四川某污水處理廠提標(biāo)改造及擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)

袁茜，周梁，曹彥龍

（1.西安水務(wù)（集團(tuán)）規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，西安 710082；2.核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，成都 610042）

1 工程概況

四川省某污水處理廠一期工程于2010 年投入運(yùn)行，污水處理規(guī)模為1.0×104m3/d，粗格柵及污水提升泵房、細(xì)格柵及鐘式沉砂池等、倉庫及機(jī)修間、配電間、綜合樓等污水預(yù)處理構(gòu)筑物及廠區(qū)建筑物按照2.0×104m3/d 進(jìn)行建設(shè)。污水主體處理工藝采用改良型卡魯塞爾氧化溝二級(jí)處理工藝，消毒采用紫外線消毒工藝，出水水質(zhì)滿足GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)，尾水排放至凱江，污泥處理采用離心式濃縮脫水一體機(jī)，且預(yù)留了二期的發(fā)展用地。根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的要求，對(duì)該廠進(jìn)行提標(biāo)改造和二期擴(kuò)建，出水水質(zhì)達(dá)到一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)，處理規(guī)模增加至2.0×104m3/d。

考慮到處理效果、對(duì)現(xiàn)狀運(yùn)行產(chǎn)生的影響及工程經(jīng)濟(jì)性等因素[1]，確定本污水處理廠提標(biāo)改造及擴(kuò)建的工藝流程，詳見圖1。

圖1 污水處理工藝流程圖

2 工程改造前存在的問題

2.1 進(jìn)水水質(zhì)偏低

根據(jù)該污水處理廠2015 年的進(jìn)水水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，各水質(zhì)指標(biāo)的濃度偏低，詳見表1。運(yùn)行中通過外加碳源以保證微生物所需的營養(yǎng)，廠區(qū)的單位運(yùn)營成本偏高，為0.72 元／m3。如何實(shí)現(xiàn)在無外加碳源的情況下保證污水生化處理效果是本次改造設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)。

表1 污水處理廠進(jìn)出水水質(zhì)mg/L

2.2 氧化溝存在問題及分析

根據(jù)一期改良型卡魯塞爾氧化溝實(shí)際運(yùn)行情況，存在如下主要問題：（1）氧化溝進(jìn)水端未設(shè)置閘門，不便于檢修和放空；（2）氧化溝好氧段混合液依靠自流回流至缺氧段，導(dǎo)致混合液回流量較小且不可控。同時(shí)，一期改良型卡魯塞爾氧化溝也存在好氧段水下推進(jìn)器推力不足、好氧段轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)安裝平臺(tái)尺寸太小導(dǎo)致檢修困難、僅用膨脹螺釘固定水下推進(jìn)器使得走道板混凝土被拉裂進(jìn)而導(dǎo)致吊臂失衡、好氧段曝氣轉(zhuǎn)碟存在濺泥現(xiàn)象等問題。

2.3 二沉池負(fù)荷偏高

一期工程二沉池采用周進(jìn)周出式向心輻流沉淀池，直徑D=25 m。根據(jù)一期實(shí)際運(yùn)行情況，二沉池出水SS 濃度較高、泥位較高、處理效果較差。經(jīng)核算，一期二沉池的表面負(fù)荷為1.3 m3（/m2·h），固體負(fù)荷為244 kg/（m2·d），出水堰負(fù)荷為2.21 L（/s·m），負(fù)荷均偏高。

2.4 缺少配水調(diào)節(jié)設(shè)施

該污水處理廠一期工程未修建二沉池配水井，一期、二期2 組二沉池之間無法實(shí)現(xiàn)靈活地切換，也無法平衡新建二沉池與已建二沉池之間的負(fù)荷不均。

2.5 其他問題

（1）現(xiàn)狀污水提升泵按一期規(guī)模10 000 m3/d 進(jìn)行安裝，無法滿足二期擴(kuò)建的需求；（2）一期工程紫外線消毒渠由于設(shè)備老化及位置需調(diào)整，需進(jìn)行改建；（3）現(xiàn)有污泥濃縮池?zé)o排空管道、污泥脫水機(jī)進(jìn)泥管道易堵塞；（4）一期污泥回流池剩余污泥采用剩余污泥泵抽入污泥濃縮池，運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)同時(shí)開啟污泥回流泵和剩余污泥泵會(huì)導(dǎo)致出水流量大幅度減??；（5）回用水泵位于巴氏計(jì)量槽前端，影響污水廠出水總量的計(jì)量。

