丹东凤城污水处理厂一期工程提标改造的设计与运行

(1.辽宁大连迈克环境科技工程有限公司 辽宁 大连 116000) (2.辽宁省市政工程设计研究院有限公司 辽宁 沈阳 110000)

一、工程概况

凤城市污水处理厂为生活污水处理厂，位于凤城市凤山区凤山村9组，处理规模为3万吨/日。生化工处理工艺采用的是“悬挂链式A2/O工艺”。现出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级B标准。按照目前进水水质，现有生物反应池可以有效去除COD、BOD、SS、NH3-N等污染物，达到设计一级B标准。由于原工艺没有足够的除磷功能。回此，本次升级改造的目的是在满足原有生化效率的前提下，增加去除悬浮物功能和去除磷功能。目前污水厂大部分处理设施运行情况良好，一期设计紫外线消毒设备按一级B出水考虑，消毒指标出水粪大肠菌群数10000个/L。升级改造后一级A出水标准要求粪大肠菌群数≤1000个/L，消毒达不到要求的效果。因此在本次升级改造工程中将紫外线消毒设备更新改造。升级改造会增加污泥量，现有污泥脱水机工作按8h考虑，增加新增污泥后运行时间增至9h。不用增加脱水机设备。

二、出水水质

改造后处理后的出水由原来出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级B标准升级为一级A标准。

表一 设计污水处理厂升级改造进出水水质

三、工程设计

(一)Biolak工艺

凤城市污水厂现状生物处理工艺采用“悬挂链式A2/O工艺”，生化池由厌氧段、缺氧段和好氧段三段组成。按一期设计流量1250m3/h设计，生化池建1座，有效容积为18875m3，其中厌氧池1875m3，缺氧池4000m3，好氧池13000m3。有效水深5.0m。二沉池与曝气池合建，提高土地利用率。主要设计参数如下：

设计污泥负荷为0.08kg·BOD5/kg·MLSS·d，MLSS浓度为3500mg/l，实际污泥核算浓度为3500mg/l，核算污泥负荷为0.068kg·BOD5/kg·MLSS·d。符合规范要求。

泥龄15d

核算总停留时间15.1h，规范要求7～14h，符合规范要求。

核算厌氧区停留时间为1.5h，规范要求1～2h，符合规范要求。

核算缺氧区停留时间为3.2h，规范要求0～3h，符合规范要求。

核算好氧区停留时间为10.4h，规范要求6～9h，符合规范要求。

生化池供气量为159m3/min。核算气水比为7.6：1。规范要求不小于3：1，符合规范要求。

每座生化池厌氧区设潜水搅拌器4台，每台功率2.5KW，混合功率5.3W/m3。规范要求厌氧区采用机械搅拌器，混合功率宜采用2～8W/m3，符合规范要求。缺氧区设推流器4台，每台功率5.0KW，混合功率5W/m3。规范要求缺氧区采用机械搅拌器，混合功率宜采用2～8W/m3，符合规范要求。好氧区安装混合液回流泵2台，性能参数：Q=1800m3/h，H=2m，N=30KW。另有1台库备。回流混合液量86400m3/d，混合液回流比Rc为288%。规范要求混合液回流比100%～400%，符合规范要求。

回流及剩余污泥泵池与生化池合建，泵池中安装2台回流污泥泵和1台剩余污泥泵，还有1台库备。

回流污泥泵2台，1台性能参数：Q=600m3/h，H=5m，N=18.5kw。另1台性能参数：Q=300m3/h，H=5m，N=11kw。回流污泥量21600m3/d，污泥回流比Rr为72%。规范要求污泥回流比50%～100%，符合规范要求。

剩余污泥泵1台，性能参数：Q=100m3/h，H=10m，N=5.5kw。

二沉池尺寸：35×50×6m，有效水深5.0m。设计流量30000m3/d，总变化系数1.45。校核平均表面负荷为0.71m3/m2.h，最大表面负荷1.0m3/m2.h。规范规定二沉池表面负荷宜为0.6～1.5m3/m2.h,符合规范要求。校核二沉池沉淀时间4.8h，规范规定二沉池时间1.5～4.0h,符合规范要求。

现状生化池及深度处理去除率见下表：

表二 生化池去除率

表三 深度处理去除率

四、工程设计

(一)工程概况

凤城市污水处理厂提标改造工艺设计采用高效沉淀池-带有反硝化功能的连续流砂过滤器-紫外消毒渠-出水的工艺流程；出水水质指标从一级B提标改造至一级A，涉及TP、TSS、TN、氨氮指标；对于生物处理而言，C/N、C/P的比值是影响二级生化处理中脱氮除磷的重要因素，C/N≥4时，生物反硝化反应才可以正常进行，对于生物除磷则C/P≥20时，才能有较好的处理效果。

因本工程进水方式为雨污合流制，进水指标统计值略低于相关比值;碳源稍显不足，在后续设计中考虑留有碳源投加设备；放置因进水C/N比过低造成提标改造TN出水超标，对于TP也考虑增加相关加药设备。

(二)工艺流程

污水处理产工艺流程

(三)主要建筑物设计参数

1.二级提升泵站

为后续深度处理提供足够水头，提升泵站内设置溢流管；防止水量过大影响泵站正常运行；溢流能力:0.19m3/s；主要设备：一套DN400柔性鸭嘴止回阀。提升泵按最大进水量1812.5m3/h设计，选用4台潜水污水泵3用1备、变频控制；水泵设计参数Q=605m3/h，H=6.5m，N=2.2Kw。

