饒政柱

摘要：云貴高原某污水處理廠位于云南昆明，海拔近2000m，服務(wù)于云南昆明某開發(fā)區(qū)，收集和處理開發(fā)區(qū)內(nèi)工業(yè)廢水和生活污水，一期建成規(guī)模為3萬噸每天，本次擴(kuò)建4萬m3/d，建成后總處理規(guī)模7萬m3/d。本次二期工程采用預(yù)處理+改良A2/O+二沉池+高密度沉淀池+V型濾池+接觸消毒工藝，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）的規(guī)定的一級A標(biāo)準(zhǔn)。本工程自建成以來，克服高原因素，能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，且全部指標(biāo)在95%保證率下，均能穩(wěn)定優(yōu)于一級A。

關(guān)鍵詞：高海拔、污水廠、改良A2/O、一級A

1工程背景

污水處理廠是城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施，與城市環(huán)境和居民生活密切相關(guān)。云貴高原某污水處理廠位于云南昆明，服務(wù)于云南昆明某開發(fā)區(qū)，收集和處理開發(fā)區(qū)內(nèi)工業(yè)廢水和生活污水。隨著城市經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，開發(fā)區(qū)內(nèi)企業(yè)的不斷入住與發(fā)展，生活污水和工業(yè)廢水產(chǎn)生量日益增長;同時(shí)，污水處理廠服務(wù)范圍內(nèi)污水收集管網(wǎng)日益完善，大量直排水體的污水有效收集進(jìn)入污水處理廠內(nèi)，其現(xiàn)狀處理能力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足發(fā)展的需要，因此亟需啟動該污水處理廠的擴(kuò)建工程，以應(yīng)對城市發(fā)展的需要，用以支持、推動城市的可持續(xù)發(fā)展，改善城市的基礎(chǔ)設(shè)施，提升城市的整體形象。

該水廠位于云貴高原，海拔近2000m。由高海拔引起的低溶解氧、大溫差、強(qiáng)紫外線極易影響污水處理廠的運(yùn)行狀況[1]。因此，在污水廠設(shè)計(jì)過程中，要綜合考慮當(dāng)?shù)貧夂?、海拔等條件，結(jié)合水質(zhì)、水量特點(diǎn)，選擇穩(wěn)定可靠、先進(jìn)實(shí)用，耐沖擊負(fù)荷，高效、節(jié)能、緊湊，投資省、管理方便、運(yùn)行靈活的處理工藝，合理設(shè)計(jì)基本參數(shù)，為污水廠的建設(shè)和運(yùn)行創(chuàng)造良好的條件。本文從實(shí)際工程出發(fā)，分析了云南高原某水廠運(yùn)行工藝，提出了高海拔下污水廠設(shè)計(jì)參數(shù)，以期為同類型污水廠新、擴(kuò)建工藝的選擇與設(shè)計(jì)提供借鑒。

2 污水處理廠現(xiàn)狀

2.1 進(jìn)水水質(zhì)分析

城市污水處理廠改擴(kuò)建項(xiàng)目的進(jìn)水水質(zhì)是工程設(shè)計(jì)的基本參數(shù)，合理確定該參數(shù)對保障污水廠處理效果、節(jié)能降耗具有重要意義[2]。污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)的確定，通常根據(jù)現(xiàn)狀污水水質(zhì)實(shí)測資料、國內(nèi)同類型城市污水進(jìn)水水質(zhì)以及城市今后的發(fā)展?fàn)顩r等諸多因素進(jìn)行綜合考慮，該污水處理廠一期工程已經(jīng)運(yùn)行多年，根據(jù)現(xiàn)有水質(zhì)數(shù)據(jù)及統(tǒng)籌考慮城市污水廠服務(wù)區(qū)域今后的發(fā)展?fàn)顩r確定。該污水處理廠二期工程建設(shè)進(jìn)水水質(zhì)如表1-1所示：

設(shè)計(jì)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）的規(guī)定的一級A標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 污水處理工藝分析

城市污水廠一級 A 排放標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)先對其現(xiàn)狀進(jìn)出水水質(zhì)進(jìn)行分析，并結(jié)合水質(zhì)提標(biāo)要求，確定目標(biāo)去除污染物，以便在后續(xù)工藝設(shè)計(jì)中予以重點(diǎn)考慮[3]。污水中的主要污染指標(biāo)為BOD5、CODCr、SS、N、P等。根據(jù)前文所確定的進(jìn)出水水質(zhì)，可計(jì)算各種污染物的去除率。如下表2-1所示：

