深床滤池在某污水厂提标改造工程中的应用

2021-11-15刘金星

城市道桥与防洪 2021年10期

刘金星，程文，章涛

（无锡市政设计研究院有限公司，江苏无锡 214072）

0 引言

本工程是根据2018年江西省政府、江西省住房和城乡建设厅出台的《关于加快推进城镇污水处理厂达到一级A排放标准的通知（赣建城[2018]42号）》、《中共江西省委省政府关于全面加强生态环境保护，坚决打好污染防治攻坚战的实施意见（赣发17号）》而建设的重点项目。

1 污水厂现状及存在问题

1.1 污水厂现状

污水厂现状总规模12.0×104m3/d，主要来水为生活污水，共分2期建设，1期、2期工程污水处理工艺均采用奥贝尔氧化沟工艺，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级B排放标准，处理后的尾水排入凤岗河，最终排入抚河。

污水处理厂1期、2期工程工艺流程图见图1、图2。

图2 2期工程工艺流程图

1.2 存在的问题

（1）污水处理厂原设计出水指标按《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准进行排放。目前污水厂出水部分指标已达到一级A标准，但TN（总氮）、TP（总磷）及SS（固体悬浮物浓度）等几项指标无法达到一级A排放标准的要求。

（2）出水采用紫外消毒，且消毒能力不足，大肠菌群易超标。

（3）由于污水厂建设时间较长，部分设备设施老化损坏，影响污水厂正常运行。

2 设计进出水水质

根据2017年10月到2018年2月间污水厂实际进水水质的数据，对实测进水水质进行“涵盖率”分析，取85%涵盖率指标用于核算实际进水水质参数，并结合周边污水厂进水水质数据，确定本工程进水水质。出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。污水处理厂设计进出水水质见表1。

表1 设计进出水水质

3 工艺路线确定

3.1 污染物去除分析

污水处理工艺的选择需在分析进水水质和处理要求的基础上进行。本工程需要采用脱氮除磷生物处理工艺，现将本工程设计进水水质中营养物的比值列表（见表2），并对此作进一步的分析。

表2 进水营养物配比指标

本工程进水主要为生活污水，BOD5（5d生化需氧量）、CODCr（化学需氧量）和NH3-N（氨氮含量）去除难度不大，且污水厂现状出水BOD5、CODCr、NH3-N已满足一级A排放标准。由于来水碳源不足，考虑污水处理厂实际运行中TN（总氮）达标有难度，本工程将TN作为重点控制项目之一。

BOD5/TP=31.4＞17，理论上可以采用生物除磷完成除磷过程，但考虑本工程实际出水TP浓度接近1.0mg/L，且出水总磷指标容易产生波动，本工程现状4座氧化沟水力停留时间较短，可供厌氧除磷的停留时间也较少，同时考虑到磷的释放问题，单纯依靠生物除磷难以满足如此严格的去除要求，因此将TP作为本工程的重点控制项目之二。

本工程设计进水SS浓度为220mg/L，出水SS要求不得高于10mg/L，去除率达95.5%，为此，必须借助深度过滤措施，保障出水悬浮物达标。因此，将SS作为本工程的重点控制项目之三。

3.2 工艺流程

由于本工程为现状污水厂提标，污水厂不能停产，无法对预处理和2级处理构筑物进行大规模改造，因此考虑在2级处理的基础上增加深度处理设施，进一步降低2级处理出水中的TN、TP及SS浓度，确保出水水质达到一级A排放标准。经大量工程实践证明：深床反硝化滤池技术可以满足对上述污染物的去除，是较为经济成熟的处理工艺。

污水处理厂预处理和2级处理不变，在现状处理工艺的基础上增加深床滤池。由于污水厂现状为紫外线消毒，效果不佳，本工程将消毒方式改为次氯酸钠消毒。具体工艺流程见图3（图中实线框表示现有建构筑物，虚线框表示新增或改造建构筑物）。

