城镇污水处理厂类Ⅳ类水标准提标改造工程实例

2020-09-09严潇南

工业用水与废水 2020年4期

严潇南

（福建省华飞市政园林工程有限公司，福建莆田 351100）

自一级A 标准城镇污水处理厂提标改造得到大范围推广后，随着部分重点城市如北京市、天津市以及部分重点流域如“环巢湖流域”等污水排放地方标准的发布［1-3］，以出水满足类Ⅳ类水标准为目标的污水处理厂建设及改造，已逐渐成为城镇污水处理厂建设的趋势。本文以某城镇污水处理厂类Ⅳ类水标准提标改造工程为例，通过介绍改造方案、设计参数、运行效果等，以期为污水处理厂类Ⅳ类水提标改造提供相关经验。

1 工程概况

某城镇污水处理厂由一、二、三期工程构成，各期均为8 万m3／d，总规模为24 万m3／d，主要处理服务范围内的生活污水，处理工艺为以A2O 为主的生化处理。污水处理厂设计出水达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B 标准，目前污水处理厂一、二、三期均已投入运行，出水达标排放。

为了进一步改善水环境质量，污水处理厂需要进行提标改造。改造后出水水质要求达到类Ⅳ类水标准，出水作为河道景观补充水或农业灌溉用水。

2 提标改造方案

2.1 现状污水处理厂存在的问题

现状污水处理厂出水的CODCr质量浓度为35 ～40 mg／L， TN 质量浓度为16 ～19 mg／L， TP 质量浓度为0.7 ～1.0 mg／L，不能满足类Ⅳ类水标准的要求。

现状污水处理厂由一、二、三期构成，布置较为分散，进行原位改造涉及的点较多，工程建设难度较大，不利于集中管理。综合考虑运营管理便利性、处理工艺可行性、工程建设难度以及工程建设投资、运行成本等因素，提标改造工程在现有处理流程末端新增深度处理工艺，利用场区预留用地新建构筑物，对现状出水进行统一收集处理。

2.2 设计规模及进出水水质

深度处理工程设计规模为24 万m3／d。进水水质参照现状污水处理厂出水水质确定，出水水质主要执行北京市地方标准DB 11／890—2012《城镇污水处理厂水污染物排放标准》中B 标准相关排放限值。设计进出水水质见表1。

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

2.3 工艺方案

类Ⅳ类水标准在各项指标上均严于传统城镇污水处理厂“一级A”及“一级B”标准，处理难度相对较大。国内部分类Ⅳ类水提标项目采用“膜法”或“高级氧化”工艺，如MBR［4］、超滤［5］、臭氧氧化［6-7］等，建设及运行成本均较高。该深度处理工程以传统处理工艺为主，工艺流程为：曝气生物滤池-高效沉淀池-反硝化深床滤池-消毒池，详见图1。

图1 提标改造污水处理工艺流程Fig. 1 Process flow of upgrading and reconstruction project of sewage treatment plant

现状污水处理厂一、二、三期尾水汇集至提升泵站，泵提至曝气生物滤池，池内填装陶粒滤料，提供微生物膜生长的载体，污水自下向上流过滤料层，在滤料层下部鼓风曝气，空气与污水接触，使污水中残余的有机污染物和氨氮与填料表面生物膜通过生化反应得到降解，并通过滤料表面微生物的微缺氧-好氧环境及微生物自身的代谢作用去除部分总氮，滤料同时起到物理过滤作用。曝气生物滤池出水自流进入高效沉淀池，池中投加聚合氯化铝（PAC）及聚丙烯酰胺（PAM），通过化学反应及混凝作用，去除污水中的总磷及部分悬浮物。高效沉淀池出水自流进入反硝化深床滤池［8］，当出水总氮不达标时，通过外加碳源（乙酸钠）利用反硝化作用去除总氮，并通过滤料的过滤作用去除悬浮物和部分悬浮状的CODCr。反硝化深床滤池出水进入消毒池，经次氯酸钠消毒杀死污水中的病菌后达标排放。

曝气生物滤池和反硝化深床滤池反冲洗进水来自反硝化深床滤池的出水，反洗排水自流进入污水收集池，泵提至高效沉淀池前端进行处理。高效沉淀池污泥部分回流至前端的絮凝反应段，提高絮凝剂的利用效率和絮凝效果，剩余污泥送至现状污水处理厂的污泥浓缩池，并进行脱水处理。

