城乡接合部低碳氮比、高磷生活污水处理工程实例

2023-01-08魏春飞

环境保护与循环经济 2022年8期

魏春飞

（1. 沈阳环境科学研究院，辽宁沈阳 110167；2. 沈阳环科检测技术有限公司，辽宁沈阳 110167）

1 引言

城乡接合部是城市与乡村的过渡地带，其环境规划建设相对落后。市政建设一般只注重交通、通讯、水电等基础设施，污水处理等环保基础设施跟不上经济发展的需求。城乡接合部构成较复杂，副产业较多，其排放的低碳氮比、高磷生活污水［1］，不同于普通城市生活污水，需要采用合理的工艺对这些污水进行处理，以满足脱氮除磷的要求［2］。

城镇生活污水由于体量大，在管道收集过程中已经达到了均质目的，而城乡接合部污水收集管道较短，需要单独设置调节池对水质水量进行均质。常规城乡接合部污水一般采用A/O 组合工艺进行处理，相比较常规城镇生活污水，城乡接合部住宅和商业网点较多，采用常规A/O 工艺占地面积较大，考虑现场情况，应优化设计工艺。

2 工程概况

沈阳市某地区属于典型的城乡接合部，其中3个小区均含住宅和商业网点，商业网点主要有临街饭店、豆腐加工坊、肉制品加工、酒坊等。小区周边无市政排水管网，小区污水处理设施落后，长期停摆，已失去使用功能，污水未得到妥善处理。

根据统计，3 个小区污水量共计1 800 m3/d，污水站设计处理规模2 000 m3/d。出水要求达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A 标准后排入水体，根据检测数据，设计进水水质及排放标准见表1。

表1 进水水质及排放标准 mg/L

3 工艺设计

3.1 工艺流程

该污水站的水处理工艺流程如图1 所示。

图1 工艺流程

3 个小区污水通过收集后送至集水井，其中1 个小区排放的500 t/d 污水自流至集水井，另2 个小区排放的1 000，300 t/d 的污水通过提升泵提升至集水井，3 个小区污水汇集后进入后续污水处理系统。集水井出水自流进入粗格栅（5 mm），对污水中大颗粒物质进行截留，粗格栅出水自流进入后续调节池，对污水进行水质水量的调节。调节池均质均量后通过水泵提升至细格栅（1 mm），细格栅渠道出水自流进入旋流沉砂器进一步去除污水中的杂质、部分无机性砂砾。

旋流沉砂器出水自流进入配水井，配水井安装控制阀门，生化处理单元依次为缺氧区、厌氧区、好氧区，在此进行有机污染物的降解、氮磷等污染物的去除，生化处理单元出水进入膜处理单元，强化生化功能，膜过滤出水经过次氯酸钠消毒后回用或排放。

该水质属于低碳氮比污水，缺氧段会大量消耗碳源以实现脱氮目的，导致厌氧段碳源较少，生物除磷效果差，因此采用化学辅助除磷，投加药剂为聚合氯化铝（PAC），为了减少化学除磷的药剂量及化学污泥产生量，开启配水井至厌氧池的闸门，可实现原水部分进入厌氧段，补充生物除磷所需要的碳源［3］。

生化处理单元的好氧区回流混合液通过潜水回流泵回流到缺氧区，回流比400%，与经过预处理的来水混合；膜处理单元的回流污泥通过潜水回流泵回流到生化处理单元的好氧区，回流比500%，与厌氧区出水混合，较大的回流比可以提高整个生化系统的污泥浓度，缩短停留时间。

MBR 膜组件需要定期在线清洗和离线清洗。在线清洗药剂为次氯酸钠和柠檬酸，清洗水源来自清水池，清洗泵出口管路上安装管道混合器，混合器上有2 个药剂接口，定期清洗MBR 组件；离线清洗需将MBR 膜组件吊入清洗池，采用一定浓度的柠檬酸或次氯酸钠进行浸泡，浸泡后完成离线清洗。

沉砂池的出砂经过砂水分离器分离与格栅拦截的栅渣直接外运处理。剩余污泥由剩余污泥泵提升至污泥池，由污泥螺杆泵送至叠螺脱水机进行脱水，脱水后的泥饼外运至指定的符合国家相关规定的污泥消纳场所进行最终处置。叠螺脱水机的滤后液及冲洗水与厂内的生活污水经管道汇集至厂内进水泵井（或调节池），与原污水一起进行处理。

