宁乡市污水处理厂提质扩容建设项目设计技术方案

2022-08-31李志刚周杨

环境保护与循环经济 2022年6期

李志刚周杨

（湖南博世科环保科技有限公司，湖南长沙410000）

1 引言

宁乡市污水处理厂位于沩水下游西岸彭里桥，紧邻三环东路和沿江大道，服务范围主要为老城组团、新城组团、城南组团及金玉工业集中区，总纳污面积49.38 km2。规划服务范围内人口约30.6 万人。一期工程建设总规模为5.0×104m3/d，二期工程建设总规模为10.0×104m3/d。一期已建工程污水处理工艺为预处理—卡鲁塞尔2000 氧化沟—二沉池—紫外消毒池—排放至沩水，出水水质执行GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级B标准，剩余污泥经带式浓缩压滤机脱水后外运。

宁乡市污水处理厂提质扩容前已处于超负荷状态，处理量平均为5.7×104m3/d，其处理能力及出水水质均不能满足现行要求，急需启动提质扩容工程。

2 设计进出水水质

本项目进水水质参照现行污水处理厂的运行数据及同级别污水处理厂的相关数据，出水水质执行GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A 标准。设计进出水水质见表1。

表1 设计进出水水质

3 处理工艺

3.1 提质改造工艺

本项目出水水质新标准较原排放水质要求提高，一期仅采用二级处理工艺处理污水，水质已无法达到目标水质要求。故需要对原工艺进行技术改造，同时增加深度处理工艺。

根据国内类似项目工程经验，提质改造工程拟采取以下技术措施：

目前宁乡市污水处理厂预处理段细格栅＋旋流沉砂池运行情况一般，旋流沉砂池效果不佳，出砂量少。根据分析是一期施工时土建部分施工精度较差，导致沉砂池水力条件一般，沉砂效果较差。结合预处理段现状运行情况，本项目考虑新建细格栅及沉砂池，待建成运行后废除一期细格栅及沉砂池。

从实测出水水质来看，进水水质正常的情况下出水基本满足GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级B 标准，但按照本项目实施目标水质不能稳定达标。主要存在污泥负荷偏高，尤其是缺氧区停留时间偏短、脱氮能力不足的问题。据此，本次提质改造建议延长生化处理停留时间或降低生化处理的负荷。若将氧化沟减量运行，则二沉池相应减量，扩建系统规模需相应增加，现有设施处理能力未得到充分利用。故建议对氧化沟（5×104m3/d）进行改造，增加推流设施，将氧化沟表面曝气改为底部曝气，加大好氧池充氧效率。同时在好氧区选取部分池容投加悬浮填料［1］，将氧化工艺改为MBBR 工艺，以满足本项目目标进出水水质。另在厂区东侧空地新建生化池，满足本次污水处理厂扩建水量需求。

同时，为满足本次提标需求，需在现状处理构筑物后增加深度处理构筑物，以确保污水处理厂出水达标排放。

通过上述分析，本项目提质改造形成如下总体工艺路线：预处理＋氧化沟改造（改为底曝、投加填料并增加推流设施）＋新建深度处理＋紫外消毒。

3.2 扩容新建工艺

根据国内类似项目工程经验，扩容工程采取以下工艺单元：二级生化采用具有回流污泥反硝化、强化除磷脱氮功能的污水处理工艺，如改进的A/A/O系列工艺或氧化沟系列工艺。有机物（COD，BOD5）和氮、磷的达标去除应尽量在污水二级生化处理工艺单元中完成，特别是TN 和NH3－N 的去除。A/A/O 工艺作为一种目前城市污水处理厂普遍采用的工艺，具有工艺成熟、运行稳定、处理效果好、运行经验丰富的优点，但需要对传统A/A/O 工艺进行调整和优化，提高其脱氮效果。据此提出采用多段A/A/O 工艺［2］（改良型的巴登福工艺），尽可能地提升二级生物处理的生物脱氮能力。同时，设置深度处理段，以确保污水处理厂出水达标排放。多段A/A/O 工艺流程见图1。

