馬杭污水處理廠提標改造工程設(shè)計

劉科軍，徐 清

（1.常州市市政工程設(shè)計研究院有限公司，江蘇 常州 213003；2.江蘇大禹水務(wù)有限公司，江蘇 常州 213164）

近年來，江蘇省太湖流域由于河湖眾多、水網(wǎng)密布，大量城鎮(zhèn)污水的排放導(dǎo)致水環(huán)境形勢嚴峻，水污染防治壓力增加。江蘇各地以城鎮(zhèn)污水提質(zhì)增效“333”行動為抓手，大力推進城市污水處理設(shè)施的建設(shè)和升級改造，不斷提升城鎮(zhèn)生活污水收集處理能力和水平。

1 概況

馬杭污水處理廠位于江蘇省太湖流域某紡織工業(yè)園，原設(shè)計規(guī)模為1.8 萬m3/d，其中處理印染廢水1.6 萬m3/d，生活污水0.2 萬m3/d。隨著城市化進程的不斷加快，周邊城鎮(zhèn)生活污水收集量不斷上升。2019年4 月，通過優(yōu)化整合污水處理資產(chǎn)和資源，馬杭污水處理廠進行技術(shù)改造，本次改造為城鎮(zhèn)污水處理廠，設(shè)計規(guī)模為1.8 萬m3/d，改造后不再處理印染廢水。

2 改造方案

2.1 設(shè)計進、出水水質(zhì)

馬杭污水處理廠位于常州武進區(qū)，屬于江蘇省太湖流域三級保護區(qū)范圍，其出水指標需達到DB32/1072—2018《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》中太湖地區(qū)其他區(qū)域內(nèi)重點工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值，如表1。

表1 污水廠改造工程設(shè)計進、出水水質(zhì)

由表1 可分析出：①TN 控制要求較高，特別是在進水TN 達55 mg/L，仍要出水控制在12 mg/L 以下，去除率需達78%。一般認為，TN 的去除效果主要受制于進水BOD5/TN 的比值［1］。生物處理系統(tǒng)進水BOD5與達標所需TN 去除量的比值小于5 時，一般需采取碳源補充措施［2］。從本工程進水水質(zhì)來看，BOD5/TN=4.65，碳源無法確保滿足要求，需考慮外部碳源的投加。②出水TP 要求較低。對于污水中TP 的去除主要有生物除磷和化學(xué)除磷，而后置沉淀是常采用的除磷效果最好的工藝，磷的去除率大于95%，出水磷質(zhì)量濃度一般低于0.5 mg/L［3］。

2.2 現(xiàn)狀工藝流程

馬杭污水廠現(xiàn)狀工藝流程，如圖1。

圖1 現(xiàn)狀工藝流程

2.3 改造方案

通過對污水廠進、出水水質(zhì)分析及充分利用現(xiàn)狀處理構(gòu)筑物，本次改造采用具有高效生物除磷脫氮功能的生化處理工藝，同時注重生化處理系統(tǒng)的脫氮效果，將TN 的去除盡可能多地轉(zhuǎn)移到二級生物處理階段，充分利用原污水中碳源，減少外加碳源的需求，以降低運行成本。

由于A2/O 工藝是負荷率較高，泥齡與水力停留時間相對較短的工藝，更適于對現(xiàn)有以去除含碳有機物為目標的二級污水廠進行改造［4］，因此本工程采用A2/O 工藝作為二級處理的主體工藝。具體改造流程如圖2。

圖2 改造工藝流程

圖3 CODcr、BOD5 去除效果

圖4 氨氮、TN、TP 去除效果

3 工程設(shè)計

3.1 格柵間

現(xiàn)狀格柵間土建保留，設(shè)備按1.8 萬m3/d配備。設(shè)計流量Qmax=0.289 m3/s；過柵流速0.60 m/s；柵條間隙6 mm。本次更換回轉(zhuǎn)式細格柵1 臺，格柵寬1.4 m，安裝角度70°，功率3.7 kW，帶密閉裝置。配套螺旋壓榨機1 臺，功率2.2 kW。

