徐州荆马河污水处理厂扩建工程设计与运行

邱明 景爱民

摘要：介绍了徐州市荆马河污水处理厂扩建工程（首期5X104 m3/d）采用强化A2/O工艺+微絮凝过滤工艺的设计及运行情况。该项目要解决一期工程和扩建工程由于处理程度不同但又共用辅助设施，需要在处理工艺、水力流程及共用设施上协调，利用现有预留设施，确保经济、合理地使扩建工程出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A标准。

关键词：扩建强化A2/O微絮凝过滤一级A设计运行

Abstract: the article introduces the design MaHe xuzhou city sewage treatment plant expansion project (the X104 m3/5 d) the reinforced A2 / O process + micro flocculation the design and operation of the filtering process. The project will have to deal with A phase of the project and expansion project of different levels as A result of treatment but share auxiliary facilities, need in the process, hydraulic process and common facilities to coordinate, USES the existing obligate facilities, ensure that economic and reasonable make expansion project of the water reached the urban sewage treatment plant emissions standards "GB18918-2002 level 1 A standard.

Keywords: expansion strengthening A2 / O micro flocculation filter level 1 A design operation

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

工程概况

荆马河污水处理厂服务于国家淮河流域水污染防治重点城市徐州市经济技术开发区，设计总规模为20 X104 m3/d，工程分期建设，一期工程10 X104 m3/d规模于2004年3月投入运行，采用改良A2/O工艺，设计出水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。一期工程除预处理及二级处理设施按10 X104 m3/d规模建设外，其余设施土建均按远期20 X104规模建设。

随服务区域污水量增长及江苏省对污水处理厂出水标准的提高，徐州市决定对荆马河污水处理厂进行扩建，扩建工程规模10 X104 m3/d，首先扩建5 X104 m3/d，出水水质要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》 （GB18918—2002）中的一级A标准。扩建工程于2010年4月动工，于2010年12月通水，概算投资8566万元。

扩建工程设计

2.1 设计进出水水质

根据一期工程进水水质的特点及处理要求，扩建工程进出水水质指标见表1。

2.2 扩建工艺流程

扩建工程工艺流程图见图1。

图1 扩建工程工艺流程图

城市污水首先经过厂内预处理部分，包括粗格栅、进水泵房、细格栅及曝气沉砂池，预处理部分设施是为了提升污水以及保证后续处理构筑物设施、设备的正常运行；污水经过预处理部分进入到生物处理部分，生物处理部分包括A2/O生物池、二沉池以及污泥回流设施。A2/O生物池由选择区、厌氧区、缺氧区、好氧区四段组成，完成生物脱氮除磷和降解有机污染物的过程，重点是总氮的去除。生物池出水到二沉池进行固液分离，二沉池出水进入下一处理阶段——深度处理阶段；深度处理采用微絮凝精细过滤，重点去除SS和TP。二级处理的污泥除一部分回流至生物池，另一部分为剩余污泥将送至脱水机房进行机械浓缩脱水，脱水泥饼外运。转盘滤池的反冲洗水进入厂区污水管道回到进水泵房。

2.3 工艺方案优化与升级

一期工程采用改良A2/O处理工艺，出水水质达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》 （GB18918—2002）一级B标准，优于原设计出水标准。因此扩建工程工艺考虑在一期工程成功的基础上进行优化和升级，使扩建工程经济、合理地达到更严格的出水要求。优化及升级主要体现以下几个方面：

① 水力流程：扩建工程相对于一期工程增加了深度处理单元，水头损失增加了2.0m，由于一期工程和扩建工程共用进水泵房和尾水排放管。这里存在两个方案，方案一是将扩建工程预处理及生物处理单元高程控制与一期工程保持一致，增加20X104 m3/d规模中间提升单元以弥补深度处理单元增加的水头损失，这考虑了20X104 m3/d规模远期均达到一级A的出水标准。方案二：考虑深度处理单元增加的水頭有限，将扩建工程水力流程单独考虑，依靠已建的进水泵房一次提升，只需新建一座配水井，远期再考虑一期工程提标改造时兴建中间提升单元。

