張峰++杜海濤+顏偉康+李云+歐陽匡中+江云++左明明++姜宇

摘 要：該次針對太和縣污水處理廠改擴(kuò)建工程的建設(shè)規(guī)模：污水廠一期工程2×104m3/d的提標(biāo)改造；污水廠二期2×104m3/d的擴(kuò)建工程，介紹了太和縣污水處理廠污水處理工程的改擴(kuò)建設(shè)計，設(shè)計中對現(xiàn)有污水處理脫水構(gòu)筑物及設(shè)備進(jìn)行了改造，解決了其污水處理效果較差尤其是氮、磷不能達(dá)標(biāo)的問題，充分發(fā)揮了現(xiàn)有設(shè)施的處理能力。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；氧化溝；工程設(shè)計；太和縣

中圖分類號 TU992.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）05-0086-03

1 污水處理廠一期工程簡介

1.1 一期工程概況 太和縣污水處理廠位于安徽省太和縣沙河?xùn)|路與曙光路交口向東200m處，建設(shè)總規(guī)模4萬m3/d，配套管網(wǎng)51.6km。其中一期建設(shè)規(guī)模為2萬m3/d，配套管網(wǎng)32.3km，其工藝流程見表1。2004年12月完成污水廠土建與設(shè)備安裝，2005年4月調(diào)試，2005年5月試運行，2008年9月通過安徽省環(huán)保局組織的環(huán)保驗收，投入試運行階段處理負(fù)荷率達(dá)到75%，2009年運行負(fù)荷達(dá)到90%，目前已接近滿負(fù)荷，部分月份平均日處理量已超過2萬m3/d。污水廠運行穩(wěn)定，出水水質(zhì)達(dá)到原設(shè)計的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中的二級排放標(biāo)準(zhǔn)，其中部分指標(biāo)某些月份可達(dá)到現(xiàn)行的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中的一級B標(biāo)準(zhǔn)。

近年來，隨著太和縣的城市發(fā)展，城區(qū)人口迅速增加，現(xiàn)有污水廠污水處理負(fù)荷率已幾近飽和。根據(jù)太和縣城市總體規(guī)劃，以及國家對排入淮河城鎮(zhèn)污水處理廠的排放標(biāo)準(zhǔn)由一級B提升至一級A，有必要對太和縣污水處理廠進(jìn)行改擴(kuò)建工程。

1.2 現(xiàn)狀評述及存在問題 根據(jù)太和縣污水處理廠近年的水質(zhì)檢測數(shù)值，選取了2011年2月至2012年2月1年內(nèi)的實際檢測的水質(zhì)濃度作為評價該廠實際出水水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)（表1）。根據(jù)現(xiàn)狀進(jìn)水水量及水質(zhì)的分析，污水廠現(xiàn)狀問題總結(jié)如下：（1）進(jìn)水水量基本達(dá)到設(shè)計規(guī)模，某些月份平均日處理量已超過設(shè)計規(guī)模；（2）進(jìn)水水質(zhì)濃度未達(dá)到原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；（3）根據(jù)最新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，尾水水質(zhì)需達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)后才能排放水體，需進(jìn)行提標(biāo)改造以滿足新的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求；（4）進(jìn)水氨氮，TN偏高，高于同類型污水廠進(jìn)水氨氮濃度。缺少必要的反硝化階段，生化系統(tǒng)脫氮效果差；（5）原有細(xì)格柵間隙為8mm過大，造成后續(xù)工段漂浮物過多。

