富源县城污水处理厂二期工程设计

刘会平，张 冬，吴 茜，王 灵，杜明昊

（1.江苏凌志环保工程有限公司；2.凌志环保股份有限公司，江苏 宜兴 214200）

富源县城污水处理厂总设计规模为4.0×104m3/d，一期设计规模为2.0×104m3/d，于2014年11月投入运行，主要接纳富源县城的生活污水，出水指标达到《城市污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，部分出水用作中水回用，剩余排入受纳水体小黄河。

污水处理厂厂区一期征地面积为31亩，包含二期工程占地面积，因此二期工程无需征地。污水处理厂位于富源县中安镇南面龙海村委会辖区范围内。富源县城污水处理厂二期工程规模为2.0×104m3/d，污水处理主体工艺采用“高效稳定生物倍增”工艺，充分利用高效稳定生物倍增工艺抗水量、水质冲击负荷强，且脱氮除磷效果好，运行方式灵活的特点。

1 工程设计

1.1 进出水水质

在确定富源县城污水处理厂二期工程进水水质时，人们主要依据富源县城污水处理厂现状进水水质情况及富源县城污水处理厂二期工程服务区域，并参照其他同类型污水处理厂的设计进水水质资料。经过调研，确定本工程进水水质如下：CODCr≤300 mg/L、BOD5≤ 130 mg/L、SS≤250 mg/L、TN≤30 mg/L、氨氮≤25 mg/L、TP≤3 mg/L。出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A标准[1]。

1.2 一期工程存在的问题分析

富源县城污水处理厂一期工程于2011年4月建成并开始运行，至今已运行将近4年时间，现状处理水量达到一期设计规模的100%，甚至已经超过一期设计规模。因此，建设二期工程迫在眉睫。富源县城污水处理厂设计出水水质要求达到《城镇污水处理厂污染排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，由污水厂日常监测数据及运行资料分析，项目自建成以来运行较为正常，现状进水条件下厂区出水可稳定达标排放。但目前情况下厂区仍存在以下几方面问题：一是粗格栅及进水泵房所配拦渣设备——钢丝绳牵引式格栅除污机已经损坏，目前已无法正常运行；二是细格栅及旋流沉砂池所配砂水分离器无砂粒排出，除砂效果不理想。

1.3 工艺流程

污水自流进入粗格栅，污水中较大悬浮物在此被去除，而后进入提升泵房，经污水泵提升进入细格栅及旋流沉砂池，除砂后的污水通过自流进入高效稳定生物倍增池，去除大量的CODCr、BOD5、SS、N、P等，如图1所示。高效稳定生物倍增池出水进入微絮凝及滤布滤池，在微絮凝及滤布滤池前置反应池内投加PAC进行反应，形成矾花，可以对比较细小的SS进行吸附，进一步降低水中P的含量。反应池出水自流进入滤布滤池，出水进入紫外消毒池消毒后，经巴氏计量槽计量后排入小黄河。

粗格栅、细格栅栅渣以及沉砂池泥砂处理后运至干化场做进一步处理。高效稳定生物倍增池产生的剩余污泥先排入污泥浓缩池，再由污泥螺杆泵输送至浓缩脱水一体机进行深度脱水，脱水后的泥饼由业主外运至垃圾填埋场做进一步处理。

图1 工艺流程

由于一期工程实施时粗格栅及进水泵房、细格栅及旋流沉砂池、紫外线消毒池、污泥浓缩池、污泥脱水机房、鼓风机房等土建均已按4.0×104m3/d规模完成，其中污泥浓缩池设备也按照4.0×104m3/d一次完成，因此余下构筑物均需增加相应设备。二期工程新建建构筑物为：高效稳定生物倍增池1座，微絮凝及滤布滤池1座以及进出水在线监测室各1座。同时，针对一期工程运行中出现问题，人们在二期设计时做调整解决。

2 主要构筑物及其参数

2.1 粗格栅及进水泵房

粗格栅及进水泵房土建已由一期工程完成，设备按一期2×104m3/d配置，本次二期工程根据一期运行中存在问题及工艺需要，增加两套机械粗格栅（格栅宽度B=1 100 mm，栅条间隙e=20 mm，N=1.5 kW），其中1套替换一期已坏格栅机。新增污水提升泵2台（Q=560 m3/h，H=13 m，N=37 kW）。

2.2 细格栅及旋流沉砂池

细格栅及旋流沉砂池土建已由一期工程完成，设备按一期2×104m3/d配置，本次二期工程新增1套机械细格栅（格栅宽度B=1 200 mm，栅条间隙e=5 mm，N=1.1 kW）。由于一期工程采用提砂泵排砂效果不好，因此二期工程改用气提排砂，新增2套旋流沉砂装置（直径D=3 650 mm，N=0.75 kW，含气提装置），同时新增2台鼓风机（Q=2 m3/min，H=5 m，N=4.0 kW）。

