張福福，王東，齊明

（北京北控工業(yè)環(huán)保(呼和浩特)有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000）

1 研究背景

以設(shè)計(jì)規(guī)模為8萬(wàn)噸/日，出水達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)且總氮小于10，ss＜5mgl的城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水量與出水量差值平均在2萬(wàn)噸/日。也就是設(shè)計(jì)8萬(wàn)噸/日的城鎮(zhèn)污水處理廠每天實(shí)際僅能處理6萬(wàn)噸/日的新鮮污水。在遇到市區(qū)降雨時(shí)污水廠及提升泵站因提升能力不足而存在污水倒灌廠區(qū)和市區(qū)路面的現(xiàn)象，造成環(huán)境污染。同時(shí)本應(yīng)該在前端去掉的污染物，因結(jié)構(gòu)缺陷導(dǎo)致過(guò)水管道堵塞，部分污水從溢流管道返回進(jìn)水泵房，從而導(dǎo)致污水停留時(shí)間下降、污泥濃度降低、污染物去除困難、工作人員工作量增加，究其主要原因如下。

（1）污泥脫水機(jī)濾液及溢流上清液進(jìn)入進(jìn)水泵房所致。（2）因生物濾池進(jìn)水端未設(shè)計(jì)有效截留雜物的機(jī)械設(shè)備或裝置，導(dǎo)致生物濾池堵塞頻繁，導(dǎo)致清洗頻次多、反洗水量大、微生物掛膜差、處理污染物效率低，從而造成返回進(jìn)水提升泵房水量大重復(fù)計(jì)量且能耗高、藥耗高、處理新鮮水能力差。（3）膜池反洗水及化學(xué)清洗水返回進(jìn)水泵房，因膜池化學(xué)清洗水含大量化學(xué)清洗劑，導(dǎo)致提升本葉輪腐蝕穿孔，提升量不足故障頻繁。且膜池反洗水ss已經(jīng)小于10，無(wú)需返回前端再次處理。（4）水解池污泥濃度不好保持脫氮、脫碳效果較差，造成后續(xù)工序處理壓力增加。返水量占到總進(jìn)水量的20%～25%，造成藥劑浪費(fèi)、設(shè)備設(shè)施疲勞運(yùn)行、電力消耗增加。就以上原因研究了城鎮(zhèn)污水處理廠內(nèi)部挖潛擴(kuò)大接收新鮮污水的能力同時(shí)提升處理水中污染指標(biāo)的能力。

2 擴(kuò)能、節(jié)能、降耗的方法

2.1 污泥脫水機(jī)濾液及貯泥池上清液，進(jìn)入首端0.15～0.2萬(wàn)立方每日

原設(shè)計(jì)中將污泥脫水機(jī)濾液及貯泥池上清液，進(jìn)入首端從而導(dǎo)致進(jìn)水泵房水泵重復(fù)提升、重復(fù)計(jì)量、負(fù)荷居高不下，處理能力卻較低。因此設(shè)置污水收集池將污泥脫水機(jī)濾液及貯泥池上清液收集，避免其流入首端，利用水泵將含有PAM及微生物細(xì)胞破壁后的細(xì)胞質(zhì)，內(nèi)含大量COD的污水輸送至水解池進(jìn)水端。其原因如下。

（1）經(jīng)過(guò)離心機(jī)脫水的后的滲濾液有很高的COD，其可用作水解池去除總氮的碳源。

（2）離心脫水機(jī)中的絮凝劑可有效幫助水解池沉降無(wú)機(jī)污泥（與已投加的PAC配套），因水解池采用上升流，二力平衡使污泥顆粒更好的處于懸浮狀態(tài)，增加污泥停留時(shí)間。

（3）增加水解池污泥的污泥脫水效果，因水解池為厭氧微生物其體積相對(duì)較小且水解池是處于污水處理的二級(jí)處理間斷，其水中泥砂含量較高，因此水解池污泥脫水效果較差污泥含稅率不能很好的達(dá)標(biāo)（離心式污泥脫水機(jī)）。在PAC和PAM的雙重作用小污泥更好的抱團(tuán)，離心脫水機(jī)處理效果更好并節(jié)省PAM使用量。

圖1 原始工藝流程圖

2.2 生物濾池及膜池反洗水進(jìn)入首端1～1.1萬(wàn)立方每日

目前設(shè)計(jì)生物濾池進(jìn)水端無(wú)直徑在3mm以上雜物攔截手段，導(dǎo)致敞口的生物池、二沉池、上游細(xì)格柵未完全攔截的大顆粒雜物流入生物濾池，導(dǎo)致生物濾池反洗頻繁。反洗廢水自流進(jìn)入廠區(qū)污水管網(wǎng)，水量較大。

膜池反洗及化學(xué)清洗廢水利用廢水泵排至污水管網(wǎng)最終流入進(jìn)水泵房。反洗廢水進(jìn)入首端從而導(dǎo)致進(jìn)水泵房水泵重復(fù)提升、重復(fù)計(jì)量，負(fù)荷居高不下，處理能力卻較低。膜池清洗廢水藥劑濃度較高，進(jìn)入進(jìn)水泵房腐蝕粗格柵底座及進(jìn)水提升泵葉輪，造成粗格柵故障頻

