鄭志彬，房樂苗，丘佳營

（1.廣東省環(huán)境保護(hù)工程研究設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510062；2.肇慶市鼎湖區(qū)廣業(yè)環(huán)保水務(wù)有限公司，廣東 肇慶 526073）

《廣東省環(huán)境保護(hù)“十三五”規(guī)劃》中要求繼續(xù)推進(jìn)污水處理設(shè)施的建設(shè)與改造，廣東省某污水處理廠的現(xiàn)狀是出水水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)較低，為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，在當(dāng)前政策背景及環(huán)境保護(hù)要求的前提下，根據(jù)當(dāng)?shù)厮h(huán)境保護(hù)現(xiàn)狀，并結(jié)合當(dāng)?shù)亟o排水近遠(yuǎn)期規(guī)劃，充分考慮規(guī)劃與實(shí)際同步協(xié)調(diào)推進(jìn)，擬對(duì)某污水處理廠進(jìn)行提標(biāo)改造，提標(biāo)改造后可以進(jìn)一步消解污水中的污染物，同時(shí)提供了綠色環(huán)保的發(fā)展環(huán)境，有利于推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，并保障人民生活的幸福。

1 項(xiàng)目概況

廣東省某污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模為2.0×104m3/d，采用“粗格柵及提升泵站+細(xì)格柵及沉砂池+AAO微曝氧化溝+二沉池+紫外消毒”工藝，現(xiàn)狀為生化處理系統(tǒng)總停留時(shí)間為10.5 h，其中厭氧池1.5 h，缺氧池2.0 h，好氧池7.0 h。二沉池停留時(shí)間3.6 h，表面負(fù)荷0.85m3/m2·h。出水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，已于2010年建成并投入正式運(yùn)行?，F(xiàn)狀設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)和實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)如表1所示。

表1 現(xiàn)狀設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)及2018年進(jìn)出水水質(zhì)表 單位：mg/L

從表1可以看出，現(xiàn)狀運(yùn)行實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)較低，出水水質(zhì)指標(biāo)也優(yōu)于現(xiàn)狀排放標(biāo)準(zhǔn)，但是相較于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)還有一定差距。

2 工程設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

本項(xiàng)目提標(biāo)改造設(shè)計(jì)出水水質(zhì)指標(biāo)需達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)達(dá)到廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《水污染物排放限值》（DB 44/26-2001）第二時(shí)段一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，因此出水指標(biāo)取兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)應(yīng)指標(biāo)的較嚴(yán)值，相應(yīng)主要指標(biāo)見表2。

表2 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)表 單位：mg/L

2.2 主要工藝選擇

通過對(duì)污水處理廠現(xiàn)狀出水水質(zhì)的分析，本次提標(biāo)改造工藝需重點(diǎn)考慮的指標(biāo)為TN、TP和SS，同時(shí)對(duì)其他污染物指標(biāo)有一定的去除作用，才能保障出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。為了避免工程施工時(shí)污水廠長時(shí)間不正常運(yùn)行造成出水不達(dá)標(biāo)，會(huì)對(duì)受納水體水質(zhì)造成一定程度的污染，因此本次提標(biāo)改造需盡量減少對(duì)污水廠正常運(yùn)行的干擾，要求提標(biāo)工程不考慮對(duì)現(xiàn)狀工藝構(gòu)筑物進(jìn)行大規(guī)模改造，只在現(xiàn)狀處理工藝的基礎(chǔ)上增加后端深度處理工藝，考慮到現(xiàn)狀生化段缺氧池停留時(shí)間僅為2 h左右，脫氮能力較為欠缺。

綜上所述，提標(biāo)工程需增設(shè)高效沉淀池及反硝化深床濾池深度處理組合工藝，高效沉淀池用于去除TP與SS，再通過反硝化深床濾池可進(jìn)一步去除TN，以確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。本項(xiàng)目提標(biāo)改造后工藝流程見圖1。

圖1 提標(biāo)改造工藝流程圖

2.3 主要工藝設(shè)計(jì)