2 二期擴(kuò)建與一期升級改造銜接方案

2.1 總圖設(shè)計

2.1.1 概述 太和縣位于安徽省西北部，地理位置為東經(jīng)115°37′，北緯33°11′，阜陽、亳州、界首三市之間。縣城區(qū)域環(huán)境優(yōu)越，是河南省進(jìn)入皖北地區(qū)的必經(jīng)之路，也是省內(nèi)阜陽至亳州、界首的必經(jīng)之道，內(nèi)外交通十分有利。污水處理廠廠址設(shè)于縣城的東南郊區(qū)、沙河?xùn)|路以南，長征南路以西處。廠區(qū)主要處理構(gòu)筑物包括厭氧池、氧化溝、二沉池規(guī)模為20 000m3/d，其他附屬構(gòu)（建）筑物規(guī)模40 000m3/d，水處理工藝采用氧化溝工藝，污泥處理工藝采用濃縮脫水一體機(jī)后外運，尾水直接排入廠區(qū)南側(cè)的陶溝后進(jìn)入潁河，最終入淮河。

2.1.2 總平面布置 污水處理廠設(shè)計最終規(guī)模為4×104m3/d，其中一期工程已實施2×104m3/d，本次擴(kuò)建2×104m3/d。一期污水處理采用二級處理工藝，本次改擴(kuò)建工程新增氧化溝1座以及二沉池2座，污水深度處理部分采用“深床濾池+接觸消毒”工藝。因此，在總平面布置中，考慮一、二期工程布置的協(xié)調(diào)性、合理性及實施近期工程的獨立性、完整性來進(jìn)行總平面布置。廠區(qū)的南側(cè)緊靠潁河支流排水河道，污水的出廠水管、超越管都十分便利。按照現(xiàn)場地形地貌，主導(dǎo)風(fēng)向及處理功能，本次污水處理廠平面布置根據(jù)原有廠區(qū)規(guī)劃分期建設(shè)的原則，降低近期工程占地面積，按照生產(chǎn)功能的不同，分為2個區(qū)域即為廠前區(qū)和污水處理生產(chǎn)區(qū)。廠前區(qū)新增一幢附屬樓和一座機(jī)修間位于一期綜合樓的西側(cè)。污水處理生產(chǎn)區(qū)新增氧化溝，二沉池位于一期氧化溝二沉池的東側(cè)，新增深度處理構(gòu)筑物位于一期二沉池的西南側(cè)，新增板框壓濾機(jī)脫水機(jī)房，二期配電房則位于一期氧化溝二沉池的西側(cè)。原有的脫水機(jī)房改建為深床濾池的反沖洗鼓風(fēng)機(jī)房和PAC加藥間以及空壓機(jī)房。

2.1.3 廠區(qū)高程設(shè)計 污水廠場地原設(shè)計標(biāo)高為33m。本次設(shè)計廠區(qū)室外地坪標(biāo)高仍為33m，由于廠區(qū)所處地區(qū)位于潁河防洪堤內(nèi)，廠區(qū)防洪不存在問題。

2.1.4 改擴(kuò)建工程建設(shè)實施方案 設(shè)計指導(dǎo)原則：充分利用現(xiàn)有管道、盡量不破壞原來地下管線，實施擴(kuò)建工程的時候不影響到污水廠一期工程的正常運行。

本次工程施工時暫施工擴(kuò)建工程及深度處理工程，待擴(kuò)建的氧化溝和深度處理構(gòu)筑物施工完畢后，再對一期氧化溝實施改造。

3 改擴(kuò)建工程設(shè)計

3.1 工程設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

3.1.1 設(shè)計規(guī)模 污水廠一期工程2×104m3/d的提標(biāo)改造；污水廠二期2×104m3/d的擴(kuò)建工程；工程設(shè)計總規(guī)模：4.0×104m/d；設(shè)計流量：Qavg=40000m3/d=1667.7m3/h；總變系數(shù)Kz=1.37。

3.2 工藝流程和工程內(nèi)容

3.2.1 改造方案總體思路 出水標(biāo)準(zhǔn)提高到一級A標(biāo)準(zhǔn)，提高了工藝對脫氮的要求。提高脫氮效果常用的方法有生物法和化學(xué)法兩種。比較而言，化學(xué)法投資和日常運行費用較高，而生物法可以通過對現(xiàn)有的氧化溝進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑?，?yōu)化氧化溝的反硝化條件，進(jìn)一步提高脫氮效果，實現(xiàn)新標(biāo)準(zhǔn)下的達(dá)標(biāo)排放。生物學(xué)方法對原有的處理工藝調(diào)整很小，通過合理安排，基本上可不影響原有處理工藝的正常運行，經(jīng)濟(jì)上也最為節(jié)省。

