摘要：隨著企業(yè)的發(fā)展，對回用水質(zhì)的要求日趨嚴(yán)格，很多早期建設(shè)的污水處理廠設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)較低，出水水質(zhì)達(dá)不到回用要求，需進(jìn)行提標(biāo)改造。污水處理廠是實現(xiàn)節(jié)能減排、環(huán)保工作的重要工藝單元，在市政、工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，早期建設(shè)的污水處理廠存在設(shè)備老化、工藝落后等問題，難以達(dá)到新的產(chǎn)水要求。文章以工業(yè)污水處理廠功能性恢復(fù)及提標(biāo)改造實例進(jìn)行分析，給相關(guān)工作以一定參考。

關(guān)鍵詞：污水處理廠""污水處理""水質(zhì)""提標(biāo)改造

中圖分類號：X703"""文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Case"Analysis"of"Functional"Restoration"and"Upgrading"of"Industrial"Sewage"Treatment"Plants

CHEN"Jianchang""YAUN"Guoguang""LI"Hong""HAN"Xianghong""GUAN"Saisai

（Energy"Center"of"Hansteel"Company"of"HBIS"Group，"Handan，"Hebei"Province，"056000"China）

Abstract："With"the"development"of"enterprises，"the"requirements"for"reuse"water"quality"are"becoming"increasingly"strict."Many"early-constructed"sewage"treatment"plants"have"low"design"standards，"and"the"effluent"quality"cannot"meet"reuse"requirements，"so"they"need"to"be"upgraded"and"reconstructed."The"sewage"treatment"plant"is"an"important"process"unit"to"achieve"energy"conservation，"emission"reduction"and"environmental"protection，"and"it"is"widely"used"in"municipal"and"industrial"production."The"early-built"sewage"treatment"plants"have"the"problems"such"as"aging"equipment"and"backward"process，"and"they"are"difficult"to"meet"new"water"production"requirements."This"paper"analyzes"the"cases"of"functional"recovery"and"upgrading"and"reconstruction"of"industrial"sewage"treatment"plants，"so"as"to"give"certain"references"to"relevant"work.

Key"Words："Sewage"treatment"plant;"Sewage"treatment;"Water"Quality;"Upgrading"and"reconstruction

生產(chǎn)污水處理回用是工業(yè)企業(yè)用水、節(jié)水管理中的重要環(huán)節(jié)，污水回用率體現(xiàn)了企業(yè)在節(jié)水節(jié)能、循環(huán)經(jīng)濟(jì)方面的水平，對促進(jìn)水資源高效利用、減少能源消耗、降低生產(chǎn)成本方面具有重要意義。

1"工程概況

某鋼廠污水處理廠于1999年建成投產(chǎn)，設(shè)計處理能力4"200"m3/h（100"800"m3/d），采用“斜板沉淀池+重力濾池”處理工藝，出水回用于鋼廠循環(huán)水補(bǔ)水、濁環(huán)系統(tǒng)用水。其工藝流程為鋼廠工業(yè)污水自流匯集至污水提升泵站，由4臺液下電泵加壓通過2條D1"000mm管道提升至配水渠，配水渠投加聚合氯化鋁藥劑，經(jīng)過三級混凝攪拌，進(jìn)入4座斜板沉淀池，經(jīng)過進(jìn)一步絮凝沉淀分離，上部清水進(jìn)入14座重力濾池，經(jīng)濾池過濾后加壓外送用戶；斜板沉淀池下部污泥由排泥管通過污泥泵排入污泥儲池，再通過污泥螺桿泵送入板框壓濾機(jī)，經(jīng)壓濾機(jī)濾水后，濾餅裝車外排。工藝流程圖1所示。

污水處理廠經(jīng)長期運行，大部分設(shè)備老化現(xiàn)象明顯，工藝系統(tǒng)故障率逐步升高，整個設(shè)備系統(tǒng)維修工作大量增加，出水水質(zhì)不穩(wěn)定且較差，產(chǎn)水回用率僅為77%，不僅生產(chǎn)保障率低，而且造成大量水資源浪費。

