劉金星，程 文，章 濤

（無錫市政設(shè)計研究院有限公司，江蘇 無錫 214072）

0 引 言

本工程是根據(jù)2018年江西省政府、江西省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳出臺的《關(guān)于加快推進城鎮(zhèn)污水處理廠達到一級A排放標準的通知（贛建城[2018]42號）》、《中共江西省委省政府關(guān)于全面加強生態(tài)環(huán)境保護，堅決打好污染防治攻堅戰(zhàn)的實施意見（贛發(fā)17號）》而建設(shè)的重點項目。

1 污水廠現(xiàn)狀及存在問題

1.1 污水廠現(xiàn)狀

污水廠現(xiàn)狀總規(guī)模12.0×104m3/d，主要來水為生活污水，共分2期建設(shè)，1期、2期工程污水處理工藝均采用奧貝爾氧化溝工藝，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）一級B排放標準，處理后的尾水排入鳳崗河，最終排入撫河。

污水處理廠1期、2期工程工藝流程圖見圖1、圖2。

圖2 2期工程工藝流程圖

1.2 存在的問題

（1）污水處理廠原設(shè)計出水指標按《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級B標準進行排放。目前污水廠出水部分指標已達到一級A標準，但TN（總氮）、TP（總磷）及SS（固體懸浮物濃度）等幾項指標無法達到一級A排放標準的要求。

（2）出水采用紫外消毒，且消毒能力不足，大腸菌群易超標。

（3）由于污水廠建設(shè)時間較長，部分設(shè)備設(shè)施老化損壞，影響污水廠正常運行。

2 設(shè)計進出水水質(zhì)

根據(jù)2017年10月到2018年2月間污水廠實際進水水質(zhì)的數(shù)據(jù)，對實測進水水質(zhì)進行“涵蓋率”分析，取85%涵蓋率指標用于核算實際進水水質(zhì)參數(shù)，并結(jié)合周邊污水廠進水水質(zhì)數(shù)據(jù)，確定本工程進水水質(zhì)。出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級A標準。污水處理廠設(shè)計進出水水質(zhì)見表1。

表1 設(shè)計進出水水質(zhì)

3 工藝路線確定

3.1 污染物去除分析

污水處理工藝的選擇需在分析進水水質(zhì)和處理要求的基礎(chǔ)上進行。本工程需要采用脫氮除磷生物處理工藝，現(xiàn)將本工程設(shè)計進水水質(zhì)中營養(yǎng)物的比值列表（見表2），并對此作進一步的分析。

表2 進水營養(yǎng)物配比指標

本工程進水主要為生活污水，BOD5（5d生化需氧量）、CODCr（化學需氧量）和NH3-N（氨氮含量）去除難度不大，且污水廠現(xiàn)狀出水BOD5、CODCr、NH3-N已滿足一級A排放標準。由于來水碳源不足，考慮污水處理廠實際運行中TN（總氮）達標有難度，本工程將TN作為重點控制項目之一。

BOD5/TP=31.4＞17，理論上可以采用生物除磷完成除磷過程，但考慮本工程實際出水TP濃度接近1.0mg/L，且出水總磷指標容易產(chǎn)生波動，本工程現(xiàn)狀4座氧化溝水力停留時間較短，可供厭氧除磷的停留時間也較少，同時考慮到磷的釋放問題，單純依靠生物除磷難以滿足如此嚴格的去除要求，因此將TP作為本工程的重點控制項目之二。

本工程設(shè)計進水SS濃度為220mg/L，出水SS要求不得高于10mg/L，去除率達95.5%，為此，必須借助深度過濾措施，保障出水懸浮物達標。因此，將SS作為本工程的重點控制項目之三。

3.2 工藝流程

由于本工程為現(xiàn)狀污水廠提標，污水廠不能停產(chǎn)，無法對預處理和2級處理構(gòu)筑物進行大規(guī)模改造，因此考慮在2級處理的基礎(chǔ)上增加深度處理設(shè)施，進一步降低2級處理出水中的TN、TP及SS濃度，確保出水水質(zhì)達到一級A排放標準。經(jīng)大量工程實踐證明：深床反硝化濾池技術(shù)可以滿足對上述污染物的去除，是較為經(jīng)濟成熟的處理工藝。

