韓　亮

(遼寧省阜新水文局，遼寧 阜新 123000)

營口市東部污水處理廠一期工程設計

韓亮

(遼寧省阜新水文局，遼寧 阜新 123000)

[摘要]營口市東部污水處理廠一期工程規(guī)模為10×104 m3/d，通過方案比選確定采用改良 A / A / O 工藝，設計出水水質達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》( GB 18918-2002) 的一級B 標準。介紹了處理工藝流程及其設計特點，主要處理構筑物設計參數(shù)及附屬構筑物，為相關工程設計人員提供參考。

[關鍵詞]污水處理廠；工程設計；改良 A / A / O 工藝；設計參數(shù)

營口市位于遼寧省西南部，松遼平原南端，渤海遼東灣東北岸。營口市屬北溫帶大陸性季風氣候。主要特點是：四季分明，日照充足，雨量集中，春秋季短，寒冷期長，春季風大。年降水量多集中在7、8兩月，全年降雨量650～800 mm，平均704.4 mm。年平均氣溫9℃，極端最高氣溫36.9℃，極端最低氣溫-31℃。境內(nèi)屬東亞季風范圍，冬季多北風和東北風，春、夏、秋三季多西南風和偏南風，極限最大風速達40 m/s。土壤凍結深度1 m左右。地震基本裂度7度。

隨著城市的經(jīng)濟發(fā)展，人口的增加，城市排水量逐年增加，結合國家環(huán)渤海治理總體規(guī)劃要求，為緩解城市污水對水體的污染，營口市東部污水治理工程項目建設已迫在眉睫。營口市東部污水廠規(guī)模確定30萬 m3/d，其中本期只考慮一期10萬 m3/d。廠址位于營口市東部，距莊林路3 km處，，老邊區(qū)前塘村南側，營口廢棄鹽廠的蒸發(fā)池內(nèi)，占地8.71 ha。

1設計進、出水水質

根據(jù)規(guī)劃，污水處理廠處理水作為中水水源，經(jīng)進一步深度處理后再生為中水回用城市。為節(jié)約總運行成本，本期處理出水水質按下一步深度處理不再進行二次生化為原則，確定出水標準達到國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)的“一級標準B標準”。設計進、出水質如表1所示。

表1　設計進、出水水質　mg/L

2工藝方案比選及確定

污水處理方案是在確定污水水質、出水水質標準、污水處理工藝選擇的基礎上制定的。出水水質超過這個標準使工程造價大幅度上升的方案和大大低于此標準的方案均不能入選。在此前提下制定了以下兩個處理方案：第一方案為改進的A2/O工藝方案，第二方案為改良型“氧化溝”方案。

兩個方案都能使處理水達到出水水質要求，且都能脫氮除磷。氧化溝活性污泥法，具有處理流程簡單構筑物少，一般情況下可不建初沉池和污泥消化池，運行管理簡單，可承受水量、水質沖擊負荷，污泥量少等特點，但要求溫度最好在13℃以上，污水溫度小于7℃基本沒有處理效果，特別是冬季轉刷曝氣很容易結冰，不適合污水低溫生化處理，東北地區(qū)除撫順石油二廠因水溫高采用氧化溝外，城市污水包括大連市均未建氧化溝，因此，寒冷的營口市也不宜建氧化溝。改進的A2/O工藝是綜合A2/O工藝和UCT工藝的優(yōu)點，A2/O在池前面增設了厭氧/缺氧調節(jié)池。該工藝的曝氣池和一般鼓風曝氣池不同的是曝氣廊道首尾相連，水深一般可達到6米，曝氣池內(nèi)分好氧區(qū)和缺氧區(qū)，好氧區(qū)池底安裝有微孔曝氣頭，只安裝潛水攪拌器，潛水攪拌一方面防止缺氧區(qū)污泥沉淀，一方面可使混合液在封閉的廊道內(nèi)循環(huán)流動。并且溫度對脫氮除磷的影響小，水質穩(wěn)定[1-2]。因此，設計推薦改進的A2/O工藝方案。具體工藝流程如圖1所示。

