污水處理廠工藝設(shè)計(jì)

　　面對持續(xù)加劇的水環(huán)境污染與日趨嚴(yán)格的環(huán)保要求，國內(nèi)部分城市如天津、北京，針對市政污水處理廠出水指標(biāo)提出了更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，部分出水指標(biāo)達(dá)到或接近地表IV水水質(zhì)。出于對廣利河水體保護(hù)的考慮，東營市五六干合排污水處理廠出水水質(zhì)要求達(dá)到類地表IV水標(biāo)準(zhǔn)。該廠運(yùn)行一年多以來，水量基本達(dá)到滿負(fù)荷，出水水質(zhì)良好，是當(dāng)?shù)氐谝蛔鏊_(dá)到類地表IV水標(biāo)準(zhǔn)的市政污水處理廠。

　　一、水量及水質(zhì)

　　東營市五六干合排污水處理廠總設(shè)計(jì)日處理規(guī)模5x104m3/d，現(xiàn)已建成一期工程設(shè)計(jì)日處理規(guī)模2.5x104m3/d，建成運(yùn)行一年多以來進(jìn)水水量逐漸遞增，最高值達(dá)到2.8x104m3/d，平均處理水量達(dá)到2.2x104 m3/d，基本達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行。

　　該工程服務(wù)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(zhì)見表1。

　　從實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)來看，除進(jìn)水SS偏高以外，其他水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)基本符合原設(shè)計(jì)水質(zhì)。

　　二、處理工藝及設(shè)備

　　2.1 處理工藝

　　該工程設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)BOD5/COD=0.45，可生化性較好，BOD/TN=3.6，可進(jìn)行生物脫氮。該工程出水指標(biāo)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(dá)標(biāo)是該工程的技術(shù)重點(diǎn)。在選擇生化段處理工藝形式時(shí)需重點(diǎn)考慮脫氮效果好，能有效利用進(jìn)水碳源以減少外加碳源量的池型。同時(shí)需要增加深度處理工藝，以實(shí)現(xiàn)出水各項(xiàng)指標(biāo)的達(dá)標(biāo)。污水處理工藝如圖1所示。

　　生活污水經(jīng)市政污水管網(wǎng)收集進(jìn)人污水廠，依次通過粗細(xì)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(jī)物和纖維狀物質(zhì)，完成預(yù)處理。經(jīng)預(yù)處理后的污水進(jìn)人巴顛甫生物反應(yīng)池，進(jìn)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(gè)區(qū)域進(jìn)行生化處理，并完成有機(jī)污染物的降解和氮、磷等的去除，其出水經(jīng)二沉池沉淀后，進(jìn)人高效沉淀池。在高效沉淀池混合段投加聚合氯化鋁進(jìn)行化學(xué)除磷。出水進(jìn)入反硝化濾池進(jìn)一步處理，實(shí)現(xiàn)出水TN的達(dá)標(biāo)。由于出水懸浮物過高，不僅造成出水SS不達(dá)標(biāo)，還會由于出水有機(jī)懸浮物的存在，造成COD、N、P等各項(xiàng)指標(biāo)超標(biāo)，所以設(shè)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(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)。消毒采用紫外消毒工藝，設(shè)置回用水泵供給全廠低品質(zhì)用水使用。

　　2.2 主要處理構(gòu)(建)筑物設(shè)計(jì)

　　2.2.1 粗格柵及進(jìn)水泵房

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

　　格柵的開停可以由現(xiàn)場PLC根據(jù)格柵前后水位差自動控制，信號輸送到PLC系統(tǒng)，運(yùn)行工況和報(bào)警信號也輸入PLC，也可以通過時(shí)間進(jìn)行控制。進(jìn)水泵房一期安裝3臺離心潛污泵，2用1備，Q=766m3/h，揚(yáng)程H=10.5m，功率P=37kW，2臺變頻。遠(yuǎn)期增加2臺。

　　2.2.2 細(xì)格柵及曝氣沉砂池

　　細(xì)格柵渠道兩座，采用不銹鋼回轉(zhuǎn)式細(xì)格柵除污機(jī)，格柵寬度1m，柵條間隙4mm，安裝角度75°。設(shè)備的開?？梢杂筛袼徊钭詣涌刂?，信號輸送到PLC系統(tǒng)，運(yùn)行工況和報(bào)警信號也輸入PLC，無軸螺旋輸送機(jī)將柵渣送至柵猹小車。也可以通過時(shí)間進(jìn)行控制。曝氣沉砂池設(shè)置兩條渠道，水力停留時(shí)間6.5min，配套鼓風(fēng)機(jī)及空氣三通閥與砂水分離器連鎖，鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行信號控制三通閥和砂水分離器的開啟，由PLC控制自動運(yùn)行，同時(shí)設(shè)手動控制。池頂采用全封閉設(shè)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(chǔ)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(chǎn)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(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)(見圖2、圖3)。

　　各項(xiàng)反應(yīng)都反復(fù)進(jìn)行兩次以上，各反應(yīng)單元都有其首要功能，同時(shí)又兼有兩三項(xiàng)輔助功能。充分利用進(jìn)水碳源，降低內(nèi)回流比，脫氮除磷的效果良好。