污水處理廠預處理和2級處理不變，在現(xiàn)狀處理工藝的基礎(chǔ)上增加深床濾池。由于污水廠現(xiàn)狀為紫外線消毒，效果不佳，本工程將消毒方式改為次氯酸鈉消毒。具體工藝流程見圖3（圖中實線框表示現(xiàn)有建構(gòu)筑物，虛線框表示新增或改造建構(gòu)筑物）。

圖3 工藝流程圖

3.3 總平面設(shè)計

本工程位于污水處理廠1期工程西側(cè)用地，需要征用廠區(qū)外用地，新增用地面積約13035.88m2。

深床反硝化濾池、接觸消毒池及其配套的反洗、加藥系統(tǒng)均位于新征地塊內(nèi)。

3.4 高程設(shè)計

豎向設(shè)計應(yīng)考慮土石方平衡、工藝豎向流程布置條件、與周邊地形的協(xié)調(diào)等方面，并應(yīng)考慮到整個處理廠觀瞻和方便管理，同時應(yīng)滿足防洪要求。根據(jù)本工程場地現(xiàn)狀地面標高及1、2期廠區(qū)場地標高，確定提標改造工程設(shè)計地面標高與現(xiàn)狀污水處理廠工程地面標高相同。

由于增設(shè)深度處理設(shè)施，現(xiàn)狀二沉池出水需提升后進入深床反硝化濾池，再自流排入后續(xù)處理構(gòu)筑物。

4 主要構(gòu)筑物設(shè)計

本文主要介紹深床反硝化濾池及其配套建構(gòu)筑物設(shè)計，其他改造單體不作詳細介紹。

4.1 組合式深床濾池

4.1.1 平面布置

組合式深床濾池由中間提升泵房、混合池、深床濾池、反洗廢水池合建。組合式深床濾池平面布置見圖4。

4.1.2 中間提升泵房

因為工藝運行的需要，深床濾池需要有較大的水頭保證（一般為2.2～2.4m），現(xiàn)狀二沉池與紫外消毒池之間的水頭差僅為0.8m，無法滿足深床濾池水頭損失的要求?？紤]二沉池的埋深已經(jīng)達到地下4.0m，因此本次提標改造工程在深床濾池前增設(shè)中間提升泵房，將二沉池的出水提升進入深床濾池。中間提升泵房與深床濾池合建，見圖4。

圖4 組合式深床濾池平面布置

土建按12.0×104m3/d設(shè)計。泵房平面尺寸：L（長）×B（寬）=8.4m×7.25m，有效水深3.6m。泵房內(nèi)設(shè)置3臺軸流泵，水泵性能為：Q（流量）=3000m3/h，H（揚程）=4m，N（功率）=45.0kW，2用1備，水泵變頻控制，以適應(yīng)不同的水量條件。

4.1.3 深床濾池

深床濾池設(shè)計規(guī)模12.0×104m3/d，主要實現(xiàn)污水的反硝化脫氮、顆粒濾料截留懸浮物的作用。平面尺寸：L×B=39.2m×35.8m。主要設(shè)計參數(shù)為：濾池數(shù)量10組，平均濾速5.5m/h，強制濾速6.1m/h，峰值濾速7.15m/h；過濾面積91.14m2/組，濾料厚度（不包括承托層）1.83m；設(shè)計懸浮物（SS）截留負荷1.32kg/（m2·d），設(shè)計脫氮（NO3-N）負荷0.36kg/（m3·d）；反洗氣強度90m3/（m2·d），反洗水強度15m3/（m2·d），單格單次反洗水量455.7m3/次，反洗周期24h[1]；碳源投加比例（氮：碳）1∶3.0（具體投加量結(jié)合運行經(jīng)驗進行調(diào)整）。

濾池內(nèi)設(shè)置優(yōu)質(zhì)石英砂濾料，數(shù)量為1668m3，規(guī)格為2～4mm；承托層為優(yōu)質(zhì)鵝卵石，數(shù)量為410m3，規(guī)格為3～40mm。

濾池前端設(shè)置混合池，主要用于碳源的投加。混合池單組平面尺寸：L×B=2.8m×2.8m，共設(shè)2組，有效水深5.3m，停留時間60s。池內(nèi)設(shè)置槳葉式混合攪拌機，直徑1100mm，N=7.5kW。

