某污水处理厂设计工程实例

2020-07-22崔炎炎陶晶徐钊赵嫱彭程史弋

工业用水与废水 2020年3期

崔炎炎，陶晶，徐钊，赵嫱，彭程，史弋

（北京博汇特环保科技股份有限公司，北京 100102）

1 工程概况

随着城市化进程的深入，日常生活和工业生产中产生的污水量也随之增大，这对城市污水处理厂的处理能力提出了更高要求［1-2］。太湖流域内某污水处理厂总设计规模为10 万m3／d，分两期建成。一期设计规模为7.5 万m3／d，二期设计规模为2.5万m3／d。一期中调节池、粗格栅和进水泵房的土建规模按15 万m3／d，其他工段的土建规模按10万m3／d 一次性建成，设备按7.5 万m3／d 规模完成安装。

2015 年6 月一期工程投入生产并试运行，出水水质满足设计要求。然而随着进水量的不断增加，一期工程已不能满足服务范围内的处理需求。同时随着DB 32／1072—2018《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》的发布，对太湖流域一、二级保护区内的城镇污水处理厂提出了更严格的出水标准。因此， 2018 年下半年污水处理厂扩建二期工程，在一期预留用地范围内完成剩余2.5 万m3／d 规模的设备安装，并对一期工程尾水进行提标改造，将高效沉淀池改造为磁混凝沉淀池。

2 设计进出水水质

该污水处理厂处理的废水主要为区域生活污水和工业废水， COD、 SS、氨氮、 TN、 TP 接管标准执行GB／T 31962—2015《污水排入城镇下水道水质标准》表1 中A 级标准。结合已建污水处理厂的进水情况，一期工程确定设计进水水质如表1。 2018年1 月～6 月的一期工程进水水质统计分析结果显示，污水处理厂实际进水具有90%保证率的进水水质为： ρ（COD）＝380 mg／L， ρ（BOD5）＝140 mg／L，ρ（SS）＝245 mg／L， ρ（氨氮）＝35 mg／L， ρ（TN）＝50 mg／L， ρ（TP）＝6.5 mg／L。考虑到二期规划将新增其他片区的污水，进水污染物浓度可能增加，因此二期工程设计进水水质的主要污染物指标与一期工程相同。一期工程设计出水水质中主要污染物执行GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A 标准。二期提标改造后，出水水质中COD、氨氮、 TN 和TP 执行DB 32／1072—2018 中表1 标准， pH 值、 BOD5和SS 执行GB 18918—2002 一级A 标准，详见表1。

3 工艺流程

根据污水处理厂的进水水质分析，确定一期工程采用水解酸化-改良AAO-二沉-高效沉淀-滤布滤池-紫外消毒的主体工艺。二期工程为提高出水水质，依托原有高效沉淀池的土建结构将其改造为磁混凝沉淀池［3-4］，其他工艺不变，主要工艺流程见图1。

调节池的污水经粗格栅去除较大的悬浮物和杂物，以保证污水提升系统及后续处理设施的正常运行。然后依次经过中格栅、曝气沉砂池和细格栅，进一步拦截和去除污水中的悬浮物和漂浮物。细格栅出水进入水解酸化池，在产酸细菌等微生物的作用下将污水中大分子难生物降解的有机物分解，提高污水的可生化性。之后，污水进入生物反应池。生物反应池采用多点进水、多点回流的改良AAO工艺［5］（见图2），污水分别从反硝化区和厌氧区进入生物系统。反硝化区设置在厌氧区前端，有效减缓了回流污泥中残留的氧气对厌氧区的冲击，为释磷菌创造了良好的厌氧释磷环境。厌氧区后设有两级AO 脱氮系统，可强化脱氮效果。 2 个AO 系统中的内回流可通过专门设置的内回流区来实现。生化池出水进入二沉池进行泥水分离，然后进入深度处理单元进一步去除TP 和SS。一期工程深度处理单元采用高效沉淀池-滤布滤池［6-7］工艺，二期工程改为磁混凝沉淀池-滤布滤池工艺。滤布滤池的出水进入紫外线消毒渠消毒后达标排放［8］。

处理过程中产生的污泥均进入污泥脱水机房，经机械浓缩、脱水后外运并处置。

表1 设计进出水水质Tab. 1 Design influent and effluent water quality

图1 污水处理厂工艺流程Fig. 1 Process flow of sewage treatment plant

图2 改良AAO 工艺流程Fig. 2 Flow of modified AAO process

4 二期主要构筑物及设计参数

（1）粗格栅与进水泵房。粗格栅1 座，尺寸为10.0 m×7.0 m×7.0 m，内设3 条渠道，一期工程完成2 条渠道的设备安装（1 用1 备），二期工程完成剩余1 条渠道的设备安装（2 用1 备）。单渠的设计水量为7.5 万m3／d，宽度为1.4 m，配置宽1 400 mm、栅条间隙20 mm 的回转式格栅机。 3 台格栅机共同配置长度7 m、最大流量4 m3／h 的无轴螺旋压实输送机1 套。

进水泵房1 座，尺寸为10.7 m×17.4 m×12.8 m，钢筋混凝土结构。一期工程安装3 台潜污泵（2用1 备），二期工程新增1 台潜污泵（3 用1 备），Q ＝1 290 m3／h， H ＝19.8 m， N ＝100 kW。