② 预处理单元：出于担心曝气沉砂池的曝气会对后续的厌氧磷的释放起到不利作用，一期工程采用旋流式沉砂池。在实际运行中，污水系统中含有类似焦炭状的废渣较多，旋流沉砂池除砂效果并不理想，一些废渣会被带入后续处理构筑物，造成能耗上升和维护管理的困难。扩建工程改用曝气沉砂池，除砂效果十分明显，而且出水TP指标并未显示其对除磷效果的影响。

③ 二级生物单元：一期工程A2/O生物池好氧段采用廊道推流式，推流式廊道中有机物浓度存在纵向梯度，理论上处理效果优于完全混合式，但设计中曝气头的布置容易受到局限，运行中较难控制沿程曝气量的变化，容易出现廊道末端因曝气量减少出现沉积的风险，给工艺控制和风机安全运行带来一定的困难。扩建工程中将好氧段改为三个完全混合池串联，每段根据污染物负荷变化的特点布置不同数量的曝气头，并根据各自的DO自动控制曝气量的大小，既有完全混合式耐冲击负荷的特点，又具有推流式处理效果好的特点，同时又避免了两者的缺点。

④ 沉淀单元：一期工程采用Φ45m中进周出的圆形辐流式沉淀池，设计负荷0.85 m3/m2·h，平均出水SS为17mg/L。扩建工程采用Φ40m周进周出的圆形辐流式沉淀池，设计负荷1.08 m3/m2·h，平均出水SS为10mg/L。对比可见，扩建工程采用周进周出辐流式沉淀池不光是设计负荷高出27%，节省的占地及土建投资，同时出水SS质量还提高了约70%。

⑤ 深度处理单元：通过对一期工程运行情况的分析，确定扩建工程二级处理的重点是去除BOD5、NH4-N和TN，使之达到或接近达到一级A的标准；深度处理单元重点解决SS达标问题；除磷采用生物除磷与化学除磷相结合的方法，分别在生物池出水及二沉池出水投加化学药剂，去除水中溶解性磷酸盐。因此，确定深度处理采用微絮凝过滤的工艺。经过论证与考察，过滤采用纤维转盘滤池，转盘滤池具有过滤效果稳定、操作简单，安全可靠等特点。

⑥ 脱水污泥储存：将一期工程污泥堆棚改造成混凝土脱水污泥料仓，解决了污泥堆场环境卫生差的问题，并且减轻了操作人员劳动强度，改善了厂区的环境卫生。

⑦ 与一期工程的结合：只需在一期建成的进水泵房、鼓风机房、脱水机房内增加相应设备即可为扩建工程服务。

主要处理构筑物设计参数

扩建工程新增的主要处理构筑物包括：细格栅及曝气沉砂池、A2/O生物池、二沉池及污泥泵房、混合及转盘滤池、紫外线消毒渠及加药间等。

3.1 细格栅及曝气沉砂池

三条细格栅渠道，其中二条渠道安装1.5m宽Φ6mm的筛网式，一条渠道安装间隙8mm的人工应急格栅；曝气沉砂池一座2格，按远期高峰流量5417m3/h设计，高峰停留时间6.2min，平面尺寸10.0X35.3m，有效水深3.6m，安装一座移动式吸砂撇油机，最大空气量780m3/h。

3.2A2/O生物池

A2/O生物池由选择池、厌氧池、缺氧池和曝气池通过公用隔墙组合在一起。公用隔墙底部设有平衡孔，并在生物池中部设有排水坑和放空管。平面尺寸127.7X39.6m，有效水深6.0m。

选择池

生物池采用多点进水方式，分别从选择区和厌氧区进水。在选择池，微生物能利用部分进水中的有机物作碳源进行反硝化，去除回流污泥带入的硝酸盐，消除硝酸盐对后续厌氧池放磷的不利影响，并能防止丝状菌生长，改善二沉池的沉淀性能。选择池的容积按停留时间50min设计，设有1台7.6kW的快速搅拌器。

厌氧池

在厌氧条件下微生物中聚磷菌成为优势菌种，它会充分释放出体内的磷酸盐，并利用进水中的有机物快速增殖。厌氧池停留时间按1.5h设计，设有2台7.6kW的快速搅拌器。

缺氧池和曝气池

缺氧池和曝气池组成带反硝化曝气池，设计泥龄9.46d，名义停留时间12.2h，混合液浓度3.8g/L，污泥负荷0.073kgBOD5/kgMLSS.d，剩余污泥量8087kgSS/d，最大供气量13889m3/h。

