上海松江西部水环境净化有限公司提标改造工程设计

2018-06-22孙金凤

科学与财富 2018年15期

孙金凤

摘要：上海松江西部水环境净化有限公司一二期已建规模为10万m3/d，污水厂处理工艺采用多模式A/A/O+高效沉淀池工艺，出水执行一级B标准。本工程对该污水厂现状10万m3/d的污水处理规模进行提标改造，在深度处理区的高效沉淀池后新增滤布滤池，将出水提标至一级A+标准（NH3-N、TP按地表Ⅳ类水）。本文详细介绍了该提标改造工程的工艺流程、进出水水质指标及主要构筑物的设计参数及工艺特点。

关键词：污水处理厂；提标改造；滤布滤池；工程设计

Shanghai Songjiang Jiangxi Water Environment Purification Co.， Ltd

Sun Jinfeng

Shanghai Songjiang Water Environment Purification Co.， Ltd. 201616

Abstract： The scale of the first phase of Shanghai Songjiang River Water Environment Purification Co.， Ltd. has been set at 100，000 m3 / d. The wastewater treatment process adopts a multi-model A / A / O + high-efficiency sedimentation tank process， and the effluent carries out Class I B standard. In this project， the sewage treatment plant in the status of 100，000 m3/d will be upgraded and the filter cloth filter pool will be added after the high-efficiency sedimentation tank in the advanced treatment area， and the effluent water will be raised to the first-level A + standard （NH3-N， TP according to surface iv water）. This paper describes in detail the process flow of the proposed upgrading project， the water quality indicators of the inbound and outbound water， and the design parameters and process characteristics of the main structures.

Key words： sewage treatment plant， upgrading of the standard， filter cloth filter， engineering design

1 工程概况

1.1 工程规模和建设内容

上海松江西部水环境净化有限公司位于上海市松江区小昆山镇，油墩港以西，规划乐都路以北，污水厂远期总规模为34万m3/d，一二期工程已建成规模为10万m3/d。服务范围近期为松江新城（张家浜以北、沈泾塘以西区域）、佘山镇、松江科技园区（含小昆山镇）以及石胡荡镇（秀春塘以西区域），总服务面积约70.86km2；远期在近期的基础上增加泗泾镇（洞泾港以西区域）和洞泾镇（洞泾港以西区域），总服务面积约226.4km2。

上海松江西部水环境净化有限公司一期规模为5万m3/d，位于东升港以东，用地面积6.46公顷；二期扩建规模为5万m3/d，位于东升港以西，用地面积3.78公頃；现状总规模为10万m3/d。一、二期工程污水处理采用多模式A2/O鼓风曝气生物脱氮除磷工艺，污泥采用重力浓缩、机械板框脱水工艺。

本工程为对该污水厂现状10万m3/d的污水处理规模进行提标改造，在二期工程执行的出水水质一级B标准的基础上，提标至一级A+标准（NH3-N、TP按地表Ⅳ类水）。该工程将有效提高污水厂的出水水质，更好的保护上海市水环境。工程于2016年11月份开工建设，于2017年12月投入运行。

1.2 设计难点

（1）上海松江西部水环境净化有限公司二期扩建已征地3.9hm2，虽预留了滤池用地，但已建构筑物距离仍较近，地下管线密布，预留的可施工场地仅35m×35m，对污水深度处理工艺的选择有一定的限制。

（2）为减少原二期工程的水力提升能耗，原处理工艺在高效沉淀池和出水泵房之间，预留的深度处理构筑物水头不大，为1.4m，对深度处理的工艺选择也有一定的局限。

2 工程方案论证

2.1 化学除磷工艺

根据现状的出水统计报表，生物处理系统的TP的去除率较好。按出水水质要求TP不大于0.3mg/L，可以采用后置投加的方式，即在生反池出水口设置加药点，用后置投加工艺作为化学除磷的辅助措施。因此本工程除磷采用“以生物除磷为主、化学除磷为辅”的方式，其中化学除磷为后置投加。

2.2 生物脱氮工艺

一期生物反应池厌、缺氧池的设计停留时间均为2.7小时，每组生反池中厌氧池为2格，缺氧池为2格。为确保一级A标准的TN稳定去除效果，需增加缺氧区停留时间，加长现有的进水渠道至第四格并安装闸门，厌、缺氧停留时间可实现1：3，便于生反池的正置、倒置的多模式运行和灵活控制；同时6台内回流泵使用至今已出现问题，需要更换。

