一體化氧化溝改造工程設(shè)計(jì)與運(yùn)行

劉 娟，魏 笑，于 聰，李 星

(山東省環(huán)科院環(huán)境工程有限公司 山東 濟(jì)南 250013)

1 工程概況

某污水處理廠始建于 2000年，建設(shè)規(guī)模為4.0萬 m3/d，最早采用一體化氧化溝工藝，因除磷效果不佳后增加厭氧池。隨著國家環(huán)保部門對污水處理廠出水水質(zhì)要求更加嚴(yán)格，污水處理廠又增加了深度處理工藝，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)一級A標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)進(jìn)、出水質(zhì)見表1，工藝流程見圖1。

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

圖1 污水工藝流程圖Fig.1 Flow chart of wastewater treatment process

2 工程運(yùn)行中存在的問題

由于污水處理廠建廠較早，某些設(shè)備老化嚴(yán)重，加上一體化氧化溝沉淀池沉淀效果不好，跑泥嚴(yán)重，造成了管理不便、運(yùn)行復(fù)雜等問題；一體化氧化溝采用曝氣轉(zhuǎn)刷，耗能大?，F(xiàn)有工程存在的問題具體歸納如下。

①旋流沉砂池成套設(shè)備使用年限已久，已經(jīng)不能正常運(yùn)行。

②工程主體采用“厭氧池+一體化氧化溝”工藝，一體化氧化溝采用曝氣池與沉淀池合建的形式，即將沉淀池置于氧化溝內(nèi)。盡管一體化氧化溝保留了氧化溝抗沖擊能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但運(yùn)行中仍存在諸多問題，主要包括：一體化氧化溝沉淀池的沉淀效果不理想，由于氧化溝水流在出水區(qū)由排泥底孔進(jìn)入沉淀池，沉淀池沉淀時間短，且沉淀池型不好、沉淀效果差，造成了污泥流失，起不到泥水分離的作用；一體化氧化溝內(nèi)潛水推進(jìn)器布置位置不當(dāng)，且推流器存在不同程度的損壞，從而導(dǎo)致了氧化溝內(nèi)進(jìn)水推流不均勻；一體化氧化溝采用曝氣轉(zhuǎn)刷，耗能大。

③厭氧池?cái)嚢杵鲹p壞嚴(yán)重，厭氧池內(nèi)的污泥回流泵由于使用年限已久，泵的設(shè)備性能大為降低，回流量達(dá)不到100%。

④絮凝沉淀池負(fù)荷偏大，出水SS超標(biāo)較多。

⑤目前脫水機(jī)房有帶寬2.0m和帶寬2.5m的帶式濃縮脫水一體機(jī)各1臺，處理量分別為35m3/h和50m3/h。2.0m 帶寬的帶式濃縮脫水一體機(jī)由于使用年限已久，不能正常運(yùn)行，目前已經(jīng)廢棄不用。

3 工程改造原則及設(shè)計(jì)參數(shù)

針對污水處理廠的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)確定污水處理廠改造工程設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)為：CODCr≤500mg/L、BOD5≤250mg/L、SS≤250mg/L、NH3-N≤30mg/L、TN≤50mg/L、TP≤3mg/L、pH＝6.0～9.0。改造工程規(guī)模為4.0萬m3/d。

工程改造原則如下：①針對污水處理廠運(yùn)行現(xiàn)狀存在的問題，有針對性地進(jìn)行整體分析和重點(diǎn)改造；②本著高效、經(jīng)濟(jì)、節(jié)省的原則，對現(xiàn)有構(gòu)筑物進(jìn)行改造，保證不停水施工；③總體布置上要與現(xiàn)有建構(gòu)筑物充分結(jié)合，合理布局。

4 工程改造內(nèi)容

工程改造內(nèi)容主要見表2、表3。

表2 原有建、構(gòu)筑物改造一覽表Tab.2 Renovation list of original buildings and structures

表3 新建構(gòu)筑物一覽表Tab.3 New buildings and structures

4.1 預(yù)處理

為保證旋流沉砂工藝效果，更換旋流沉砂池成套設(shè)備。

4.2 生化處理

將原處理工藝“厭氧池+一體化氧化溝”改造為“厭氧池+缺氧池+好氧池+二沉池”。

4.2.1 保留原有厭氧池，廢棄原有污泥回流系統(tǒng)

保留原有厭氧池的進(jìn)、出水系統(tǒng)，厭氧池南端的污泥回流系統(tǒng)廢棄不用。在新建的二沉池之間建污泥回流井，用泵將回流污泥引至厭氧池內(nèi)，管道從厭氧池頂部接入，不改變厭氧池的原有結(jié)構(gòu)，厭氧池內(nèi)替換原有潛水?dāng)嚢杵鳌?/p>

