四川某污水处理厂提标改造及扩建工程设计

袁茜，周梁，曹彦龙

（1.西安水务（集团）规划设计研究院有限公司，西安 710082；2.核工业西南勘察设计研究院有限公司，成都 610042）

1 工程概况

四川省某污水处理厂一期工程于2010 年投入运行，污水处理规模为1.0×104m3/d，粗格栅及污水提升泵房、细格栅及钟式沉砂池等、仓库及机修间、配电间、综合楼等污水预处理构筑物及厂区建筑物按照2.0×104m3/d 进行建设。污水主体处理工艺采用改良型卡鲁塞尔氧化沟二级处理工艺，消毒采用紫外线消毒工艺，出水水质满足GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级B 标准，尾水排放至凯江，污泥处理采用离心式浓缩脱水一体机，且预留了二期的发展用地。根据当地环保部门的要求，对该厂进行提标改造和二期扩建，出水水质达到一级A 标准，处理规模增加至2.0×104m3/d。

考虑到处理效果、对现状运行产生的影响及工程经济性等因素[1]，确定本污水处理厂提标改造及扩建的工艺流程，详见图1。

图1 污水处理工艺流程图

2 工程改造前存在的问题

2.1 进水水质偏低

根据该污水处理厂2015 年的进水水质监测数据，各水质指标的浓度偏低，详见表1。运行中通过外加碳源以保证微生物所需的营养，厂区的单位运营成本偏高，为0.72 元／m3。如何实现在无外加碳源的情况下保证污水生化处理效果是本次改造设计的一个重点。

表1 污水处理厂进出水水质mg/L

2.2 氧化沟存在问题及分析

根据一期改良型卡鲁塞尔氧化沟实际运行情况，存在如下主要问题：（1）氧化沟进水端未设置闸门，不便于检修和放空；（2）氧化沟好氧段混合液依靠自流回流至缺氧段，导致混合液回流量较小且不可控。同时，一期改良型卡鲁塞尔氧化沟也存在好氧段水下推进器推力不足、好氧段转碟曝气机安装平台尺寸太小导致检修困难、仅用膨胀螺钉固定水下推进器使得走道板混凝土被拉裂进而导致吊臂失衡、好氧段曝气转碟存在溅泥现象等问题。

2.3 二沉池负荷偏高

一期工程二沉池采用周进周出式向心辐流沉淀池，直径D=25 m。根据一期实际运行情况，二沉池出水SS 浓度较高、泥位较高、处理效果较差。经核算，一期二沉池的表面负荷为1.3 m3（/m2·h），固体负荷为244 kg/（m2·d），出水堰负荷为2.21 L（/s·m），负荷均偏高。

2.4 缺少配水调节设施

该污水处理厂一期工程未修建二沉池配水井，一期、二期2 组二沉池之间无法实现灵活地切换，也无法平衡新建二沉池与已建二沉池之间的负荷不均。

2.5 其他问题

（1）现状污水提升泵按一期规模10 000 m3/d 进行安装，无法满足二期扩建的需求；（2）一期工程紫外线消毒渠由于设备老化及位置需调整，需进行改建；（3）现有污泥浓缩池无排空管道、污泥脱水机进泥管道易堵塞；（4）一期污泥回流池剩余污泥采用剩余污泥泵抽入污泥浓缩池，运行中发现同时开启污泥回流泵和剩余污泥泵会导致出水流量大幅度减小；（5）回用水泵位于巴氏计量槽前端，影响污水厂出水总量的计量。

3 改扩建思路及工程设计

3.1 进水水质偏低解决措施

近期通过外加乙酸钠等碳源的方式补充微生物营养，进而解决进水水质偏低的问题[2]。罗江县县城排水管网建设不完善，且老城区排水体制为雨、污合流制，故对县城排水管网分片区、逐段地进行排查及改造，完善污水处理厂配套管网，改造原有合流制排水系统，实施排水管网雨污错接混接点治理和老旧小区排水管网改造等，提高生活污水收集率并减少进入污水处理厂的雨水流量；同时，进行破旧管网修复改造、加强工程施工监管等以减少渗入污水管网的地下水及排入污水管网的施工降水，从而实现提高进水水质污染物浓度，有效地保证微生物所需的营养，进而降低单位运营成本。

3.2 改良型卡鲁塞尔氧化沟改进设计

新建一座改良型卡鲁塞尔氧化沟，设计流量为416.7 m3/h，与原有氧化沟并联运行。新建氧化沟在参照原有氧化沟的基础上进行改进设计。氧化沟由进水池、选择池、厌氧池、缺氧池、好氧池组成，详见图2。氧化沟污泥浓度为4 g/L，污泥负荷为0.095 kgBOD5/(kgMLSS·d)，污泥龄为18.80 d，水力停留时间为16 h，根据本次设计进出水水质，重新核算氧化沟运行参数，氧化沟污泥回流比调整为75%，内回流比为100%～150%。