　　生物池設(shè)計(jì)總泥齡18.9d，設(shè)計(jì)水溫10T，設(shè)計(jì)污泥濃度3.2g/L，有效水深6.5m，污泥負(fù)荷0.061kgBOD/kgMLSS，總水力停留時(shí)間21.34h?；旌弦夯亓鞅?00%。設(shè)計(jì)氣水比為10.4，采用管式曝氣器，充氧能力為6~8m3/( m2?h)(標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)周出圓形輻流沉淀池，共兩座，單池池徑28m，高日高時(shí)表面負(fù)荷1.24m3/(m2?h)。采用單管吸泥機(jī)(見圖4)。

　　剩余污泥設(shè)計(jì)回流比100%，二沉池配水井及污泥泵房內(nèi)安裝回流污泥泵3臺，2用1備，變頻控制，流量Q=625mVh，揚(yáng)程H=4.0m。設(shè)置剩余污泥泵2臺，1用1備，變頻控制，流量Q=47m7h，揚(yáng)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(yáng)程6m?；旌蠀^(qū)水力停留時(shí)間123s，絮凝區(qū)水力停留時(shí)間23min。沉淀區(qū)表面負(fù)荷11.61m3(m2?h)，污泥濃縮機(jī)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(fù)荷能力一方面能保證有效截留反硝化作用過程中產(chǎn)生的微生物，另一方面能有助于濾池系統(tǒng)的強(qiáng)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(fù)荷很高，較高的固體負(fù)荷能力保證了濾池的運(yùn)行周期較長，并且容易應(yīng)對峰值流量或突發(fā)狀況。

　　該設(shè)計(jì)濾池共4格，單格過濾面積71m2，濾速5.39m/s，強(qiáng)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(jī)房

　　浸沒式連續(xù)膜過濾技術(shù)是一種超低壓膜過濾技術(shù)。設(shè)置自檢系統(tǒng)，保證產(chǎn)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(nèi)壓檢測系統(tǒng)，在檢測時(shí)系統(tǒng)自動向中空纖維膜絲內(nèi)部通入0.05MPa壓縮空氣(此壓力下可檢測的最小破損點(diǎn)小于5μm)，系統(tǒng)等待5min，如有斷絲情況，膜絲內(nèi)部氣體將從膜絲的斷裂處透過到達(dá)膜絲外部，透過的氣體經(jīng)由膜殼上的開孔進(jìn)入膜池水中，并在相應(yīng)膜池水面上形成明顯的連續(xù)氣泡，據(jù)此便可判定該子模塊膜組件有斷絲產(chǎn)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(chǎn)水口和進(jìn)氣口，隔離該問題子模塊組件，在不影響系統(tǒng)運(yùn)行的情況下，在膜池外對該子模塊膜組件進(jìn)行精確修補(bǔ)。

　　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(shí)通量為35L(m2?h)。膜組件前端設(shè)置預(yù)處理濾網(wǎng)，阻力降不超過0.5m，濾網(wǎng)孔徑500pm。設(shè)置了在線增強(qiáng)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(xué)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(shè)計(jì)生物驗(yàn)定劑量不小于22mj/cm2，紫外穿透率不小于65%，燈管老化系數(shù)80%。紫外燈管數(shù)共計(jì)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(jì)17.5m。與出水巴氏計(jì)量槽合建，并根據(jù)山東地方要求，設(shè)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(jī)2臺，互為備用，帶寬1.5m，固體負(fù)荷120kg/(m?h)。PAM加藥量3~5g/kgDS。污泥均質(zhì)池水力停留時(shí)間2h。

　　脫水機(jī)局部采用集氣罩封閉，有利于室內(nèi)操作環(huán)境衛(wèi)生，同時(shí)減少臭氣收集量，降低除臭單元的負(fù)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(diào)試完成以來，進(jìn)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(dá)到2.8萬m3/d，超過設(shè)計(jì)規(guī)模。

　　出水水質(zhì)指標(biāo)中，化學(xué)需氧量COD穩(wěn)定維持在30mg/L以下，平均21.1mg/L，滿足設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)出水6mg/L的要求;出水懸浮物SS除前期運(yùn)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)出水0.3mg/L的要求。

　　四、工程經(jīng)濟(jì)分析

　　該工程總投資為1.18億元。直接運(yùn)行費(fèi)用包括電費(fèi)、藥劑費(fèi)、污泥處理費(fèi)、超濾膜定期更換費(fèi)用、人工費(fèi)。電費(fèi)為0.36元/m3，藥劑費(fèi)(含膜清洗)0.13元/m3，超濾膜更換費(fèi)用折合噸水費(fèi)用為0.08元/m3，污泥處理費(fèi)為0.03元/m3，人工費(fèi)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(cái)務(wù)費(fèi)用)。

　　五、結(jié)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(zhì)滿足類地表IV水水質(zhì)，TN穩(wěn)定在10mg/L以下。超濾工藝段可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的變化，隨時(shí)選擇超越或運(yùn)行，在出水達(dá)標(biāo)的前提下可降低運(yùn)行費(fèi)用。(來源：天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院;天津市基礎(chǔ)設(shè)施耐久性企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)