2.3 污水深度处理工艺

从本工程进、出水水质来看，并结合生物反应系统的改造思路，在二级处理的过程中BOD5、TN、NH3-N、TP的去除要求已经达到，故深度处理工艺的选择主要去除SS等颗粒状和胶体状杂质。选择的工艺应确保能充分利用原有建构筑物，并且出水水质好、运行稳定、管理简便、低耗节能。

考虑到本工程二级处理出水水质悬浮物含量已经较低，因此提标工程增设过滤工艺。过滤技术可以稳定保证SS、TP达标，可简化污水厂处理流程、降低投资费用、减少运行费用。目前主流的过滤工艺可分为纤维滤池、深床滤池及滤布滤池。

（1）纤维束滤池以纤维束滤元为滤料，具有吸附截留SS和生物脱氮功能。滤池内设有纤维密度调节装置，滤池运行时，水通过滤层产生阻力并向滤层加压，使滤层孔隙率沿水流动方向逐渐缩小，密度逐渐增大，相应滤层空隙直径逐渐减小，实现了理想的深层过滤。当滤层需清洗时，纤维滤料在反洗水和气的作用下使滤层“放松”，滤料回复自由，即可用水方便的进行清洗[1]。

（2）深床滤池作为深度处理单元既可以作为二级生化脱氮除磷工艺的强化补充，也可以在进水C/N不足、冬季水温低、生化池容积受限等不利情况下，确保出水氮、磷含量达标。深床滤池为下向流重力式滤池，有较高的去除悬浮物的效果。滤池运行过程中二级处理出水中的微生物不断地被截留或附着在滤料间隙或表面，为滤床提供大量的微生物菌群，其中含有大量反硝化过程所需兼性、异养菌群，为深床滤池进行反硝化过程提供了微生物基础，因此深床滤池具有运行灵活、反硝化功能启动快的特点[2]。

（3）滤布滤池又称为滤布转盘过滤器，它与膜过滤一样，都属于表面过滤，它使液体通过一层隔膜（滤料）的机械筛滤，去除悬浮于液体中的颗粒物质。每套滤布滤池一般包括滤盘、清洗装置及排泥装置。过滤期间，滤盘处于静止状态，有利于污泥的沉积。反冲洗期间，滤盘以1转/分的速度旋转。反冲洗泵利用中空管内的滤后水冲洗滤布，并排除反冲洗水[3]。滤布滤池工艺具有处理效果好、出水稳定、连续运行能耗低、承受高水力及悬浮物负荷能力强、全自动运行、操作及保养简便、运行费用低、土建费用低及占地极小等优点，目前在污水处理厂中应用越来越广泛。

采用纤维滤池，所有设备材料均可国产化。过滤水头较大，达2.5～3.0m，需设提升泵房。采用气、水反冲洗，要开启或关闭的阀门较多，人工操作比较复杂，工作强度较大。

深床滤池方案，具有普通砂滤的特点，可以满足一级A或更高的出水标准要求，运行灵活。可同时去除SS和TP，运行稳定可靠，处理效果好。但是由于本厂预留用地有限，需要额外占用绿化隔离带，且水力高程需再增加提升泵，与本工程的契合程度较差。

若采用滤布滤池，滤池占地面积少，水深浅，过滤水头小，综合投资较低。且转盘滤布滤池连续工作，间歇排泥，自控化程度高，运行管理简单，能耗少，年运行费用低。只是滤布寿命较短，需要定期更换。本工程深度处理主要以去除SS为主，考虑到本工程实际情况，为便于施工，节约能耗，污水深度处理采用滤布滤池工艺。

3 工程设计

3.1 设计水量

上海松江西部水环境净化有限公司提标改造工程设计水量为：已建规模10万m3/d，总变化系数Kz=1.3。

3.2 设计水质

本工程在主体工艺不变的前提下，进行提标改造，上海松江西部水环境净化有限公司提标改造工程设计进水水质为：CODcr≤350mg/l，BOD5≤150mg/l，SS≤250mg/l，NH3-N≤30mg/l，TN≤40mg/l，TP≤4.5mg/l。

上海松江西部水环境净化有限公司尾水执行《城镇污水处理厂污染物排放控制标准》（GB18918-2002）的一级A标准，其中NH3-N、TP执行地表Ⅳ类水标准，主要指标为：CODcr≤50 mg/l，BOD5≤10mg/l，SS≤10 mg/l，TN≤15mg/l，NH3-N≤1.5mg/l（水温≤12℃時，NH3-N≤3 mg/l），TP≤0.3mg/l，粪大肠菌群数≤103个/l。

