库区某污水处理厂提标改造设计

黄 康，郑星宇，何 华，刘红霞

(1.重庆市渝东水务有限公司，重庆 404000；2.重庆市三峡水务北碚排水有限责任公司，重庆 400700；3.重庆市排水有限公司，重庆 400012；4.重庆和睦环保工程有限公司，重庆 401121)

1 概述

该污水处理厂一期处理规模为20000m3/d，二期提标改造工程建设规模为30000m3/d，土建规模兼顾扩建工程提标部分。出水水质根据要求也由一期的一级B 标升为《城镇污水处理厂污染物排放标准》 （GB 18918—2002） 中的一级A 标准。根据保护三峡库区水环境的需要，并针对目前该污水处理厂一期已超负荷运行，对该污水处理厂二期扩建及提标改造工程是十分必要和紧迫。

2 进、出水水质及工艺流程

该污水处理厂一期工程采用具有生物脱氮除磷功能的CASS 生物池工艺，并辅以化学除磷，保证出水磷酸盐小于1.5mg/L。一期设计进、出水水质见表1。执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》 （GB18918-2002） 一级标准的B 标准。

污水处理厂提标改造后，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002） 一级标准的A 标准。设计进、出水水质见表2。

表1 一期工程设计进、出水水质

一期工程污水处理工艺为：粗格栅—进水泵站—细格栅—旋流沉砂池—CASS 生物池—接触池消毒池—达标出水。二期采用A/A/O+MBR 工艺，污泥处理采用机械浓缩脱水工艺。

根据提标要求，污水处理区设置细格栅及曝气沉砂池、精细格栅、A/A/O 生物池及MBR 膜池等生产构筑物，顺工艺流程从北向南布置。紫外线消毒渠及回用水池靠近排放水体布置。鼓风机房靠近生物池布置。对主要的臭气源集中收集处理。

表2 提标改造工程设计进、出水水质

3 工程设计

本工程为地埋式污水处理厂，扩建工程近期（2020 年）：污水量1.5 万m3/d，污水量总变化系数系数K=1.40（变化系数按4.5 万m3/d 考虑），最大小时流量875m3/h；远期（2030 年）：污水量3 万m3/d，污水量总变化系数系数K=1.36（变化系数按5.0 万m3/d 考虑），最大小时流量1700m3/h。

由于本工程为地埋式污水处理厂，土建构筑物扩建难度较大，只能土建构筑物一次性建成，设备可分批按照。

3.1 主要生产建（构） 筑物设计

1） 细格栅间及曝气沉砂池。

①细格栅：按远期流量1813m3/h 设计，过栅流速0.8m/s，栅条间隙5mm。主要工程内容为设2 道自动除渣的内进流网板格栅除污机，每道格栅渠道宽1.2m，空隙5mm，栅前水深0.9m。近期格栅每天拦截的栅渣量约1.5m3/d，栅渣含水率约80%，栅渣用螺旋输送机输送至栅渣压榨机，栅渣经压榨后外运。

②曝气沉砂池：按远期流量1813m3/h 设计，水平流速0.06m/s，水力停留时间4.8min。主要工程内容为：设曝气沉砂池一座，单座分2 池，每池宽3.1m。近期的2 座池中间各设有一台提砂泵，并抽送砂水混合物输送至砂水分离器，分离后的干砂外运。砂泵设在沉砂池下部。排砂量约1.5m3/d，含水率60%。

2） 精细格栅。

精细格栅间土建按规模30000m3/d 设计，设备按远期规模30000 万m3/d 设计。设计流量：Q=1813m3/h，过栅流速：0.7m/s，网板孔隙：1mm。主要工程内容为：设2 道内进流式网板格栅除污机，每道格栅渠宽1.4m，网板孔隙1mm，栅前水深1.0m。运行方式为：格栅除污机可人工启动、定时启动或根据格栅前后水位差自动运行。格栅每天拦截的栅渣量约4.5m3/d，栅渣含水率约60%，栅渣通过螺旋压榨机压榨后外运。

3） A/A/O 生物池。

土建规模为30000m3/d，分为两座生化池，单座规模15000m3/d。设计水温15～25℃，冬季水温按13℃校核。

单座设计参数为：A/A/O 生物池总停留时间为11h；厌氧池水力停留时间为1.5h，污泥浓度为3.2g/L；缺氧池水力停留时间为4h，污泥浓度为6.5g/L；好氧池水力停留时间为5.5h，污泥浓度为8.3g/L，气水比为6.3∶1；缺氧至厌氧回流比为100%，好氧至缺氧回流比为300%，膜池至好氧回流比为500%。

