污染物減排

2018 年1 月該廠開(kāi)始提標(biāo)改造工程，2018 年6 月完工，2018 年7 月進(jìn)行工藝調(diào)試后穩(wěn)定運(yùn)行至今。2018 年7 月-12 月的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)如表1 所示。

從表4 可以看出：提標(biāo)改造工程后在進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)較改造前提高的情況下，所有指標(biāo)均達(dá)到了一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)CODcr、BOD5、SS、TP、TN 的去除率有了進(jìn)一步的提高，其中CODcr 去除率達(dá)到了89.55%，BOD5 去除率為97.29%，SS 去除率為96.35%，NH3-N 去除率為95.39%，TP 去除率為94.1%，TN 去除率為73.91%。

4.2 工程經(jīng)濟(jì)分析

該工程總投資為1867.62 萬(wàn)元，包括各種建（構(gòu)）筑物、廠區(qū)平面、電氣及自動(dòng)化儀表等相關(guān)工程的投資。

本項(xiàng)目在采用節(jié)能工藝的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)了整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，沒(méi)有新增人員編制。尤其替換了高耗能的表曝機(jī)和推流器后，即使新增了高密池和濾布濾池設(shè)備總運(yùn)行電耗比改造前還有所降低。

經(jīng)測(cè)算平均噸水電耗量為0.33kw/h/噸，較技改前降低了21.4%；藥耗費(fèi)用為0.20 元/噸，較技改前降低了28.6%，單位污水處理運(yùn)行成本為0.78 元/噸（不含折舊費(fèi)）。

5 評(píng)價(jià)結(jié)論

該污水處理廠提標(biāo)改造工程在處理規(guī)模不變的條件下，根據(jù)原工藝特征及出水水質(zhì)情況，有針對(duì)性地對(duì)NH-N、TN、TP、SS 出水水質(zhì)指標(biāo)制定技術(shù)措施。半年多來(lái)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，所有指標(biāo)均滿(mǎn)足一級(jí)A 排放標(biāo)準(zhǔn)，取得了良好的效果，每天可以減少大量的污染物排放，對(duì)保護(hù)當(dāng)?shù)厮颦h(huán)境有巨大作用。