污水處理廠工藝設計

　　面對持續(xù)加劇的水環(huán)境污染與日趨嚴格的環(huán)保要求，國內部分城市如天津、北京，針對市政污水處理廠出水指標提出了更加嚴格的標準，部分出水指標達到或接近地表IV水水質。出于對廣利河水體保護的考慮，東營市五六干合排污水處理廠出水水質要求達到類地表IV水標準。該廠運行一年多以來，水量基本達到滿負荷，出水水質良好，是當地第一座出水達到類地表IV水標準的市政污水處理廠。

　　一、水量及水質

　　東營市五六干合排污水處理廠總設計日處理規(guī)模5x104m3/d，現已建成一期工程設計日處理規(guī)模2.5x104m3/d，建成運行一年多以來進水水量逐漸遞增，最高值達到2.8x104m3/d，平均處理水量達到2.2x104 m3/d，基本達到滿負荷運行。

　　該工程服務范圍為東營市西城區(qū)五六干合排流域，面積約20km2，收納范圍主要為市政生活污水。出水作為景觀用水排入廣利河。具體水質見表1。

　　從實際進水水質來看，除進水SS偏高以外，其他水質標準基本符合原設計水質。

　　二、處理工藝及設備

　　2.1 處理工藝

　　該工程設計進水水質BOD5/COD=0.45，可生化性較好，BOD/TN=3.6，可進行生物脫氮。該工程出水指標要求較高，特別是TN要求不大于10mg/L，考慮到東營市冬季水溫等因素，出水TN穩(wěn)定達標是該工程的技術重點。在選擇生化段處理工藝形式時需重點考慮脫氮效果好，能有效利用進水碳源以減少外加碳源量的池型。同時需要增加深度處理工藝，以實現出水各項指標的達標。污水處理工藝如圖1所示。

　　生活污水經市政污水管網收集進人污水廠，依次通過粗細格柵、曝氣沉砂池去除水中的漂浮物、大顆粒固體廢物、泥沙、部分有機物和纖維狀物質，完成預處理。經預處理后的污水進人巴顛甫生物反應池，進行污水的二級處理，該池由厭氧區(qū)、一段缺氧區(qū)、一段好氧區(qū)、二段缺氧區(qū)、二段好氧區(qū)組成。污水依次通過五個區(qū)域進行生化處理，并完成有機污染物的降解和氮、磷等的去除，其出水經二沉池沉淀后，進人高效沉淀池。在高效沉淀池混合段投加聚合氯化鋁進行化學除磷。出水進入反硝化濾池進一步處理，實現出水TN的達標。由于出水懸浮物過高，不僅造成出水SS不達標，還會由于出水有機懸浮物的存在，造成COD、N、P等各項指標超標，所以設置浸沒式超濾工藝，保障出水SS降低至1mg/L以下，保障出水各項指標達標。消毒采用紫外消毒工藝，設置回用水泵供給全廠低品質用水使用。

　　2.2 主要處理構(建)筑物設計

　　2.2.1 粗格柵及進水泵房

　　單體土建按照遠期5x104m3/d規(guī)模建設，設備按照一期2.5x104m3/d規(guī)模安裝。設置粗格柵渠道兩座，一期安裝一臺不鎊鋼回轉式格柵，格柵寬度1.2m，柵條間隙20mm，安裝角度75°。

　　格柵的開?？梢杂涩F場PLC根據格柵前后水位差自動控制，信號輸送到PLC系統(tǒng)，運行工況和報警信號也輸入PLC，也可以通過時間進行控制。進水泵房一期安裝3臺離心潛污泵，2用1備，Q=766m3/h，揚程H=10.5m，功率P=37kW，2臺變頻。遠期增加2臺。