從進(jìn)出水水質(zhì)去除率表中可以看出，幾種污染物出水水質(zhì)要求都很嚴(yán)格，僅靠二級處理不能滿足出水水質(zhì)要求，需進(jìn)行深度處理。本工程污水處理主體工藝采用預(yù)處理+改良A2/O池二級生化處理工藝+高效沉淀池+V型濾池+次氯酸鈉消毒，污泥處理工藝采用帶式濃縮脫水一體脫水工藝，具體工藝流程見下圖2-1。

3工程設(shè)計(jì)

本工程設(shè)計(jì)時(shí)考慮實(shí)際情況，即高海拔，設(shè)計(jì)海拔：2000m。

3.1細(xì)格柵及曝氣沉砂池

該污水處理二期工程采用曝氣沉砂池，細(xì)格柵及曝氣沉砂池合建在一起，設(shè)計(jì)規(guī)模4萬m3/d，Kz=1.34。

3.1.1 細(xì)格柵

細(xì)格柵平面尺寸為12.95×4.70m，高度為2.15m。共設(shè)2道循環(huán)式齒耙清污機(jī)，每道格柵寬1.5m，柵條間隙 5mm，柵前水深 1.1m。細(xì)格柵可人工啟動、定時(shí)啟動或根據(jù)格柵前后水位差自動運(yùn)行。格柵每天攔截的柵渣量約 4.8m3 /d，柵渣含水率約 80%，柵渣用螺旋輸送機(jī)輸送至柵渣壓榨機(jī)，柵渣經(jīng)壓榨后外運(yùn)。

主要技術(shù)參數(shù)：

設(shè)計(jì)流量：Qmax= 2233.3m3 /h

過柵流速：0.8m/s

柵條間隙：5mm

3.1.2 曝氣沉砂池

該污水處理廠沉砂池設(shè)一座。平面尺寸為 13.30×8.10m，池深5.25m。沉砂經(jīng)橋式排砂機(jī)提升后，進(jìn)入砂水分離器，分離后的干砂外運(yùn)，剩余污水流入廠區(qū)進(jìn)水泵房。羅茨風(fēng)機(jī)及曝氣管通過調(diào)節(jié)曝氣量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效果穩(wěn)定。

主要技術(shù)參數(shù)：

水平流速：0.03m/s

最大流量時(shí)停留時(shí)間：5min

曝氣量：0.2m3空氣/ m3污水

細(xì)格柵及曝氣沉砂池主要配備設(shè)備：循環(huán)式齒耙清污機(jī)、螺旋輸送壓榨機(jī)、羅茨鼓風(fēng)機(jī)、砂水分離器等。

3.2改良A2O池及污泥回流泵房

本工程共設(shè)改良A2/O生化池1座，設(shè)計(jì)規(guī)模4.0萬m3/d，Kz=1.34。污泥回流泵房1座，設(shè)計(jì)規(guī)模4.0萬m3/d，與生化池合建。

3.2.1 改良A2O池

改良A2/O反應(yīng)池分為預(yù)缺氧區(qū)（預(yù)選擇區(qū)）、厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)，以達(dá)到強(qiáng)化生物除磷脫氮的效果。