3 改擴(kuò)建思路及工程設(shè)計(jì)

3.1 進(jìn)水水質(zhì)偏低解決措施

近期通過外加乙酸鈉等碳源的方式補(bǔ)充微生物營養(yǎng)，進(jìn)而解決進(jìn)水水質(zhì)偏低的問題[2]。羅江縣縣城排水管網(wǎng)建設(shè)不完善，且老城區(qū)排水體制為雨、污合流制，故對(duì)縣城排水管網(wǎng)分片區(qū)、逐段地進(jìn)行排查及改造，完善污水處理廠配套管網(wǎng)，改造原有合流制排水系統(tǒng)，實(shí)施排水管網(wǎng)雨污錯(cuò)接混接點(diǎn)治理和老舊小區(qū)排水管網(wǎng)改造等，提高生活污水收集率并減少進(jìn)入污水處理廠的雨水流量；同時(shí)，進(jìn)行破舊管網(wǎng)修復(fù)改造、加強(qiáng)工程施工監(jiān)管等以減少滲入污水管網(wǎng)的地下水及排入污水管網(wǎng)的施工降水，從而實(shí)現(xiàn)提高進(jìn)水水質(zhì)污染物濃度，有效地保證微生物所需的營養(yǎng)，進(jìn)而降低單位運(yùn)營成本。

3.2 改良型卡魯塞爾氧化溝改進(jìn)設(shè)計(jì)

新建一座改良型卡魯塞爾氧化溝，設(shè)計(jì)流量為416.7 m3/h，與原有氧化溝并聯(lián)運(yùn)行。新建氧化溝在參照原有氧化溝的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。氧化溝由進(jìn)水池、選擇池、厭氧池、缺氧池、好氧池組成，詳見圖2。氧化溝污泥濃度為4 g/L，污泥負(fù)荷為0.095 kgBOD5/(kgMLSS·d)，污泥齡為18.80 d，水力停留時(shí)間為16 h，根據(jù)本次設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)，重新核算氧化溝運(yùn)行參數(shù)，氧化溝污泥回流比調(diào)整為75%，內(nèi)回流比為100%～150%。

圖2 氧化溝工藝平面圖

由于細(xì)格柵及鐘式沉砂池尾端設(shè)有配水井，僅于2 座氧化溝前各增設(shè)1 座進(jìn)水閥門井，方便氧化溝的檢修以及放空。

為實(shí)現(xiàn)好氧段混合液的可控制回流，于好氧池與缺氧池的隔墻上增加了1 臺(tái)內(nèi)回流泵，內(nèi)回流泵選用穿墻泵，并在出水管口設(shè)置拍門防止缺氧區(qū)混合液非正常倒流。

選擇區(qū)、厭氧區(qū)分別設(shè)置1 臺(tái)及2 臺(tái)φ500 mm（功率N=3 kW）的潛水?dāng)嚢柰七M(jìn)器實(shí)現(xiàn)攪拌或推流，缺氧區(qū)設(shè)置2 臺(tái)φ1 800 mm（N=3 kW）的潛水推進(jìn)器；為解決好氧區(qū)水下推力不足的問題，好氧區(qū)增設(shè)1 臺(tái)潛水推進(jìn)器，并增大了其他推進(jìn)器的功率及葉輪尺寸，共設(shè)3 臺(tái)φ1 800 mm（N=3 kW）的潛水推進(jìn)器；所有推進(jìn)器采用預(yù)埋件固定吊臂，用絞盤代替手拉葫蘆，解決了膨脹螺栓固定導(dǎo)致的吊臂失衡問題。

好氧區(qū)采用曝氣轉(zhuǎn)碟進(jìn)行曝氣，共設(shè)置6 臺(tái)曝氣轉(zhuǎn)碟，充氧量≥40 kgO2/h（標(biāo)準(zhǔn)狀況），其中4 臺(tái)定速（N=22 kW），另外2 臺(tái)變頻控制（N=30 kW）；同時(shí)，為便于安裝和檢修，增大了氧化溝轉(zhuǎn)碟曝氣設(shè)備兩端的檢修平臺(tái)空間，并于曝氣轉(zhuǎn)碟后方及側(cè)方設(shè)置了擋水板。

氧化溝出水采用旋轉(zhuǎn)式可調(diào)節(jié)堰門進(jìn)行控制。此外，分別于厭氧區(qū)、缺氧區(qū)及好氧區(qū)池壁增加鋼爬梯，方便日常的維護(hù)及檢修。

