某污水處理廠提標(biāo)至準(zhǔn)Ⅳ類廢水工藝設(shè)計(jì)

黃欣，盧揚(yáng)，王語(yǔ)萌，杜浩強(qiáng)，梁鋒

（北控水務(wù)集團(tuán)有限公司，北京 100000）

2017 年1 月1 日開始實(shí)施的《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB51/2311-2016），對(duì)尾水排入岷江、沱江的污水處理廠排放提出了嚴(yán)格的控制標(biāo)準(zhǔn)，本工程即屬于岷江流域。成都市城鄉(xiāng)水環(huán)境綜合治理指揮部辦公室“成水指函【2016】4 號(hào)文”要求：實(shí)施《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，范圍內(nèi)的排污單位在2020 年前全部執(zhí)行（新建排污單位立即執(zhí)行）。因此，為了保護(hù)流域水環(huán)境，保證用戶用水安全，更好地響應(yīng)政府《關(guān)于加強(qiáng)污水處理廠建設(shè)及擴(kuò)能提標(biāo)改造的函》的需要，對(duì)污水處理廠進(jìn)行提標(biāo)改造勢(shì)在必行[1]。

1 工程概況

成都市某污水處理廠位于雙流縣地理位置優(yōu)越，交通便利，場(chǎng)地平整開闊，一期工程規(guī)模為2.5 萬(wàn)m3/d，占地面積為2.05ha，二期工程規(guī)模為2.5 萬(wàn)m3/d，占地面積1.35ha，總共3.4ha，出水執(zhí)行國(guó)家一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)后排入白河，污泥經(jīng)過(guò)濃縮脫水后達(dá)到含水率低于80%后外運(yùn)處置。

現(xiàn)有工程采用以A2O、百樂克工藝為主的二級(jí)處理工藝，具體工藝流程如下所示：

一期工藝：進(jìn)水粗格柵（提升泵房）細(xì)格柵+曝氣沉砂池百樂克生化池+二沉池高效沉淀池接觸消毒池出水

二期工藝：進(jìn)水粗格柵（提升泵房）細(xì)格柵+曝氣沉砂池A2O 生化池+二沉池纖維轉(zhuǎn)盤濾池接觸消毒池出水污水處理廠出水水質(zhì)按 《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

2 現(xiàn)狀運(yùn)行狀況及分析

2.1 存在問題

從污水廠進(jìn)出水水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果可以看出，污水處理廠一二期工程運(yùn)行基本正常，出水水質(zhì)均達(dá)到原設(shè)計(jì)要求，處理規(guī)?；緷M負(fù)荷。但存在一定的問題，主要問題為實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)部分指標(biāo)低于原設(shè)計(jì)水質(zhì)。

2.2 問題分析

2.2.1 老城區(qū)雨污合流現(xiàn)象較為突出，導(dǎo)致在雨季污水進(jìn)水水質(zhì)偏低，由于老城區(qū)實(shí)現(xiàn)雨污分流困難很大，這樣的狀況還將持續(xù)較長(zhǎng)的時(shí)間。

2.2.2 由于人民生活水平近年來(lái)獲得極大的提高，因此，污水中的含N 污染物的含量大大提高[2]。

2.2.3 一、二期沉淀池均為豎流式沉淀池，配水不均，二沉池出水SS 偏高。

3 提標(biāo)改造方案

3.1 提標(biāo)改造思路分析

本項(xiàng)目提標(biāo)改造重點(diǎn)需要去除的污染物為TN、SS、TP，其余污染物根據(jù)現(xiàn)有處理設(shè)施已基本可達(dá)《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB51/2311-2016）的相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)[3]。

根據(jù)重點(diǎn)去除污染物分析，首先改造一二期生化池，增加隔墻，提升缺氧池容積，投加碳源，保證TN 去除，同時(shí)在好氧池增加MBBR 填料，提升水池容積負(fù)荷[4]；其次對(duì)預(yù)處理進(jìn)行改造，從源頭降低進(jìn)水SS、砂石等污染物，分別在一二期增加一套預(yù)處理設(shè)施，加強(qiáng)廢水預(yù)處理，同時(shí)可為生化區(qū)MBBR 工藝提供預(yù)處理保證。此外，在二沉池出水端，新建氣浮深度處理工藝，保障深度除磷和尾水SS 去除。

最后利用現(xiàn)狀中水處理設(shè)備間，增加活性炭投加裝置一套，本項(xiàng)目出水要求較高，需滿足《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB51/2311-2016）相關(guān)要求，活性炭投加裝置可作為出水達(dá)標(biāo)的保障措施。

本項(xiàng)目改造工藝采用國(guó)內(nèi)外成熟應(yīng)用的工藝，技術(shù)成熟、有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力、新建構(gòu)筑物較少，改造期間原生化池停產(chǎn)一組，污水進(jìn)入另一組生產(chǎn)。