2.3.1 粗格柵及提升泵站

提標(biāo)工程粗格柵及提升泵站利用原有已建成的設(shè)施，水池采用地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，泵房采用框架結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)處理規(guī)模為20 000 m3/d，變化系數(shù)KZ=1.489，粗格柵設(shè)置兩道格柵渠，渠寬1 100 mm，渠深9.5m，采用2臺(tái)回轉(zhuǎn)式機(jī)械粗格柵，格柵柵條間距B=20 mm，設(shè)備安裝角度為75°。為了方便維護(hù)檢修，兩條格柵渠前后均設(shè)置鑄鐵鑲銅方閘門。

提升泵站設(shè)計(jì)流量為1 240 m3/h，有效容積為70 m3，安裝潛污泵3臺(tái)（旱季2用1備），單臺(tái)泵流量為625 m3/h，揚(yáng)程為160 kPa。泵房配置電動(dòng)起重裝置一套，起吊重量3.0噸，起吊高度13 m。

2.3.2 細(xì)格柵及沉砂池

提標(biāo)工程細(xì)格柵及沉砂池進(jìn)行一體建設(shè)，利用原有已建成設(shè)施，采用地上鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)處理規(guī)模20 000 m3/d，變化系數(shù)KZ=1.489，細(xì)格柵設(shè)置兩道格柵渠，渠寬1 300 mm，渠深1 500 mm，采用2臺(tái)轉(zhuǎn)鼓細(xì)格柵（旱季1用1備），轉(zhuǎn)鼓直徑1 200 mm，格柵柵條間距B=5 mm，設(shè)備安裝角度35°；為了方便維護(hù)檢修，兩條格柵渠前后均設(shè)有不銹鋼方形插板閘門。

沉砂池采用土建形式，設(shè)計(jì)處理規(guī)模20 000 m3/d，采用旋流沉沙器2套，沉砂器直徑3 000 mm，配砂水分離器一臺(tái)，曝氣鼓風(fēng)機(jī)一臺(tái)。

2.3.3 AAO微曝氧化溝

AAO微曝氧化溝已經(jīng)建設(shè)完成，提標(biāo)工程利用原有已建成設(shè)施，采用半地上鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。平均設(shè)計(jì)處理規(guī)模20 000 m3/d，變化系數(shù)KZ=1.489。設(shè)厭氧池、缺氧池、好氧池各一座，停留時(shí)間分別為1.5 h，缺氧池2.0 h，好氧池7.0 h。設(shè)計(jì)污泥濃度3 500 mg/L，污泥負(fù)荷0.11kgBOD5/kgMLSS.d。共設(shè)置推流攪拌機(jī)4臺(tái)；曝氣鼓風(fēng)機(jī)3臺(tái)（2用1備），風(fēng)量：35 m3/min，風(fēng)壓60 kPa。

2.3.4 二沉池

本項(xiàng)目二沉池已經(jīng)建設(shè)完成，提標(biāo)工程利用原有已建成設(shè)施，采用半地上鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。平均設(shè)計(jì)處理規(guī)模20 000 m3/d，設(shè)置2座直徑為25 m的周進(jìn)周出式二沉池，表面負(fù)荷為0.85 m3/m2·h，共設(shè)置吸刮泥機(jī)2臺(tái)。

2.3.5 中間提升泵站

新建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中間提升泵站一座，通過中間提升泵池將二沉池出水提升至高效沉淀池。設(shè)計(jì)處理規(guī)模20 000 m3/d，變化系數(shù)KZ=1.489，中間泵站設(shè)計(jì)流量為1 240 m3/h，有效容積220 m3，安裝潛污泵3臺(tái)（2用1備），單臺(tái)泵流量為625 m3/h，揚(yáng)程為45 kPa。

2.3.6 高效沉淀池

高效沉淀池是依托混凝沉淀、污泥循環(huán)、化學(xué)除磷、斜管分離等多種理論基礎(chǔ)，通過科學(xué)合理的水力設(shè)計(jì)和空間結(jié)構(gòu)組合而開發(fā)出的集化學(xué)除磷、泥水分離以及污泥濃縮等功能于一體的新一代混凝沉淀工藝。該工藝獨(dú)特的反應(yīng)池和沉淀池設(shè)計(jì)，具有優(yōu)秀的沉淀效果，適用于各類廢水高標(biāo)準(zhǔn)排放及中水回用領(lǐng)域。