4.1.4 反洗廢水池

反洗廢水池與深床濾池合建（見圖4），設(shè)計池容795m3。平面尺寸：L×B=28.4m×7.0m；有效水深4.00m；池內(nèi)設(shè)置潛水攪拌器和潛水排污泵，水泵性能為：Q=450m3/h，H=11m，N=22kW，共2臺，1用1備。

4.2 接觸消毒池及反洗清水池

在深床濾池出水端設(shè)計接觸消毒池及反洗清水池1座，平面尺寸：L×B=45.0m×23.7m；有效水深3.2m。其中，在接觸消毒池進水第1個渠道設(shè)置溢流堰，作為深床濾池反洗清水池，考慮清水池有濾池出水不斷補充進來，反洗清水池平面尺寸按L×B=10.0m×4.5m，有效水深3.2m設(shè)計。則接觸消毒池有效池容3268m3，接觸時間39min[2]。

4.3 反洗風機房

反洗風機房主要用于供給深床濾池反沖洗氣洗和汽水聯(lián)合反沖洗時的氣源，鼓風機設(shè)置于反洗風機房內(nèi)，同時配套儀表及壓縮空氣系統(tǒng)。

反洗風機房平面尺寸：L×B=15.4m×9.4m；設(shè)置羅茨鼓風機3臺，2用1備，流量Q=68.35m3/min，揚程H=68.6kPa，功率N=160kW。

4.4 加藥系統(tǒng)

加藥系統(tǒng)設(shè)計規(guī)模12.0×104m3/d，主要有消毒系統(tǒng)、碳源投加系統(tǒng)和除磷藥劑投加系統(tǒng)[3]。

4.4.1 消毒系統(tǒng)

主要用于深床濾池出水的消毒，消毒藥劑為次氯酸鈉。設(shè)置次氯酸鈉儲罐4套，全地埋式成套設(shè)備，有效容積V=10.0m3。次氯酸鈉投加泵3臺，2用1備，流量Q=0～1000L/h，揚程H=35.0m，功率N=0.37kW。

4.4.2 碳源投加系統(tǒng)

主要用于廠區(qū)碳源不足時，同時又有反硝化脫氮的需求，可向深床濾池及時補充碳源。設(shè)置碳源儲罐2套，有效容積V=10.0m3。碳源投加泵3臺，2用1備，流量Q=0～1000L/h，揚程H=35.0m，功率N=0.37kW。

4.4.3 除磷藥劑投加系統(tǒng)

主要用于廠區(qū)有化學除磷需求時，向奧貝爾氧化溝的出水末端或深床濾池進水端投加除磷藥劑（PAC）。設(shè)置PAC儲罐2套，有效容積V=10.0m3。PAC投加泵6臺，4用2備，流量Q=0～1000L/h，揚程H=35.0m，功率N=0.37kW。

5 運行效果

提標改造工程建成后2020年的運行數(shù)據(jù)（月平均值）見表3。

表3 實際進出水水質(zhì)

根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，各項出水指標均達到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級A標準，運行情況良好，出水水質(zhì)穩(wěn)定。

6 結(jié)語

（1）由于本工程為現(xiàn)狀污水廠的提標改造，改造期間不能停水，在現(xiàn)狀二沉池后端增設(shè)深度處理設(shè)施，基本不影響污水廠正常運行。

（2）將中間提升泵房、混合池、深床濾池、反洗廢水池合建，接觸消毒池和反洗清水池合建，具有占地面積小、工程造價低、運行維護管理方便等優(yōu)點。

（3）本工程采用深床濾池，可以滿足去除TN、TP和SS三功能合一的要求。并且可結(jié)合實際運行情況進行調(diào)整，若出水TN濃度較低，則減少或不投加碳源，將深床濾池的運行模式調(diào)整為純過濾模式，用以去除TP和SS，降低運行成本和能耗。

（4）該工程的建設(shè)，不僅是改善當?shù)厮h(huán)境的重要措施和環(huán)節(jié)，也是區(qū)域性水污染防治的重要組成部分，與此同時，它還將產(chǎn)生巨大的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。