總尺寸L×B×H=61.30×60.35×7.20

總有效容積：V =20662m3

預(yù)缺氧區(qū)有效容積：V1=833.3 m3

預(yù)缺氧區(qū)停留時(shí)間：t1 = 0.5h

厭氧區(qū)有效容積：V2 =2500m3

厭氧區(qū)停留時(shí)間：t2 = 1.5h

缺氧區(qū)有效容積：V3 =5000m3

缺氧區(qū)停留時(shí)間：t3 =3.0h

好氧區(qū)有效容積：V4=12328.4m3

好氧區(qū)停留時(shí)間：t4 =7.4h

總停留時(shí)間：t總= 12.4h

有效水深：5.6m

混合液濃度：3.5 g MLSS /L

污泥負(fù)荷：0.16 kg BOD5 / kgMLSS·d

氣水比：6 ：1

污泥齡：10d

3.2.2 污泥回流泵房

回流泵房內(nèi)設(shè)剩余污泥泵和混合液回流泵，將剩余污泥提升至污泥池，混合液回流至生化池?？偝叽鏛×B×H=9.20m×5.70m×7.20m

主要配備設(shè)備：高速潛水?dāng)嚢杵?、低速潛水推流器薄盤式微孔曝氣器、污泥回流泵、剩余污泥泵、消化液回流泵等。

3.3 二沉池及配水井

3.3.1 配水井

配水井采用圓形水池，直徑5.2m，生化池出水經(jīng)配水井配水后，均勻分配至2座二沉池。

3.3.2 二沉池

二沉池是活性污泥系統(tǒng)的重要組成部分，其作用主要是使污泥分離，使混合液澄清、濃縮和回流活性污泥。其工作效果能夠直接影響活性污泥系統(tǒng)的出水水質(zhì)和回流污泥濃度。

該污水處理二期工程二沉池設(shè)計(jì)規(guī)模4.0萬m3/d，共2座，每座處理規(guī)模2.0萬m3/d ，采用周進(jìn)周出式幅流式沉淀池，池徑34m，其中：

水力負(fù)荷：1.08m3/m2·h;

最大水力負(fù)荷：1.45m3/m2·h

有效水深：4.5m

二沉池及配水井主要配備的設(shè)備：中心傳動單管吸泥機(jī)、電閘門、出水三角堰等。

3.4 高效沉淀池及中間提升泵房

該污水處理二期工程高效沉淀池與中間提升泵站合建在一起。其中高效沉淀池設(shè)計(jì)規(guī)模4萬m3/d，Kz=1.34。中間提升泵站設(shè)計(jì)規(guī)模7萬m3/d，Kz=1.34，同時(shí)為一、二期工程服務(wù)。

3.4.1 高效沉淀池

高效沉淀池是一種利用物理/化學(xué)處理和特殊的絮凝和沉淀體系，達(dá)到快速沉淀的污水處理工藝。該工藝將快速混合、絮凝反應(yīng)、沉淀分離進(jìn)行綜合，其核心是利用池中聚集的泥渣，通過池外回流與水中的顆粒進(jìn)行相互接觸、吸附，加速顆粒絮凝，促進(jìn)雜質(zhì)顆粒的快速分離，并結(jié)合斜管，加速沉淀過程，實(shí)現(xiàn)高效的固液分離。

高效混凝沉淀池的作用是進(jìn)一步去除污水中的SS和TP。高效混凝沉淀池由混合池、絮凝池及沉淀池組成，混合池中投加PAC，絮凝池投加PAM。

高效沉淀池總尺寸LxBxH=29.20x20.55x7.00m，其中包含2座混合池、2座絮凝池、2座沉淀池、1座泵坑。

（1）混合反應(yīng)池容積（單座）;V=42m3

平面尺寸：LxBxH=2.65x2.65x7.00m

有效水深：H=6.0m

停留時(shí)間：t=3min

（2）絮凝反應(yīng)池（單座）：V=208m3

單組池體尺寸：LxBxH=5.95m×5.95x7.0m

有效水深：H=5.9m

停留時(shí)間：t=15min

（3）沉淀池（單座）

單組池體尺寸：LxBxH=11.7m×11.7x7.0m

有效水深：H=5.6m

沉淀池上升流速：v=2.5mm/s

（4）泵坑尺寸LxBxH=9.40x6.45x7.00m

主要設(shè)計(jì)參數(shù)：

混合時(shí)間：2.24 min

絮凝時(shí)間：15 min

平均時(shí)斜管沉淀區(qū)表面負(fù)荷：9 m3?（（m2?h） ）

PAC（10%溶液）投加量：30 mg/L

PAM（0.1%溶液）投加量：1 mg/L

2、中間提升泵站

高效沉淀池出水匯至中間提升泵站，井提升后至V型濾池進(jìn)行處理。總尺寸LxBxH=18.50x7.00x9.75m。

高效沉淀池及中間提升泵房主要設(shè)備包括：混合池?cái)嚢铏C(jī)、絮凝池?cái)嚢铏C(jī)、刮泥機(jī)、污泥回流離心泵、剩余污泥離心泵、潛污泵、電動葫蘆等。

