某城鎮(zhèn)污水處理廠一期應(yīng)急工程設(shè)計(jì)

馬千里， 盧揚(yáng)， 黃欣， 劉楊， 林慧

（北控中科成環(huán)保集團(tuán)有限公司成都分公司， 成都 610031）

宜賓市臨港區(qū)某污水處理廠來水量遠(yuǎn)超其設(shè)計(jì)規(guī)模， 臨港區(qū)管委會正在積極推進(jìn)該污水處理廠的提標(biāo)及擴(kuò)建項(xiàng)目建設(shè)， 但在建設(shè)期內(nèi)依然存在超量污水排放問題， 因此新建臨時應(yīng)急治污工程刻不容緩。 該污水處理廠一期應(yīng)急工程設(shè)計(jì)處理規(guī)模為5 000 m3／d， 設(shè)計(jì)、 施工、 調(diào)試達(dá)標(biāo)總計(jì)不足50 d， 目前已運(yùn)行1.5 a。 該工程克服了傳統(tǒng)污水處理廠決策、 建設(shè)周期長的問題， 不僅可以解決燃眉之急， 也可長期運(yùn)營， 最終還可二次搬遷使用， 為其他應(yīng)急污水處理工程的設(shè)計(jì)、 建造提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

宜賓市臨港區(qū)某污水處理廠設(shè)計(jì)分兩期建設(shè)，總規(guī)模為30 000 m3／d， 一期處理規(guī)模15 000 m3／d，2017 年1 月建成投產(chǎn)， 2018 年進(jìn)行了升級改造，現(xiàn)狀采用預(yù)處理-水解酸化-AAO-絮凝沉淀-精密過濾-紫外消毒處理工藝， 排水指標(biāo)執(zhí)行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)， 其污泥采用帶式濃縮脫水機(jī)處理至含水率低于80%后， 干泥外運(yùn)進(jìn)行焚燒處置， 無除臭工藝。

根據(jù)該污水處理廠2017 年至2019 年進(jìn)水?dāng)?shù)據(jù)，進(jìn)水量呈逐漸上升的趨勢， 現(xiàn)狀實(shí)際處理來水量近32 000 m3／d， 遠(yuǎn)超一期設(shè)計(jì)規(guī)模。 為此， 在廠區(qū)預(yù)留地內(nèi)陸續(xù)興建了兩期應(yīng)急工程， 處理規(guī)模分別為5 000 m3／d 和12 000 m3／d。 本文僅對一期應(yīng)急工程進(jìn)行介紹。 一期應(yīng)急工程位于污水處理廠西側(cè)入口預(yù)留地內(nèi)， 地塊可用面積小， 約3 600 m2。 該地塊有如下優(yōu)點(diǎn)： ①靠近已建污水處理廠， 取水、 供電較為方便； ②場地西側(cè)為可納污水體， 可重力排放， 節(jié)省出水管道和提升能耗。

2 設(shè)計(jì)規(guī)模及進(jìn)出水水質(zhì)

2.1 設(shè)計(jì)規(guī)模

一期應(yīng)急工程設(shè)計(jì)處理規(guī)模為5 000 m3／d， 總變化系數(shù)為1.73， 最大時流量為360 m3／h， 平均時流量為208 m3／h， 分為并聯(lián)的4 套處理裝置， 單套裝置處理能力為1 250 m3／d。

2.2 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

從該污水處理廠實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)可知， 進(jìn)水有機(jī)物濃度較低， 氮磷含量不高， 懸浮物含量較高， 可生化性較好， 但碳氮比不足， 生化脫氮除磷效果較差。 進(jìn)水有機(jī)物偏低、 懸浮物偏高， 主要是因?yàn)榕R港區(qū)是新開發(fā)區(qū)， 上游雨水管道、 污水管道尚未完全建成， 目前有大量的雨水、 建筑工地排水進(jìn)入了市政污水管道。 考慮到上游管道雨污分流制改造正在推進(jìn)， 其實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)有機(jī)物濃度會持續(xù)上升、懸浮物濃度會持續(xù)下降， 同時結(jié)合進(jìn)水水質(zhì)近年來的實(shí)際變化趨勢， 最終確定一期應(yīng)急工程進(jìn)水水質(zhì)情況如表1 所示， 出水水質(zhì)應(yīng)滿足GB 18918—2002 中的一級A 標(biāo)準(zhǔn)。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)Tab. 1 Design influent and effluent water quality