針對污水廠長期運行功能減退的問題，主管方提出對污水處理廠進(jìn)行功能性恢復(fù)及提標(biāo)改造，項目于2018年6月份提出，要求經(jīng)系統(tǒng)維修及提標(biāo)改造后，恢復(fù)污水廠原有出水指標(biāo)和處理水量，系統(tǒng)生產(chǎn)穩(wěn)定，產(chǎn)水回用率達(dá)到100%。

2"存在問題及分析

2.1"設(shè)備老化失修、故障率高

該污水處理廠設(shè)備自1999年建成投產(chǎn)以來，連續(xù)運行基本沒有大修，設(shè)備老化嚴(yán)重，主要存在以下問題。

（1）濾池氣洗系統(tǒng)漏氣嚴(yán)重，鼓風(fēng)機(jī)氣源管道長年運行腐蝕情況嚴(yán)重，管道壁厚多在2～3"mm之間，管道多處腐蝕出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。濾池氣洗時氣體壓力低，氣體流量小，氣洗強(qiáng)度偏低，對濾料的擾動效果差，造成濾池反洗不徹底，濾砂得不到徹底的凈化。由于濾池反洗效果較差，濾砂出現(xiàn)一定程度的板結(jié)，造成濾后水質(zhì)差不達(dá)標(biāo)，且濾池使用周期大大縮短，系統(tǒng)反洗頻繁，每個濾池反洗周期由最初的7～8h縮短到3h左右，實際運行時14個濾池需要依次排隊反洗，反洗系統(tǒng)由設(shè)計的間斷運行被迫變?yōu)檫B續(xù)運行，水量、電量消耗巨大，大大增加了生產(chǎn)運行成本[1]。

（2）反應(yīng)池、斜板沉淀池攪拌器、刮泥機(jī)變形，三級反應(yīng)池中間隔墻設(shè)計為鋼板支撐形式，由于長期水壓、泥壓的作用，鋼板產(chǎn)生撓曲變形，造成部分反應(yīng)池攪拌器無法運行，原本應(yīng)在反應(yīng)池進(jìn)行的絮凝反應(yīng)和沉淀作用滯后，部分污泥沉淀在過濾環(huán)節(jié)。斜板沉淀池攪拌器、刮泥機(jī)基礎(chǔ)受混凝土風(fēng)化作用，混凝土開裂強(qiáng)度減弱，地腳螺栓錨固力降低，造成攪拌器、刮泥機(jī)地腳松動，軸向振動超標(biāo)，雖多次對混凝土基礎(chǔ)、地腳螺栓進(jìn)行加固，但效果均不理想。

（3）電氣、PLC系統(tǒng)元件器老化，且同類產(chǎn)品已不生產(chǎn)，沒有備件更換。已多次發(fā)生電氣、PLC元器件老化停電、控制系統(tǒng)死機(jī)的事故，由于替代備件難以采購，每次只能拆除備用設(shè)備的元器件進(jìn)行維修，整個電氣、PLC系統(tǒng)缺損嚴(yán)重，難以保障正常生產(chǎn)秩序。

2.2"板框系統(tǒng)排泥困難，影響產(chǎn)水水質(zhì)

板框系統(tǒng)采用3臺板框壓濾機(jī)、2臺西班牙TEFSA、1臺德國NETZSCH，板框間一層層高為3.0"m，原設(shè)計使用小型汽車進(jìn)行污泥裝卸。但隨著物流產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，小型汽車逐步淘汰，現(xiàn)污泥自卸汽車載重量和噸位加大，因?qū)痈叩屠嘧孕盾嚐o法進(jìn)入，卸泥只能采用污泥落地，鏟車二次倒運出廠。板框卸泥、排泥效率低下，環(huán)境污染嚴(yán)重，而且造成板框工作周期長，斜板沉淀池、污泥儲池泥位長期偏高，影響沉淀效果，產(chǎn)水水質(zhì)懸浮物偏高。

2.3"提升泵房設(shè)計地勢低，無法正常檢修

該項目一次提升泵設(shè)計為4臺FLY液下電泵，提升泵房設(shè)置在廠區(qū)下游，為半地下式泵房，泵房地面比廠區(qū)自然地面低4.0"m，比生產(chǎn)排水下水道低3.0"m，泵房長期被水淹沒，進(jìn)、出水管道及閥門長期泡在水下，液下電泵故障時無法正常更換，只能采取生產(chǎn)限水、停用系統(tǒng)反洗等限產(chǎn)措施，控制生產(chǎn)排水量，降低或分流下水道水位，達(dá)到液下電泵檢修條件，每次檢修對生產(chǎn)影響很大。

