某城镇污水处理厂一期应急工程设计

马千里， 卢扬， 黄欣， 刘杨， 林慧

（北控中科成环保集团有限公司成都分公司， 成都 610031）

宜宾市临港区某污水处理厂来水量远超其设计规模， 临港区管委会正在积极推进该污水处理厂的提标及扩建项目建设， 但在建设期内依然存在超量污水排放问题， 因此新建临时应急治污工程刻不容缓。 该污水处理厂一期应急工程设计处理规模为5 000 m3／d， 设计、 施工、 调试达标总计不足50 d， 目前已运行1.5 a。 该工程克服了传统污水处理厂决策、 建设周期长的问题， 不仅可以解决燃眉之急， 也可长期运营， 最终还可二次搬迁使用， 为其他应急污水处理工程的设计、 建造提供宝贵经验。

1 工程概况

宜宾市临港区某污水处理厂设计分两期建设，总规模为30 000 m3／d， 一期处理规模15 000 m3／d，2017 年1 月建成投产， 2018 年进行了升级改造，现状采用预处理-水解酸化-AAO-絮凝沉淀-精密过滤-紫外消毒处理工艺， 排水指标执行GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A 标准， 其污泥采用带式浓缩脱水机处理至含水率低于80%后， 干泥外运进行焚烧处置， 无除臭工艺。

根据该污水处理厂2017 年至2019 年进水数据，进水量呈逐渐上升的趋势， 现状实际处理来水量近32 000 m3／d， 远超一期设计规模。 为此， 在厂区预留地内陆续兴建了两期应急工程， 处理规模分别为5 000 m3／d 和12 000 m3／d。 本文仅对一期应急工程进行介绍。 一期应急工程位于污水处理厂西侧入口预留地内， 地块可用面积小， 约3 600 m2。 该地块有如下优点： ①靠近已建污水处理厂， 取水、 供电较为方便； ②场地西侧为可纳污水体， 可重力排放， 节省出水管道和提升能耗。

2 设计规模及进出水水质

2.1 设计规模

一期应急工程设计处理规模为5 000 m3／d， 总变化系数为1.73， 最大时流量为360 m3／h， 平均时流量为208 m3／h， 分为并联的4 套处理装置， 单套装置处理能力为1 250 m3／d。

2.2 设计进出水水质

从该污水处理厂实际运行数据可知， 进水有机物浓度较低， 氮磷含量不高， 悬浮物含量较高， 可生化性较好， 但碳氮比不足， 生化脱氮除磷效果较差。 进水有机物偏低、 悬浮物偏高， 主要是因为临港区是新开发区， 上游雨水管道、 污水管道尚未完全建成， 目前有大量的雨水、 建筑工地排水进入了市政污水管道。 考虑到上游管道雨污分流制改造正在推进， 其实际进水水质有机物浓度会持续上升、悬浮物浓度会持续下降， 同时结合进水水质近年来的实际变化趋势， 最终确定一期应急工程进水水质情况如表1 所示， 出水水质应满足GB 18918—2002 中的一级A 标准。

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

3 污水处理工艺

3.1 应急工艺选择原则

应急污水处理工程不同于传统城镇污水处理厂的建设模式， 为了确保技术可达性及建设时效性， 需采用流程简单、 占地面积小、 建设周期短、快速启动、 稳定达标的处理工艺和设施［1］。

3.2 应急工艺流程

本应急工程采用调节-微滤-预缺氧及厌氧-缺氧-好氧-MBR-消毒处理工艺， 出水重力排放至受纳水体。 污泥经叠螺脱水机脱水至80% 后外运处置。 主要工艺流程见图1。

图1 工艺流程Fig. 1 Process flow

原水自污水处理厂粗格栅渠溢流进入调节池，经泵提升进入0.25 mm 微滤机， 去除水中的悬浮物、 漂浮物后， 自流进入配水井。

配水井内设置4 组薄壁矩形堰， 均匀配水至4组生物处理单元。 污水首先进入预缺氧池／厌氧池，在池内与回流污泥进行充分混合反应后进行聚磷菌释磷反应； 之后进入缺氧池内与回流混合液充分混合， 进行生物脱氮； 最后自流进入好氧池与MBR膜池进行硝化反应， 去除氨氮、 总磷和有机物。 生物处理单元采用改良AAO＋MBR 工艺， 充分发挥了传统活性污泥和MBR 膜处理工艺优势， 实现高效生物脱氮除磷。