4.2.2 氧化溝改為缺氧池、好氧池

氧化溝直管段長126m，單組渠寬 7.5m，轉(zhuǎn)彎處轉(zhuǎn)彎半徑 7.65m，有效水深 3.5m，停留時間為 17h；沉淀池長 75m，寬 2.0m，有效水深 2.0m，停留時間為 0.7h。共計(jì)停留時間 17.7h，完全滿足硝化反硝化停留時間的要求[1]。

改造方案為池體內(nèi)增加擋墻，分隔為缺氧池和好氧池。缺氧池停留時間 4.2h，總氮負(fù)荷率為 0.05kg TN/kgMLSS·d；好氧池停留時間 13.5h，污泥濃度4000mg/L，污泥內(nèi)回流比 300%，污泥負(fù)荷率為0.10kgBOD5/kg MLSS·d。

①進(jìn)、出水管徑：污泥回流后進(jìn)水流量增加1倍，原有 DN400的進(jìn)水管徑偏小，造成流速過高、水損過大，因此，將進(jìn)、出水管 DN400均更改為DN600。

②曝氣方式：好氧池內(nèi)曝氣方式由曝氣轉(zhuǎn)刷改為膜式曝氣管，以進(jìn)一步提高氧利用率，防止污泥沉積。

③推流設(shè)備：為了保證氧化溝內(nèi)的平均水流流速在 0.25m/s以上[2]，每組氧化溝內(nèi)均更換和增加低速潛水?dāng)嚢杵?，即每組氧化溝內(nèi)有 6臺低速潛水?dāng)嚢杵?，適當(dāng)增加走道板，便于巡檢。

④沉淀池：將沉淀池兩頭的擋墻拆除，其余保留，利用原有出水堰作為好氧池的出水堰。

⑤一體化氧化溝內(nèi)排泥管和放空管保留，進(jìn)水管閥門均改成電動閥門。

⑥好氧池內(nèi)增加內(nèi)回流泵。

4.2.3 新建周進(jìn)、周出沉淀池和污泥回流井

因?yàn)橛玫叵拗?，所以在一體化氧化溝的南部新建2座周進(jìn)、周出式沉淀池和 1座污泥回流井，回流污泥經(jīng)管道引至厭氧池，從池頂進(jìn)入。剩余污泥排至污泥濃縮池，由池頂進(jìn)入。周進(jìn)周出沉淀池平均表面負(fù)荷0.92m3/m2·h[3]，污泥外回流比100%。

4.2.4 新增鼓風(fēng)機(jī)

為了節(jié)能降耗，好氧池內(nèi)曝氣轉(zhuǎn)刷改為膜式曝氣管，利用變配電室的空房間內(nèi)新增的空懸鼓風(fēng)機(jī)給生化池供氣，總供氣量300m3/min，氣水比為10.8∶1。

4.2.5 新建絮凝斜板沉淀池

為了保證出水 SS達(dá)標(biāo)，減輕現(xiàn)有絮凝沉淀池負(fù)荷，新增絮凝沉淀池 1座。混合時間 32s，絮凝時間13min，平均上升流速 1.1mm/s[4]。

4.3 污泥處理

污水處理廠污泥采用污泥濃縮池、污泥池、帶式濃縮脫水一體機(jī)進(jìn)行處理。按照設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)計(jì)算，目前污水處理廠產(chǎn)生的剩余污泥和化學(xué)污泥共計(jì)約8000kg/d，按照含水率 99.2%計(jì)算，濕污泥量為1000m3/d，污泥濃縮池容積為 628m3，停留時間為15h，滿足處理要求。按照 2.5m 的帶式濃縮脫水一體機(jī)每天工作 12h計(jì)算，每小時處理量為 33m3，能夠滿足要求，但為了保證脫水的安全性和可靠性，再增設(shè)1臺帶寬2.5m的帶式濃縮脫水一體機(jī)。

5 運(yùn)行效果

5.1 水質(zhì)方面

污水處理廠自改造以來經(jīng)歷了多次調(diào)試，目前運(yùn)行良好，出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，改造成果明顯。2021年 7～12月的平均運(yùn)行數(shù)據(jù)見表4。

表4 進(jìn)、出水質(zhì)與處理效果Tab.4 Influent and effluent quality and removal efficiency

5.2 費(fèi)用方面

工藝改造后減少常用功率 322.99kW。噸水能耗約0.145kWh，電費(fèi)按照0.80元/kWh計(jì)算，則噸水能耗費(fèi)用下降0.80×0.145＝0.116元/m3。

6 結(jié) 語

根據(jù)污水處理廠運(yùn)行實(shí)際情況和存在的問題，在充分利用現(xiàn)有設(shè)施的基礎(chǔ)上，采用經(jīng)濟(jì)有效的改造措施，將一體化氧化溝工藝改成 A2/O工藝；新建了周進(jìn)周出二沉池和絮凝沉淀池，既保證了出水達(dá)標(biāo)，又使污水處理廠的構(gòu)筑物和設(shè)備發(fā)揮了最大效益，降低了能耗，改造成果顯著。