2.4"生產(chǎn)排水不均衡，沖擊負(fù)荷大

該污水處理廠沒有設(shè)計調(diào)節(jié)水池，生產(chǎn)排水直接進(jìn)入一次提升泵房，由液下電泵提升至混凝反應(yīng)系統(tǒng)，污水排水受鋼廠生產(chǎn)影響，處理流量瞬間波動極大，造成污水處理廠沖擊負(fù)荷大，運行不穩(wěn)定，原水水位、處理后中水液位變化頻繁，系統(tǒng)穩(wěn)定控制極為困難。沖擊負(fù)荷大造成混凝沉淀、泥水分離效果不穩(wěn)定，出水水質(zhì)較差。

3"項目采取措施

針對系統(tǒng)存在的問題和需要達(dá)到的目標(biāo)，又考慮到施工改造不能影響到污水廠正常運行，項目部分系統(tǒng)制訂了改造方案，先進(jìn)行功能性恢復(fù)，穩(wěn)定污水處理廠生產(chǎn)平穩(wěn)，穩(wěn)定出水水質(zhì)；進(jìn)而消除設(shè)計缺陷，進(jìn)行系統(tǒng)提標(biāo)改造，從而達(dá)到100%產(chǎn)水回用率的目標(biāo)。

3.1"系統(tǒng)功能性恢復(fù)

3.1.1"反應(yīng)攪拌器及刮泥機(jī)恢復(fù)

三級混凝及斜板沉淀是污水處理廠主要工藝單元，反應(yīng)攪拌器及刮泥機(jī)故障對產(chǎn)水水質(zhì)的影響是很大的，考慮到污水處理廠連續(xù)生產(chǎn)的特點，施工采取單系列停水的方式，逐個對攪拌器、刮泥機(jī)進(jìn)行檢修修復(fù)。根據(jù)工藝特點檢修工作如下安排。

（1）因為反應(yīng)攪拌器及刮泥機(jī)故障處理部位大多在水下，需先對混凝反應(yīng)池、斜板沉淀池進(jìn)行了抽水放空，系統(tǒng)徹底清泥，用潛污泵將污泥抽至污泥儲池進(jìn)行處理。（2）反應(yīng)池、沉淀池抽空后，先安排對設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)檢查、各部間隙數(shù)據(jù)測量，同時組織對各水池隔墻變形部位進(jìn)行糾偏，加焊橫向、縱向支撐筋板以增強(qiáng)鋼制墻板的強(qiáng)度。（3）為消除設(shè)備轉(zhuǎn)運振動故障，將攪拌器、刮泥機(jī)的地腳螺栓、混凝土基礎(chǔ)破除，更換為新地腳螺栓和基礎(chǔ)。安排對斜板沉淀池中心污泥管道進(jìn)行了高壓水疏通，保證污泥管道的過泥通暢。（4）攪拌器、刮泥機(jī)水下部分進(jìn)行全面保養(yǎng)和磨損件的更換。（5）更換了攪拌器、刮泥機(jī)的控制單元和現(xiàn)場操作箱。全面修復(fù)工作完成后，投運之前再次對設(shè)備進(jìn)行了運行試驗，運轉(zhuǎn)24"h無故障，聲音、振動、設(shè)備溫升均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。修復(fù)后混凝沉淀達(dá)到預(yù)期效果，消除了沉淀之后的問題[2，3]。

3.1.2"濾池反洗系統(tǒng)恢復(fù)

針對反洗過程中氣洗系統(tǒng)漏點多，氣動閥門動作遲緩，氣洗效果差情況，重新設(shè)計了鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管路，按照雙管路環(huán)向布置管路，并對管道進(jìn)行了全部更換，氣洗壓力提高了0.05"MPa，改造后濾池氣洗效果改善明顯。由于濾池長期反洗不徹底，造成濾池使用周期短，濾砂板結(jié)污堵嚴(yán)重，根據(jù)各濾池情況不同，采取了兩種處理方案。

