趙俊健，李國金

（1.天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院第四設(shè)計(jì)研究院，天津市 300384；2.天津市基礎(chǔ)設(shè)施耐久性企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津市 300384）

0 引言

三亞市某小規(guī)模水質(zhì)凈化廠一期工程處理工藝采用曝氣生物濾池，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)為國家一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，并滿足中水回用標(biāo)準(zhǔn)。隨著該水質(zhì)凈化廠配套收集管網(wǎng)系統(tǒng)不斷完善，該廠運(yùn)行負(fù)荷不斷提高。與此同時(shí)，為了保護(hù)三亞市水環(huán)境不受污染，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、促進(jìn)國際旅游島的建設(shè)，擴(kuò)建現(xiàn)有廠處理能力是十分必要的。

擴(kuò)建工程的關(guān)鍵在于與一期的銜接與過渡。在保證出水達(dá)標(biāo)的前提下，還需在整體性設(shè)計(jì)、施工、安裝、后期綠化及涂裝等多方面考慮與一期的銜接，保證水廠整體的無縫銜接運(yùn)行。

1 水廠一期現(xiàn)狀情況

該小規(guī)模水質(zhì)凈化廠一期設(shè)計(jì)日處理規(guī)模為1.5萬m3/d，該廠于2014年建成并投入運(yùn)行，處理工藝采用曝氣生物濾池，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)為國家一級A排放標(biāo)準(zhǔn)并滿足中水回用標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)行報(bào)表顯示，該廠實(shí)際運(yùn)行效果良好，出水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)出水水質(zhì)要求。但現(xiàn)狀水質(zhì)凈化廠在運(yùn)行過程中存在以下問題：

（1）曝氣生物濾池工藝相關(guān)配套設(shè)備較多，管理麻煩；預(yù)處理要求高，處理不好容易造成濾頭堵塞；設(shè)施檢修維護(hù)繁瑣（例如在濾池檢修曝氣器時(shí)，需進(jìn)入濾板底下進(jìn)行，空氣流通性差且長年運(yùn)行累積不少污染物和有毒氣體，對檢修人員身體造成危害）。

（2）曝氣生物濾池工藝對進(jìn)水水質(zhì)和水量的抗沖擊性差。

（3）曝氣生物濾池對自控的自動(dòng)化程度要求較高，目前某小規(guī)模廠曝氣生物濾池主要的工藝運(yùn)行都是人工控制（如反沖洗控制；PAC、PAM藥劑投加控制等），人工控制較自控控制精度低，浪費(fèi)能源等。

隨著該凈化廠配套收集管網(wǎng)系統(tǒng)不斷完善，截止到2016年5月，實(shí)際片區(qū)內(nèi)污水量已經(jīng)突破2萬m3/d，超出設(shè)計(jì)污水處理量規(guī)模，現(xiàn)狀污水處理廠規(guī)模已經(jīng)不能滿足污水處理量需求，需要擴(kuò)建。

2 設(shè)計(jì)條件

2.1 設(shè)計(jì)規(guī)模

該小規(guī)模水質(zhì)凈化廠遠(yuǎn)期2020年規(guī)模約為3.0萬m3/d?，F(xiàn)狀處理規(guī)模為1.5萬m3/d，因此擴(kuò)建二期規(guī)模為1.5萬m3/d。

2.2 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

2.2.1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)

根據(jù)廠內(nèi)數(shù)據(jù)及環(huán)境檢測報(bào)告，2015年9月～2016年9月每月實(shí)測平均進(jìn)出水水質(zhì)見表1、表2。

表1 現(xiàn)狀水質(zhì)凈化廠進(jìn)水水質(zhì)mg/L

表2 現(xiàn)狀水質(zhì)凈化廠出水水質(zhì)mg/L

根據(jù)現(xiàn)狀水質(zhì)凈化廠進(jìn)水水質(zhì)的數(shù)據(jù)，并考慮其服務(wù)區(qū)域絕大部分為新建城區(qū)，已實(shí)施雨污分流的排水體制，且區(qū)域內(nèi)基本沒有工業(yè)企業(yè)，絕大部分為市政污水，確定該小規(guī)模水質(zhì)凈化廠二期擴(kuò)建工程的進(jìn)水水質(zhì)見表3。