2.高效沉淀池

高效沉淀池最大设计流量为1812.5m3/h(Kz=1.45)，设计每组两座，单座设计规模为1.5×104m3/d；高效沉淀池由机械混合部分和斜管沉淀池部分优化组合而成，前部设计为快速混合区域，中部采用慢速絮凝区域，后端采用斜管沉淀区域三部分组合而成；考虑到现场水温及进水条件，故设计参数如下：混合时间为3.04min,絮凝时间为12.50min.斜管沉淀池液面负荷为7.64m3/(m2.h),斜管区上升流速为8.31m/h。混合池进水SS≤20mg/L，絮凝后沉淀区进水SS≤30mg/L，出水SS≤10mg/L；进水TP≤1.0mg/L,出水TP≤0.5mg/L。

每组池体快速混合区域设置有1台快速搅拌器，N=4Kw，双叶轮提升式；慢速絮凝区域设置有2台慢速搅拌器，N=7.5Kw，双叶轮提升式；采用变频控制；斜管沉淀池采用SUS304集水槽、乙丙共聚材质蜂窝材质的斜管及其支撑结构、1台中心传动浓缩刮泥机组成；刮泥机D=10000mm,N=0.37KW,周边线速度2-4m/min。

每组池体配有1台回流污泥泵变频控制，Q=0-50m3/h，H=60m，N=5.5KW；1台剩余污泥泵，Q=0-20m3/h,H=60m,N=5.5KW；其中剩余污泥泵出口管道设置有电磁流量计和MLSS仪表，用于计量排放污泥总量及根据排放污泥控制单次排泥时间；回流污泥泵出口管道设计有电磁流量计，需根据进出水浊度和出水TP指标调节污泥回流量。

3.活性砂滤系统

活性砂过滤器安装在砼结构的滤池中，每6台过滤器组成一个独立的过滤单元共6个过滤单元，不锈钢材质活性砂过滤器共36套。活性砂滤系统单元包括：进水蝶阀DN300不锈钢材质6套、活性砂过滤器单套过滤面积≥6m2、不锈钢材质布水器、HEDP材质的空气提升泵、空气压缩机供气量6.87m3/min、工作压力7.0bar、功率37KW，储气罐容积2.0m3，P=0.8MPa，空气控制柜6台，单台系统最多可以控制10套活性砂过滤器、石英砂滤料粒径1.2-2.0mm不均匀系数小于1.5，石英砂床高度不小于2000mm。

工艺流程主要为：原水经进水管进入过滤器内部，并通过布水器均匀分配后上向逆流通过滤料层并外排，水中的污染物含量降低；同时石英砂滤料中污染物的含量增加，并且下层滤料层的污染物含量高于上层滤料。滤后水依靠重力自流从出水管排出。其中滤料清洗是依靠滤池底部的滤砂依靠空气提升泵的提升到达位于过滤器顶部的洗砂器，通过紊流作用使脏颗粒从活性砂中分离出来，杂质通过清洗水出口排出，清洗后的滤砂回落到砂床上层。砂子的循环在过滤器中心管内进行，活性砂过滤器系统的洗砂装置没有任何弯曲部位，使其能够避免因途径的弯曲而造成砂子循环的阻碍。自动冲洗水可以回流到污水处理厂的头端，这样形成一个闭路循环系统，唯一的废弃水来自于沉淀物的污泥。

(四)设计特点

1.考虑到现有进水水质中总氮、总磷指标相对较低且稳定；同时一期建设的biolak工艺在脱氮除磷效果上性能优异；故本次改造仅对二级生物处理工艺进行整体利旧、更新部分设备；保证脱氮除磷效果的优异及稳定。

2.针对一期水厂运行时间长、设备性能下降的情况；故采用高效沉淀池和连续流砂过滤器的组合应对水中较高SS负荷的冲击，运行效果良好。

3.针对占地紧张的问题，在设计高效沉淀池过程中；将池体中间空挡结构分为三层，自下而上分别设置设备层、缓冲层、和电气设备间；最大程度节省占地面积。

五、调试与运行

丹东凤城污水处理厂一期提标改造工作建成投产后，正常进行调试、并投入试运行，2018年进出水、水质见下表

表四2018年进、出水水质

Tab.2Influentandeffluentqualityin2018

由表四可得，进水COD=270-360mg/L、SS=109-140mg/L、TP=5.08-7.62mg/L、NH3-N=27.5-49.8mg/L、TN=42.9-60.3mg/L；实际进水指标与设计指标有一定的差异，进水氮、磷相对偏高，接近设计指标，相对可生化性较好；针对此类现状，为了达到出水水质标准要求，调试期间采取了相应的解决对策。

1.适当提高生化池的MLSS，由原MLSS=3800mg/L提高到MLSS=5500mg/L；解决方法为暂时停止排泥，适当增加进水量；待污泥浓度上升至调试要求值时，正常进水、排泥运行。

2.针对于来水TP偏高的情况，现有生物处理在保证总氮去除效果的前提下；提高排泥量，对于TP去除率的不足；经过现场烧杯实验后最终选用30%溶液浓度的PAC和1‰溶液浓度的PAM作为除磷和辅助药剂，投加点分别位于高效沉淀池的快速混合区和慢速絮凝区，投加量分别为28-40mg/L和100-150L/h；具体加药情况根据实验室化验结果调整。

六、总结

丹东凤城污水处理厂一期提标改造工程是辽宁省2018年污水处理改善人民生活环境的重点工程项目之一，项目克服种种困难、建成调试、正常运行之后大大减轻了对凤城爱河的水体污染；使得绿水青山、风景如画的凤城人民生活锦上添花。该工程采用Biolak的生物处理工艺，增加了高效沉淀池和连续流砂过滤器的深度处理工艺，实现了出水水质从一级B到一级A的提升和工艺的稳定运行；说明对于在污水提标改造工艺的选择和运行中，高效沉淀池和连续流砂过滤器的组合是可行的、优异的。