（2）中细格栅及曝气沉砂池。中格栅1 座，尺寸为9.5 m×10.0 m×2.0 m，内设3 条渠道，一期工程完成2 条渠道的设备安装（1 用1 备），二期工程完成剩余1 条渠道的设备安装（2 用1 备）。单渠设计水量为5 万m3／d，每条渠道各安装1 台格栅机，进水渠宽1 800 mm，栅条间隙6 mm。

曝气沉砂池1 座，尺寸为30.0 m×8.4 m×4.2 m，设计水量为10 万m3／d，一期工程完成全部设备安装。设罗茨风机2 台（1 用1 备）， Q ＝25 m3／min， N ＝35 kW；吸砂泵2 台（1 用1 备）， Q ＝30 m3／h， N ＝1.5 kW；刮砂桥1 套， L ＝9 m， N ＝2.2 kW；砂水分离器1 台， Q ＝50 m3／h， N ＝0.37 kW。

细格栅1 座，尺寸为9.5 m × 10.0 m × 2.0 m，内设3 条渠道，一期工程完成2 条渠道的设备安装（1 用1 备），二期工程完成剩余1 条渠道的设备安装（2 用1 备）。单渠设计水量为5 万m3／d，每条渠道各安装1 台格栅机，进水渠宽2 000 mm，栅条间隙3 mm。考虑到冬季运行，中细格栅和曝气沉砂池合建在房间内。

（3）水解酸化池。 1 座，分2 个系列，每个系列分4 组，共8 组，采用先进的脉冲布水、水力悬浮污泥结构。单池设计水量为1.25 万m3／d，尺寸为23.0 m×15.0 m×8.3 m，有效水深为7.5 m，水力停留时间为5 h，表面负荷为1.5 m3／（m2·h），污泥质量浓度为7 000 mg／L。一期工程完成6 组水解酸化池的设备安装，二期工程完成剩余2 组的设备安装。

（4）生物反应池。 2 座，每座分2 个系列，单系列设计流量为1／4 × 1.15 Q ＝2.875 万m3／d，尺寸为116.5 m×47.0 m×7.0 m，有效水深为6.0 m；有效容积为30 584.5 m3，其中回流污泥反硝化段1 221.0 m3，厌氧段1 815.0 m3，缺氧段11 510.5 m3，好氧段16 038.0 m3；污泥龄为22 d；污泥负荷为0.03 kg［BOD5］／（kg［MLSS］·d）；污泥产率为1.3 kg［SS］／kg［BOD5］；平均剩余污泥量为12 700 kg／d；平均流量下总水力停留时间为25.54 h，其中回流污泥反硝化段1.02 h，厌氧段1.52 h，缺氧段9.61 h，好氧段13.39 h；悬浮固体质量浓度为3 500 mg／L；标准状况下最大需氧量为515.75 kg［O2］／h。一期工程完成3 个系列的设备安装，二期工程完成剩余1 个系列的设备安装。

（5）二沉池。 4 座，进出水方式为周进周出，单池直径为36.0 m，有效水深为4.5 m，最大设计流量为0.376 m3／s，设计最大表面负荷为1.33 m3／（m2·h）。配置4 台直径36 m、功率2.2 kW 的单吸刮泥机。一期工程完成3 座的设备安装，二期工程安装剩余1 座的设备。

（6）污泥泵房。 1 座，建筑物尺寸为9.0 m ×10.0 m × 6.0 m。一期工程安装回流污泥泵4 台（3用1 备）， Q ＝1 043 m3／h， H ＝5 m， N ＝30 kW；剩余污泥泵3 台（2 用1 备）， Q ＝87.15 m3／h， H ＝18.2 m， N ＝7.5 kW。二期工程新增回流污泥泵（4用1 备）和剩余污泥泵（3 用1 备）各1 台。

（7）磁混凝沉淀池。 1 座，分2 个系列，由一期工程高效沉淀池改造而成，总构筑物尺寸为27.4 m×17.4 m×8.1 m。单池反应区有效容积为235 m3，沉淀区有效容积为1 115 m3；最大设计流量为1.5 m3／s，水力停留时间为15 min。 2 个系列共配置搅拌机8 台（变频）， N ＝7.5 kW；刮泥机2 台（变频）， N ＝2.2 kW；污泥泵5 台（4 用1 冷备）， Q ＝90 m3／h， H ＝20 m， N ＝22 kW。

（8）滤布滤池。 1 座，分8 组，单池尺寸为6.1 m×2.6 m×3.5 m，设计流量为1.25 万m3／d（总变化系数为1.3），滤布过滤面积不小于410 m2，孔径不大于10 μm。一期工程完成6 组滤布滤池的设备安装，二期工程完成剩余2 组的设备安装。

（9）紫外线消毒渠。 3 组，单渠设计流量5 万m3／d，尺寸为7.4 m×1.6 m×1.6 m，配置紫外灯管144 根，每根功率为200 W。一期工程完成2 条渠道的设备安装（1 用1 备），二期工程完成剩余1 条渠道的设备安装（2 用1 备）。

（10）污泥浓缩脱水机房。 1 座，建筑物尺寸为32.0 m×12.0 m×7.0 m。一期工程安装浓缩脱水一体机5 台， Q ＝50 m3／h、带宽2.5 m、 N ＝5 kW。同时配置进泥螺杆泵5 台， Q ＝20 ～70 m3／h， H ＝30 m， N ＝15 kW；冲洗水泵5 台， Q ＝20 ～30 m3／h， H ＝55 ～70 m， N ＝11 kW。二期工程增加浓缩脱水一体机、螺杆泵和冲洗水泵各1 台。