3.3 二沉池的改進(jìn)設(shè)計(jì)

新建1 座周進(jìn)周出向心輻流式沉淀池，與原有二沉池并聯(lián)運(yùn)行。為解決已建沉淀池水力負(fù)荷、固體負(fù)荷及出水堰負(fù)荷均偏高的問題，提高其沉淀效果，新建沉淀池在設(shè)計(jì)上降低了上述負(fù)荷。新建沉淀池設(shè)計(jì)流量為625 m3/h，直徑增大為30 m，池邊水深為4 m，表面負(fù)荷為0.9 m3（/m2·h），固體負(fù)荷為99 kg（/m2·d），出水堰負(fù)荷為1.84 L（/s·m），澄清區(qū)水力停留時(shí)間為2.5 h，污泥區(qū)水力停留時(shí)間1.5 h，污泥回流比R=75%。二沉池浮渣改用排渣斗進(jìn)行排除，排渣斗設(shè)置塑料網(wǎng)框攔截浮渣并定期清理。

3.4 增設(shè)配水調(diào)節(jié)井

于改良型卡魯塞爾氧化溝與二沉池之間新建1 座配水井，配水井采用薄壁堰分配2 座二沉池的進(jìn)水流量，并在配水井出水管之前分別設(shè)置閘門，通過閘門的開啟度調(diào)節(jié)進(jìn)入一期、二期沉淀池的流量，進(jìn)而可減少分配進(jìn)入一期沉淀池的流量，降低其負(fù)荷，增加進(jìn)入二期沉淀池的流量，在不增加水頭損失的情況下，可使一期、二期二沉池的負(fù)荷達(dá)到相同，實(shí)現(xiàn)2組二沉池的并聯(lián)運(yùn)行，處理效果達(dá)到最佳。

3.5 其他問題的解決措施

1）經(jīng)核算，廠區(qū)預(yù)處理構(gòu)筑物土建尺寸、粗細(xì)格柵及鐘式沉砂池的處理量均滿足二期擴(kuò)建的需求，僅對(duì)原有污水提升泵進(jìn)行更換，更換后的污水提升泵流量Q=420 m3/h，揚(yáng)程H=15 m，功率N=30 kW，共4 臺(tái)，3 用1 備。

2）新建紫外線消毒池1 座，選用先進(jìn)、優(yōu)質(zhì)的消毒設(shè)備，采用機(jī)械自動(dòng)清洗裝置及鎮(zhèn)流器控制系統(tǒng)，水位控制裝置采用固定溢流堰；巴氏計(jì)量槽與消毒池合建。

3）新建污泥濃縮池1 座，與新建二沉池對(duì)應(yīng)，采用間歇式重力污泥濃縮池，污泥負(fù)荷為45 kg（/m2·d），于池底設(shè)置放空管道。此外，在污泥脫水機(jī)房進(jìn)泥泵（螺桿泵）的進(jìn)口端增設(shè)污泥切割機(jī)，解決進(jìn)泥管道極易堵塞的問題。

4）新建污泥回流井內(nèi)剩余污泥泵設(shè)計(jì)流量減小，解決同時(shí)開啟混合液回流泵及剩余泵會(huì)導(dǎo)致出水流量大幅度減小的問題。

5）新建紫外線消毒渠及巴氏計(jì)量槽將回用水泵調(diào)整至巴氏計(jì)量槽跌水后端，盡量避免對(duì)污水處理廠出水計(jì)量產(chǎn)生影響。

6）增加纖維轉(zhuǎn)盤濾池深度處理工藝，最大濾速為15 m3/（h·m2），有效過濾面積100.8 m2，使出水水質(zhì)從一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。

4 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

本次工程共改造排水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)29 處，污水管網(wǎng)8.5 km，雨水管渠3.6 km，排水管網(wǎng)建安費(fèi)為2 354 萬元；污水處理廠的改擴(kuò)建工程并未新征用地，工程的建安費(fèi)1 354 萬元，按處理規(guī)模為2×104m3/d 核算，改造后的單位運(yùn)營成本為0.46 元／m3。

5 結(jié)語

本工程確定了污水處理廠提標(biāo)改造和擴(kuò)建的工程方案，改善了污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)，優(yōu)化了污水處理工藝流程，對(duì)同工藝污水處理廠提標(biāo)改造及擴(kuò)建提供了一定的技術(shù)參考和借鑒。