（1）濾砂板結(jié)污堵：先對上層30cm厚度濾砂進(jìn)行了更換，然后采取“翻砂處理+連續(xù)強(qiáng)制反洗”的方法，直至濾砂附著物全部剝落，濾砂徹底凈化。（2）濾砂板結(jié)污堵，且有漏沙現(xiàn)象：需先將濾池內(nèi)濾砂全部清除，清除時上層30cm厚度濾砂單獨存放做廢棄處理，對濾板、濾頭、密封件進(jìn)行檢查，更換破損濾頭、密封件，修復(fù)后濾池注水進(jìn)行密封試驗，無滲漏后回裝濾砂，濾砂裝填完成后首先連續(xù)強(qiáng)制反洗，待濾砂徹底凈化后方可投運[4]。

經(jīng)以上方案處理后，濾池及反洗系統(tǒng)恢復(fù)后運行周期平均延長了6"h，節(jié)約了大量的反洗水耗、電耗。

3.1.3"電氣及PLC系統(tǒng)恢復(fù)

考慮到污水處理廠電氣及PLC系統(tǒng)設(shè)備使用年限長，元器件老化嚴(yán)重，電氣設(shè)備更新?lián)Q代較快，同類備件已不再生產(chǎn)。電氣及PLC系統(tǒng)繼續(xù)使用不僅故障率高，而且維修十分困難，決定對此類設(shè)備重新進(jìn)行配置，將原有設(shè)備全部進(jìn)行了更新。重新編制了污水處理廠生產(chǎn)控制程序，提升了自動化控制水平，消除了電氣及PLC存在的事故隱患[5]。

3.2"系統(tǒng)提標(biāo)改造

功能性恢復(fù)工作完成后，污水處理廠生產(chǎn)基本穩(wěn)定，生產(chǎn)故障大幅度減少，產(chǎn)水水質(zhì)波動問題得到解決。為實現(xiàn)產(chǎn)水全部回用，又組織了以下改造。

3.2.1"調(diào)蓄及提升泵房改造

建設(shè)進(jìn)水調(diào)節(jié)池，以解決處理水量波動大的問題，因污水處理廠站內(nèi)外場地受限，考慮利用站區(qū)來水下水道容積及新建小型調(diào)節(jié)池聯(lián)合進(jìn)行調(diào)節(jié)的布置形式，確定在污水處理廠站區(qū)外，來水上游側(cè)，建設(shè)分別2個混凝土調(diào)節(jié)水池，單個水池尺寸為30"m×12"m×6"m，污水廠主下水道容積約1"000"m3，共計調(diào)節(jié)水量約6"000"m3，可實現(xiàn)正常生產(chǎn)2"h的調(diào)節(jié)水量，基本滿足調(diào)節(jié)系統(tǒng)生產(chǎn)所需。為解決一次提升泵檢修時影響生產(chǎn)的問題，對提升泵房進(jìn)行了改造，將原有泵房地面提高到室外地面高度，重新設(shè)計安裝了吊裝設(shè)備，并將液下電泵的滑軌、電纜接口位置加高延伸5"m，實現(xiàn)不停水檢修提升泵的要求。

3.2.2"板框卸泥系統(tǒng)改造

板框卸泥系統(tǒng)一直是制約污水處理廠生產(chǎn)、環(huán)境污染的重要難題，考慮到板框間結(jié)構(gòu)已無法更改，最終采取了二次封閉倒運的改造方案。此次改造在板框間南側(cè)建設(shè)了一座輕鋼結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)泥棚，可實現(xiàn)7～10天污泥儲存量。根據(jù)板框間一層大門高度，改裝了一輛輕型自卸汽車，專供板框間卸泥倒運至中轉(zhuǎn)泥棚使用。并在中轉(zhuǎn)泥棚大門處安裝了自動沖車裝置，以保證車輛、周圍環(huán)境的整潔、干凈。板框卸泥時，由輕型自卸汽車倒運至中轉(zhuǎn)泥棚，泥棚內(nèi)污泥采取集中外排的形式，污泥儲存1周左右由重型自卸汽車裝車外運。既解決了板框污泥落地、污泥系統(tǒng)運行困難的問題，又提升了周邊環(huán)境。