2.3 高效稳定生物倍增池

高效稳定生物倍增池是本工程处理工艺的核心，新增1座（2组），单组设计处理规模1.0×104m3/d。

高效稳定生物倍增工艺是通过可防堵塞曝气系统、生物除磷系统、空气提升系统及快速澄清装置，将生物硝化、反硝化、释磷、吸磷以及有机物氧化等各工艺全部协调在同一反应池内同时进行，并在池内设立沉淀区（相当于二沉池）的一种新型城市污水处理工艺。其高效曝气设备确保低氧条件下微生物去除好氧有机物（特别是在同一反应器内实现硝化反硝化），同时保证高效搅拌效果，并且工艺稳定，维护方便。它省去了传统工艺的污泥回流泵房、二沉池等构筑物及配电、管道等相应设备，具有出水稳定、设备高效、投资与运行成本低以及占地面积小等优点，有较强竞争力[2]。污水处理流程为：进水→厌氧区→气提区→曝气区→沉淀区→出水。污水首先与沉淀区回流污泥共同进入厌氧区，进行厌氧释磷，然后进入提升区经提升装置提升，进入环形曝气区，进行大比倍循环，出水进入沉淀区，进行泥水分离，沉淀区出水进入深度处理和消毒单元处理后排放，沉淀区污泥部分回流，部分以剩余污泥的形式排出污水处理体系进行污泥处理。

本工程高效稳定生物倍增池设计参数（单组）：有效水深6.0 m，有效容积6 365.2 m3，停留时间15.0 h，污泥负荷NS＝0.053 kg BOD5/kg MLSS·d，容积负荷 NV＝ 0.238 kg BOD5/m3·d，污泥浓度 MLSS＝4 500 mg/L，污泥回流比：50%～150%，沉淀池表面负荷：1.69 m3/（m2·h）。池内配置1 144根管式曝气器（L=1 m）、1套桁车式吸泥机（L=11.2 m，N=2×0.55+15 kW），3台潜水推进器1（直径1 100 mm，N=2.2 kW），4台潜水推进器2（直径2 500 mm，N=7.5 kW），2套气提装置，16套出水堰（L×B×H=5 000 mm×400 mm×400 mm），1套闸门（1 000 mm×1 000 mm），382 m3斜管填料（PP材质，L=1 m）。

2.4 微絮凝及滤布滤池

加药后形成絮体的污水经过滤池过滤，达到除磷、去除SS和部分BOD5的目的，微絮凝及滤布滤池出水进入紫外消毒池，反洗出水排入厂区污水管，达到彻底去除SS和磷的目的。该池土建及设备均按总规模4.0×104m3/d进行设计，配置2套转盘过滤器（NTHB-8，滤盘直径3 m），3台搅拌机（直径3.0 m，N=0.75 kW），1套PAC加药装置（V=3 m3，N=0.75 kW）。

2.5 紫外线消毒池

一期工程消毒池土建已按4.0×104m3/d完成，二期工程只需增加设备，新增1套紫外消毒装置（64支灯管，N=22 kW）。

2.6 污泥浓缩池

污泥通过污泥浓缩池浓缩后由螺杆泵将污泥打入压滤机进行脱水处理，一期工程土建及设备已按4.0×104m3/d完成。

2.7 污泥脱水机房

一期工程实施时脱水机房土建已按照4.0×104m3/d完成，设备按一期规模配置，预留二期位置，因此本工程增加相应设备。二期工程新增污泥量2 800 kg/d，污泥浓缩脱水前需投加药剂，药剂采用聚丙烯酰胺（PAM），投加量按照4 kg聚合物/t干泥，脱水后污泥含水率≤80%[3]。新增1套带式浓缩脱水一体机（带宽1.5 m，N=2.2 kW），1台污泥螺杆泵（Q=40 m3/h，H=30 m，N=11 kW），PAM加药装置1套，PAC加药装置1套。

3 系统运行情况

本工程于2016年5月进行了环保验收，分别对污水厂进出水口进行了采样监测，出水各项指标均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，较好地实现了设计要求。

4 结论

本工程采用高效稳定生物倍增工艺作为富源县城污水处理厂二期工程的主体处理工艺，从一期工程实际运行效果来看，本工艺运行稳定，脱氮除磷效果好，污泥沉降性好，占地面积少，水质冲击负荷强。出水水质可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A标准。

本工程新增建构筑物有：高效稳定生物倍增池、微絮凝及滤布滤池、进出水在线监测室。本工程总投资2 857.3万元，其中工程直接费为2 245.19万元，处理水单位直接运行成本0.53元/t污水，单位水经营成本0.69元/t污水，单位总运行成本0.86元/t污水。