傅前君 （安徽省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院，安徽 合肥 230000）

渦陽縣城東污水處理廠一期建設(shè)規(guī)模為4萬m3/d，2004年投入運(yùn)行，并于2010年完成提標(biāo)改造，出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）的一級A排放標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)狀污水處理廠生化段處理工藝為表面曝氣氧化溝。現(xiàn)狀一期氧化溝已投入運(yùn)行15年，已到使用年限，設(shè)備老化嚴(yán)重，設(shè)備維護(hù)量巨大，已嚴(yán)重影響污水處理廠穩(wěn)定運(yùn)行。

1 改造前主工藝概況

圖1 改造前氧化溝平面布置圖

一期氧化溝改造前分2組，每組處理能力2萬m3/d，均單獨(dú)設(shè)置了前置的厭氧池，厭氧池停留時間1.5h。每座氧化溝有4條溝道，溝寬9m，有效水深4.2m，每溝安裝1.4m轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)6臺，功率30kW；低速推流器6臺，功率7.5kW。在實(shí)際運(yùn)行中，可根據(jù)需氧量的變化調(diào)整轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)和推流器的開啟，保證氧化溝的水流穩(wěn)定狀態(tài)，防止污泥沉淀。改造前氧化溝平面布置見圖1。

現(xiàn)狀氧化溝內(nèi)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)已連續(xù)使用十幾年，老化嚴(yán)重，軸承、減速機(jī)已多次更換、維修，不能滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，且原設(shè)計氧化溝出水標(biāo)準(zhǔn)按二級排放標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，經(jīng)復(fù)核其曝氣量不足以應(yīng)付滿負(fù)荷狀態(tài)下一級A排放要求。

根據(jù)污水處理廠提供的2017～2018年進(jìn)水水質(zhì)數(shù)據(jù)，進(jìn)水平均 BOD5濃度 46mg/L，COD濃度188mg/L，TN 濃度 21.5 mg/L，TP 濃度 1.6mg/L，出水平均BOD5濃度6.7mg/L，COD濃度31.7mg/L，TN濃度9.2 mg/L，TP濃度0.3mg/L，進(jìn)水濃度偏低，可生化性一般，但進(jìn)水水質(zhì)波動很大，COD最高時能夠達(dá)到800～1000mg/L，TN 最高能夠達(dá)到 60～80mg/L，經(jīng)常需要通過控制進(jìn)水量，加大藥劑投加量，確保出水達(dá)標(biāo)。

經(jīng)分析，現(xiàn)狀單溝平均進(jìn)水量1.5萬m3/d，月均電費(fèi)約8萬元（生化段），電價0.72元/度，每噸水耗電量達(dá)到0.247kW·h/m3（生化段），加上預(yù)處理、深度處理、污泥處理段后，每噸水耗電量達(dá)到0.288kW·h/m3。

2 改造工程方案

針對現(xiàn)狀氧化溝在實(shí)際運(yùn)行中存在的設(shè)備維修頻繁、能耗高、充氧能力不足等問題，本次改造首先是明確曝氣形式，目前常采用的曝氣系統(tǒng)主要有表面曝氣和底部微孔曝氣。在項(xiàng)目論證階段，通過多方案比選，最終選擇了底部微孔曝氣形式，這種方式氧利用率高，供氣量容易控制，脫落生物膜沉淀性能好。本次改造將表面曝氣的循環(huán)流氧化溝改造為推流式微孔爆氣A/O溝型。

2.1 工藝改造

考慮到現(xiàn)狀氧化溝進(jìn)水位置不易設(shè)置缺氧段，本次設(shè)計首先改造氧化溝進(jìn)水口，在溝內(nèi)敷設(shè)DN1500鋼管，將厭氧池來水引至氧化溝出水端，同時在氧化溝出水端重新建設(shè)隔墻，改變原有氧化溝流態(tài)，將溝內(nèi)污水由循環(huán)流改為單向流，并在隔墻上安裝穿墻泵，實(shí)現(xiàn)200%內(nèi)回流。本方案設(shè)計采用曝氣管替換原有的轉(zhuǎn)蝶曝氣機(jī)，為保證氧化溝內(nèi)的硝化和反硝化停留時間，設(shè)計在好氧區(qū)的前端預(yù)留了一個曝氣單元，作為好氧調(diào)節(jié)區(qū)域，當(dāng)水質(zhì)變化時，可以加強(qiáng)曝氣量。氧化溝出水段至內(nèi)回流泵之間未設(shè)置曝氣裝置，并安裝了高速攪拌器，降低了回流污泥的溶解氧含量，防止污泥沉淀。本方案需安裝曝氣管路，為方便空氣管道的安裝和檢修，需加高直線段導(dǎo)流墻，同時需要新建鼓風(fēng)機(jī)房。具體改造見圖2所示。改造后氧化溝主要性能參數(shù)見表1。

圖2 改造后氧化溝平面布置圖

改造后氧化溝主要性能參數(shù)表 表1

2.2 設(shè)備改造

改造后每組氧化溝安裝6臺低速推流器，1臺高速攪拌器，3臺內(nèi)回流泵，1140根管式曝氣器。其中，2臺低速推流器和1臺高速攪拌器均為現(xiàn)狀氧化溝現(xiàn)有設(shè)備直接利用。新建鼓風(fēng)機(jī)房設(shè)置5臺變頻磁懸浮風(fēng)機(jī)，4用1備，經(jīng)測算改造工程單溝需新增用電負(fù)荷29kW。

3 運(yùn)行效果

目前，城東污水處理廠已完成1組氧化溝改造，并已投入運(yùn)行2個月，在調(diào)試運(yùn)行期間，改造后氧化溝進(jìn)水規(guī)模從1萬m3/d逐漸增加至2萬m3/d，并且發(fā)生進(jìn)水濃度突然升高的狀況，在沒有投加碳源、除磷藥劑的情況下，出水一直保持在一級A標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。改造后氧化溝好氧段溶解氧含量可以精確維持在2.0～3.0mg/L之間，缺氧段起點(diǎn)溶解氧維持在0.7～0.4mg/L之間，SV30維持在20%左右，廠區(qū)噪音也顯著降低。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行電費(fèi)反映，改造后氧化溝月均電費(fèi)5.5萬，遠(yuǎn)低于改造前的8萬元，每噸水耗電量0.169kW·h/m3（生化段）。改造前后出水水質(zhì)對照見表2。

改造前后出水水質(zhì)對照表 表2

由于現(xiàn)狀城東污水處理廠進(jìn)水規(guī)模增長很快，未來全部改造完成后，進(jìn)水規(guī)模達(dá)到設(shè)計規(guī)模時，預(yù)計每年可節(jié)約電費(fèi)約80萬元，同時可節(jié)約約40萬元的碳源及除磷藥劑費(fèi)用，合計每年可節(jié)約費(fèi)用120萬元，尚未考慮節(jié)約城東污水處理廠每年40萬的設(shè)備維修費(fèi)。

4 結(jié)語

渦陽縣城東污水處理廠曝氣工藝改造，將表面曝氣系統(tǒng)改造為微孔曝氣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對反應(yīng)池內(nèi)的溶解氧、污泥回流的精確控制，在保證原池體硝化效果的同時，強(qiáng)化了反硝化能力，在實(shí)際運(yùn)行中，出水指標(biāo)優(yōu)于改造前，節(jié)能效果明顯，降低了廠區(qū)噪音，改善了污水處理廠運(yùn)行條件，實(shí)現(xiàn)了良好的經(jīng)濟(jì)效益，為未來同類型污水處理廠的改造提供了借鑒依據(jù)。