污水處理廠一期工程生化處理采用的是氧化溝工藝。由于氧化溝自身的特點，溝中不斷形成缺氧區(qū)和好氧區(qū)，這正是氨氮進(jìn)行硝化反硝化的必要條件，因此該工藝除具有降解CODCr、BOD5、SS的功能外，還有一定的脫氮功能，對不易降解的有機(jī)物也有較好的處理能力[1]。

Carrousel氧化溝適用于處理規(guī)模較大的污水處理廠，在所有氧化溝處理工藝中應(yīng)用最為廣泛，是目前世界上最流行的氧化溝系統(tǒng)[2]，因而可通過從卡魯塞爾氧化溝的演變看氧化溝工藝深度處理脫氮除磷工藝的發(fā)展[3，4]。因此，此次設(shè)計將原氧化溝工藝改建為改良型卡魯塞爾2000型氧化溝，以提高脫氮效果。Carrousel 2000氧化溝是一種反硝化脫氮工藝，通過預(yù)反硝化區(qū)（前置缺氧段，其所需要的容積取決于進(jìn)水水質(zhì)及所要求的氮去除率，在缺氧條件下進(jìn)水與一定量的混合液混合進(jìn)行反硝化脫氮[5]。另外，第二代卡魯塞爾—2000氧化溝系統(tǒng)強(qiáng)化了普通卡魯塞爾氧化溝系統(tǒng)的脫氮除磷功能，此系統(tǒng)在普通卡魯塞爾氧化溝前增加一個厭氧池和一個缺氧池，以更利于脫氮除磷[6]。根據(jù)污水廠現(xiàn)狀運行情況以及存在問題，考慮到一期二期的工藝設(shè)備相銜接，本次只對現(xiàn)狀構(gòu)筑物加以改造維護(hù)，在現(xiàn)狀氧化溝內(nèi)修建出一段缺氧區(qū)，以達(dá)到進(jìn)一步脫氮除磷的目的。

分析太和污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)，呈現(xiàn)合流制污水系統(tǒng)水質(zhì)特點，因此，在工藝選擇上，應(yīng)充分考慮處理工藝能夠適應(yīng)水質(zhì)大幅度變化，尤其是要適應(yīng)在低（下轉(zhuǎn)95頁）（上接87頁）水質(zhì)濃度時能過達(dá)標(biāo)排放。為了達(dá)到脫氮除磷的目的，采用A2/O改良型氧化溝工藝將其中一條溝道隔出缺氧區(qū)，不僅具有較強(qiáng)的水質(zhì)水量適應(yīng)能力，而且達(dá)到了生化階段脫氮的效果。設(shè)置缺氧區(qū)，首先充分利用了現(xiàn)狀氧化溝本身的結(jié)構(gòu)，減少了施工難度，在省去回流設(shè)備的情況下，通過內(nèi)回流閘門達(dá)到了回流的目的，使硝化液在反硝化區(qū)得到充分的脫氮。改造后的氧化溝流程如圖2所示。污水從①進(jìn)入?yún)捬醭?，污泥外回流從②進(jìn)入?yún)捬醭?，混合液回流從③進(jìn)入缺氧池，形成了生物脫氮除磷。

3.2.2 一期工程處理能力復(fù)核 改變污水廠目標(biāo)水質(zhì)后，需要對污水處理廠生化處理的核心部分-氧化溝進(jìn)行分析與核算。

污水處理廠一期工程已建氧化溝設(shè)計參數(shù)如下：

設(shè)計流量：Q=834m3/h數(shù)量：1座，泥齡θc=18d，水力停留時間t=14.7h，氧化溝總有效容積：12 250m3，混合液濃度MLSS=4 000mg/L，總需氧量SOR=371kg O2/h。