缺氧池为矩形水池，中部设有隔墙和导流墙，微生物能利用进水中的有机物将从曝气池回流的硝酸盐转化为氮气，从而达到脱氮的目的。缺氧池名义停留时间3.4h，设2台6.8kW的慢速推进器。

曝气池始终保持富氧状态，并使活性污泥保持悬浮状态。在这种情况下，污水中的BOD5得到降解，氨氮转化成硝酸盐；同时，在厌氧池释放的磷酸盐，被微生物过饱和吸收，通过剩余污泥排除。

3.3 二沉池及污泥泵房

二沉池按高峰流量2708m3/h设计，采用2座直径40m的周进周初辐流式二沉池，设计表面负荷1.08 m3/m2·h，池边水深4.5m；污泥泵房安装3台污泥回流泵，变频调速，2用1备，单泵流量1400m3/h，扬程5.0m，功率37kW；安装2台污泥回流泵，1用1备，单泵流量120m3/h，扬程7.0m，功率4.7kW。

3.4 混合及转盘滤池

经过强化二级生物处理后，污水中主要的污染物指标基本或接近达到出水标准要求，进入深度处理阶段采用微絮凝过滤的目的是进一步除磷和去除SS。混合池设有两座，总有效容积90m3，每座混合池安装1台4.0kW的搅拌机；纤维转盘滤池装有20片直径3.0m的盘片，单盘有效过滤面积12.6m2，设计滤速15m3/h.m2，装有台反冲洗水泵，单泵流量50m3/h，扬程7.0m，功率2.2kW。

3.5 紫外线消毒

紫外线消毒渠按高峰流量5417m3/h设计，设有三条渠道，其中两条1.6m宽的渠道考虑装设紫外线消毒设备，扩建首期安装1套，设计紫外线剂量27mJ/cm2，中间1.0m宽渠道为事故渠道。为了确保渠内水深，设计采用固定指形堰出水。

3.6 加药间

设计化学除磷采用聚合氯化铝（PAC），两点投加：同步沉淀设计投加量17.6mg/L，配备2台隔膜计量泵，1用1备，单泵流量380L/h；后置投加量4.26mg/L，配备2台隔膜计量泵，1用1备，单泵流量130L/h。

运行效果

本工程经过半年的运行检验，扩建工程效果良好，出水水质达到了预期目标，全面达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一級A标准。表2显示了同一进水水质，一期工程和扩建工程的出水水质情况。

表2 徐州荆马河污水厂2011年1~6月水质统计表

注： 1.表中单位除粪大肠菌为个/L外，其余单位均为mg/L。

2.由于TN指标不在一期工程常规检测范围内，根据历年抽样检测表明，进水NH4-N平均为20.32mg/L时，TN平均为30.36mg/L，一期出水总氮平均为15.14 mg/L。

由于荆马河污水处理厂一期工程和扩建工程共用辅助设施，电耗无法分开，按照目前实际电耗，减去一期工程往年平均电耗，估算扩建工程电耗约为0.23kWh/m3；荆马河污水处理厂经过小试和中试除磷药剂改用性价比更高、效果更好的硫酸铝，而且只在生物池出水一点投加，加药量约25~30mg/L。

结语

在国家重点流域的水污染防治区域，提高城镇污水处理厂排放标准至少为一级A已成为一种现实，在新建和扩建工程中采用什么工艺能经济、合理的达到目标一直是关注的焦点。荆马河污水处理厂扩建工程的运行效果证实了“重点放在二级生化处理，配合简单、精细的转盘过滤”工艺思路是正确解决问题的方法之一，同时扩建工程运行的电耗、药耗指标表明二级生化处理采用A2/O工艺的经济性。该工程竣工后调试不到一个月，出水就稳定达到了一级A标准，投入正式运行。成功的经验主要在于前期的充分调研工作，设计方与运营方对一期工程做了详尽的分析，总结、吸取了成功的经验和教训，使得扩建工程迅速达到设计要求，为目前出水需要达到一级A标准的污水处理厂的建设提供了有借鉴意义的成功案例。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。