3 主要构筑物及设计参数

（1）曝气生物滤池。 1 座，采用地上式钢砼结构，由24 格组成，单格尺寸为10.00 m×8.00 m×7.30 m，总占地尺寸为106.00 m×30.50 m。设计滤速为5.21 m／h，容积负荷为0.54 kg［CODCr］／（m3［滤料］·d），滤料层高度为3.5 m，空床停留时间为40 min。主要设备：曝气用罗茨风机14 台（12 用2 冷备），流量为24 m3／min，排出压力为68.6 kPa，电机功率为55 kW；滤板、长柄滤头、单孔膜空气扩散器等滤池核心设备24 套，包括曝气生物滤池专用长柄滤头94 080 个，曝气生物滤池专用单孔膜空气扩散器94 080 个，曝气生物滤池高精度滤板1 920 块，陶粒滤料6 720 m3，卵石576 m3；电动葫芦1 台。

（2）高效沉淀池。 1 座，分为2 个系列，每个系列分为2 格，单格混合池尺寸3.50 m×3.50 m×8.40 m，单格絮凝池尺寸为7.50 m×17.00 m×8.40 m，单格沉淀池尺寸为17.00 m × 17.00 × 8.40 m，设备间尺寸为29.00 m×7.00 m。设计混合时间为90 s，絮凝反应时间为20 min，斜管区上升流速为9.7 m／h， PAC 投加量为25 mg／L， PAM 投加量为1 mg／L。主要设备：混合搅拌机4 台，叶片直径为2 500 mm，电机功率为11 kW；絮凝搅拌机8 台，桨叶直径为2 000 mm 带导流筒，电机变频，功率为5.5 kW；浓缩刮泥机4 台，直径为17 m，电机功率为1.5 kW；污泥循环泵6 台（4 用2 冷备），螺杆泵，单台流量为120 m3／h，扬程为0.05 MPa，电机功率为5.5 kW；污泥外排泵6 台（4 用2 备），螺杆泵，单台流量为120 m3／h，扬程为0.15 MPa，电机功率为11 kW；斜管1 000 m2（投影面积），长1.5 m，直径为80 mm，倾角为60°。

（3）反硝化深床滤池。 1 座，分为14 格，单格尺寸为22.75 m×4.88 m×6.95 m，设备间尺寸为60.00 m×9.00 m。设计滤速为6.43 m／h，强制滤速为6.93 m／h，滤料层厚度为1.98 m，乙酸钠投加量为30 mg／L。主要设备： HDPE 滤砖1 554 m2；石英砂滤料3 077 m3，粒径为1.70 ～3.35 mm；卵石590 m3，粒径为8 ～32 mm；电动单梁悬挂式起重机1 台；电动葫芦1 台；立式搅拌机2 台，直径为1.2 m，电机功率为5.5 kW；反洗风机4 台，罗茨风机，流量为5 074 m3／h，排出压力为70 kPa，电机功率为160 kW；反冲洗水泵（供反硝化深床滤池） 3 台（2 用1 备），单台流量为814 m3／h，扬程0.09 MPa，电机功率为30 kW；反冲洗水泵（供曝气生物滤池）3 台（2 用1 备），单台流量为800 m3／h，扬程为0.12 MPa，电机功率为37 kW。

（4）消毒池。 1 座，采用半地下式钢砼结构，尺寸为41.60 m×21.60 m×5.70 m，设计停留时间为30 min。

（5）加药间。 1 座，框架结构，平面尺寸为30.00 m×15.00 m。主要设备： PAC 加药装置1 套，投加能力为0 ～4 000 L／h，包括搅拌器、计量泵、管路及电控系统； PAM 加药装置1 套，制备能力为10 kg／h（粉剂），包括三厢式溶药槽、螺杆泵、管路及电控系统；次氯酸钠加药装置1 套，投加能力为0 ～2 000 L／h，包括计量泵、管路及电控系统；乙酸钠加药装置1 套，投加能力为0 ～2 000 L／h，包括计量泵、管路及电控系统；仪表空气制备系统1套，流量为7 m3／min，压力为0.8 MPa，包括空压机2 台，吸干机2 台，空气储罐1 台，过滤器6台；电动葫芦1 台。