按照污水廠設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)、調(diào)整后的二級處理出水水質(zhì)、現(xiàn)有池容及設(shè)計規(guī)模校核氧化溝系統(tǒng)的處理程度。主要參數(shù)調(diào)整如下：

設(shè)計流量：Q=834m3/h，數(shù)量：1座，泥齡θc=18d，氧化溝總有效容積：14400m3>12250m3，混合液濃度MLSS=

4 000mg/L。

校核后的池容大于現(xiàn)有氧化溝池容，因此根據(jù)新的出水標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)一期氧化溝無法滿足處理要求，需重新核算處理規(guī)模。經(jīng)試算，一期氧化溝處理能力為Q=17 000m3/d時，能夠滿足設(shè)計要求。校核后的設(shè)計參數(shù)如下：

設(shè)計流量：1.7×104m3/d，數(shù)量：1座，單溝有效容積：

12 250m3，水力停留時間：17.29hr（其中缺氧區(qū)水力停留時間：5.0hr），混合液濃度：MLSS=4 000mg/L，設(shè)計污泥負(fù)荷：0.061kgBOD5/kg MLSS·d，污泥產(chǎn)泥率：

Y=1.0KgDS/Kg△BOD5，設(shè)計泥齡：18d，總標(biāo)準(zhǔn)需氧量：382.5kgO2/h。

綜上：改造后生化處理系仍為1組，處理規(guī)模1.7萬m3/d，均由厭氧段、缺氧段和好氧段組成；厭氧段為原污水廠厭氧池，總有效容積為12 250m3，缺氧段與好氧段利用原氧化溝分隔而成，總有效容積分別為3 541m3和8 790m3。

4 結(jié)論和建議

4.1 結(jié)論 （1）本工程建成投產(chǎn)后，污水處理廠出水水質(zhì)滿足國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）中一級A標(biāo)準(zhǔn)。（2）本工程建設(shè)實施后，可有效減輕城市污水對淮河水系的污染問題，減輕對淮河的污染影響。

4.2 建議 （1）在城市總體規(guī)劃指導(dǎo)下，對太和縣污水處理廠一期工程進(jìn)行升級改造建設(shè)，以及二期擴(kuò)建工程及其配套管網(wǎng)的建設(shè)，確保全廠出廠排放水質(zhì)滿足國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中一級A標(biāo)準(zhǔn)，力求本工程獲得最大的環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。（2）為了保證城市污水處理廠的正常運行，避免工業(yè)廢水中含有特殊的和濃度很高的污染物質(zhì)或有毒有害的污染物質(zhì)對城市污水處理廠的運行管理帶來不利影響，其他污染物應(yīng)滿足《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ3082-2010）的有關(guān)規(guī)定。對于不能滿足上述要求的工廠，應(yīng)進(jìn)行針對性的預(yù)處理。

參考文獻(xiàn)

[1]區(qū)岳州，胡勇有.氧化溝污水處理技術(shù)及工程實例[J].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[2]郭昌梓，程飛，陳雪梅.氧化溝的優(yōu)缺點及發(fā)展應(yīng)用型式[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（23）：14288-14291.

[3]劉俊新，夏世斌.經(jīng)濟(jì)高效的污水生物脫氮除磷新技術(shù)研究[J].世界科技研究與發(fā)展，2003，25（2）：37-41.

[4]黃伏根，朱炳林.微孔曝氣、卡魯塞爾-2000 型氧化溝工藝處理城市污水[J].冶金礦山設(shè)計與建設(shè)，2000，32（6）：32-36.

[5]高守有，彭永臻，胡天紅，等.氧化溝工藝及其生物脫氮原理[J].哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2005，21（4）：435-439.

[6]朱靜平，柴立民.氧化溝工藝技術(shù)的發(fā)展[J].四川環(huán)境，2004，23（4）：57-60.

（責(zé)編：張宏民）