3.2 主要建构筑物

（1）粗格栅渠及调节池：1 座，钢筋混凝土，L×B×H＝12.00 m×7.50 m×6.30 m，有效深度3.0 m，有效容积270 m3，水力停留时间3.24 h。格栅渠道：L×B×H＝0.68 m×7.50 m×4.30 m。

（2）辅助设备用房：1 座，框架，L×B×H＝19.75 m×17.70 m×6.00 m。其中，风机间L×B×H＝12.85 m×5.20 m×6.00 m，电控间L×B×H ＝6.70 m×5.05 m×6.00 m，除臭间L×B×H＝5.05 m×4.85 m×6.00 m，储药间L×B×H＝5.05 m×4.50 m×6.00 m，值班室L×B×H ＝5.05 m×3.80 m×6.00 m。

（3）生化组合池及设备间：1 座，生化池形式钢筋混凝土结构，设备间形式框架结构。

配水井，1 座，L×B×H＝5.50 m×1.75 m×7.00 m；

缺氧池，2 组，单组尺寸L×B×H＝10.4 m×5.0 m×7.0 m，有效水深6.0 m，总水力停留时间7.50 h；

厌氧池，2 组，单组L×B×H＝5.0 m×3.0 m×7.0 m，有效水深5.95 m，总水力停留时间2.14 h；

好氧池，2 组，单组L×B×H＝13.8 m×3.5 m×7.0 m，有效水深5.90 m，总水力停留时间6.84 h；

MBR 膜池，2 组，单组L×B×H＝8.80 m×3.20 m×4.75 m，有效水深3.60 m，总水力停留时间2.43 h。

污泥池，1 组，L×B×H＝3.20 m×3.00 m×4.75 m，有效水深3.35 m，有效容积32 m3。

出水池，1 组，L×B×H＝3.40 m×2.60 m×4.75 m，有效水深4.05 m，有效容积35.80 m3。

清水池，1 组，L×B×H＝3.40 m×2.60 m×4.75 m，有效水深4.05 m，有效容积35.80 m3。

辅助设备间：框架结构，L×B×H＝32.0 m×6.3 m×5.0 m，其中，膜设备间L×B×H＝19.4 m×6.3 m×5.0 m，加药间L×B×H＝9.2 m×6.3 m×5.0 m，冲洗车间L×B×H＝3.5 m×6.3 m×5.0 m。

3.3 主要设备

（1）格栅1 台，循环式齿耙清污机，设备宽度600 mm，渠道宽度680 mm，间隙5 mm，安装角度75°，排渣口高度750 mm，渠深4.3 m，传动装置位于水流方向右侧。

（2）旋流沉砂器，1 台，设计流量2 000～2 500 m3/d，出水管距中心地面3.0 m，支腿加长。

（3）吸砂泵，1 台，Q＝12 m3/h，H＝8 m，N＝2.2 kW。

（4）砂水分离器，1 台，规格SF260，处理能力12～20 L/s，N＝0.37 kW。

（5）转鼓细格栅，1 台，渠道宽度800 mm，转鼓直径700 mm，渠深1 000 mm，栅条间隙1 mm，安装倾角35°，N＝0.75 kW，配套反洗泵。

（6）调节池提升泵，2 台，1 用1 备，Q＝85 m3/h，H＝12 m，N＝5.5 kW，导杆材质S304，水下电缆10 m，带自耦装置，配置手动葫芦0.5 t。

（7）调节池预搅拌风机，1 台，Q＝2.6 m3/min，H＝3.5 m，N＝5.5 kW，回转式风机，出口DN65。

（8）污泥螺杆泵，2 台，1 用1 备，处理量3.0～9.0 m3/h，P＝0.2 MPa。

（9）叠螺脱水机，1 台，螺旋轴规格D300 mm，处理量4 m3/h，含电控柜，整机N＝1.5 kW，材质S304，含絮凝混合及搅拌机，混合槽搅拌器形式为螺浆型，含自控系统及独立电控柜1 套。

（10）PAM 自动泡药机，1 套，自动泡药溶药机器，药液量500 L，药粉供料槽容量42 L。

（11）PAM 加药计量泵，2 台，1 用1 备，N＝0.37 kW，泵头材质PVC，配套Y 型过滤器、缓冲器、安全阀、背压阀及所有安装附件。

（12）好氧曝气鼓风机，2 台，1 用1 备，Q＝14 m3/min，P＝69.58 kPa，N＝37 kW。

（13）膜吹扫鼓风机，2 台，1 用1 备，Q＝8 m3/min，H＝43.2 kPa，N＝18.5 kW。

（14）离子除臭系统，收集管路及离子除臭系统，风机1 台（Q＝2 000 m3/h，P＝2 500 Pa，N＝2 kW，含隔音箱），设备1 台，玻璃钢排气筒1 套（φ300 mm，H＝300 mm，H＝15 m），电控柜1 套。