图2 氧化沟工艺平面图

由于细格栅及钟式沉砂池尾端设有配水井，仅于2 座氧化沟前各增设1 座进水阀门井，方便氧化沟的检修以及放空。

为实现好氧段混合液的可控制回流，于好氧池与缺氧池的隔墙上增加了1 台内回流泵，内回流泵选用穿墙泵，并在出水管口设置拍门防止缺氧区混合液非正常倒流。

选择区、厌氧区分别设置1 台及2 台φ500 mm（功率N=3 kW）的潜水搅拌推进器实现搅拌或推流，缺氧区设置2 台φ1 800 mm（N=3 kW）的潜水推进器；为解决好氧区水下推力不足的问题，好氧区增设1 台潜水推进器，并增大了其他推进器的功率及叶轮尺寸，共设3 台φ1 800 mm（N=3 kW）的潜水推进器；所有推进器采用预埋件固定吊臂，用绞盘代替手拉葫芦，解决了膨胀螺栓固定导致的吊臂失衡问题。

好氧区采用曝气转碟进行曝气，共设置6 台曝气转碟，充氧量≥40 kgO2/h（标准状况），其中4 台定速（N=22 kW），另外2 台变频控制（N=30 kW）；同时，为便于安装和检修，增大了氧化沟转碟曝气设备两端的检修平台空间，并于曝气转碟后方及侧方设置了挡水板。

氧化沟出水采用旋转式可调节堰门进行控制。此外，分别于厌氧区、缺氧区及好氧区池壁增加钢爬梯，方便日常的维护及检修。

3.3 二沉池的改进设计

新建1 座周进周出向心辐流式沉淀池，与原有二沉池并联运行。为解决已建沉淀池水力负荷、固体负荷及出水堰负荷均偏高的问题，提高其沉淀效果，新建沉淀池在设计上降低了上述负荷。新建沉淀池设计流量为625 m3/h，直径增大为30 m，池边水深为4 m，表面负荷为0.9 m3（/m2·h），固体负荷为99 kg（/m2·d），出水堰负荷为1.84 L（/s·m），澄清区水力停留时间为2.5 h，污泥区水力停留时间1.5 h，污泥回流比R=75%。二沉池浮渣改用排渣斗进行排除，排渣斗设置塑料网框拦截浮渣并定期清理。

3.4 增设配水调节井

于改良型卡鲁塞尔氧化沟与二沉池之间新建1 座配水井，配水井采用薄壁堰分配2 座二沉池的进水流量，并在配水井出水管之前分别设置闸门，通过闸门的开启度调节进入一期、二期沉淀池的流量，进而可减少分配进入一期沉淀池的流量，降低其负荷，增加进入二期沉淀池的流量，在不增加水头损失的情况下，可使一期、二期二沉池的负荷达到相同，实现2组二沉池的并联运行，处理效果达到最佳。

3.5 其他问题的解决措施

1）经核算，厂区预处理构筑物土建尺寸、粗细格栅及钟式沉砂池的处理量均满足二期扩建的需求，仅对原有污水提升泵进行更换，更换后的污水提升泵流量Q=420 m3/h，扬程H=15 m，功率N=30 kW，共4 台，3 用1 备。

2）新建紫外线消毒池1 座，选用先进、优质的消毒设备，采用机械自动清洗装置及镇流器控制系统，水位控制装置采用固定溢流堰；巴氏计量槽与消毒池合建。

3）新建污泥浓缩池1 座，与新建二沉池对应，采用间歇式重力污泥浓缩池，污泥负荷为45 kg（/m2·d），于池底设置放空管道。此外，在污泥脱水机房进泥泵（螺杆泵）的进口端增设污泥切割机，解决进泥管道极易堵塞的问题。

4）新建污泥回流井内剩余污泥泵设计流量减小，解决同时开启混合液回流泵及剩余泵会导致出水流量大幅度减小的问题。

5）新建紫外线消毒渠及巴氏计量槽将回用水泵调整至巴氏计量槽跌水后端，尽量避免对污水处理厂出水计量产生影响。

6）增加纤维转盘滤池深度处理工艺，最大滤速为15 m3/（h·m2），有效过滤面积100.8 m2，使出水水质从一级B标准达到一级A 标准。

4 主要经济技术指标

本次工程共改造排水管网节点29 处，污水管网8.5 km，雨水管渠3.6 km，排水管网建安费为2 354 万元；污水处理厂的改扩建工程并未新征用地，工程的建安费1 354 万元，按处理规模为2×104m3/d 核算，改造后的单位运营成本为0.46 元／m3。

5 结语

本工程确定了污水处理厂提标改造和扩建的工程方案，改善了污水处理厂进水水质，优化了污水处理工艺流程，对同工艺污水处理厂提标改造及扩建提供了一定的技术参考和借鉴。