深度处理工艺“D型滤池”在衡山县污水处理厂提标改造工程中的应用

（湖南省建筑设计院有限公司，湖南长沙 410000）

湖南省衡山县污水处理厂作为该地区环境水域治理的重要组成部分，具有重要的影响。在整个项目的提标改造过程中，综合各类情况后，采用了几种新型的处理工艺，提高整个工程项目的质量。

1 深度处理工艺和D型滤池介绍

本工程深度处理工艺选择“高效沉淀+D型滤池”的组合工艺，主要用来去除水中的SS和TP，确保处理水出水达标排放。高效沉淀池主要通过絮凝沉淀作用进一步去除水中SS和TP，为过滤工艺增加一道预处理屏障；沉淀后增加过滤工艺保证最终出水SS满足一级A标要求。

1.1 高效沉淀池相关介绍

高效沉淀池作为近些年革新后使用的一种新型沉淀池，采用的是泥渣循环和斜管沉淀的方法。其工艺机理为：对泥渣进行回流，将其与来源水流在絮凝区域糅合，将这些泥渣均匀搅散为许多细小的颗粒物。细小的颗粒物可以成为絮核，让絮体的形成更加高效、更加紧密，使整个絮体在进入沉淀区域后，沉降速度能够加快。保证在一定的水量情况下，可以尽量减少沉淀系统所需要的容量，提高处理质量。高效沉淀池在我国许多污水处理厂的提标改建中被广泛应用，并取得了优异的运行效果。

1.2 D型滤池相关介绍

1.2.1 D型滤池

D型滤池是近年来开发的一类重力式自适应滤池。采用了国家专利计划中的863纤维滤料，彗星式纤维滤料为整体的技术核心。使用高效汽水反冲洗、小阻力配水系统以及恒水位或变水位过滤方式。在过滤程序中，滤层的空隙度会逐渐沿着流水的朝向逐渐缩小，随后其密度会缓缓加大，滤层中的空隙直径逐渐变小，可以完成较好的深度过滤。当经过长时间的使用后，滤层清洁再利用时，可以利用复合型的纤维过滤材料以及使用汽水混合的擦洗工艺，可逐渐将滤层的过滤性能恢复。D型滤池过滤精度高、截污容量大、滤料的使用寿命长，由于滤料层被上下两层隔离在一个封闭的腔室中，不会出现“跑料”状况，减少了每年增添过滤材料的成本，再加上很多的滤料自身有很强的抗腐蚀性，正常的使用时间都在10年以上，基本不需要停工维护。D型滤池可以分别采用手动与自动两种操控方法，可以根据操作人员的不同需求改变，该滤池采用了先进的配水配气系统，可以有效避免水流反冲洗时配水的不均衡。滤池可以使用钢质和混凝土两种壳体，结构上可以采用方形或圆形，可以根据具体情况选择，节约投资费用[1]。

1.2.2 彗星式纤维滤料

彗星式纤维滤料是一种不对称的形状样式，材料中被称为“彗尾”的一边是松散的纤维束，比重较大的另一边是一个实心体，被称为“彗核”[2]。这种滤料同时具备截污性强以及反冲洗效果明显的优点，这种结构有利于分离水中固体悬浮物，过滤精度高，对出水质量有明显提高。

2 项目介绍

2.1 项目设计总体思路

衡山县污水处理厂为衡山县主要污水厂，服务范围为老城区、黄花新区、工业园区，总面积为17 km2，服务人口为16万人。提标改造的总体建设思路基本确立为：“现状改造+深度处理”，污水经二级常规处理后通过中间提升泵站进入由“高效沉淀池+D型滤池”组成的深度处理系统能够进一步去除SS、TP等污染物，保证出厂尾水恒定保持一级A类规范。

2.2 项目施工地理概况

衡山县污水处理厂位于湘江北岸县城东部的琵琶洲，离市中心约2 km，紧靠湘江防洪堤。污水厂总面积33 671 m2，污水处理厂一期工程占地216 88 m2，二期工程建设用地约11 985 m2。厂区内地势较为平缓，地面标高在49～50 m。衡山县城分为老城区、黄花新区、工业园区和开云新城。其中，老城为合流制排水系统，工业园区建有少量的排水管道，但尚未形成完善的排水系统，其他园区尚未建设排水管道。根据《衡山县排水专项规划》衡山县城老城区近期保留截流式合流制排水制度，新建城区采用完全分流制，老城区远期改为分流制。