（15）配水井手动启闭机，4 台，B×H＝300 mm×300 mm，中心至池顶0.85 m，钢制直动式。

（16）厌氧池潜水搅拌器，2 台，N＝0.85 kW，QJB 0.85/8－260－740，池深7.0 m，导杆材质为不锈钢S304，含漏水保护器。

（17）缺氧池潜水搅拌器，3 台，N＝1.5 kW，QJB 1.5/6－260－960，池深7.0 m，导杆材质为不锈钢S304，含漏水保护器。

（18）回流泵（好氧至缺氧），Q＝48 L/s，H＝0.6 m，N＝2.5 kW，潜水PP 泵，变频控制，配套不锈钢穿墙管D426×4，长0.65 m，导杆H＝6.0 m，水下电缆10 m，含DN400 拍门、低液位保护器、渗漏保护器、过热保护器、螺栓等所有安装附件。

（19）回流泵（膜池至好氧池），Q＝58 L/s，H＝0.8 m，N＝4.0 kW，潜水PP 泵，变频控制，配套不锈钢穿墙管D426×4，长0. 5 m，导杆H＝3.9 m，水下电缆10 m，含DN400 拍门、低液位保护器、渗漏保护器、过热保护器、螺栓等所有安装附件。

（20）微孔曝气器，220 只，直径260 mm，曝气量3.0 m3/（h·支），材质三元乙丙胶，风量9.8 m3/min。

（21）方闸门，B×H＝400 mm×400 mm，中心至池顶4.55 m，手电两用，N＝0.75 kW，镶铜铸铁，双向水压，平底式安装。

（22）膜组器，6 组，30 片/组，35 m2/片，单组膜面积1 050 m2，PVDF 中空纤维带衬膜。

（23）抽吸水管，6 根，不锈钢软管，DN80，2.0 m/根，SS316，含1 个法兰，1 个快速接头。

（24）吹扫风管，12 根，不锈钢软管，DN65，2.0 m/根，SS316，含1 个法兰，1 个快速接头。

（25）产水泵，3 台，2 用1 冷备，Q＝52 m3/h，H＝10 m，N＝7.5 kW，吸程4.8 m，变频控制。

（26）剩余污泥泵，1 台，Q＝10 m3/h，H＝8 m，N＝1.1 kW。

（27）清洗泵，1 台，Q＝60 m3/h，H＝12 m，N＝5.5 kW。

（28）管道混合器，1 台，DN125，UPVC 材质，2 个接口。

（29）电动葫芦，1 台，用于膜组件起吊，3 t，起吊高度9 m，功率4.5＋0.4 kW。

（30）柠檬酸储罐，1套，φ1200×1700，V＝2.0 m3，PE。

（31）柠檬酸计量泵，1 台，Q＝1 850 L/h，H＝3.0 bar，N＝1.1 kW，泵头材质为PVC，配套Y 型过滤器、缓冲器、安全阀、背压阀及所有附件。

（32）次氯酸钠储罐，1 套，φ1 200×1 700，V＝2.0 m3，PE。

（33）次氯酸钠计量泵，1 台，Q＝1 850 L/h，H＝3.0 bar，N＝1.1 kW，泵头材质为PVC，配套Y 型过滤器、缓冲器、安全阀、背压阀及所有附件。

（34）次氯酸钠消毒计量泵，1 台，Q＝20 L/h，H＝10.0 bar，N＝0.25 kW，泵头材质为PVC，配套Y 型过滤器、缓冲器、安全阀、背压阀及所有附件。

（35）醋酸钠，1 套，φ1 830×2 300，V＝5.0 m3，PE。

（36）醋酸钠计量泵，2 台，Q＝100 L/h，H＝5.0 bar，N＝0.25 kW，泵头材质为PVC，配套Y 型过滤器、缓冲器、安全阀、背压阀及所有附件。

（37）化料器，3 台，柠檬酸、PAC、醋酸钠使用，100 kg/次，N＝1.5 kW。

4 运行效果及分析

该污水站自2018 年3 月开工建设，2018 年10月进入调试阶段，经过4 个星期的污泥驯化，水站正式投入运行。2 个月的出水监测表明，处理效果很好，具有较高的去除效率，出水COD，NH3－N，TN，TP质量浓度分别为22.5，3.4，8.0，0.2 mg/L，可以达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A 标准，该工艺可以适应高氨氮、低碳氮比生活污水。