主要工程内容为设A/A/O 生物池2 座，每座分为厌氧、缺氧、好氧三个区域。单座厌氧池平面尺寸24.0m×6.4m，有效水深6.10m，池深7.4m。单座缺氧池平面尺寸12.0m×34.4m，有效水深6.05m，池深7.4m。单座好氧池平面尺寸10.75m×53.3m，有效水深6.0m，池深7.4m。主要设备为（1 座生物池） 厌氧池推流器2 台，单台功率3kW；缺氧池推流器2 台，单台功率3kW；好氧池推流器2 台，单台功率3kW；曝气器1310 个，Ф300，3m3/h·个；膜池至好氧池回流泵，2 台，1 用1 备，1 台变频，单台869L/s，1.0m，18.5kW；好氧至缺氧池回流泵，2 台，1用1 备，1 台变频，单台521L/s，1.0m，10kW；缺氧至厌氧池回流泵，2 台，1 用1 备，1 台变频，单台175L/s，1.0m，4kW。运行方式为：厌氧池、缺氧池和好氧池水下推进器连续运转，使污泥处于悬浮状态。好氧池溶解氧通过调节鼓风机的送风量，控制在2.0mg/L 左右。当溶解氧浓度变化超出范围时，首先由溶解氧测定仪发生信号，启动供气管上的电动调节阀，气量的变化使管网压力发生变化，然后由压力传感器将信号传送到鼓风机的导叶控制器，调节导向叶片的角度和开度，使供气管网压力回到最佳状态。

4） MBR 膜池及膜设备间。

土建设计规模为30000m3/d，分为2 座，单座规模15000m3/d。膜池水力停留时间1.38h；单座膜池设膜箱22 个，单个组件面积为2100m2；名义通量为17.65 L/m2·h；污泥浓度为10g/L。

主要工程内容为设膜池2 座，单座平面净尺寸为21.7m×16.8m，有效水深3.6m，池深5.15m。设产水池2 座，单座尺寸8.1m×5.85m×5.15m。设中和池2 座，单座尺寸8.1m×5.85m×5.15m。设清洗池2 座，单座尺寸11.3m×5.85m×5.15m。设膜设备间2 座，单座平面尺寸7.5m×23.15m。主要设备包括：膜组器44 组，单组膜面积2100m2，PVDF 中空纤维中衬膜；产水泵9 台，8 用1 备，单台Q=250m3/h，H=11.5m，N=15kw，变频控制。液环真空泵2 台，1 用1 备，单台Q=165m3/h，最大真空度4%，4kW。

5） 鼓风机房。

鼓风机房设计装规模30000m3/d。设计参数为生物池好氧区近期设计供气量为8400m3/h；供气压力为0.07MPa。膜吹扫设计供气量为184m3/min；供气压力为0.044MPa。

主要工程内容包括：①生物池好氧区：选用离心鼓风机，共设3 台机组，2 用1 备。鼓风机参数为机组每台风量为70m3/min，压差0.07MPa，配套电机功率132kW。②膜吹扫：选用三台风机，2 用1 备。每台风量为92m3/min，压差44.1kPa，配套电机功率85kW。运行方式根据好氧池溶解氧浓度的反馈，控制机组开停及调节风量，鼓风机的出风量可通过调节进口出口导流叶片角度进行自动调节，调节范围100%～50%。

6） 加药间。

本工程需化学法去除的磷约2.0mg/L。投加铁盐作混凝剂时，其投加混凝剂与污水中的总磷的摩尔比宜为1.5～3.0，设计取2.0。聚合硫酸铁在溶液中以[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2] m 形式存在，则近期需投加聚合硫酸铁量为38.02mg/L，则近期每天所需聚合硫酸铁约1140.6kg/d，聚合硫酸铁溶液以5%计，每天所需聚合硫酸铁溶液22.8m3/d。

主要工程内容为加药间内分别设一座溶解池和一座溶液池，各分两格，近期每日调配1 次。溶解池单格尺寸：2.8m×2.8m，溶液池单格尺寸：2.8m×2.8m。溶解池每格内分设1 台搅拌器，转速125r/min，功率1.5kW；溶液池每格内分设1台搅拌器，转速84r/min，功率3.0kW。投药泵选液压隔膜计量泵3 台，2 用1 备，单台流量=1000L/h，H=0.40MPa。