本項(xiàng)目高效沉淀池采用半地埋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝反應(yīng)池反應(yīng)時(shí)間5 min，安裝混凝攪拌機(jī)1臺(tái)，功率N=5.5 kW，轉(zhuǎn)速為75 r/min，投加10%PAC溶液，加藥量為30 mg/L。絮凝反應(yīng)池反應(yīng)時(shí)間8 min，投加0.10%陰離子PAM溶液，加藥量為0.5 mg/L。絮凝反應(yīng)池內(nèi)安裝攪拌機(jī)1 臺(tái)，功率N=7.5 kW，轉(zhuǎn)速為30 r/min［3］。沉淀池邊長為10 m，表面負(fù)荷10.6 m3/m2·h，最大負(fù)荷15.8 m3/m2·h。沉淀池設(shè)置六角蜂窩斜管90 m2，安裝刮泥機(jī)1臺(tái)，功率N=0.55 kW，外緣線速度為3.5 m/min。高效沉淀池設(shè)置排泥泵和污泥回流泵各2臺(tái)（1用1備），污泥回流量為80 m3/h，污泥回流比為6.7%。配置PAC及PAM加藥系統(tǒng)各一套。

主要運(yùn)行參數(shù)：原有生化池二沉池出水SS約為20 mg/L以內(nèi)，TP為1.0 mg/L以內(nèi)，經(jīng)高效沉淀池加藥除磷沉淀后，出水上清液SS小于10 mg/L，出水TP小于0.5 mg/L。高效沉淀池沉淀區(qū)污泥層高度控制在1.0～1.8 m范圍內(nèi)，剩余污泥濃度為8～12 g/L范圍內(nèi)，當(dāng)泥位計(jì)顯示泥位高度超過1.8 m時(shí)，通過剩余污泥泵排泥。

2.3.7 反硝化深床濾池

反硝化深床濾池是一種集生物脫氮及過濾功能為一體的工藝處理單元，采用特殊規(guī)格及外形的石英砂作為微生物的掛膜介質(zhì)，為硝酸鹽氮及SS的去除提供了有利條件。本項(xiàng)目前端高效沉淀池出水經(jīng)過反硝化深床濾池的配水渠削弱水流動(dòng)能后分配至加藥混合池，經(jīng)過攪拌混合脫氮反應(yīng)所需的碳源后，自流入4座并聯(lián)的反硝化深床濾池，經(jīng)過配水堰均勻配水，反硝化深床濾池采用向下流，自上向下經(jīng)濾料的物理截留去除SS，同時(shí)附著于濾料的反硝化菌將硝酸氮轉(zhuǎn)化成N2逸出，剩余的有機(jī)物也被反硝化菌在生物代謝過程中利用，處理后出水。濾池清洗頻率為48 h/次，反沖洗廢水則回流至廠區(qū)提升泵站，經(jīng)水泵提升后再次經(jīng)過全部污水處理流程進(jìn)行處理，由于濾池反沖洗廢水中含有的反硝化細(xì)菌可增強(qiáng)A/A/O微曝氧化溝缺氧區(qū)的反硝化處理效果，利于控制較短的污泥泥齡，從而增強(qiáng)了生化池活性污泥的活性。

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)反硝化深床濾池一座，采用半地埋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，進(jìn)水端設(shè)置配水混合區(qū)，配置混凝攪拌器1臺(tái)，功率N=5.5 Kw，轉(zhuǎn)速為75 r/min，投加乙酸鈉作為補(bǔ)充碳源［4］，加藥量為20 mg/L，配置碳源加藥系統(tǒng)一套。反硝化深床濾池設(shè)計(jì)分為4組并聯(lián)運(yùn)行，單組反硝化深床濾池尺寸為21.2 m×2.45 m，有效過濾面積為51.94 m2，平均處理流量475 m3/h，平均水力負(fù)荷4.01 m3/（m2·h），強(qiáng)制濾速5.35 m3/（m2·h），最大濾速5.97 m3/（m2·h），填料高度為1.83 m，總氮負(fù)荷0.263 kg/（m3·d），空床停留時(shí)間27.4 min，反洗周期為48 h。配置反洗水泵3臺(tái)（2用1備），水洗強(qiáng)度15 m3/m2·h，設(shè)備參數(shù)：Q=390 m3/h，H=10 m；配反洗鼓風(fēng)機(jī)3臺(tái)（2用1備），氣洗強(qiáng)度90 m3/m2·h，設(shè)備參數(shù)：Q=39 m3/min，風(fēng)壓65 kPa。另設(shè)清水池、廢水緩沖池并附屬配套設(shè)備。