图1 多段A/A/O 工艺流程

通过上述分析，扩容工程（5×104m3/d）形成如下工艺路线：预处理＋多段A/A/O 生化池（具有回流污泥反硝化、强化除磷脱氮功能）＋深度处理＋紫外消毒。

3.3 深度处理工艺

从工程生化处理单元来看，为保证TN，NH3－N达标，对二级生化处理段进行了强化。因此在深度处理工艺的选择中着重考虑TP 及SS 去除，同时进一步保证TN，NH3－N 达标排放。选择的工艺应确保出水水质好、运行稳定、管理简便、低耗节能。经以上分析，本项目污水深度处理设计采用“高效沉淀池＋纤维滤布滤池＋紫外消毒”的工艺。

（4）账本分叉问题。在区块链中，通常以最长的链作为主链，矿工在最长的链上进行挖矿。在PoW共识算法下，由于矿工算力有限，面临多条链时，矿工通常会在最长链上进行挖矿。然而在PoS共识机制下，矿工为了自身利益，通常会选择多个链进行挖矿，这可能导致区块链的分叉。同时，攻击者如果使用了预计算与币龄累积攻击同样可能造成账本分叉。

4 污泥处置

本项目设计将脱水后的泥饼送往垃圾填埋场进行卫生填埋。根据GB/T 23485—2009《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质》的要求，进入垃圾填埋场的污泥含水率必须低于60%。采用传统的机械浓缩、带式压滤机（或离心压滤机）工艺，难以达到60%含水率的要求。本项目对原污泥脱水系统进行改造，改造后采用重力浓缩池、污泥调理池、板框机组合的污泥深度脱水工艺。

5 除臭工艺

生物除臭法具有运行成本低、可避免污染物转移、去除率可超过90%等优点，本项目除臭选用生物除臭法。

6 污水处理厂总体工艺流程

综上所述，本项目污水处理厂包括预处理、二级处理、深度处理和污泥处理4 个系统，综合后本项目提质扩容工艺流程见图2。

图2 污水处理厂提质扩容工艺流程

7 总体设计

宁乡市污水处理厂一期总用地面积54 406.56 m2。本项目计划将现状红线东北侧22 147.90 m2征收作为建设项目用地，提质扩容后的总规模为10×104m3/d。

7.1 现状平面布局

现污水处理厂厂区内污水处理构筑物按半地下式结构形式进行设计，附属性构筑物建于地面之上，考虑整体与周围主体环境相匹配，并设环路与外围主干道相连。平面布局按厂前区、生产区、辅助生产区进行功能分区，并考虑物流、人流互不窜扰，风向对臭气扩散的影响等因素进行布置。

厂前区：当地冬季盛行偏北风，夏季盛行东南风。厂前区设在厂区的西南角，根据风向，此处在整个厂区中空气环境质量最佳。厂前区布置有综合楼、传达值班室，对外向南与沿江大道相接，对内与生产区之间用绿化隔离带分开，以保证厂前区优美的环境。

生产区：包括污水处理设施，如预处理系统、生化处理系统等。生产区通过绿化带与厂前区隔离开来，在生产区布置粗格栅井、进水提升泵站、细格栅井、沉砂池、氧化沟、二沉池、紫外消毒池等。

辅助生产区：主要包括配电间、机修间、仓库及车库，污泥处理系统的贮泥池、污泥脱水间和污泥堆棚等。

7.2 本期工程平面布局

本次提质扩容工程保持厂前区及一期生产区总体布局不变。

本期生产区：与一期对称布置于厂区东侧，主要包括预处理系统、生化处理系统、深度处理系统等。细格栅及曝气沉砂池、多段A/A/O 生化池、二沉池自北向南布置，以使流程顺畅。深度处理系统布置于两期生化系统中间，兼顾一二期生化处理构筑物，两期生化处理构筑物出水进入深度处理构筑物处理，最后经紫外消毒池消毒后出水。

本期辅助生产区：鼓风机房及配电间、加药间位于厂区中部，污泥脱水机房位于厂区北侧，兼顾与一期工程相衔接的原则。一期污泥脱水间改造为机修仓库及员工活动中心。

厂区平面布置在充分满足工艺要求的前提下，兼顾一二期的整体布局，二者有机联系，浑然一体，又不失一期自身的相对独立性。构建筑物布局紧凑，水力流程顺畅，各管渠、动力线路和交通要道短捷，有效降低了构建筑物之间的水头损失，维修管理方便。污水处理厂鸟瞰图见图3。