MBR 产水泵入消毒池／清水池， 经过加氯消毒，保证出水水质稳定达到一级A 标准。 MBR 膜片定期反洗， 必要时进行离线酸洗和碱洗， 恢复膜通量［2］。

剩余污泥自MBR 膜池排入储泥池， 采用叠螺脱水机进行脱水处理， 叠螺脱水机具有运行成本低，操作环境好的特点［3-4］， 污泥含水率处理至80% 以下后外运处置。

4 主要构筑物及设计参数

（1） 配水井。 1 座， 尺寸为6.00 m×5.10 m×3.00 m。 上部设置2 台微滤机（1 用1 备）， 型号为FC-5， 转鼓直径为1 500 mm， 转鼓长度为3 500 mm， 过滤面积为14 m2， 过滤网目为60 目（0.25 mm）， 滤筒转速为4 ～6 r／min， 冲洗水压力为0.3 MPa， 电机功率为3 kW， 过水能力为150 ～300 m3／h， 过水部件材质为不锈钢304， 机架为碳钢防腐。

（2） 生化系统。 采用改良AAO＋MBR 处理工艺［5-6］， 分为预缺氧池及厌氧池、 缺氧池、 好氧池、MBR 膜池。 设计流量为5 000 m3／d， 设计水温为12 ～25 ℃， MLSS 质量浓度为8 000 mg／L， 外回流比为100%～200%， 内回流比为100%～200%， 剩余污泥量为0.63 t［DS］／d， 剩余污泥浓度为12 000 mg／L， 总污泥负荷为0.074 kg［BOD5］／（kg［MLSS］·d）， 总污泥龄为15.0 d， 总停留时间为10.4 h， 其中预缺氧池／厌氧池1.8 h， 缺氧池1.8 h， 好氧池5.2 h， MBR 膜池1.6 h。

预缺氧池及厌氧池。 4 组， 单组尺寸为12.00 m×3.00 m×3.00 m， 单组内安装2 台潜水搅拌器，型号为QJB0.85／8-260／3-740C， 功率为0.85 kW。

缺氧池。 4 组， 单组尺寸为12.00 m×3.00 m×3.00 m， 单 组 内 安 装1 台 潜 水 搅 拌 器， 型 号 为QJB0.85／8-260／3-740C， 功率为0.85 kW。

好氧池。 4 组， 12 座， 单座尺寸为12.00 m×3.00 m×3.00 m。 单座内安装80 套ϕ215 mm 型曝气器， 曝气量为0.5 ～2.5 m3／h， 由设备厂家预制安装； 每组设置回流泵（管道污水泵）1 台， 型号为100WQ100-10-5.5； 好氧池设置罗茨鼓风机2 台（1 用1 备）， 型 号 为FSR200， 风 量 为41.17 m3／min， 升压为4.3 kPa， 功率为7 kW， 包含进／出口过滤消音器， 放空消音器。

MBR 膜池。 4 组， 单组尺寸为12.00m×3.00m×3.00 m， 单组池内安装6 套MBR 膜组件， MBR 膜组件型号为RT-MBRⅡ， 单套膜46 帘， 每帘17 m2， 膜总面积为18 768 m2， 膜材质为内衬骨架增强型聚偏氟乙烯（PVDF）。 MBR 膜设计通量为14 ～16 L／（m2·h）， 设计最低水温为12 ℃， pH 值范围为6 ～9， MLSS 质量浓度为12 000 mg／L， 最大回流比为1 ～2。 MBR 膜池设置罗茨鼓风机2 台（1 用1 备），型号为FSR200， 风量为41.17 m3／min， 升压为34.3 kPa， 功率为37 kW； 回流泵（管道污水泵）5 台（4 用1 备）， 型号为80WQ50-10-3； 产水泵2 台（1 用1备）， 型号为ISB100／65-50-12.5。