主要運(yùn)行參數(shù)：高效沉淀池總氮出水為20 mg/L以下，經(jīng)反硝化深床濾池脫氮處理，總氮可低于15 mg/L。反洗周期為48 h，同時(shí)反硝化深床濾池每格設(shè)置超聲波液位計(jì)，抬升水位一般控制在0.2～0.5 m，當(dāng)液位抬升高度超過0.5 m時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水，開啟反沖洗泵2 min，驅(qū)除氮?dú)?，?qū)氮強(qiáng)度為15 m3/m2·h，驅(qū)氮過程中不排廢水［5］。反沖洗通過PLC自動(dòng)運(yùn)行，反洗流程為：正常進(jìn)水→空氣反洗5 min→氣水聯(lián)合洗10 min→單獨(dú)水洗5 min→正常進(jìn)水［6］。

2.3.8 出水池消毒

本項(xiàng)目提標(biāo)前設(shè)計(jì)時(shí)采用紫外消毒，并輔助加氯消毒，實(shí)際運(yùn)行效果較好。但是考慮到一期紫外消毒設(shè)備按提標(biāo)前的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)配備，已不能滿足提標(biāo)后的出水要求，本次提標(biāo)改造需要更換原有紫外消毒設(shè)備，輔助加氯消毒則沿用原有設(shè)施。結(jié)合污水處理廠出水消毒池現(xiàn)狀情況，擬采用成套明渠式紫外消毒設(shè)備，配80支320 W紫外燈管，有效紫外光劑量為25 mJ/cm2，可滿足提標(biāo)后的出水要求。

2.3.9 污泥脫水機(jī)房

項(xiàng)目污泥脫水要求為出泥含水率80%，提標(biāo)改造后測算污泥量為2 400 kg干泥/d，原有系統(tǒng)采用帶式污泥濃縮脫水一體化機(jī)2臺(tái)（1用1備），濾帶寬度為1 500 mm，單臺(tái)處理能力為Q=150～200kgDS/m.h，經(jīng)復(fù)核，該項(xiàng)目滿足提標(biāo)改造后的處理能力。

3 工藝運(yùn)行效果

本項(xiàng)目提標(biāo)改造已經(jīng)于2019年11月完成，出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，污水廠近期出水水質(zhì)如表3所示。

表3 提標(biāo)改造出水水質(zhì)表 單位：mg/L

4 項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性分析

4.1 項(xiàng)目建設(shè)投資

本項(xiàng)目污水廠提標(biāo)改造工程的建設(shè)費(fèi)用為1 335萬元，其中土建工程部分為693萬元，設(shè)備購置及安裝部分為642萬元，噸水投資為667.5元/噸。

4.2 運(yùn)行成本分析

本項(xiàng)目建成運(yùn)行后，相較于原有工藝，會(huì)增加污水處理廠的運(yùn)行成本，主要由電費(fèi)、藥劑費(fèi)、人工費(fèi)用、維修費(fèi)用、污泥運(yùn)輸處置費(fèi)用構(gòu)成，按全年運(yùn)行365天計(jì)，增加噸水電耗0.3 1 k W h，年增加運(yùn)行電費(fèi)1 2 3.9 1 萬元；新增藥劑費(fèi)142.74萬元，噸水藥耗為0.196元/噸；污水廠新增人員編制2 人，年增加人工費(fèi)用1 3 萬元；增加設(shè)備維修費(fèi)用14.25萬元/年；增加污泥運(yùn)輸處置費(fèi)用73萬元；增加日常辦公及其他費(fèi)用28.47萬元/年；年運(yùn)行費(fèi)用合計(jì)增加324.21萬元，噸水處理費(fèi)用增加0.445元/噸。

5 結(jié)語

本工程在原有工藝基礎(chǔ)上，充分利用原有設(shè)施，提標(biāo)改造深度處理采用“高效沉淀池+反硝化深床”組合工藝，使該廠出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)出水要求。工程建設(shè)費(fèi)用為1 335萬元，新增年運(yùn)行成本324.21萬元，折合噸水處理費(fèi)用增加0.445元/噸。該工程對(duì)同類項(xiàng)目具有借鑒意義。