3.2 調(diào)節(jié)池

現(xiàn)狀調(diào)節(jié)池保留，平面尺寸54 m×25 m，總高5 m，有效水深4.5 m。設(shè)計規(guī)模1.8 萬m3/d，調(diào)節(jié)時間8.1 h。

3.3 進水泵房

現(xiàn)狀進水泵房土建保留，平面尺寸13.5 m×5 m，半地下式泵房，地下5 m，地上4 m。設(shè)計規(guī)模1.8 萬m3/d，本次更換水泵，采用4 臺立式排污泵，3 用1 備，單泵流量350 m3/h，揚程15 m，功率30 kW。

3.4 生物反應(yīng)池

生物反應(yīng)池一座兩組，設(shè)計規(guī)模1.8 萬m3/d，平面尺寸63 m×56 m。通過活性污泥法計算，將現(xiàn)狀水解酸化池及曝氣池改造成A2/O 池，用于強化除磷脫氮。其中，好氧池主體廊道的設(shè)計采用推流式，推流式的反應(yīng)速率和污染物降解效率比完全混合式有較佳優(yōu)勢［5］。具體改造如下：①原水解酸化池增加隔墻分隔，按照水流方向，第一格為厭氧池，其余為缺氧池。②在好氧池末端設(shè)置污泥內(nèi)回流泵，污泥回流至缺氧池，內(nèi)回流比為300%。

生物反應(yīng)池設(shè)計流量Qmax=0.289 m3/s；污泥負荷0.079 kgBOD5/kgMLSS·d，污泥濃度3.5 g/L，污泥齡12.1 d，總停留時間17.2 h，其中厭氧區(qū)2.3 h，缺氧區(qū)4.9 h，好氧區(qū)10 h，厭、缺氧區(qū)有效水深6.45 m，好氧區(qū)有效水深4.5 m，污泥產(chǎn)率系數(shù)0.49 kgVSS/kgBOD5，標準需氧量8305.5 kgO2/d，剩余污泥量548.5 m3/d，氣水比7.6∶1。

考慮到進水碳源的不足，增設(shè)碳源投加裝置。碳源采用醋酸，設(shè)計最大投加量為40 mg/L，投加點為生物反應(yīng)池的缺氧區(qū)，配套投加計量泵3 臺，2 用1備，單泵流量120 L/h，揚程70 m,功率0.37 kW。

3.5 配水井

現(xiàn)狀配水井1 座，直徑4 m，高度3.9 m。本次保留。

3.6 二沉池

現(xiàn)狀二沉池保留。設(shè)計規(guī)模1.8 萬m3/d，共兩座，采用輻流式沉淀池，直徑28 m。二沉池表面負荷1.10 m3/m2·h；沉淀時間2.5 h；有效水深2.8 m；設(shè)直徑28 m 全橋式吸泥機1 套，功率1.5 kW。

3.7 混凝及三沉池

現(xiàn)狀混凝及三沉池保留。設(shè)計規(guī)模1.8 萬m3/d，采用機械混合絮凝加斜板沉淀池。其中，混合池反應(yīng)時間2 min，絮凝池反應(yīng)時間17 min，沉淀池高峰流量時設(shè)計表面負荷3.14 m3/m2·h，有效水深4 m。

3.8 尾水泵房

因污水處理廠尾水汛期無法重力排河，需設(shè)置尾水泵房，用于汛期尾水的抽排。新建尾水泵房1 座，設(shè)計規(guī)模1.8 萬m3/d，設(shè)置3 臺潛水軸流泵，2 用1 備，單泵流量521 m3/h，揚程2.3～3.2 m，功率7.5 kW。

