淺析高效沉淀池、精密濾池工藝在污水廠提標改造工程中的應用

胡貴華 姚雨 馬雪林

1. 中國葛洲壩集團水務運營有限公司 湖南 長沙 410000；2. 北控水務集團中部大區(qū) 湖南 長沙 410000

1 工程概況

1.1 項目背景

安化縣污水處理廠處理對象為安化縣城區(qū)居民生活污水，設計遠期總處理規(guī)模為4.0×104m3/d，其中，一期規(guī)模為2.0×104m3/d，于2010年4月正式投入運行。原處理工藝為“預處理+卡魯塞爾2000氧化溝+二沉池+紫外消毒池”，出水水質執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）中的一級B標準，尾水達標后排入資江。

2019年開始對該廠進行提標改造，出水水質由一級B標準提升至一級A標準。

1.2 實際處理水量及水質

統(tǒng)計分析安化縣污水處理廠近一年的實際進水水量情況如表1所示。

表1 實際處理水量

統(tǒng)計分析安化縣污水處理廠近一年的進出水水質情況如表2所示。

表2 實際進出水水質

1.3 現(xiàn)狀問題分析

（1）現(xiàn)狀污水管網不完善，雨污分流不徹底。

根據(jù)上述進水水質分析，目前污水廠實際進水水質暫未達到設計指標值，主要原因是由于老城區(qū)排水管網部分為截流式合流制有關。根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理提質增效三年行動方案（2019-2021年）》的要求，目前安化縣正在對污水管網進行提質改造工程，管網提質改造工程完工后預計進水BOD5濃度將在100mg/L以上。

（2）出水TP、SS難以穩(wěn)定達到一級A標準。

現(xiàn)狀出水指標均可以穩(wěn)定達到一級B標準，但對比一級A標準，SS、TP出水指標尚有一定差距。

2 提標改造工程設計

2.1 工藝選擇

本次提標改造工程主要針對指標為TP、SS，鑒于該污水處理廠用地緊張、當?shù)亟洕揭话悖谶x擇提標改造工藝時，優(yōu)先選擇占地面積小、低能耗、處理效果穩(wěn)定可靠的成熟工藝，以減少工程投資，降低運行成本。

（1）TP的去除

TP的去除一般以生物除磷為主，輔以化學除磷。本次提標改造工程以氧化溝生物除磷為主，化學除磷為輔，污水中超過0.5mg/L的總磷考慮在深度處理中利用化學法予以去除[1]。工程上深度處理除磷常采用的工藝主要是混凝沉淀池與高效沉淀池工藝。

與普通的混凝沉淀池相比，高效沉淀池具有絮凝沉淀效果好、沉淀速度快、表面負荷高、占地面積小等優(yōu)勢。結合本項目實際情況，深度處理除磷單元選擇高效沉淀池。

（2）SS的去除

目前，用于污水深度處理的過濾工藝主要有V型濾池、活性砂濾池、轉盤濾池、精密濾池，各工藝對比詳見如表3[2]。

根據(jù)上述各過濾工藝的對比可知，精密濾池工藝在占地面積、水頭損失、建設周期、維護管理、運行成本、工程投資等方面均具有較大的優(yōu)勢，故過濾工藝段采用精密濾池。

綜上所述，提標改造工程采用“高效沉淀池+精密濾池”為主體的組合工藝[3]。

表3 過濾工藝對比表

2.2 主要構筑物設計參數(shù)

（1）中間提升泵站

新建1座，鋼混結構，平面尺寸20.60m×8.40m。停留時間25.8min。

安裝潛污泵3臺，2用1備，1臺變頻，Q=550～800m3/h，H=6.5～9.5m，N=37kW。

（2）高效沉淀池

新建1座，分2組，鋼混結構，平面尺寸20.10m×13.50m。混合時間為1.57min，絮凝時間為9.49min，平均表面水力負荷為10.18m3/（m2·h），設計最大PAM加藥量為1mg/L，最大PAC加藥量為20mg/L。主要設備如下：

混合攪拌機：N=3.0kW，直徑800mm，2臺；絮凝攪拌機：N=5.5kW，直徑1200mm，2臺；中心傳動濃縮機：D=8m，N=0.55kW，外緣線速度1.5m/min，2臺；污泥螺桿泵：Q=25m3/h，H=20m，N=5.5kW，共6臺，其中2臺污泥排放泵，2臺污泥回流泵，2臺備用。

（3）精密濾池

新建1座，分2組，鋼混結構，平面尺寸11.90m×8.20m。設計進水SS≤30mg/L，出水SS≤10mg/L。主要設備如下：

轉鼓式精密過濾器2臺，型號R200，單臺設備過濾能力2.0×104m3/d，N=3.75kW，設計平均濾速83m/h，濾網材質316L不銹鋼，孔徑20微米，反洗沖洗壓力8公斤。