图3 工艺流程图

3.3 总平面设计

本工程位于污水处理厂1期工程西侧用地，需要征用厂区外用地，新增用地面积约13035.88m2。

深床反硝化滤池、接触消毒池及其配套的反洗、加药系统均位于新征地块内。

3.4 高程设计

竖向设计应考虑土石方平衡、工艺竖向流程布置条件、与周边地形的协调等方面，并应考虑到整个处理厂观瞻和方便管理，同时应满足防洪要求。根据本工程场地现状地面标高及1、2期厂区场地标高，确定提标改造工程设计地面标高与现状污水处理厂工程地面标高相同。

由于增设深度处理设施，现状二沉池出水需提升后进入深床反硝化滤池，再自流排入后续处理构筑物。

4 主要构筑物设计

本文主要介绍深床反硝化滤池及其配套建构筑物设计，其他改造单体不作详细介绍。

4.1 组合式深床滤池

4.1.1 平面布置

组合式深床滤池由中间提升泵房、混合池、深床滤池、反洗废水池合建。组合式深床滤池平面布置见图4。

4.1.2 中间提升泵房

因为工艺运行的需要，深床滤池需要有较大的水头保证（一般为2.2～2.4m），现状二沉池与紫外消毒池之间的水头差仅为0.8m，无法满足深床滤池水头损失的要求。考虑二沉池的埋深已经达到地下4.0m，因此本次提标改造工程在深床滤池前增设中间提升泵房，将二沉池的出水提升进入深床滤池。中间提升泵房与深床滤池合建，见图4。

图4 组合式深床滤池平面布置

土建按12.0×104m3/d设计。泵房平面尺寸：L（长）×B（宽）=8.4m×7.25m，有效水深3.6m。泵房内设置3台轴流泵，水泵性能为：Q（流量）=3000m3/h，H（扬程）=4m，N（功率）=45.0kW，2用1备，水泵变频控制，以适应不同的水量条件。

4.1.3 深床滤池

深床滤池设计规模12.0×104m3/d，主要实现污水的反硝化脱氮、颗粒滤料截留悬浮物的作用。平面尺寸：L×B=39.2m×35.8m。主要设计参数为：滤池数量10组，平均滤速5.5m/h，强制滤速6.1m/h，峰值滤速7.15m/h；过滤面积91.14m2/组，滤料厚度（不包括承托层）1.83m；设计悬浮物（SS）截留负荷1.32kg/（m2·d），设计脱氮（NO3-N）负荷0.36kg/（m3·d）；反洗气强度90m3/（m2·d），反洗水强度15m3/（m2·d），单格单次反洗水量455.7m3/次，反洗周期24h[1]；碳源投加比例（氮：碳）1∶3.0（具体投加量结合运行经验进行调整）。

滤池内设置优质石英砂滤料，数量为1668m3，规格为2～4mm；承托层为优质鹅卵石，数量为410m3，规格为3～40mm。

滤池前端设置混合池，主要用于碳源的投加。混合池单组平面尺寸：L×B=2.8m×2.8m，共设2组，有效水深5.3m，停留时间60s。池内设置桨叶式混合搅拌机，直径1100mm，N=7.5kW。

4.1.4 反洗废水池

反洗废水池与深床滤池合建（见图4），设计池容795m3。平面尺寸：L×B=28.4m×7.0m；有效水深4.00m；池内设置潜水搅拌器和潜水排污泵，水泵性能为：Q=450m3/h，H=11m，N=22kW，共2台，1用1备。

4.2 接触消毒池及反洗清水池

在深床滤池出水端设计接触消毒池及反洗清水池1座，平面尺寸：L×B=45.0m×23.7m；有效水深3.2m。其中，在接触消毒池进水第1个渠道设置溢流堰，作为深床滤池反洗清水池，考虑清水池有滤池出水不断补充进来，反洗清水池平面尺寸按L×B=10.0m×4.5m，有效水深3.2m设计。则接触消毒池有效池容3268m3，接触时间39min[2]。