城镇污水处理厂工艺设计分析

2023-12-12邓耀棠

中国资源综合利用 2023年11期

邓耀棠

（中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司佛山分公司，广东佛山 528000）

某城镇规模较小，现状污水处理站（设计规模1 400 m3/d）只负责处理镇区生活污水。镇区规划建设3 家工业企业，但其产生的废水没有处理设施，且现状污水处理站周围没有扩建的空间，因此急需新建一座污水处理厂满足镇区经济发展的需要。新建的城镇污水处理厂近期设计规模为1 万m3/d，远期设计规模为2 万m3/d。

1 设计进出水水质

新建的城镇污水处理厂进水包括生活污水及工业废水，85%的工业废水是屠宰废水。生活污水约占总污水量的30%，工业废水约占总污水量的70%。污水处理厂设计进出水水质如表1所示。出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的一级A 标准。主要监测项目有化学需氧量（COD）、五日生化需氧量（BOD5）、悬浮物（SS）、总氮（TN）、氨氮（NH3-N）、总磷（TP）、动植物油和pH[1-3]。其中，进出水pH 均为6～9。

表1 污水处理厂进出水水质

2 工艺流程

经进出水水质分析，本项目须采用具有生物脱氮除磷功能的污水处理工艺。因此，污水处理工艺流程应包括预处理、生物处理和深度处理[4-5]，具体设计如图1所示。下面分析主要构筑物的工艺参数。

图1 污水处理工艺流程

2.1 调节池、粗格栅与提升泵房

调节池、事故池与粗格栅间合建，调节池与事故池建在粗格栅间下部，采用钢筋混凝土结构。调节池水力停留时间为6 h，总有效池容为2 520 m3，池内设置搅拌器。调节池尺寸为36.0 m×20.0 m×4.5 m（长×宽×高），有效水深为3.5 m。事故池尺寸为60.0 m×20.0 m×4.5 m（长× 宽× 高），有效水深为3.5 m。粗格栅间格栅宽度为1.0 m，格栅间内设带式输送机、栅渣压榨机各1 台，格栅拦截的栅渣打包外运进行卫生填埋处理。污水提升泵房设计流量为500 m3/h，选用潜水排污泵3 台（2 用1 备，变频），单泵流量为300 m3/h，扬程为15 m，电机功率为22 kW。

2.2 细格栅及曝气沉砂池

细格栅间内设自动回转式格栅除污机和栅渣螺旋输送机。自动回转式格栅除污机配备2 台，功率为1.5 kW。栅渣螺旋输送机配备1 台，功率为1.1 kW。曝气沉砂池设计流量为0.07 m3/s，水力停留时间为180 s，水平流速为0.05 m/s，池长为9 m，有效池容为12.6 m3，过水断面为1.4 m2，有效水深为1.0 m（总池高1.5 m），池宽为1.4 m，池数为2 座。

2.3 生化池

生化池按近期设计流量500 m3/h设计。新建1座生化池，分2 个系列。生化池总有效容积为4 400 m3，其中，厌氧池为500 m3，缺氧池为1 150 m3，好氧池为2 750 m3。

2.4 二沉池

二沉池采用辐流式沉淀池，池内安装刮泥机。设计流量为500 m3/h，配备2 组，单池设计流量为250 m3/h。池深为4.5 m，有效水深为2.5 m，表面水力负荷为0.66 m3/（m2·h）。泵吸式刮泥机配备2 台，回流污泥泵配备2 台，污泥回流到厌氧区。剩余污泥产生量为228 m3/d（含水率99.2%），干重为1 820 kg/d。

2.5 深度处理车间

深度处理车间由磁分离澄清池、纤维转盘滤池、加药间、水质分析间及鼓风机房等组成，平面尺寸为52.0 m×18.6 m。污水经二级处理后通过重力流进入磁分离澄清池。澄清池分为2 个系列，整个池体为钢筋混凝土结构，设计流量为500 m3/h，包括反应池及沉淀池。纤维转盘滤池设置2座，设计流量为500 m3/h，滤盘直径为2.0 m，每组设计6 片，平均过滤速度不大于10 m/h，最大过滤速度不大于15 m/h。采用次氯酸钠消毒，次氯酸钠投加量按10 mg/L 计，每天投加量为100 kg。次氯酸钠发生器配备2 台，一用一备。次氯酸钠制成液的存储装置配备1 套。变频式隔膜防腐计量泵配备2 台，一用一备，流量为380 L/h，压力为0.4 MPa。鼓风机房采用钢筋混凝土结构，与深度处理车间合建。鼓风机房内设3 台悬浮鼓风机，向好氧池供氧。

2.6 污泥储存池

从二沉池、深度处理车间排出的污泥进入污泥储存池，设计含水率99.2%的湿污泥产生量为196.5 m3/d。污泥储存池尺寸为6.6 m×3.6 m×4.0 m（长×宽×高）。池内设潜水搅拌机2 台，叶轮直径为320 mm，功率为2.2 kW。

2.7 污泥脱水机房

污泥脱水机房平面尺寸为36.0 m×13.8 m，内设污泥棚、污泥脱水间和除臭间。设备按近期规模5 000 m3/d 安装，每天工作时间为8 h。远期不再建污泥脱水机房，不增加设备，只是将污泥脱水机每天工作时间调整为16 h。

3 污水处理厂的节能减排措施

在污水处理厂中，最常见的损耗为能源损耗及水资源损耗。因此，实施节能减排措施，可以有效帮助污水处理厂降低能源消耗，提高水资源利用率，减少运营成本。

3.1 节能措施

一是安装高效设备。采用高效设备替换老旧设备，可以在降低能源消耗的同时提高污水处理效率。二是优化设备运行方式。污水处理设备应按照最佳参数运行，以减少能源浪费。定期检查和维护设备，确保其有效运行。三是完善处理流程。对污水处理流程进行优化，以减少能源消耗。例如，合理调整曝气系统的运行时间和强度，减少能源浪费。四是使用可再生能源。污水处理厂可安装太阳能电池板、风力发电机等设备，将太阳能、风能等可再生能源作为能源来源，以减少对传统能源的依赖。五是加强能源监测和管理。安装能源计量设备，定期监测能源消耗并进行能源管理。通过分析数据，识别潜在的节能机会，采取相应的措施来减少能源浪费。

3.2 减排措施

一是循环利用水资源。污水处理后可作为冲洗水、灌溉水或景观水等进行循环利用。污水处理后进行回收利用，可以降低对清洁水的需求量，并减少能源消耗。二是优化处理工艺。优化处理工艺，可以提高水资源利用效率。采用先进的生物处理技术、膜分离技术等，可以减少废水产生量，降低原水需求。三是加强泄漏检测和修复。定期检查管道、阀门和设备，及时发现和解决漏水问题，减少水资源浪费。四是落实水资源管理与监测。建立水资源管理制度，加强对水资源使用的监测数据分析。通过精确监控，找出潜在的水资源浪费点，并采取相应改进措施。