2.3 项目总体现状分析

（1）现状用地。衡山县污水处理厂提标改造工程维持总规模不变，即新建深度处理4.0 万m3/d。考虑到项目无法新增用地，为确保施工期间对现有厂区运行影响最小，方案应充分利用现有用地，所以用地情况较为紧张。（2）现状处理流程。在我国现阶段的污水处理过程，基本为粗格栅间、提升泵站→细格栅、旋流沉砂池→改良型氧化沟→二沉池→二氧化氯消毒池→清凉港→湘江。一期工程污泥处理采用带式浓缩脱水一体机，二期工程采用板框压滤深度脱水；污泥脱水小于60%后外运至衡山县垃圾中转站最终送至衡阳市垃圾填埋场或焚烧厂统一处置。（3）现状水量。根据衡山县污水处理厂2017年运营报表，现状污水厂2017年1～12月，平均日处理水量约2.3 万m3/d，最高可达3.5 万m3/d，已接近满负荷。（4）现运行状况。污水处理厂一期、二期工程运行良好，出水水质基本能稳定达到一级B排放，常规处理具备脱氮达到A标的能力。据环保部新出台的对水类的一级A类标准划分，须对衡山县污水厂进行提标改造，确保出水各项指标能稳定达到一级A标。

3 D型滤池在衡山污水处理厂提标改造工程的应用实例

3.1 “彗星式”材料应用

彗星式纤维滤料作为近些年广泛使用的新型过滤材料，其高精度过滤效果以及水处理方面有较好的前景。由于这种材料是一种不对称的形状样式，结合了纤维滤料截污性好与颗粒滤料反冲洗效果好的特性，使用时截污量平均，规避了流水阻断的状况。同时这种结构有利于水中固体悬浮物的分离，过滤精度高，提高了出水质量。

在D型滤池中，利用此过滤材料所形成的滤床空隙率，可以较好贴近滤料的结构。在滤床的横截面上，空隙率分布平均，会保证过滤时所形成的水流与通道的大小基本保持一致，可保证截污量均匀，避免水流堵塞的问题。该滤床的纵截面空隙率散布是由上而下依次减小，空隙率沿着滤床纵截面呈现出上大下小的梯次分布，这种结构比较利于将水中固体悬浮物有效的过滤。过程中彗核较大的质量，可以将纤维丝束压实紧密。由于彗核体积较小，对过滤断面空隙分布的均匀没有较大影响，使滤床的截污效果提升。在反冲洗时，彗核和彗尾的比重差异会让彗尾的纤维随着水流的冲击迅速散开并产生摆动，通过叠加的作用力可以让附在纤维束表层的颗粒悬浮物掉落，达到提升滤料洗净度的作用[3]。彗星式纤维滤料如图1所示。

图1 彗星式纤维滤料

3.2 滤速大

D型滤池的各项参数：正常滤速：12.5 m/h（最大时滤速17.63 m/h）；强制滤速（1格反冲洗）：15.63 m/h（最大时15.63×1.41=22.04 m/h）；彗星式纤维滤池技术规程：最大正常滤速16～20，强制滤速21～27。从整体数据来看，D型滤池相比V型滤池6 m/h的滤速，节省约50%用地[4]。

3.3 采用滤砖配水

目前，国内较为普遍的滤池底层配水装置为：利用钢筋混凝土搭设承重柱，再安装滤板和滤头，每块滤板需要固定144个滤头，呈水平安装，与整个滤池池面的水平误差不能大于2 mm，其承重量不得小于500 kg/m2。由于施工程序较为复杂，对安装工人的技术要求较高，一般难以达到设计要求的精度；由于底部用了混凝土梁、柱架空，整体加大了滤池高度，导致施工时间被加长[5]。

滤砖作为布水系统中的新型材料，可以做到上层布水，下层输水，再加上滤砖自身的平衡性，不用再进行二次加固，安装方便、坚固耐用，有较强抗腐蚀性、效果稳定、节约了大量的材料，减少了建设成本[6]。滤砖如图2所示。

图2 滤池中采用的滤砖

3.4 钢质V型槽

滤池V型槽，常采用现浇混凝土，其制模烦琐，难以保证V型槽出水孔大小及整体水平。本工程创新采用成品V型槽，施工快捷，出水均匀。

4 结语

衡山县污水处理厂提标改造工程创新采用高滤速、滤砖配水、钢制V型槽的“D型滤池”，其具有占地小、施工便捷的特点，为污水处理厂提标改造，缓解用地紧张、工期紧张的情况，稳定达到SS去除的目标，具有参考价值。