7） 储泥间。

按近期规模30000m3/d 设计，分为2 座。近期污泥总量6.12tDs/d，污泥含水率99.2%，污泥体积765m3/d；单格有效容积113m3，停留时间7.0h。主要工程内容为设储泥池2 座，单座直径6.0m，池深4.8m。采用中心传动浓缩机2 套，单机功率P=0.55kW，用于储泥池搅拌及浓缩。

8） 污泥浓缩脱水车间。

污泥浓缩脱水机房按50000m3/d 规模设计。近期设计参数：污泥干重：7.5t/d，含水率99.0%（经储泥池浓缩后），污泥量750m3/d；脱水后污泥量为30～37.5m3/d，含水率75%～80%；絮凝剂（聚丙烯酰胺） 投加量：5.0kg/t 干固体。

主要工程内容为近期工程选离心脱水机2台，单台流量Q=70～100m3/h，N=100kW，每台连续运行8h/d。配套辅助设备有进泥螺杆泵为Q=70～100m3/h，H=20m，P=11kW，2 台絮凝剂制配系统：Q=3～6kg/h ，V=6000L ，P=5.5kW，1 套；加 药 螺 杆 泵：Q=240 ～1200L/h，H=20m，P=2.2kW，2 台；出料泵为Q=70～100m3/h，H=20m，N=11kW，2 台；污泥料仓为50m3。

9） 紫外线消毒渠及巴氏计量槽。

该污水处理厂一、二期出口共用，故紫外线消毒渠及巴氏计量槽设计规模5 万m3/d，共1 座。

①紫外线消毒渠，设计流量2833m3/h，消毒器生物验定剂量为20mJ/cm2，

灯管总数量不少于100 支。设置紫外线消毒渠1 座，平面尺寸为9m×4m，池深2.75m，连续运行。

②巴氏计量槽，设计流量2833 m3/h，设巴氏计量槽1 座，平面总尺寸为16.5m×1.5m，池深3.25m～4.5m。

10） 生物复合滤池。

该污水处理厂臭气浓度较大的地方主要是污水前处理部分（进水井、粗、细格栅间）、生物池和污泥处理单元。

①主要臭气产生单元的收集方式

细、精细格栅间：格栅井上部采用玻璃钢盖板密封，在玻璃钢盖板上开进气孔。同时需对格栅设备本身进行密闭，并对格栅出渣区域进行封闭。

曝气沉砂池：采用不锈钢骨架+10mm 厚阳光板对其单独隔离，单面带小门，方便渣斗和渣车进出。

出渣斗：格栅、砂水分离器出渣斗为臭气浓度较高区域，考虑该部分采用不锈钢骨架+10mm厚阳光板对其单独隔离，单面带小门，方便渣斗和渣车进出。

A/A/O 生物池：采用热浸锌钢盖板密封，盖板可掀起，方便检修以及对生物池的运行状态进行观察，为生产运行提供了方便。

储泥池：采用玻璃钢盖板密封，在盖板的适当位置分别开设进气孔。

污泥脱水车间：脱水工艺采用离心机脱水，污泥进入脱水机房后所途经管道、污泥泵、离心机、污泥贮料仓以及泄料仓全程密封。

污泥车库（污泥出料间）：为封闭式操作空间，设有卷帘门，平时卷帘门关闭。设置除臭风管将臭气抽出。

②除臭风量

进水泵吸水井、沉砂池臭气风量按单位水面积10m3/m2·h 计算，增加1～2 次/h 的空间换气量；初沉池、浓缩池等构筑物臭气风量按单位水面积3m3/m2·h 计算，增加1～2 次/h 的空间换气量；曝气处理构筑物臭气风量按曝气量的110%计算；封闭设备按封闭空间体积换气次数6～8 次/h 计；半封口机罩按机罩开口处抽气流速为0.6m/s 计。深度处理构筑物可按不产生臭气考虑。管道设计流速总管按≤10m/s 设计，分管流速按≤9m/s 设计，支管流速≤8m/s 设计。

③主要构建筑物

设置臭气处理生物复合滤池2 座，单座设计处理气量17000m3/h。箱体采用玻璃钢材质，反应反应器内壁尺寸：10.0m×5.8m×3.5m，滤料采用无机矿物滤料，使用寿命不少于10 年，配套玻璃钢离心风机，Q=18200m3/h, ΔP=2.0kPa，N=18 kW。尾气通过气排放塔（排放高度35m） 排入大气。

4 结语

按照以上工程设计参数进行提标设计，出水水质可以满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A 标准，符合该厂长期的污水处理需求，该设计的相关参数可供今后类似工程项目参考和借鉴。