3.5 V型濾池

V型濾池是一種快濾池，進(jìn)水為V型槽，采用氣水反沖洗。V型濾池的主要特點(diǎn)是：可采用較粗較厚濾層以增加過濾周期，由于反沖時(shí)濾層不膨脹，故整個(gè)濾層在深度方向的粒徑分布基本均勻，不發(fā)生水力分級現(xiàn)象，即所謂“均質(zhì)濾料”，使濾層含污能力提高。

該污水處理工程濾料采用均質(zhì)石英砂，有效直徑0.95mm，濾料層厚度1.25m，承托層采用礫石，粒徑2～4mm，厚度50mm。

濾池分三個(gè)階段進(jìn)行反沖洗，分別為氣沖，氣水反沖，水沖。反沖洗全過程都進(jìn)行表面掃洗。

濾池雙側(cè)對稱布置，中間為共管廊，平面尺寸38.3m×31.3m，分8格，單格過濾面積60.76m2，兩組中間設(shè)置管廊，管廊寬度8.4m，濾池池深4.6m。

主要技術(shù)參數(shù)：

過濾面積：486m2

濾池格數(shù)：8格

單格過濾面積：60.76m2

設(shè)計(jì)濾速：6m/h

反洗濾速：6.9m/h

氣洗強(qiáng)度及時(shí)間：15L/s.m2，3min

氣、水共同沖洗強(qiáng)度及時(shí)間：氣洗強(qiáng)度15L/s.m2、水洗強(qiáng)度3L/s.m2，4min

水沖強(qiáng)度及時(shí)間：6L/s.m2 ，5min

表面掃洗強(qiáng)度及時(shí)間：1.8L/s.m2 ，12min

主要配備設(shè)備：閘門、蝶閥、電池閥、電動葫蘆、潛水泵、濾料、承托層礫石、濾板等。

3.6 接觸消毒池與巴氏計(jì)量槽

1、接觸消毒池

該工程設(shè)置接觸消毒池一座，總規(guī)模7.0萬m3/d，內(nèi)設(shè)導(dǎo)流墻，平面尺寸27.8m×18.9m，有效水深3.9m，超高0.85m。其中接觸時(shí)間30min。

2、巴氏計(jì)量槽

該工程設(shè)置巴氏計(jì)量槽一座，總規(guī)模7.0萬m3/d，平面尺寸27.8m×2.68m，有效水深1.29m，超高1.15m。巴氏計(jì)量槽喉寬1000mm。

接觸氧化池及巴氏計(jì)量槽主要配備的設(shè)備包括：潛水泵、隔膜式氣壓給水設(shè)備、巴氏計(jì)量槽、電動葫蘆等。

4工程運(yùn)行效果分析

云貴高原某污水廠自建成投入運(yùn)營以來，運(yùn)行效果良好，各項(xiàng)污染物出水穩(wěn)定，出水達(dá)到GB18918的一級A標(biāo)準(zhǔn)。對本工程主要污染指標(biāo)進(jìn)行整理和分析，結(jié)果顯示出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到甚至優(yōu)于設(shè)計(jì)GB18918的一級A標(biāo)準(zhǔn)。具體數(shù)據(jù)如下：

由上表可見，該污水處理廠自運(yùn)營以來可穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中規(guī)定的一級A標(biāo)準(zhǔn)，且大部分指標(biāo)均優(yōu)于一級A標(biāo)準(zhǔn)。

5結(jié)論

1、云貴高原某設(shè)計(jì)海拔2000m，服務(wù)于云南昆明某開發(fā)區(qū)，收集和處理開發(fā)區(qū)內(nèi)工業(yè)廢水和生活污水，采用預(yù)處理+改良A2/O+深度處理工藝，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行一級A標(biāo)準(zhǔn);

2、本工程自建成以來，克服高原因素，能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，且全部指標(biāo)在95%保證率下，均能穩(wěn)定優(yōu)于一級A。

參考文獻(xiàn)

[1]陳相宇，郝凱越，蘇東，宗永臣.A～2/O法處理高海拔地區(qū)污水的特性研究[J].水處理技術(shù)，2018，v.44;No.313（02）：93-96.

[2]羅本福，楊曦.污水廠改擴(kuò)建項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)的確定[J].中國給水排水，2013，29（09）：117-119+124.

[3]錢林，薛哲驊，王首都.城市污水廠一級A排放標(biāo)準(zhǔn)提標(biāo)改造工藝設(shè)計(jì)[J].凈水技術(shù)，2020，v.39;No.218（04）：39-44.

2770501186335