3 污水處理工藝

3.1 應(yīng)急工藝選擇原則

應(yīng)急污水處理工程不同于傳統(tǒng)城鎮(zhèn)污水處理廠的建設(shè)模式， 為了確保技術(shù)可達(dá)性及建設(shè)時效性， 需采用流程簡單、 占地面積小、 建設(shè)周期短、快速啟動、 穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的處理工藝和設(shè)施［1］。

3.2 應(yīng)急工藝流程

本應(yīng)急工程采用調(diào)節(jié)-微濾-預(yù)缺氧及厭氧-缺氧-好氧-MBR-消毒處理工藝， 出水重力排放至受納水體。 污泥經(jīng)疊螺脫水機(jī)脫水至80% 后外運(yùn)處置。 主要工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程Fig. 1 Process flow

原水自污水處理廠粗格柵渠溢流進(jìn)入調(diào)節(jié)池，經(jīng)泵提升進(jìn)入0.25 mm 微濾機(jī)， 去除水中的懸浮物、 漂浮物后， 自流進(jìn)入配水井。

配水井內(nèi)設(shè)置4 組薄壁矩形堰， 均勻配水至4組生物處理單元。 污水首先進(jìn)入預(yù)缺氧池／厭氧池，在池內(nèi)與回流污泥進(jìn)行充分混合反應(yīng)后進(jìn)行聚磷菌釋磷反應(yīng)； 之后進(jìn)入缺氧池內(nèi)與回流混合液充分混合， 進(jìn)行生物脫氮； 最后自流進(jìn)入好氧池與MBR膜池進(jìn)行硝化反應(yīng)， 去除氨氮、 總磷和有機(jī)物。 生物處理單元采用改良AAO＋MBR 工藝， 充分發(fā)揮了傳統(tǒng)活性污泥和MBR 膜處理工藝優(yōu)勢， 實(shí)現(xiàn)高效生物脫氮除磷。

MBR 產(chǎn)水泵入消毒池／清水池， 經(jīng)過加氯消毒，保證出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到一級A 標(biāo)準(zhǔn)。 MBR 膜片定期反洗， 必要時進(jìn)行離線酸洗和堿洗， 恢復(fù)膜通量［2］。

剩余污泥自MBR 膜池排入儲泥池， 采用疊螺脫水機(jī)進(jìn)行脫水處理， 疊螺脫水機(jī)具有運(yùn)行成本低，操作環(huán)境好的特點(diǎn)［3-4］， 污泥含水率處理至80% 以下后外運(yùn)處置。

4 主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

（1） 配水井。 1 座， 尺寸為6.00 m×5.10 m×3.00 m。 上部設(shè)置2 臺微濾機(jī)（1 用1 備）， 型號為FC-5， 轉(zhuǎn)鼓直徑為1 500 mm， 轉(zhuǎn)鼓長度為3 500 mm， 過濾面積為14 m2， 過濾網(wǎng)目為60 目（0.25 mm）， 濾筒轉(zhuǎn)速為4 ～6 r／min， 沖洗水壓力為0.3 MPa， 電機(jī)功率為3 kW， 過水能力為150 ～300 m3／h， 過水部件材質(zhì)為不銹鋼304， 機(jī)架為碳鋼防腐。

（2） 生化系統(tǒng)。 采用改良AAO＋MBR 處理工藝［5-6］， 分為預(yù)缺氧池及厭氧池、 缺氧池、 好氧池、MBR 膜池。 設(shè)計(jì)流量為5 000 m3／d， 設(shè)計(jì)水溫為12 ～25 ℃， MLSS 質(zhì)量濃度為8 000 mg／L， 外回流比為100%～200%， 內(nèi)回流比為100%～200%， 剩余污泥量為0.63 t［DS］／d， 剩余污泥濃度為12 000 mg／L， 總污泥負(fù)荷為0.074 kg［BOD5］／（kg［MLSS］·d）， 總污泥齡為15.0 d， 總停留時間為10.4 h， 其中預(yù)缺氧池／厭氧池1.8 h， 缺氧池1.8 h， 好氧池5.2 h， MBR 膜池1.6 h。