　　2.2.2 細格柵及曝氣沉砂池

　　細格柵渠道兩座，采用不銹鋼回轉式細格柵除污機，格柵寬度1m，柵條間隙4mm，安裝角度75°。設備的開?？梢杂筛袼徊钭詣涌刂疲盘栞斔偷絇LC系統(tǒng)，運行工況和報警信號也輸入PLC，無軸螺旋輸送機將柵渣送至柵猹小車。也可以通過時間進行控制。曝氣沉砂池設置兩條渠道，水力停留時間6.5min，配套鼓風機及空氣三通閥與砂水分離器連鎖，鼓風機運行信號控制三通閥和砂水分離器的開啟，由PLC控制自動運行，同時設手動控制。池頂采用全封閉設置，便于除臭氣體的收集。

　　2.2.3 巴顛甫生物池

　　巴顛甫工藝是在典型AAO生物池基礎上，在其后增加了外加碳源缺氧段和好氧段，通過外加碳源在此段完成剩余硝態(tài)氮的反硝化。通過最后一段好氧段來去除反硝化過程產生并附著于活性污泥絮體上的“氮沫”，改善混合液的沉降性能;防止由于外加碳源的過量投加造成COD和BOD5濃度升高，以確保水質穩(wěn)定達標(見圖2、圖3)。

　　各項反應都反復進行兩次以上，各反應單元都有其首要功能，同時又兼有兩三項輔助功能。充分利用進水碳源，降低內回流比，脫氮除磷的效果良好。

　　生物池設計總泥齡18.9d，設計水溫10T，設計污泥濃度3.2g/L，有效水深6.5m，污泥負荷0.061kgBOD/kgMLSS，總水力停留時間21.34h。混合液回流比200%。設計氣水比為10.4，采用管式曝氣器，充氧能力為6~8m3/( m2?h)(標準態(tài)下空氣)。厭氧區(qū)及缺氧區(qū)采用立式環(huán)流攪拌器，攪拌能力為3~5 W/m3。

　　2.2.4 二沉池

　　二沉池采用周進周出圓形輻流沉淀池，共兩座，單池池徑28m，高日高時表面負荷1.24m3/(m2?h)。采用單管吸泥機(見圖4)。

　　剩余污泥設計回流比100%，二沉池配水井及污泥泵房內安裝回流污泥泵3臺，2用1備，變頻控制，流量Q=625mVh，揚程H=4.0m。設置剩余污泥泵2臺，1用1備，變頻控制，流量Q=47m7h，揚程H=10.0m。

　　2.2.5高效沉淀池

　　高效沉淀池與中間提升栗房合建，中間提升泵揚程6m?；旌蠀^(qū)水力停留時間123s，絮凝區(qū)水力停留時間23min。沉淀區(qū)表面負荷11.61m3(m2?h)，污泥濃縮機直徑10m(見圖5)。

　　2.2.6 反硝化濾池

　　反硝化濾池系統(tǒng)的核心是具有特殊尺寸和形狀的顆粒濾料。這種濾料的高固體負荷能力一方面能保證有效截留反硝化作用過程中產生的微生物，另一方面能有助于濾池系統(tǒng)的強效反沖洗，以定期去除懸浮固體。直徑2?3mm砂粒的表面積很大，可為污水與微生物提供每立方米650m2的接觸面。該濾料的固體負荷很高，較高的固體負荷能力保證了濾池的運行周期較長，并且容易應對峰值流量或突發(fā)狀況。

　　該設計濾池共4格，單格過濾面積71m2，濾速5.39m/s，強制濾速7.19m/s。反沖洗水量2040 m3/h，反沖洗氣量6280m3/h。

　　2.2.7 浸沒式超濾機房

　　浸沒式連續(xù)膜過濾技術是一種超低壓膜過濾技術。設置自檢系統(tǒng)，保證產水的SD1任何情況下不大于5。自動完整性檢測系統(tǒng)為在線內壓檢測系統(tǒng)，在檢測時系統(tǒng)自動向中空纖維膜絲內部通入0.05MPa壓縮空氣(此壓力下可檢測的最小破損點小于5μm)，系統(tǒng)等待5min，如有斷絲情況，膜絲內部氣體將從膜絲的斷裂處透過到達膜絲外部，透過的氣體經由膜殼上的開孔進入膜池水中，并在相應膜池水面上形成明顯的連續(xù)氣泡，據此便可判定該子模塊膜組件有斷絲產生，完成檢測后系統(tǒng)自動泄壓，完成檢測步驟。操作人員可立即封閉發(fā)生斷絲子模塊組件的產水口和進氣口，隔離該問題子模塊組件，在不影響系統(tǒng)運行的情況下，在膜池外對該子模塊膜組件進行精確修補。