表3 二期擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)mg/L

2.2.2 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)

根據(jù)環(huán)境影響報(bào)告表的批復(fù)：“污水經(jīng)處理后各項(xiàng)指標(biāo)須達(dá)到GB/T 18921-2002《城市污水再生利用城市景觀環(huán)境用水水質(zhì)》的觀賞性景觀環(huán)境用水水景類標(biāo)準(zhǔn)和GB 18918-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級A標(biāo)準(zhǔn)中的最嚴(yán)要求，全部回用于綠化澆灌和補(bǔ)充景觀水體”，本工程的設(shè)計(jì)出水水質(zhì)見表4。

表4 擴(kuò)建二期水質(zhì)凈化廠設(shè)計(jì)出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)mg/L

3 工藝方案

3.1 工藝流程

本次擴(kuò)建工程采用改良A2O+混凝沉淀+纖維轉(zhuǎn)盤過濾的主體工藝。工藝流程圖見圖1。

圖1 工藝流程圖

3.2 主要處理單元設(shè)計(jì)

（1）粗格柵間及進(jìn)水泵房?，F(xiàn)狀粗格柵間已經(jīng)安裝有2臺回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)，本次擴(kuò)建工程與一期共用該單元。現(xiàn)狀進(jìn)水泵房已設(shè)有3臺水泵機(jī)組，2用1備，采用變頻電機(jī)。本次設(shè)計(jì)增加1臺水泵，水泵設(shè)計(jì)參數(shù)為：Q=625 m3/h，H=15.0 m，N=37 kW，采用變頻電機(jī)。加上現(xiàn)狀3臺共4臺水泵，3用1備。

（2）曝氣沉砂池?，F(xiàn)狀曝氣沉砂池為3萬m3/d規(guī)模，分兩個(gè)系列，每個(gè)系列1.5萬m3/d規(guī)模，兩個(gè)系列出水管道現(xiàn)狀為串接，無法分流。本次工程將對兩個(gè)系列的出水渠道進(jìn)行貫通，并利用現(xiàn)狀閘門進(jìn)行流量分配，同時(shí)將出水管道斷開，實(shí)現(xiàn)一期與二期的分流。

（3）生物反應(yīng)池。一期采用的BIOSTYR生物濾池工藝在目前的運(yùn)行中尚存在諸多問題，如構(gòu)筑物復(fù)雜，原水碳源利用率低，能耗較高，自控要求較高等，本次擴(kuò)建工程不予推薦。推薦采用工藝成熟，脫氮除磷效果穩(wěn)定及運(yùn)行維護(hù)更簡潔的改良A2O工藝，設(shè)計(jì)規(guī)模1.5萬m3/d，設(shè)計(jì)停留時(shí)間18 h，氣水比6.5∶1。主要設(shè)備：①曝氣管，充氧能力4～6 m3/（根·h）；②攪拌器12臺，單臺功率N＝2.2 kW，運(yùn)行方式：連續(xù)工作，可根據(jù)進(jìn)水流量及實(shí)際運(yùn)行情況控制開停設(shè)備臺數(shù)；③內(nèi)回流穿墻泵5套，4用1備，設(shè)備參數(shù)：Q=320 m3/h；H=0.8～1 m。

（4）二沉池配水井及污泥泵房。該構(gòu)筑物將生物反應(yīng)池出水均勻分配至二沉池，并將活性污泥輸送回生物反應(yīng)池保證活性污泥濃度，同時(shí)將剩余污泥輸送至污泥濃縮池。設(shè)計(jì)流量（高日高時(shí)）：Q=906.25 m3/h，污泥回流比：100%，最大污泥回流量：Q=625 m3/h。主要設(shè)備：①回流污泥泵3臺，2臺變頻控制，2用1備，設(shè)備參數(shù)：Q=315 m3/h，H=6.5 m，N=11 kW，運(yùn)行方式：回流污泥根據(jù)生化池污泥濃度和進(jìn)水量控制回流量；②剩余污泥泵2臺，1用1備，設(shè)備參數(shù)：Q=40 m3/h，H=10 m，N=3.0 kW，運(yùn)行方式：剩余污泥泵根據(jù)二沉池底污泥層厚度排泥，并與污泥濃縮、脫水機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)行。