3.2 設(shè)計(jì)水量、水質(zhì)

本項(xiàng)目污水廠已達(dá)設(shè)計(jì)處理水量，無(wú)水量增長(zhǎng)需求，故本次設(shè)計(jì)處理規(guī)模仍為5 萬(wàn)m3/d，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)按之前設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，出水水質(zhì)需滿足《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB51/2311-2016）相關(guān)要求。設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)見表1。

表1 污水處理廠處理設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)（單位：mg/L）

3.3 工藝流程

經(jīng)過(guò)對(duì)處理工藝的探討，本次提標(biāo)改造工藝主要集中在預(yù)處理、生化池和深化處理階段。首先添加預(yù)處理裝置，并將生化池改造為A2O+MBBR 生化池，在此階段污水中的COD、BOD5、TN 和NH3-N 將得到去除；其次將深化處理階段更改為高密+氣浮+盤濾的串聯(lián)工藝，使SS 和TP 得到進(jìn)一步去除。污水處理采用“A2O+MBBR+高效+氣浮+盤濾”工藝[5]，污泥處理采用機(jī)械濃縮脫水工藝。工藝流程詳見圖1。

圖1 污水處理廠提標(biāo)改造工藝流程圖

4 主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

4.1 預(yù)處理系統(tǒng)

現(xiàn)狀預(yù)處理為工藝為“粗格柵+提升泵房+細(xì)格柵+曝氣沉砂池”，其中一二期各含一套“細(xì)格柵+曝氣沉砂池”。粗格柵及提升泵房尺寸為：粗格柵L×B×H=6.5×6.7×8.95m；提升泵房L×B×H=6.8×11.2×11.2m，配有5 臺(tái)提升泵，格柵機(jī)兩臺(tái)，格柵柵隙25mm。細(xì)格柵及曝氣沉砂池尺寸為：一期細(xì)格柵6.1×3.0m，一期曝氣沉砂池L×B×H=7.45×7.6×2.2m，二期細(xì)格柵L×B×H=7.80×3.0×1.6m，二期曝氣沉砂池L×B×H=15.46×3.0×2.5m，合計(jì)配回轉(zhuǎn)式細(xì)格柵4 臺(tái)，格柵柵隙5mm，螺旋輸送機(jī)2 臺(tái)，砂水分離器2臺(tái)，曝氣沉砂池停留時(shí)間均只有2min。

本次改造對(duì)現(xiàn)狀曝氣沉砂池處理能力進(jìn)行減量，采用一體化設(shè)備對(duì)預(yù)處理段進(jìn)行擴(kuò)容，總設(shè)計(jì)規(guī)模2 萬(wàn)m3/d，設(shè)備臺(tái)數(shù)：2 臺(tái)（一、二期各一臺(tái)），單臺(tái)設(shè)備過(guò)水能力1.2 萬(wàn)m3/d；水反沖洗強(qiáng)度：Q水沖=4m3/h；水頭損失：△hmax=650mm；反沖洗水采用中水；工作氣耗：0.2m3/min；工作壓力：0.4～0.8MPa；控制方式：根據(jù)設(shè)備進(jìn)水負(fù)荷由PLC 自動(dòng)控制，同時(shí)設(shè)定自動(dòng)和手動(dòng)控制。

4.2 生化系統(tǒng)

4.2.1 一期生化池

新建一座隔墻，劃出專門的缺氧反硝化區(qū)，進(jìn)行反硝化脫氮；由于劃分后原好氧區(qū)池容縮小，通過(guò)投加懸浮填料的方式，提高容積負(fù)荷[6]，實(shí)現(xiàn)原池改造提標(biāo)改造而無(wú)需擴(kuò)大池容[7]；將原懸鏈曝氣更換為底曝，以提高曝氣效率，同時(shí)在改造后的好氧區(qū)內(nèi)，設(shè)置輔助流化曝氣管。

處理規(guī)模：2.5 萬(wàn)m3/d；厭氧區(qū)HRT：1.69h，缺氧區(qū)HRT：4.63h，好氧區(qū)HRT：6.14h；曝氣量：8331m3/h。配置內(nèi)回流泵4 臺(tái)(2 用2 備)，Q=289L/s，H=0.5m，N=5.5kW；潛水?dāng)嚢杵?2 臺(tái)，N=4.0kW，φ=0.58m，n=475rpm，每臺(tái)配手搖式起吊器；有效生物膜填料膜面積為902400m2，填充比為15%，規(guī)格：Φ25×10mm，材質(zhì)：HDPE，生物膜有效比表面積按800m2/m3；底部輔助流化系統(tǒng)一套；進(jìn)出水?dāng)r截篩網(wǎng)一套，曝氣系統(tǒng)一套。