繁提升泵葉輪穿孔，從而導(dǎo)致水泵頻率較高提升量不足，不能有效發(fā)揮水泵最優(yōu)性能。

因此，主張?jiān)谏餅V池進(jìn)水端裝設(shè)3mm的雜物攔截裝置（例如，孔板細(xì)格柵、回轉(zhuǎn)耙齒格柵、自清洗過(guò)濾器），攔截樹(shù)葉、樹(shù)枝、雜草、綠藻、瓜子等容易堵塞濾池濾帽的大顆粒垃圾。

將生物濾池反洗廢水利用廢水泵輸送至二期生物池外回流渠與生物池外回流共同進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)及缺氧區(qū)。將膜池化學(xué)清洗水及反洗水進(jìn)入連續(xù)沉淀池。此工藝流程設(shè)計(jì)原因如下。

（1）因在處理總氮過(guò)程中，在生物濾池前端加入大量碳源，在反洗時(shí)大量未反應(yīng)的碳源，碳源隨反洗水在廢水泵的作用下，進(jìn)外回流區(qū)從而進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)補(bǔ)充碳源和污泥，從而去除大量總氮并降低碳源投加。

（2）可增加處理新鮮水污水1～1.1萬(wàn)立方/日，讓設(shè)計(jì)值不在打折扣。減少進(jìn)水提升泵處理負(fù)荷、減少細(xì)格柵處理負(fù)荷，增加水解池廢水停留時(shí)間提高總氮及總磷處理效率。

（3）膜池化學(xué)清洗廢水及反洗廢水進(jìn)入首端0.8萬(wàn)立方/日因膜池進(jìn)水懸浮物已近達(dá)5～10mg/l，且膜池化學(xué)清洗時(shí)存在大量次氯酸根及氫氧根會(huì)對(duì)首端污泥產(chǎn)生傷害。

因此膜池反洗水及化學(xué)清洗水利用廢水泵輸送至高效沉淀池進(jìn)水端。其原因有兩個(gè)：①因存在次氯酸根可以減少高效沉淀池綠藻的產(chǎn)生。影響高效沉淀池出水水質(zhì)。②進(jìn)入連續(xù)沉淀池其原因有兩個(gè)，其一，化學(xué)清洗水中含有大量次氯酸根，可有效殺死連續(xù)沉淀池的藻類，避免斜板附著藻類影響出水水質(zhì)。其二，膜池反洗水及清洗水ss、COD、氨氮等污染物質(zhì)較低，無(wú)需進(jìn)入首端重復(fù)加藥處理。同時(shí)降低了原工藝PAC及PAM（陰離子）藥劑消耗量。攔截進(jìn)入生物濾池的雜物，減少生物濾池反洗頻次，從而減少藥劑消耗，增加廢水停留時(shí)間。

2.3 傳統(tǒng)水解酸化池布水方式的改良

圖2 提質(zhì)增效工藝流程圖

（1）原設(shè)計(jì)存在的缺陷。原有水解酸化池每個(gè)布水器采用16根DN32鋼絲軟管布水，鋼絲軟管上部設(shè)有不銹鋼過(guò)濾網(wǎng)、過(guò)濾網(wǎng)網(wǎng)孔直徑1cm。細(xì)格柵來(lái)水通過(guò)布水器進(jìn)入水解酸化池底部并利用上升流使水中的污泥處于懸浮狀態(tài)。此種布水設(shè)施對(duì)污泥床和布水均勻性有很好的作用。但是城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水垃圾較多，且伴有油污、頭發(fā)絲、各種瓜果種子等。此類垃圾無(wú)法被粗格柵機(jī)細(xì)格柵機(jī)攔截或部分隨縫隙溜走，隨水流進(jìn)入了水解酸化池中。造成水解池過(guò)濾網(wǎng)污堵嚴(yán)重，布水器堵塞頻繁。在夏季運(yùn)行人員勉強(qiáng)能及時(shí)清理布水器，維持其正常運(yùn)行，保留其水解池正常的處理功能。但是冬季，氣溫驟降，布水器不能及時(shí)清理（清理布水器需要高壓水槍疏通管道及人員用清水清洗過(guò)濾網(wǎng)雜物）。布水器中積存的污泥及細(xì)小垃圾夾雜的污泥和油污，會(huì)造成布水管道嚴(yán)重堵塞并結(jié)冰，其造成的后果如下。

表1 改良與老式水解酸化池污染物去除對(duì)比表

①水解池不過(guò)水，部分污水通過(guò)曝氣沉砂池溢流至污水管網(wǎng)，返回進(jìn)水泵房，造成污水重復(fù)計(jì)量，處理新鮮水量降低。

②冬季布水器及布水管存有死水，冬季氣溫較低，存水凍冰后將布水管及布水器殼體撐裂。

③布水器清理過(guò)程中會(huì)將布水器進(jìn)水閥門(mén)關(guān)閉，且關(guān)閉時(shí)間需要半天時(shí)間。造成本來(lái)因污堵過(guò)水量不足的水解池，更加雪上加霜。