（5）二沉池。污水在二沉池進(jìn)行混合液固液分離，確保污水廠出水SS和BOD5等達(dá)到所要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，最大設(shè)計(jì)流量（高日高時(shí)）：Q=906.25 m3/h，高日高時(shí)表面負(fù)荷1.23 m3/（m2·h），水力停留時(shí)間3.33 h，設(shè)置2座。每座池邊水深4.2 m，直徑22 m，總深度4.8 m。主要設(shè)備：中心傳動(dòng)單管吸泥機(jī)，直徑22 m，N=0.25 kW。

（6）混凝沉淀池。污水在本單元進(jìn)行機(jī)械混合絮凝及沉淀，通過投加混凝劑，在攪拌的作用下污水中的微絮凝粒相互碰撞接觸，形成更大的絮凝顆粒，從而在斜板沉淀區(qū)域沉淀，達(dá)到進(jìn)一步去除污水中SS、TP等污染物的目的。最大設(shè)計(jì)流量（高日高時(shí)）：Q=906.25 m3/h，混合時(shí)間1 min，絮凝時(shí)間15 min，斜板沉淀池表面水力負(fù)荷6.8 m3/（m2·h）。主要設(shè)備：①潛水排污泵2臺，設(shè)備參數(shù)：Q=30 m3/h，H=10 m，N=1.5 kW；②混合攪拌器2臺，帶變頻調(diào)速裝置，設(shè)備參數(shù)：N=4.0 kW；③絮凝攪拌器4臺，帶變頻調(diào)速裝置，設(shè)備參數(shù)：N=1.1 kW；④中心傳動(dòng)刮泥機(jī)2臺，帶鋼走橋，設(shè)備參數(shù)：D=8.4 m，N=1.5 kW。

（7）纖維轉(zhuǎn)盤濾池。污水在經(jīng)過斜板沉淀后，進(jìn)一步在濾池中進(jìn)行過濾，確保出水SS達(dá)標(biāo)。最大設(shè)計(jì)流量（高日高時(shí)）：Q=906.25 m3/h，轉(zhuǎn)盤濾速8.7 m3/（m2·h），濾盤直徑2 m，盤片數(shù)16，有效過濾面積6.28 m2。主要設(shè)備：①反洗泵2臺，設(shè)備參數(shù)：Q=30 m3/h，H=9 m，N=2.2 kW；②旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)2臺，設(shè)備參數(shù)：NA=2.9 r/min，N=0.55 kW。

（8）清水池/中水提升泵房。本次工程清水池及中水提升泵房合建，經(jīng)過過濾的污水在清水池進(jìn)行消毒，接觸消毒時(shí)間35 min；清水池容積按日處理污水量的10%規(guī)模建設(shè)，其容積為1 500 m3。經(jīng)消毒合格后的水在清水池貯存，清水池用于調(diào)節(jié)中水水量，用不完的剩余中水由重力排水管道最終排入自然水體作為自然水體的補(bǔ)水。參數(shù)：最大設(shè)計(jì)流量（高日高時(shí)）：Q=906.25 m3/h。主要設(shè)備：①潛水泵3臺，2用1備，1臺變頻，設(shè)備參數(shù)：Q=281 m3/h,H=38 m，N=55 kW；②潛水泵2臺，1用1備，設(shè)備參數(shù)：Q=59 m3/h，H=38 m，N=15 kW。