（3） 消毒池／清水池。 1 座， 尺寸为12.00 m×3.00 m×3.00 m， 采用NaClO 消毒， 接触停留时间大于或等于30 min， 有效氯投加量为8 mg／L。 设置MBR 反洗泵2 台（1 用1 备）， 型号为ISWH40-100（1）A。 反洗泵配套设置反洗电磁流量计及反洗精密过滤器， 过滤器直径为ϕ700 mm， 过滤精度为10 μm， 操作压力不超过0.5 MPa， 压差不超过0.35 MPa， 操作温度不超过80 ℃。

（4） 储泥池、 膜酸洗池、 膜碱洗池。 1 座， 单座尺寸为12.00 m×3.00 m×3.00 m， 其中储泥池尺寸为8.00 m×3.00 m×3.00 m， 膜酸洗池、 膜碱洗池尺寸均为2.00 m×3.00 m×3.00 m。 储泥池内安装穿孔曝气管1 套。

（5） 污泥脱水机房。 1 座， 建筑面积为75 m2。脱水后污泥含水率不超过80%， 需外运湿污泥量约为5 t／d。 配置叠螺脱水机1 套， 单台绝干污泥处理量为90 ～180 kg［DS］／h， 功率为3 kW； PAM加药装置1 套， 有效容积为2 m3， 功率为1.1 kW；污 泥 进 料 泵2 台， 流 量 为12 m3／h， 压 力 为0.2 MPa， 功率为4 kW。

（6） 加药间。 1 座， 建筑面积为57.6 m2。 配置PAC 加药装置1 套， 有效容积为2 m3， 功率为1.1 kW； 碳源加药装置1 套， 有效容积为2 m3， 功率为1.1 kW； NaClO 加药装置1 套， 有效容积为2 m3； 柠檬酸加药装置1 套， 有效容积为2 m3。

5 工程设计特点

（1） 生物处理单元采用改良AAO 与MBR 相结合的污水处理工艺。 充分利用传统活性污泥和MBR 膜处理工艺优势， 实现高效生物脱氮除磷，具有工艺流程短、 脱氮除磷效果好、 负荷高、 占地省、 抗冲击负荷能力强等优势。 MBR 膜处理实现了高污泥浓度， 节省了二沉池单元。 对于污泥处理系统， 因生物处理段泥龄长， 产生的污泥量少， 减轻了污泥处理处置的负担。

（2） 本工程所有构筑物等均采用了集装箱式碳钢防腐设备［7］。 采用工厂快速加工制作， 并可集成池内设备， 具有价格便宜， 制作迅速， 安装简单等优点。 设备制作的同时， 现场进行设备基础施工，整体施工速度快， 不足30 d 完工。 相比土建结构，该技术具有很大优势。（3） 各处理单元全部采用标准化设计。 罐体外形尺寸统一， 制作快速且不易出错［8］。

6 工程运行效果

该工程生化调试直接取用现状污水处理厂好氧池中的活性污泥混合液， 不需进行污泥的生化培养工作， 调试达标周期不足7 d。 该工程于2019 年7月正式投产运行， 实现满负荷达标运行， 至今运行稳定。 实测进出水水质见表2。

表2 实测进出水水质Tab. 2 Actual influent and effluent water quality

7 投资及运行成本分析

本工程建设费（包括设备费用、 运输、 安装、配套设施建设等）为1 263.7 万元。

吨水直接运行成本为0.97 元， 不含污泥处置费、 化验费、 大修维护费及管理费等。

8 结语

宜宾市某城镇污水处理厂一期应急工程采用调节-微滤-预缺氧及厌氧-缺氧-好氧-MBR-消毒处理工艺， 出水COD、 BOD5、 SS、 氨氮、 总氮、 总磷的质量浓度分别为19.71～43.0、 4.90 ～9.60、 4.20 ～7.30、 1.08 ～2.62、 10.00 ～14.21、 0.06 ～0.41 mg／L， 出水各项指标完全能满足GB 18918—2002 中的一级A 标准的要求。

该工程充分利用了集装箱式模块化建设的优势， 完全能适应污水应急工程建设周期短、 占地面积小、 快速启动、 经济可靠、 灵活搬运的要求， 值得大力推广； 但因建设用地面积较小， 该工程未对MBR 膜池设置起吊设备， MBR 膜片离线清洗极为不便， 建议类似工程必须设置MBR 膜池起吊设备。