預(yù)缺氧池及厭氧池。 4 組， 單組尺寸為12.00 m×3.00 m×3.00 m， 單組內(nèi)安裝2 臺潛水?dāng)嚢杵?，型號為QJB0.85／8-260／3-740C， 功率為0.85 kW。

缺氧池。 4 組， 單組尺寸為12.00 m×3.00 m×3.00 m， 單 組 內(nèi) 安 裝1 臺 潛 水 攪 拌 器， 型 號 為QJB0.85／8-260／3-740C， 功率為0.85 kW。

好氧池。 4 組， 12 座， 單座尺寸為12.00 m×3.00 m×3.00 m。 單座內(nèi)安裝80 套?215 mm 型曝氣器， 曝氣量為0.5 ～2.5 m3／h， 由設(shè)備廠家預(yù)制安裝； 每組設(shè)置回流泵（管道污水泵）1 臺， 型號為100WQ100-10-5.5； 好氧池設(shè)置羅茨鼓風(fēng)機(jī)2 臺（1 用1 備）， 型 號 為FSR200， 風(fēng) 量 為41.17 m3／min， 升壓為4.3 kPa， 功率為7 kW， 包含進(jìn)／出口過濾消音器， 放空消音器。

MBR 膜池。 4 組， 單組尺寸為12.00m×3.00m×3.00 m， 單組池內(nèi)安裝6 套MBR 膜組件， MBR 膜組件型號為RT-MBRⅡ， 單套膜46 簾， 每簾17 m2， 膜總面積為18 768 m2， 膜材質(zhì)為內(nèi)襯骨架增強(qiáng)型聚偏氟乙烯（PVDF）。 MBR 膜設(shè)計(jì)通量為14 ～16 L／（m2·h）， 設(shè)計(jì)最低水溫為12 ℃， pH 值范圍為6 ～9， MLSS 質(zhì)量濃度為12 000 mg／L， 最大回流比為1 ～2。 MBR 膜池設(shè)置羅茨鼓風(fēng)機(jī)2 臺（1 用1 備），型號為FSR200， 風(fēng)量為41.17 m3／min， 升壓為34.3 kPa， 功率為37 kW； 回流泵（管道污水泵）5 臺（4 用1 備）， 型號為80WQ50-10-3； 產(chǎn)水泵2 臺（1 用1備）， 型號為ISB100／65-50-12.5。

（3） 消毒池／清水池。 1 座， 尺寸為12.00 m×3.00 m×3.00 m， 采用NaClO 消毒， 接觸停留時間大于或等于30 min， 有效氯投加量為8 mg／L。 設(shè)置MBR 反洗泵2 臺（1 用1 備）， 型號為ISWH40-100（1）A。 反洗泵配套設(shè)置反洗電磁流量計(jì)及反洗精密過濾器， 過濾器直徑為?700 mm， 過濾精度為10 μm， 操作壓力不超過0.5 MPa， 壓差不超過0.35 MPa， 操作溫度不超過80 ℃。

（4） 儲泥池、 膜酸洗池、 膜堿洗池。 1 座， 單座尺寸為12.00 m×3.00 m×3.00 m， 其中儲泥池尺寸為8.00 m×3.00 m×3.00 m， 膜酸洗池、 膜堿洗池尺寸均為2.00 m×3.00 m×3.00 m。 儲泥池內(nèi)安裝穿孔曝氣管1 套。

（5） 污泥脫水機(jī)房。 1 座， 建筑面積為75 m2。脫水后污泥含水率不超過80%， 需外運(yùn)濕污泥量約為5 t／d。 配置疊螺脫水機(jī)1 套， 單臺絕干污泥處理量為90 ～180 kg［DS］／h， 功率為3 kW； PAM加藥裝置1 套， 有效容積為2 m3， 功率為1.1 kW；污 泥 進(jìn) 料 泵2 臺， 流 量 為12 m3／h， 壓 力 為0.2 MPa， 功率為4 kW。