3.9 污泥外回流泵房

現(xiàn)狀污泥外回流泵房保留。設(shè)計規(guī)模1.8 萬m3/d，污泥外回流比為100%。本次更換6 臺外回流泵，4 用2 備，單泵流量260 m3/h，揚程8.2 m，功率15 kW。

3.10 濃縮池

現(xiàn)狀濃縮池保留。設(shè)計規(guī)模1.8 萬m3/d，共兩座，采用重力濃縮池。單座主要設(shè)計參數(shù)為，處理污泥干重3750 kg/d；進泥含水率99.3%；出泥含水率97.5%；固體負荷21.2 kg/m2·d；有效水深4.0 m；直徑15 m。每座濃縮池內(nèi)安裝周邊傳動污泥濃縮機1 臺。

3.11 儲泥池

現(xiàn)狀儲泥池保留。設(shè)計規(guī)模1.8 萬m3/d，共1 座，儲泥池尺寸為6 m×4 m，有效水深2.5 m，內(nèi)設(shè)攪拌機1 臺。

3.12 脫水機房

現(xiàn)狀脫水機房土建保留，平面尺寸12 m×18 m。主要設(shè)計參數(shù)：剩余污泥干重7500 kg/d；脫水前污泥量300 m3/d；污泥含水率97.5%；脫水后污泥含水率80%；脫水后污泥量37.5 m3/d；絮凝劑投加采用PAM。

本次改造拆除原有設(shè)備及管道，重新布置離心脫水機2 臺，1 用1 備，脫水機按每天工作16 h，每臺處理能力為20 m3/h，功率30+11 kW。脫水后污泥采用干污泥螺桿泵送入污泥儲罐，單臺干污泥螺桿泵流量2～6 m3/h，輸出壓力16 bar，功率15 kW。

3.13 加氯、加藥間

現(xiàn)狀加氯、加藥間保留。本次設(shè)備按1.8 萬m3/d配備，其中，混凝劑采用PAC，設(shè)計最大投加量20 mg/L，設(shè)置PAC 投加系統(tǒng)1 套，配套計量泵和30 m3PE 儲罐1 座；本次加氯采用次氯酸鈉，設(shè)計最大投加量15 mg/L，設(shè)置次氯酸鈉投加系統(tǒng)1 套，配套計量泵及10 m3PE 儲罐1 座。

3.14 鼓風機房

現(xiàn)狀鼓風機房保留，平面尺寸25.2 m×7.2 m。本次設(shè)計規(guī)模1.8 萬m3/d，設(shè)計風量95 m3/min。具體拆除原有4 臺風機，新設(shè)空氣懸浮離心風機2 臺，1 用1 備，單臺風量95 m3/min，風壓55 kPa。

4 經(jīng)濟分析

工程總投資4029.77 萬元，單位處理水經(jīng)營成本為1.07 元/m3，單位水處理總成本為1.37 元/m3，處理出水水質(zhì)穩(wěn)定，達到DB32/1072—2018《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》中太湖地區(qū)其他區(qū)域內(nèi)重點工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值要求。

5 運行效果分析

目前，污水廠實際處理水量約1.8 萬m3/d。以下是污水廠提標改造完成后，運行十個月對各種污染物的去除效果。

從上圖中可以看出：①本次提標改造工藝對各污染物均有較好的去除效果，出水各類水質(zhì)指標都能穩(wěn)定達標，其中CODcr、BOD5、TP、NH3-N 去除率都在90%以上；②TN 的去除效果也較好，平均出水為7.41 mg/L，特別是在氣溫較低的冬季（1 月，2 月）也能穩(wěn)定達標，表明該工藝具有高效的脫氮效果。

6 結(jié)語

馬杭污水廠提標改造工程的建成和投產(chǎn)運行充分利用閑置的污水處理資源，有效解決當?shù)匚鬯康脑黾优c處理能力不足的矛盾，為當?shù)匚鬯豳|(zhì)增效的開展提供保證，也為周邊類似工業(yè)污水廠的轉(zhuǎn)型、改造及利用提供參考和借鑒。