（4）紫外聯(lián)合次氯酸鈉消毒池

現(xiàn)狀紫外光消毒渠土建規(guī)模為4.0×104m3/d，設備安裝規(guī)模為2.0×104m3/d，設有2條渠道。本次改造將紫外光消毒系統(tǒng)升級，消毒效果按出水一級A標準設計。

紫外光消毒系統(tǒng)采用明渠式低壓高強燈紫外消毒系統(tǒng)，安裝2個模塊組，每個模塊組共有4個模塊，每個模塊10根燈管，單個模塊組總共40根燈管，總功率N=27kW，有效紫外劑量為25.76mJ/cm2。

為保證出水消毒效果，設計采用投加次氯酸鈉進行聯(lián)合消毒，投加量為有效氯2～4mg/L，投加點位于精密濾池出水井。

3 運行參數(shù)控制及效果分析

提標改造工程于2020年4月21日完成竣工驗收，2020年4月22日正式進入試運行。

3.1 運行參數(shù)控制

（1）高效沉淀池

高效沉淀池運行主要控制參數(shù)為進水量、藥劑投加量、絮凝區(qū)污泥濃度、污泥回流量、污泥層高度、混凝和絮凝攪拌強度等。

借鑒錢志軍等人的研究成果[4]及柴春省的研究成果[5]，結合該污水處理廠實際情況，經過試運行階段的摸索，確定該工程實際運行的最優(yōu)控制參數(shù)如下：PAC投加量10mg/L（配置濃度10%）、PAM投加量0.46mg/L（配置濃度1‰）、絮凝區(qū)污泥濃度120～160mg/L、污泥回流量3%～4%、污泥層高度1m～1.5m、混凝區(qū)控制攪拌機轉速約80r/min、絮凝區(qū)控制攪拌機轉速約20r/min。

需特別注意的是，高效沉淀池頂部宜進行加蓋遮陽處理，防止藻類滋生。

（2）精密濾池

精密濾池運行管理非常簡單，只需要定期對設備進行常規(guī)的維護保養(yǎng)，定期清洗反洗管路上的過濾器及反洗噴嘴即可。

需要特別注意的是，施工時設備基礎要求堅實平整，基礎安裝位水平度允差不大于2/1000mm，防止設備轉動時水平受力不均勻。運行過程中需防止硬質雜物、田螺等進入設備內部，防止損傷濾網。

3.2 運行效果分析

分析2020年5月份實際日處理水量、進出水TP及SS水質，如圖1、圖2、圖3所示。

由圖2、圖3可知，“高效沉淀池+精密濾池”組合工藝對TP和SS的去除效果明顯。出水TP濃度為0.1mg/L～0.42mg/L，平均出水TP濃度為0.21mg/L，平均去除率為64%。出水SS濃度為4.01mg/L～8.96mg/L，平均出水SS濃度為6.08mg/L，平均去除率為48%。

在去除TP與SS的同時，出水CODcr、BOD5、TN、NH3-N均有一定程度的降低。

圖1 2020年5月份日處理水量

圖2 對TP的去除效果

圖3 對SS的去除效果

4 運行成本分析

提標改造工程實施后，運行成本有一定的上升，主要在電耗、藥劑及人工費方面。

4.1 電耗

新增日耗電量2560kWh/d，平均電度電費為0.71元/度，日增加電費0.091元/噸水。

4.2 藥劑

新增投加藥劑為污水用PAM、PAC及污泥用PAM。

污水用PAM藥劑平均投加量為0.46mg/L，日用量9.2kg/d，藥劑單價18000元/噸，日增加PAM藥劑費共166元/天。

污水用PAC投加量為10mg/L，日用量200kg/d，藥劑單價2000元/噸，日增加PAC藥劑費共400元/天。

新增化學污泥量約0.41tDS/d，新增污泥用PAM日用量2.05kg/d，藥劑單價28000元/噸，日增加污泥用PAM藥劑費共58元/天。

總增加藥劑費用=166+400+58=624元/噸，折合噸水藥劑費為0.031元/噸水。

4.3 人工費

新增運行人員共3人，平均年工資福利總費用為6萬元/人，年總人工費為18萬元，折合噸水人工費為0.025元/噸水。

4.4 總費用

提標后總增加運行成本=電費+藥劑費+人工費=0.091+0.031+0.025=0.147元/噸水。

5 結束語

針對安化縣污水處理廠SS和TP不能穩(wěn)定達一級A標準的情況，提標改造采用“高效沉淀池+精密濾池”組合工藝。實際運行數(shù)據(jù)表明，各項出水水質指標均滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級A標準。

該組合工藝具有處理效果穩(wěn)定、投資及運行成本低、占地面積小、運行管理方便等特點，尤其適合用地緊張、投資控制要求高的污水廠進行提標改造。

提標改造工程實施后，日增加運行成本0.147元/噸水。

本文從生產運行的角度總結了高效沉淀池和精密濾池工藝的控制要點，獲取了較為珍貴的實際生產運行數(shù)據(jù)，對同類型項目的設計和運行管理具有一定的指導借鑒意義。