圖1　改進的A2/O方案流程圖

本工程處理工藝包括一級處理和二級處理。一級處理設置格柵、沉砂池和初沉池。城市污水首先通過中格柵來截留大塊的呈懸浮或漂浮狀態(tài)的固體污染物質，再由污水提升泵將污水提升至曝氣沉砂池去除比重較大的無機顆粒，曝氣沉砂池的出水進入輻流初沉池，輻流初沉池能去除污水中15%左右的BOD5，從而減輕后續(xù)處理構筑物負荷，降低污水廠運轉費用。二級處理采用改進的A2/O工藝，能脫氮除磷，其中曝氣系統(tǒng)采用鼓風曝氣中氧利用率較高的微孔曝氣器。經(jīng)生化池處理的水，在輻流二沉池中沉淀，然后進入液氯消毒池進行消毒處理，達標水最后排入到受納水體中。

沉淀池排出的污泥經(jīng)污泥回流系統(tǒng)部分回流至生化反應池，部分作為剩余污泥排入貯泥池，經(jīng)離心濃縮脫水一體機脫水，泥餅采用堆肥處理，利用嗜熱微生物，使污泥中的有機物和水分好氧分解，達到腐化穩(wěn)定有機物、殺死病原體、破壞污泥中的惡臭成分和脫水的目的，最終供農(nóng)業(yè)利用[3]。

3主要構筑物設計

污水廠根據(jù)推薦方案進行工藝設計，污水處理構筑物按表2中的設計流量進行設計。污水廠具體工藝設計參考室外排水設計規(guī)范及給水排水設計手冊完成[4-8]。

表2　污水廠構筑物設計流量表

3.1格柵

污水廠的污水由一根φ1500的污水管從城區(qū)直接接入格柵間。設計采用中格柵2個，用隔墻隔開，以便檢修。污水過柵流速0.9 m/s，格柵傾角α=60°，格柵柵條寬度為S=10 mm，柵條間距b=20 mm，柵條間隙數(shù)n=106個，柵槽寬度B=3.2 m，進水渠寬B1=1.50 m，進水渠道漸寬部分的長度l1=2.30，柵槽與出水管渠連接處的漸窄部分長度l2=1.15,通過格柵的水頭損失h1=0.1,柵后槽總高度H=1.135,柵槽總長度L=5.6 m。每日柵渣量5.0 m3/d, 宜采用機械清渣。每個格柵設置1臺除渣設備。刮除的柵渣經(jīng)無軸螺旋輸送機送至柵渣壓榨間，壓榨后打包外運至場外與污泥一起填埋。格柵除污機選擇三索式，三索式格柵除污機(寬度1.3～3.5 m，安裝傾角60°～90°)無水下運動部件，維護檢修方便，可應用于各種寬度、深度的格柵，范圍廣泛。格柵間設置一臺手動單梁懸掛起重機，起重量2噸，以便安裝和檢修格柵。

3.2曝氣沉砂池

設兩座沉砂池，并按并聯(lián)設計。當水量較少時，可考慮一個工作，一個備用。最大停留時間為t=2.0 min，池子總有效容積V=180 m3，最大設計水量時的水平前進流速v1=0.1 m/s，水流斷面面積A=15 m2，池子有效水深h2=3 m，池子總寬度B=5 m；取池子個數(shù)n=2格，每格池子的寬度b=2.5 m，池長L=12 m；取每立方米污水所需的曝氣量0.2 m3，則每小時所需的空氣量1 084 m3；取清除沉砂的時間間隔為2 d，城市污水沉砂量取0.03 L/m3則沉砂斗所需容積6 m3，每個沉砂斗容積3 m3；取斗底寬a1=1.5 m，斗壁與水平面的夾角為60°，斗高h3′=1.0 m，則沉砂斗上口寬為2.8 m，沉砂斗容積為4.76 m3；取池底坡度為0.1，坡向砂斗，則沉砂室高度1.45 m；取超高h1=0.3 m，則池總高度H=4.75 m。風量q=17.78 m3/min，最大的風壓為4.5 mH2O，與生物反應器一同選用鼓風機。除砂設備采用鏈條式刮砂機(排砂能力4.5 m3/h，功率0.75 KW)，其優(yōu)點是：排泥效率高，在循環(huán)的牽引鏈上，每隔2 m左右裝有一塊刮板，因此整個鏈上的刮板較多，使刮泥保持連續(xù)；刮泥撇渣兩用，結構簡單。