（9）加氯加藥間。本次擴(kuò)建工程對一期加氯加藥系統(tǒng)進(jìn)行改擴(kuò)建，同時(shí)滿足一期和二期的需求。消毒由一期的二氧化氯改為液體次氯酸鈉，設(shè)計(jì)投加量為60～80 mg/L，有效成分含量10%，次氯酸鈉儲罐容量：存儲時(shí)間7 d；絮凝劑采用液體PAC，設(shè)計(jì)投加量為30 mg/L，有效成分10%；PAC溶液池容量：15 d。主要設(shè)備：①次氯酸鈉投加螺桿泵6臺,4用2備，變頻，設(shè)備參數(shù)：Q=18.8～25 L/h，H=40 m，N=0.30 kW；②PAC投加泵6臺，4用2備，變頻，設(shè)備參數(shù)：Q=7.8～9.4 L/h，H=50 m，N=0.30 kW；③次氯酸鈉儲罐2個(gè)，設(shè)備參數(shù)：D=1.5 m，H=2.0 m，V=3.0 m3。

（10）鼓風(fēng)機(jī)房。鼓風(fēng)機(jī)房為生物反應(yīng)池反應(yīng)提供氣源，總送風(fēng)量70 m3/min，風(fēng)壓0.072 MPa。主要設(shè)備：空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)3臺，2用1備，設(shè)備參數(shù)：Q=35 m3/min，P=72 kPa，N=57 kW。

（11）污泥濃縮池。污泥濃縮池對一期和二期的剩余污泥及深度處理排出的化學(xué)污泥進(jìn)行濃縮，將99.2%含水率的污泥進(jìn)行濃縮至含水率97%，后續(xù)板框污泥脫水機(jī)進(jìn)行脫水。參數(shù)：設(shè)計(jì)規(guī)模3萬m3/d，單體設(shè)計(jì)流量438.75 m3/d，固體通量31 kg/（m2·d）。主要設(shè)備：①中心傳動(dòng)刮泥機(jī)1臺，含工作橋、穩(wěn)流筒、刮渣板、浮渣斗等組件，設(shè)備參數(shù)：?12 m，N=0.37 kW；②污泥提升泵2臺，設(shè)備參數(shù)：Q=30 m3/d，H=20 m，N=7.5 kW。

（12）污泥脫水機(jī)房。本次擴(kuò)建工程設(shè)置板框脫水機(jī)，將一期與二期污水處理過程中產(chǎn)生的污泥進(jìn)行統(tǒng)一脫水，便于污泥運(yùn)輸和最終處置。參數(shù)：一二期總污泥量439 m3/d（干泥量3.51 m3/d，含水率99.2%），污泥經(jīng)濃縮后，污泥量117 m3/d（含水率97%）；脫水后污泥量8.8 m3/d，含水率≤60%。主要設(shè)備：①污泥輸送泵2臺，變頻，輸送至調(diào)理池，設(shè)備參數(shù)：Q=30 m3/h，H=0.2 MPa，N=7.5 kW；②板框壓濾機(jī)2臺，1用1備，設(shè)備參數(shù)：處理量117 m3/d（97%計(jì)），1.5 m×1.5 m，過濾面積：218 m2，N=15 kW；③污泥進(jìn)料泵2臺，變頻，與脫水機(jī)配套，設(shè)備參數(shù)：Q=40 m3/h，H=0.6 MPa，N=11 kW；④高壓污泥進(jìn)料泵2臺，變頻，與脫水機(jī)配套，設(shè)備參數(shù)：Q=20 m3/h，H=1 MPa，N=11 kW；⑤隔膜擠壓泵2臺，變頻，與脫水機(jī)配套，設(shè)備參數(shù)：Q=20 m3/h，H=1.6 MPa，N=15 kW；⑥石灰乳投加泵2臺，變頻，與脫水機(jī)配套，設(shè)備參數(shù)：Q=3 m3/h，H=0.6 MPa，N=3 kW；⑦FeCl3投加電磁隔膜泵2臺，變頻，與脫水機(jī)配套，設(shè)備參數(shù)：Qmax=330 L/h，H=0.3 MPa，N=0.55 kW；⑧污泥調(diào)理罐1個(gè)，設(shè)備參數(shù)：V=2 m3，內(nèi)設(shè)攪拌器N=5.5 kW。