（6） 加藥間。 1 座， 建筑面積為57.6 m2。 配置PAC 加藥裝置1 套， 有效容積為2 m3， 功率為1.1 kW； 碳源加藥裝置1 套， 有效容積為2 m3， 功率為1.1 kW； NaClO 加藥裝置1 套， 有效容積為2 m3； 檸檬酸加藥裝置1 套， 有效容積為2 m3。

5 工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)

（1） 生物處理單元采用改良AAO 與MBR 相結(jié)合的污水處理工藝。 充分利用傳統(tǒng)活性污泥和MBR 膜處理工藝優(yōu)勢， 實(shí)現(xiàn)高效生物脫氮除磷，具有工藝流程短、 脫氮除磷效果好、 負(fù)荷高、 占地省、 抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等優(yōu)勢。 MBR 膜處理實(shí)現(xiàn)了高污泥濃度， 節(jié)省了二沉池單元。 對于污泥處理系統(tǒng)， 因生物處理段泥齡長， 產(chǎn)生的污泥量少， 減輕了污泥處理處置的負(fù)擔(dān)。

（2） 本工程所有構(gòu)筑物等均采用了集裝箱式碳鋼防腐設(shè)備［7］。 采用工廠快速加工制作， 并可集成池內(nèi)設(shè)備， 具有價格便宜， 制作迅速， 安裝簡單等優(yōu)點(diǎn)。 設(shè)備制作的同時， 現(xiàn)場進(jìn)行設(shè)備基礎(chǔ)施工，整體施工速度快， 不足30 d 完工。 相比土建結(jié)構(gòu)，該技術(shù)具有很大優(yōu)勢。（3） 各處理單元全部采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。 罐體外形尺寸統(tǒng)一， 制作快速且不易出錯［8］。

6 工程運(yùn)行效果

該工程生化調(diào)試直接取用現(xiàn)狀污水處理廠好氧池中的活性污泥混合液， 不需進(jìn)行污泥的生化培養(yǎng)工作， 調(diào)試達(dá)標(biāo)周期不足7 d。 該工程于2019 年7月正式投產(chǎn)運(yùn)行， 實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷達(dá)標(biāo)運(yùn)行， 至今運(yùn)行穩(wěn)定。 實(shí)測進(jìn)出水水質(zhì)見表2。

表2 實(shí)測進(jìn)出水水質(zhì)Tab. 2 Actual influent and effluent water quality

7 投資及運(yùn)行成本分析

本工程建設(shè)費(fèi)（包括設(shè)備費(fèi)用、 運(yùn)輸、 安裝、配套設(shè)施建設(shè)等）為1 263.7 萬元。

噸水直接運(yùn)行成本為0.97 元， 不含污泥處置費(fèi)、 化驗(yàn)費(fèi)、 大修維護(hù)費(fèi)及管理費(fèi)等。

8 結(jié)語

宜賓市某城鎮(zhèn)污水處理廠一期應(yīng)急工程采用調(diào)節(jié)-微濾-預(yù)缺氧及厭氧-缺氧-好氧-MBR-消毒處理工藝， 出水COD、 BOD5、 SS、 氨氮、 總氮、 總磷的質(zhì)量濃度分別為19.71～43.0、 4.90 ～9.60、 4.20 ～7.30、 1.08 ～2.62、 10.00 ～14.21、 0.06 ～0.41 mg／L， 出水各項(xiàng)指標(biāo)完全能滿足GB 18918—2002 中的一級A 標(biāo)準(zhǔn)的要求。

該工程充分利用了集裝箱式模塊化建設(shè)的優(yōu)勢， 完全能適應(yīng)污水應(yīng)急工程建設(shè)周期短、 占地面積小、 快速啟動、 經(jīng)濟(jì)可靠、 靈活搬運(yùn)的要求， 值得大力推廣； 但因建設(shè)用地面積較小， 該工程未對MBR 膜池設(shè)置起吊設(shè)備， MBR 膜片離線清洗極為不便， 建議類似工程必須設(shè)置MBR 膜池起吊設(shè)備。