3.3 工艺流程和工程内容

松江西部水环境净化有限公司提标改造工程各处理环节采用的主要工程方案有：

1.预处理（现有）：采用细格栅+曝气沉砂池

2.二级生物处理（现有）：采用多模式A2/O鼓风曝气生物脱氮除磷工艺

3.二沉池（现有）：采用中心进周边出原形沉淀池

3.深度处理（现有+新增））：高效沉淀池（现有）+滤布过滤（新增）工艺

4.消毒工艺（现有）：次氯酸钠加氯接触工艺

5.污泥处理工艺（现有）：采用重力浓缩、机械板框脱水工艺

松西污水处理厂升级改造工程工艺流程如下图所示。

图3工艺流程图

3.4 总平面设计

根据地形及原上海松江西部水环境净化有限公司平面布置，综合工艺流程要求，二期工程建设时，在新征用地北侧的高效沉淀池和出口泵房之间，预留了滤池建设用地，本次提标工程的滤池即使用该用地。

图1 污水厂总平面布置图

3.5 水力高程设计

本工程采用公司现状地面标高作为设计地面标高，现状地面标高约为3.8m（吴淞高程）。

新增的滤布滤池水力高程介于高效沉淀池出水和出水泵房进水之间，预留的水头损失满足滤池要求。

图2 提标改造工程水力高程图

3.6 污水深度处理工艺设计

本工程滤布滤池具体方案：

（1）设计水量

Q=10万m3/d，Kz=1.3，最大时处理水量5417m3/h；

（2）设计水质及水温

本次深度处理工程设计进出水水质如下：

去除TN/TP和SS时进、出水水质：（单位：mg/l）

设计最低水温为12℃

（3）工程设计

按10万m3/d规模，并考虑变化系数。

土建平面尺寸：30.3m×13.3m，滤布滤池共6组，每组尺寸8.0m×2.6m。

规格：滤盘直径2.0m，有效过滤面积540m2，滤布网孔直径5微米。

设计滤速：平均流量≤7.7m3/h·m2，高峰流量≤10.0m3/h·m2。

滤池全部水头损失0.85m。

图4 滤布滤池平面图

（4）主要设备：

A.滤布过滤器：

数量： 6套

参数：单套过滤面积≥90m2，滤布网孔直径5微米

功率：0.79kw

B.反洗泵：

数量：6台

参数：Q=59m3/h，H=10m

功率：5.5kw

3.7 其他改造

因新建了深度处理构筑物，本厂相关设施也需要配套改造，具体包括：

1）一期二沉池（共2座）的出水槽损坏，已影响出水效果，本次同步改造；

2）一期细格栅旋流沉砂池，使用至今已出现池内壁与污水接触的钢砼结构表面腐蚀严重，严重影响水池结构的正常使用。为保证污水厂正常生产，延长池体的结构寿命，拟在本阶段工程中对细格栅池体内池壁结构进行修复。包括内壁凿毛清洗、植筋、附加补强钢筋网、注入专用聚合物细石砼、防水防腐料涂装等。同时2台立式桨叶式分离机设备老化，予以更换。

3）一期工程的有些設备已无法使用，需要更换，包括一期进水泵房的4台电动阀门，一期生反池的电动渠道闸门等。

4）除臭系统：需要按《城镇污水处理厂大气污染物排放标准（DB31/982-2016）》执行。因此本次提标改造拟在已建的生物除臭设备上，增加活性炭吸附装置，强化尾气的排放浓度控制。

5）中控室配套改造，增加深度处理相关硬件和软件；

6）为便于车辆进出，进厂道路由现状的土路面改为沥青路面；

7）总平面管线、绿化、道路、及电气、仪控等相应改造。

5 结语

1、松江西部水环境净化有限公司提标改造工程是在现状一、二期10万m3/d的基础上进行出水水质的整体提标，出水达到一级A+标准（NH3-N、TP指标按地表Ⅳ类水）。

2、对TP采用“生物除磷为主，化学除磷为辅”的方式；对TN采用延长厌缺氧区的停留时间，确保出水达到本次提标改造的目标。

3、结合本工程用地有限等因素，在污水处理厂深度处理区新建滤布滤池一座，保证出水SS达标。

4、本工程已竣工通水，目前运行情况良好。

参考文献：

[1]白明，刘凡清，葛培玉，辛亚峰.纤维束滤池在城市污水处理厂中的应用研究.给水排水，2009（35）