3.3輻流初沉池

采用中心進水，周邊出水的普通輻流沉淀池，該池運行穩(wěn)定，管理簡單，排泥方便，對大、中型污水廠比較經(jīng)濟。本工程共設2座沉淀池，池子直徑D=41.5 m，取沉淀時間t=1.5 h，則沉淀部分有效水深h2=3.0 m，表面負荷q′=2 m3/(m2·h)，沉淀部分水面面積F=1 354 m2，沉淀部分有效容積V′=4 062 m3；采用機械排泥，污泥在斗內(nèi)貯存時間為4 h，污泥斗部分所需容積21.3 m3，污泥斗容積12.82 m3，污泥斗以上圓錐體部分容積V2=468 m3，可貯存污泥總體積480 m3；取超高為h1=0.3 m，緩沖層為h3=0.5 m，則沉淀池總高度5.71 m。沉淀池邊高度3.8 m，徑深比10.9。刮泥機械采用周邊傳動式刮泥機(型號DZG-40，功率1.5 kw)。

3.4改進A/A/O池

1)設計參數(shù)選擇

設計參數(shù)選擇如表3所示。

表3　改進A/A/O池設計參數(shù)

2)反應池尺寸確定

反應池有效容積為55 167 m3。生物選擇器、厭氧段、缺氧段、好氧段的水力停留時間分別為t1，t2，t3，t4，取t1∶t2∶t3∶t4=1∶1∶3∶7，因為t=12 h，所以t1=1.0 h，t2=1.0 h，t3=3.0 h，t4=7.0 h。 設4組池子，取其中的一組池子來做計算，每組體積13 792 m3，取有效池深為5 m，超高0.5 m，則池總高5.5 m，有效面積為2 760 m2，相應厭氧/缺氧調節(jié)池、厭氧池、缺氧池、好氧池的面積分別為S1=230 m2S2=230 m2S3=690 m2S4=1610 m2，厭氧/缺氧調節(jié)池、厭氧池、缺氧池、好氧池采用合建式，中間設隔板。每組池分三個廊道，每個廊道寬8 m，則池長為345 m，所以厭氧/缺氧調節(jié)池、厭氧池、缺氧池、好氧池的池長分別為：L1=9.58 m，L2=9.58 m，L3=28.7 m，L4=67.6 m，則池外觀長115 m。

3)曝氣系統(tǒng)布置

氧化需氧量15 400 kg/d，硝化需氧量15 180 kg/d，反硝化脫氧產(chǎn)氧量8 120 kg/d, 污泥內(nèi)源呼吸需氧量778 kg/d, 維持溶解氧濃度所需要的氧量525 kg/d，則總需氧量D為23 763 kg/d。本設計采用鼓風曝氣系統(tǒng)，需氧量由計算可知D=23 763 kg/d=990 kg/h，選擇HYW微孔曝氣器(直徑200 mm，曝氣量0.8～3 m3/h·個，服務面積0.3～0.75 m2/個，氧利用率20%～25%)。布置空氣管道時，在相鄰的兩個廊道的隔墻上設一根干管，一共6根干管，在每根干管上設12對配氣豎管，共有24條配氣豎管。全曝氣池共設144條配氣豎管。由微孔曝氣器的服務面積0. 6 m2可知其服務半徑為0.44 m，為保供氣安全取0.3 m，在空氣豎管下再布置9根空氣支管，支管上安裝微孔曝氣器。每根支管間距為0.9 m，與墻相距 0.4 m，所以每根支管上對稱布置10個曝氣頭，一共要布置12 960個微孔曝氣器。每根豎管的供氣量為165 m3/h，好氧區(qū)曝氣平面面積為1 622 m2，每個微孔曝氣器的服務面積為0.6 m2，所需空氣擴散器的總個數(shù)為10 814個。每個空氣擴散器的配氣量為1.84 m3/h。

4)鼓風機選擇

空氣擴散裝置安裝在距曝氣池底0.2 m處，因此鼓風機所需壓力為62 kpa，曝氣沉砂池所需空氣量為1 084 m3/h，壓力損失小于曝氣池所需的壓力，則鼓風機總供氣量按最大時計為31 976 m3/h，即533 m3/min，按平均時計為24 597 m3/h，即410 m3/min。據(jù)此選定GM型單級高速離心鼓風機(風壓65 kpa，風量160 m3/min，所用電動機型號YK400M-2，電動機功率280 kw)5臺，正常條件下，3臺工作，2臺備用；高負荷時，4臺工作，1臺備用。

3.5改進輻流二沉池

采用輻流式沉淀池，同時考慮到活性污泥不易沉降，中心進水周邊出水的輻流式沉淀池沉淀效率不高，所以采用改進的輻流沉淀池——周邊進水周邊出水式輻流沉淀池作為二沉池。該沉淀池沉淀效率較高，有利于泥水分離，出水效果好。