（13）除臭站。本項(xiàng)目所在地點(diǎn)為風(fēng)景區(qū)內(nèi)，周邊有居民區(qū)及旅游度假酒店等敏感區(qū)域，故本次設(shè)計(jì)中為了實(shí)現(xiàn)對全場發(fā)臭單元進(jìn)行全過程封閉除臭,將生物處理池設(shè)置密封罩、污泥泵房加裝除臭風(fēng)管、污泥濃縮池增加密封罩、污泥調(diào)理池增加密封罩、污泥脫水機(jī)房進(jìn)行發(fā)臭單元密封，最后統(tǒng)一由除臭風(fēng)管送風(fēng)至除臭站進(jìn)行處理。生物除臭量25 000 m3/h。主要設(shè)備：①離心風(fēng)機(jī)2臺,1用1備，設(shè)備參數(shù)：Q=25000 m3/h，P=2200Pa，N=30kW；②循環(huán)水泵2臺，1用1備，設(shè)備參數(shù)：Q=25 m3/h，H=30 m，N=4 kW；③噴淋增壓泵1臺，設(shè)備參數(shù)：Q=16 m3/h，H=30 m，N=3 kW。

（14）一期現(xiàn)狀設(shè)備更換。一期現(xiàn)狀的細(xì)格柵采用轉(zhuǎn)鼓式細(xì)格柵，實(shí)際運(yùn)行中淤堵嚴(yán)重。由于其承擔(dān)著一期二期共同的進(jìn)水預(yù)處理任務(wù)，其攔截效果將直接影響后續(xù)處理的效果，故本次擴(kuò)建工程予以更換。利用原有的土建條件，將細(xì)格柵更換為內(nèi)進(jìn)流網(wǎng)板式細(xì)格柵，寬度900 mm，孔隙3 mm，并配有高壓及中壓沖洗泵。

4 投資及運(yùn)行費(fèi)用

本次擴(kuò)建工程總投資11 586.29萬元人民幣，其中工程費(fèi)用8 369.19萬元人民幣。單位成本費(fèi)用2.48元人民幣/t；單位經(jīng)營成本1.47元人民幣/t。

5 現(xiàn)狀運(yùn)行情況及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

本次擴(kuò)建工程（2017年7月至11月）運(yùn)行數(shù)據(jù)見圖2。

圖2 擴(kuò)建工程運(yùn)行數(shù)據(jù)

根據(jù)追蹤的運(yùn)行情況得知，目前的運(yùn)行水量為1.7～1.8萬m3/d，所有設(shè)備運(yùn)行正常。從圖2可以看出，本次擴(kuò)建工程出水水質(zhì)完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

運(yùn)行過程中也發(fā)現(xiàn)一些可以改進(jìn)和提高的方面：

（1）由于高效沉淀池的污泥回流泵缺少計(jì)量設(shè)施，很難發(fā)現(xiàn)回流泵是否工作正?；蛘哂俣?，可以考慮未來在項(xiàng)目中增加該設(shè)施，從而方便管理人員盡快發(fā)現(xiàn)問題。

（2）生物反應(yīng)池內(nèi)部的進(jìn)風(fēng)干管缺少流量計(jì)，需要根據(jù)測量溶解氧來調(diào)節(jié)風(fēng)量，未來可以考慮增加干管流量計(jì)，從而方便控制。

（3）本次工程地下水位較高，除臭風(fēng)管目前存在漏水情況，因?yàn)榈芈竦脑?，無法及時(shí)找出漏水點(diǎn)位置，給檢修帶來不便，未來在工程上遇到特殊地質(zhì)條件時(shí)，可考慮架空等方式。

6 結(jié) 語

隨著城市的不斷擴(kuò)張和人口的不斷增加，對于環(huán)境的要求日益嚴(yán)格。像三亞這樣的旅游密集型城市，尤其需要對原有市政設(shè)施進(jìn)行擴(kuò)建和改造，以滿足國際旅游城市的定位和需求。本次工程順應(yīng)了地區(qū)發(fā)展的需要，為三亞市更好更快的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。