4.2.2 二期生化池

將原A2O 工藝好氧區(qū)第一廊道改為缺氧/好氧調(diào)節(jié)區(qū)；將原好氧區(qū)二、三、四廊道作為改造后的好氧區(qū)，投加懸浮填料，提高容積負(fù)荷；由于好氧區(qū)需采用攔截篩網(wǎng)分割成MBBR 填料區(qū)和非填料區(qū)，因此曝氣系統(tǒng)重新布置[8]。

處理規(guī)模：2.5 萬(wàn)m3/d；厭氧區(qū)HRT：1.36h，缺氧/好氧調(diào)節(jié) 區(qū)HRT：2.38h，好氧 區(qū)HRT：5.95h；曝氣量：7680m3/h。新增內(nèi)回流泵1 臺(tái)(與原有2臺(tái)形成2用1備)，Q=289L/s，H=0.5m，N=5.5kW；潛水?dāng)嚢杵? 臺(tái)，N=4.0kW，φ=0.58m，n=475rpm，每臺(tái)配手搖式起吊器；有效生物膜填料膜面積為949700m2，填充比為16%，規(guī)格：Φ25×10mm，材質(zhì)：HDPE，生物膜有效比表面積800m2/m3；底部輔助流化系統(tǒng)一套；進(jìn)出水?dāng)r截篩網(wǎng)一套；曝氣系統(tǒng)一套。

4.2.3 碳源投加系統(tǒng)

設(shè)計(jì)規(guī)模5.0 萬(wàn)m3/d，實(shí)際投加量由具體水質(zhì)確定，投加點(diǎn)為一、二期生化池缺氧段。土建尺寸：L×B×H=12.0×6.0×4.8m，框架結(jié)構(gòu)，1座。配套乙酸鈉進(jìn)料泵1 臺(tái)，Q=30m3/h，H=15m，N=6.0kW；立式儲(chǔ)罐：考慮3.5 d 的儲(chǔ)備量，設(shè)置2 座立式儲(chǔ)罐，單座儲(chǔ)罐容積15m3；乙酸鈉加藥計(jì)量泵3 臺(tái)，2 用1 備，變頻控制，Q=180L/h，H=4.5bar，N=0.15kW。

4.2.4 二沉池

原有2 座，一二期各一座，采用平流式沉淀池，本次提標(biāo)改造沿用原處理設(shè)施，無(wú)需對(duì)二沉池進(jìn)行改造。每座分兩組，兩組串聯(lián)運(yùn)行，一期單組尺寸L×B=61×13.8m，有效水深3.9m；二期單組尺寸L×B=61×13.8m，有效水深3.7m。平均表面負(fù)荷0.62m3/（m2·h）；峰值表面負(fù)荷0.80 m3/（m2·h），配套4 臺(tái)桁架泵吸式吸泥機(jī)。

4.3 深度處理系統(tǒng)

4.3.1 氣浮池

新建氣浮池，并將中間提升泵房及絮凝池合建。在混合池中投加PAC 和PAM，其與水中以懸浮狀態(tài)存在的各種細(xì)小雜質(zhì)絮凝成可以通過(guò)氣浮池去除的大顆粒，進(jìn)一步去除污水中的SS 和TP，保證污水達(dá)標(biāo)排放[9]。通過(guò)使加壓溶氣水與已經(jīng)產(chǎn)生絮體的絮凝池出水混合均勻，在加壓溶氣水內(nèi)微氣泡的帶動(dòng)下，絮體上浮至表面，形成浮渣層，表面刮渣機(jī)和刮渣槳板將泥渣排出，一些密度較大的顆粒物則下沉至池底排出，氣浮處理后的水由清水出口排入后續(xù)處理構(gòu)筑物[10]。

設(shè)計(jì)規(guī)模5.0 萬(wàn)m3/d，Kz=1.38。PAC 和PAM 投加在絮凝池最前端的混合池內(nèi)，當(dāng)污水中存在難降解COD 導(dǎo)致出水COD 濃度不達(dá)標(biāo)時(shí)，在混合池增投活性炭粉末；絮凝池及氣浮池均分2 組建設(shè)，單組混合池尺寸為L(zhǎng)×B×H=2.5×2.5×4.95m，混合時(shí)間為77.5s，單組絮凝池尺寸為L(zhǎng)×B×H=4.8×10.0×4.9m，絮凝時(shí)間為9.8min，單組氣浮池氣浮區(qū)域尺寸為L(zhǎng)×B×H=8.9×10.0×4.9m，停留時(shí)間為18.2min；表面負(fù)荷為16.15m3/(m2·h)；溶氣水回流比：20%。氣浮池尺寸為：L×B×H=27.0×22.3×7.0m。