設計池子個數(shù)為4個，表面負荷為1 m/(m2·h)，沉淀時間為t=3.0 h，采用機械排泥方式排泥。沉淀部分水面面積F為1 354 m2，池子直徑D為42 m，單池設計流量Q0為1 354 m/h，堰口負荷1.36 L/(s·m)，固體負荷為118.8 kg/(m2·d)，澄清區(qū)高度3.0 m，污泥區(qū)高度1.49 m，池邊深度3.5 m，泥斗上端r為2 m，下端r2為1 m，高度h4為1.0 m。取池底坡度為0.05，則池底落差h3為1.05 m。取超高h1=0.3 m，則沉淀池高度H為5.85 m。

3.6接觸池

處理后的城市污水，水質已經(jīng)改善，但水中仍含有大量的致病細菌和寄生蟲卵。根據(jù)國家規(guī)定，污水處理廠出水應進行消毒處理。設計采用液氯消毒。為了保證污水與液氯有充足的接觸時間，在加氯后設置消毒接觸池，液氯與污水接觸時間采用30 min，并保證剩余氯不小于0.5 mg/L，則接觸池的容積為2 708 m3，設兩座接觸池并聯(lián)運行，則單池容積為1 354 m3，接觸池按沉淀池來計算，采用3廊道式，廊道寬6 m，接觸池深3 m，接觸池的長寬分別定為25 m和18 m。加氯量為611.30 kg/d，即25.47 kg/h，選用兩臺REGAL型加氯機，一用一備。

4附屬構筑物設計

4.1鼓風機房

鼓風機房給曝氣沉砂池、曝氣池提供空氣。采用GM型單級高速離心鼓風機5臺，正常條件下，3臺工作，2臺備用；高負荷時，4臺工作，1臺備用。每臺鼓風機設一個進口風量調節(jié)設施，根據(jù)曝氣沉砂池、曝氣池需氧量，自動調節(jié)鼓風機供氣量。鼓風機房平面尺寸約為15 m×5 m。

4.2污水泵房

水泵揚程為9.91 m，流量為5 416.7 m3/h，選用六臺400 ZZB-12，四臺并聯(lián)工作，兩臺備用，每臺流量為1 500 m3/h，揚程12.0 m，轉速980 r/min，電動機功率90 kW，效率85%，氣蝕余量4.5 m。泵房的長度約為2 0 m，寬度約為7 m。

4.3加氯間

加氯間與氯庫合建，加氯量按6 mg/L計，采用流量配比控制。加氯設備采用真空加氯機，選用兩臺，一用一備。氯庫按照加氯量考慮，儲存氯瓶12個，為10 d的加氯量。余氯測定選用微量2 000余氯分析儀，為防止漏氯事故發(fā)生，選用LX-1000型漏氯中和裝置一套，同時安裝漏氯報警儀1臺。 加氯間平面尺寸9 m×6 m，氯庫平面尺寸21 m×9 m。

4.4污泥回流泵房

污泥回流泵房平面尺寸28 m×7 m，泵池深6.5 m。內(nèi)設6臺回流污泥泵，四用二備，單臺流量1 400 m3/h,揚程6.0 m，功率61 kw，電機轉速735 rpm。污泥回流泵房與高壓配電室合建。

4.5貯泥池

設方形貯泥池一座，用于貯存污泥，貯泥池的尺寸10 m×12 m×3.5 m。貯泥池能夠貯存4 h的污泥量。

4.6污泥脫水間

污泥脫水間內(nèi)設離心濃縮脫水一體機(處理量為60～80 m3/h，長為2 900 mm，寬為2 460 m，高為2 880 mm)2臺，1用1備，每天工作時間為24 h。污泥在脫水之前投加聚丙烯酰胺。濃縮機進泥含水率為99.2%，離心脫水機進泥含水率為97%，出泥含水率為80%。污泥脫水間平面尺寸36 m×9 m。

5結語

營口市東部污水處理廠一期工程設計規(guī)模10萬 m3/d，污水處理主體采用改進A/A/O工藝，污泥處理采用濃縮脫水一體機，出水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》( GB 18918-2002) 的一級B 標準， 經(jīng)進一步深度處理后再生為中水回用城市，目前該工程已投入運行，運行效果穩(wěn)定。

參考文獻

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[收稿日期]2016-03-21

[作者簡介]韓亮(1981-)，女，遼寧阜新人，工程師，主要從事水文和水質化驗工作。

[中圖分類號]P641.2

[文獻標識碼]A

[文章編號]1004-1184(2016)03-0196-03