④水解池放空清理池底淤泥時(shí)，水解池不能獨(dú)立切出，造成清淤檢修困難。

⑤水解池污泥排泥不暢污泥老齡化嚴(yán)重死泥隨水流進(jìn)入生物池中，造成生物池長(zhǎng)期漂浮死泥。

⑥水解池污泥流失嚴(yán)重，不能及時(shí)補(bǔ)充污泥，造成污泥濃度較低，處理能力下降。

針對(duì)以上水解池布水器堵塞的問(wèn)題做以下改良的布水方式進(jìn)行改造應(yīng)對(duì)存在的問(wèn)題。

（2）改良水解布水方式的設(shè)計(jì)。以進(jìn)水8萬(wàn)立方/日的城鎮(zhèn)污水處理廠為例，水解池布水主管道（DN300碳鋼管道），在布水主管道連接DN100布水支管，在水解池頂開(kāi)孔，開(kāi)孔直徑為DN110mm，布水支管垂直插入池底?，F(xiàn)有DN300碳鋼布水管道與布水器連接，利用法蘭和閥門(mén)與PE管道連接，將DN110mmPE管道插入水解池池底。PE管道通到池底，并在PE管道底連通布DN100水平布管道，管道雙側(cè)面開(kāi)DN80的孔，向四周輻射布水，盡量保證布水均勻（根據(jù)不同情況布水方式不同）。

水解池底部設(shè)置集泥三角堰，用于支撐布水管道的同時(shí)起到分離污泥的作用。三角堰之間安裝排泥管道并設(shè)置合適的坡度，用于排泥維持水解池的正常污泥濃度。每支布水主管道最低設(shè)置4根DN100的布水管道（條件允許可增加到6～8根布水更均勻）。

圖3 水解酸化池新結(jié)構(gòu)平面簡(jiǎn)圖

圖4 水解酸化池新結(jié)構(gòu)軸側(cè)簡(jiǎn)圖

（3）改良水解池布水方式作用。①避免原DN32鋼絲管道和過(guò)濾網(wǎng)堵死，造成污水回流至進(jìn)水泵房，造成污水重復(fù)計(jì)量，增加了處理新鮮水量。②一旦出現(xiàn)淤泥堵塞管道可及時(shí)單獨(dú)關(guān)閉清理，不影響其他布水管進(jìn)水，因此對(duì)工藝運(yùn)營(yíng)影響較小。③水解池放空清理池底淤泥時(shí)，水解池跨越管道接臨時(shí)水帶，排至水解池出水口保障水解池清淤檢修順利完成，不影響正常處理水量，不必協(xié)調(diào)相關(guān)部門(mén)調(diào)度調(diào)整水量。④在水解酸化池進(jìn)水端增加 PAC 投加，使無(wú)機(jī)污染物在水解酸化池沉淀并作為厭氧微生物及反硝化菌種更好著床，經(jīng)過(guò)水解酸化池排泥去除無(wú)機(jī)污染物。為后端處理創(chuàng)造良好條件。⑤可隨時(shí)保持和調(diào)整水解池中的污泥濃度，從而保證污染因子有效去除，大分子有機(jī)物充分被水解。⑥因污泥脫水機(jī)濾液（含有PAM）及投加了PAC使得污泥沉淀的污泥更加密實(shí)，方便污泥脫水機(jī)運(yùn)行從而節(jié)省PAM藥劑投加量。⑦水解池設(shè)計(jì)是上升流，加入PAC和PAM使得各種菌種匯聚起來(lái)，污泥抱團(tuán)吸附，增加了污泥接觸污染物質(zhì)的比表面積，從而有效的去除COD、硝態(tài)氮。

依據(jù)此工藝流程設(shè)計(jì)及各處理單元優(yōu)化，可使碳源投加降低11%、PAC投加降低36%，PAM投加降低37%，接收新鮮水量提升25%。同時(shí)降低電耗（未統(tǒng)計(jì)）。按照設(shè)計(jì)日處理水量8萬(wàn)t的污水廠核計(jì)，原設(shè)計(jì)年使用PAC（10%液體）量3000t計(jì)算，1年節(jié)約1080t。原設(shè)計(jì)年使用PAM（1500分子量）量60t計(jì)算，1年節(jié)約22.2t。原設(shè)計(jì)年使用碳源（30萬(wàn)當(dāng)量）量11000t計(jì)算，一年節(jié)約1210t。每年多處理污水730萬(wàn)t。

按照PAC單價(jià)800元/t、PAM單價(jià)18000元/t、碳源單價(jià)2000元/t計(jì)算。1年可節(jié)約藥劑費(fèi)368.44萬(wàn)元。同時(shí)噸水處理費(fèi)用按照2元計(jì)算，年增加污水處理費(fèi)收入1460萬(wàn)元。

本工藝流程優(yōu)化后，較以前工藝運(yùn)行更加平穩(wěn)，減少了工作人員的勞動(dòng)量。