配套潛水軸流泵3 臺(tái)，2 用1 備，帶套筒，Q=1440m3/h，H=1.6m，P=16kW；混合反應(yīng)攪拌器2 套，φ=960mm，N=3kW，轉(zhuǎn)速85r/min，水下部分為不銹鋼；絮凝反應(yīng)攪拌器4 套，φ=1850mm，N=2.2kW，轉(zhuǎn)速16～31r/min，水下部分為不銹鋼；電動(dòng)葫蘆1 套，G=2T，H=12m，P=3+0.4kW；回流泵3 臺(tái)，2 用1 備，Q=220m3/h；H=65m，功率55kW；溶氣器及釋放器2 臺(tái)，處理量：200m3/h；刮渣機(jī)2 套，功率3kW；氣動(dòng)控制系統(tǒng)1 套；電氣控制柜及電纜一套。

4.3.2 活性炭投加系統(tǒng)

投加活性炭粉末，去除中難降解的COD，保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

設(shè)計(jì)規(guī)模5萬(wàn)m3/d。土建尺寸L×B×H=9.3×4.2×6.6m，框架結(jié)構(gòu)，1 座。主要設(shè)備有料倉(cāng)1 套，直徑φ1800mm，體積為1.5m3，壁厚≥5mm；真空吸料機(jī)1 套，2400L/h(最大值)；多螺旋給料機(jī)1 套，2.30kg/h；其他包括濕化槽、水射器、料位計(jì)、安全閥、空穴振打系統(tǒng)等。

5 工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)主要改造范圍為新增預(yù)處理設(shè)施，改造生化處理系統(tǒng)，增加深度處理系統(tǒng)（氣浮池、活性炭投加系統(tǒng)）：

1）保證預(yù)處理效果，在不改變?cè)蓄A(yù)處理系統(tǒng)的情況下，單獨(dú)增加一體化預(yù)處理設(shè)施，為原預(yù)處理設(shè)施進(jìn)行了減量處理，進(jìn)而提高了項(xiàng)目進(jìn)水預(yù)處理效果，也為后續(xù)MBBR 工藝良好運(yùn)行提供了優(yōu)良基礎(chǔ)；

2）充分利用原有處理設(shè)施，在原有生化系統(tǒng)內(nèi)增加隔墻，將原工藝改為運(yùn)行穩(wěn)定的A2O工藝，同時(shí)在原有生化池內(nèi)投加MBBR 填料，充分挖掘生化系統(tǒng)潛力，既充分利用了原有處理設(shè)施，又保障了項(xiàng)目脫氮除磷效果；

3）新建氣浮池，利用投加藥劑及氣浮作用，將生化處理中未完全處理完的SS 及TP 進(jìn)行進(jìn)一步去除，可以保證出水SS、TP 指標(biāo)達(dá)《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB51/2311-2016）表1 標(biāo)準(zhǔn)；

4）新建活性炭投藥系統(tǒng)，作為出水深度處理的保安工段，為進(jìn)水水質(zhì)有沖擊、其余處理設(shè)施運(yùn)行不暢等，導(dǎo)致的出水超標(biāo)提供了保障處理措施，保證了在特殊情況下出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的排放要求。

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)可以為需要進(jìn)行提標(biāo)改造，且在改造期間，需要承擔(dān)廢水處理任務(wù)的老舊污水廠改造，提供可靠的參考經(jīng)驗(yàn)；在充分利用原有處理設(shè)施、深度挖掘原有系統(tǒng)處理能力、穩(wěn)定達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)處理要求及建立保安措施以應(yīng)對(duì)突發(fā)情況等方面提供了具體的參考示例。

6 投資及運(yùn)行成本

本項(xiàng)目提標(biāo)改造一類費(fèi)用約6949.56 萬(wàn)元。提標(biāo)改造運(yùn)行電耗0.18（kW·h）/t 水，電費(fèi)0.14元/t 水；藥劑費(fèi)為：PAC 0.08 元/t 水，PAM 0.02元/t 水，碳源0.05 元/t 水，活性炭0.03 元/t 水，污泥處置費(fèi)0.01 元/t 水，提標(biāo)改造直接運(yùn)行成本為0.33 元/t 水。

7 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目提標(biāo)改造通過(guò)新增預(yù)處理設(shè)施，對(duì)生化系統(tǒng)進(jìn)行重新規(guī)劃，投加MBBR 填料，增加氣浮深度處理系統(tǒng)。自運(yùn)行以來(lái)，系統(tǒng)保持穩(wěn)定，整體出水滿足《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB51/2311-2016）表1 標(biāo)準(zhǔn)要求，為老舊污水廠提標(biāo)改造至準(zhǔn)Ⅳ類水質(zhì)提供了參考意義。