　　該工程采用4套超濾膜組件，每套240支6in浸沒式中空纖維超濾膜元件，公稱孔徑0.03μm。平均膜通量31L(m2?h)，瞬時通量為35L(m2?h)。膜組件前端設置預處理濾網，阻力降不超過0.5m，濾網孔徑500pm。設置了在線增強反洗(CEB)系統(tǒng)，在線投加次氯酸鈉、檸檬酸。定期采用離線化學清洗，采用氫氧化鈉及鹽酸(見圖6)。

　　2.2.8 紫外消毒渠

　　紫外消毒系統(tǒng)設計生物驗定劑量不小于22mj/cm2，紫外穿透率不小于65%，燈管老化系數80%。紫外燈管數共計64支，單根燈管功率320W。燈管后出水液位控制采用固定堰，堰上水頭40mm，堰長共計17.5m。與出水巴氏計量槽合建，并根據山東地方要求，設置生物指示池(見圖7)。

　　2.2.9 污泥處理單元

　　該工程總污泥干重為5.1t/d，采用帶式濃縮脫水一體機2臺，互為備用，帶寬1.5m，固體負荷120kg/(m?h)。PAM加藥量3~5g/kgDS。污泥均質池水力停留時間2h。

　　脫水機局部采用集氣罩封閉，有利于室內操作環(huán)境衛(wèi)生，同時減少臭氣收集量，降低除臭單元的負荷(見圖8)。

　　三、工程效果

　　東營市五六干合排污水處理廠一期工程自2016年底建成調試完成以來，進水水量逐漸增加。在2017年7月之前，一直在2.0萬m3/d以下;2017年7月之后，水量變化幅度較大，最高值達到2.8萬m3/d，超過設計規(guī)模。

　　出水水質指標中，化學需氧量COD穩(wěn)定維持在30mg/L以下，平均21.1mg/L，滿足設計出水30mg/L的要求;出水生化需氧量BOD5穩(wěn)定，基本維持在4~6mg/L，平均4.9mg/L，滿足設計出水6mg/L的要求;出水懸浮物SS除前期運行波動外，后繼出水穩(wěn)定，基本都在4mg/L以下，平均1.72mg/L，滿足設計出水5mg/L的要求;出水氨氮NH3-N均維持在1mg/L以下，平均0.15mg/L，滿足設計出水1.5mg/L的要求;出水總氮TN均維持在10mg/L以下，平均7.34mg/L，滿足設計出水10mg/L的要求;出水總磷TP變化幅度較大，變化幅度在0.02~0.3mg/L，平均0.21mg/L，滿足設計出水0.3mg/L的要求。

　　四、工程經濟分析

　　該工程總投資為1.18億元。直接運行費用包括電費、藥劑費、污泥處理費、超濾膜定期更換費用、人工費。電費為0.36元/m3，藥劑費(含膜清洗)0.13元/m3，超濾膜更換費用折合噸水費用為0.08元/m3，污泥處理費為0.03元/m3，人工費為0.05元/m3。折合直接成本為0.65元/m3(未包含折舊攤銷、大修及財務費用)。

　　五、結語

　　對以生活污水為主的污水，通過巴顛甫生物池+高效沉淀池+反硝化濾池+浸沒式超濾工藝處理后水質滿足類地表IV水水質，TN穩(wěn)定在10mg/L以下。超濾工藝段可根據進水水質的變化，隨時選擇超越或運行，在出水達標的前提下可降低運行費用。(來源：天津市市政工程設計研究院;天津市基礎設施耐久性企業(yè)重點實驗室)