3.2.3"加藥系統(tǒng)改造

原系統(tǒng)加藥為液態(tài)聚合氯化鋁，受外部運輸、交通政策等因素影響較大，藥劑供應(yīng)保證率低，影響了產(chǎn)水水質(zhì)。此次改造將加藥方式由液態(tài)聚合氯化鋁改為固態(tài)聚合氯化鋁，在加藥間配置了固態(tài)藥劑配置裝置，每周根據(jù)化驗數(shù)據(jù)確定配置濃度，實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整，提高了絮凝沉淀效果，提升了產(chǎn)水水質(zhì)。

3.3"管理措施提升

3.3.1"指標(biāo)預(yù)警機(jī)制

因鋼廠排水的特點，受各產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)奏、鋼產(chǎn)品軋制種類的影響，來水流量波動較大，需要污水廠時刻對來水流量、指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，及時調(diào)整污水廠處理水量、各單元處理狀態(tài)。對影響污水廠的指標(biāo)進(jìn)行了歸納分析和梳理，對來水水量、原水液位、處理后中水外供水量、處理后中水液位、來水濁度、來水PH值、來水油含量、來水色度等主要指標(biāo)實行了指標(biāo)預(yù)警機(jī)制[6]。某鋼廠污水處理廠來水預(yù)警指標(biāo)見表1。

來水預(yù)警指標(biāo)分為兩級，當(dāng)達(dá)到一級預(yù)警指標(biāo)時，由污水廠班長按照事故預(yù)案進(jìn)行調(diào)整處理，同時通知到上一級部門進(jìn)行后續(xù)處理；當(dāng)達(dá)到二級預(yù)警指標(biāo)時，污水廠班長立即通知到上一級部門，按照上一級部門的要求，結(jié)合事故預(yù)案進(jìn)行調(diào)整處理，同時上一級部門安排主管人員到污水廠進(jìn)行生產(chǎn)指揮。預(yù)警機(jī)制的實施，能夠根據(jù)污水廠生產(chǎn)實際及時調(diào)整處理工藝，增強(qiáng)了污水廠的生產(chǎn)調(diào)整效率，加大了生產(chǎn)指揮力度，提升了污水處理的穩(wěn)定性和連續(xù)性，降低了對鋼廠生產(chǎn)的影響。

3.3.2"來水巡查及報備制度

污水廠原來生產(chǎn)中，對于鋼廠的生產(chǎn)排水沒有進(jìn)行監(jiān)管，來多少處理多少，污水處理調(diào)整滯后，屬于被動處理。功能性恢復(fù)及提標(biāo)改造，實行了來水巡查制度，將鋼廠內(nèi)部生產(chǎn)排水納入生產(chǎn)管理，每班安排專人對鋼廠各生產(chǎn)單元排水進(jìn)行排查，每天對各生產(chǎn)單元排水進(jìn)行取樣檢查，對于超量、超指標(biāo)排放的生產(chǎn)單元進(jìn)行規(guī)范、考核；并實施超標(biāo)排放費用歸口管理，即由于超量、超指標(biāo)排放造成污水廠運行、維護(hù)產(chǎn)生的額外費用，由排水單位攤銷，通過費用歸口的方式，極大規(guī)范了各生產(chǎn)單元的排水管理。

對于鋼廠生產(chǎn)實際中必須要排放的污水，實行了報備制度，對于非常規(guī)排水，排水單位將排水量、排水方式、排水時間、排水指標(biāo)進(jìn)行核算，提前進(jìn)行報備，與污水廠溝通后方可進(jìn)行排水操作。

4"效果及結(jié)論

（1）改造于2018年9月份開始實施，邊生產(chǎn)邊改造，于2019年3月份完成，突破了生產(chǎn)運行的瓶頸，污水處理廠故障率大幅降低，抗負(fù)荷沖擊及調(diào)節(jié)能力的提高，產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定提升。從表2可見：

（2）水質(zhì)提升后，產(chǎn)水達(dá)到鋼廠濁環(huán)循環(huán)水系統(tǒng)和雜用水水質(zhì)要求，產(chǎn)水全部回用，回用率達(dá)到100%，完成項目目標(biāo)要求，年節(jié)約水資源費用約350萬元，既穩(wěn)定了污水處理廠生產(chǎn)運行，又實現(xiàn)了節(jié)水節(jié)能、降低費用的要求。

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