城鎮(zhèn)污水處理廠改造工程設(shè)計

　　隨著工程技術(shù)的發(fā)展和實(shí)踐經(jīng)驗的積累，近年來城鎮(zhèn)污水處理廠的設(shè)計水平在不斷提高。但由于各地區(qū)環(huán)境容量的不斷減小以及城鎮(zhèn)污水處理廠處理標(biāo)準(zhǔn)的提高，許多城鎮(zhèn)污水處理廠已無法達(dá)標(biāo)排放。以晉江市仙石污水處理廠改造工程為例，對污水處理廠改造工程設(shè)計進(jìn)行了分析，實(shí)現(xiàn)尾水排放水質(zhì)從《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)中一級B標(biāo)準(zhǔn)至一級A標(biāo)準(zhǔn)的提升，為當(dāng)前已建的城鎮(zhèn)污水處理廠的提標(biāo)改造提供參考。

　　1 工程概況

　　晉江市仙石污水處理廠已建工程處理規(guī)模為15萬t/d，已建工程主體處理工藝為A/O+二沉池+紫外線消毒，設(shè)計尾水水質(zhì)執(zhí)行GB 18918—2002中的一級B標(biāo)準(zhǔn)�？紤]到泉州灣水體已無環(huán)境容量可用，為今后污水回用做準(zhǔn)備，該污水處理廠的尾水排放標(biāo)準(zhǔn)擬執(zhí)行GB 18918—2002中一級A標(biāo)準(zhǔn)。已建工程的進(jìn)水、尾水水質(zhì)及相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)詳見表 1所示。

　　通過表 1可知，已建工程的尾水水質(zhì)指標(biāo)中除TP和SS外，其余水質(zhì)指標(biāo)均能達(dá)到GB 18918—2002中一級A標(biāo)準(zhǔn)。因此，此次改造工程設(shè)計以去除水中的TP及SS為主要目的。

　　從除磷的機(jī)理來分析，生物除磷是把液相的磷轉(zhuǎn)移到生物固相，但是生物固相具有不穩(wěn)定性，如果富磷的生物污泥在缺氧的環(huán)境中，聚磷菌將可逆性地進(jìn)行二次釋磷，或者微生物死亡也會因自溶發(fā)生不可逆的二次釋磷。由于包括污泥濃縮、污泥消化在內(nèi)的一系列污泥處置都會產(chǎn)生缺氧環(huán)境，伴隨部分聚磷菌的死亡，都導(dǎo)致污泥處理出現(xiàn)二次釋磷的問題。一般的污水處理廠基本上將部分剩余污泥回流以及剩余污泥壓濾液回流處理，從而使磷在水系統(tǒng)和污泥系統(tǒng)中形成閉路循環(huán)。因此，隨著污水處理廠運(yùn)行，處理系統(tǒng)中的TP不斷地積累，導(dǎo)致處理系統(tǒng)對生物除磷的負(fù)荷越來越高，從而處理系統(tǒng)磷的排放無法達(dá)標(biāo)〔1〕。為此，改造工程的污泥中總磷的去除是污水能否夠達(dá)標(biāo)排放的重要因素。

　　2 處理工藝設(shè)計

　　2.1 處理工藝選擇

　　通過對已建工程工藝及實(shí)際運(yùn)行情況的分析可知，儲泥池上清液和脫水車間污泥壓濾液含有較高濃度的磷，這部分濾液被送回污水處理廠的進(jìn)水處與原水混合再進(jìn)入水處理系統(tǒng)，使污水處理系統(tǒng)的磷負(fù)荷增加50%~75%，這是導(dǎo)致污水處理廠尾水中TP超標(biāo)的主要原因。為了防止磷在污水處理系統(tǒng)的積累，并充分利用已建工程各處理單元，不對已建工程構(gòu)筑物進(jìn)行較大改造，保留已建工程的初級處理以及二級處理工藝的基礎(chǔ)上，增設(shè)深度處理工藝，進(jìn)一步去除污水中的SS，使污水中SS指標(biāo)達(dá)標(biāo)排放。改造工程采用濾布濾池作為深度處理設(shè)施，其具有去除效果好、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。

　　根據(jù)儲泥池上清液和脫水車間濾液含磷量比較高、水量相對小的特點(diǎn)，新建旁路化學(xué)除磷系統(tǒng)，去除濾液中含有的高濃度磷，以減少生化系統(tǒng)除磷的負(fù)擔(dān)，從而保證TP指標(biāo)符合相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　一般的城市污水處理廠對剩余污泥采用的處理工藝為：消化→濃縮→脫水→制成泥餅外運(yùn)。而在改造工程中，由于污水處理采用了生物脫氮除磷工藝，其污泥具有泥齡較長、污泥性質(zhì)較為穩(wěn)定、剩余污泥量較少的特點(diǎn)，使剩余污泥進(jìn)行消化處理的效果較差。此外，若采用消化處理，需增加消化池、加熱、攪拌和沼氣處理利用等一系列構(gòu)筑物及設(shè)備，使投資及運(yùn)營成本增加〔2〕。因此，改造工程的剩余污泥將不設(shè)置消化處理系統(tǒng)，剩余污泥直接進(jìn)行濃縮、脫水后，統(tǒng)一外運(yùn)處置。

　　已建工程的剩余污泥采用帶式濃縮一體化設(shè)備處理，且運(yùn)行穩(wěn)定可靠，出廠污泥含水率為80%。仙石污水處理廠附近的某垃圾發(fā)電廠其發(fā)電工藝中正好需要利用由板框壓濾機(jī)脫水后的污泥，因此改造工程將剩余污泥進(jìn)行濃縮脫水后(含水率為80%)，運(yùn)至垃圾發(fā)電廠經(jīng)再燃燒用于發(fā)電。

　　2.2 工藝流程

　　接納的污水通過市政污水管網(wǎng)收集，進(jìn)入污水處理廠的初級處理設(shè)施，即污水分別進(jìn)入升泵房、細(xì)格柵、曝氣沉砂池。經(jīng)初級處理后污水進(jìn)入配水井，再進(jìn)入后續(xù)的生化處理系統(tǒng)。在A/O生化池中，污水依次進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)和好氧區(qū)，去除大部分的BOD、COD、氨氮和磷后的污水流經(jīng)二沉池，污泥沉積在二沉池底部并通過刮泥機(jī)刮到泥斗，在重力作用下排放到污泥泵房，部分通過污泥泵部分回流到A/O生化池的厭氧區(qū)，剩余污泥則排放到儲泥池。儲泥池的污泥經(jīng)污泥計量泵抽到帶式濃縮脫水一體化設(shè)備，經(jīng)濃縮脫水成泥餅，由皮帶輸送機(jī)送至污泥堆棚，定期由專用運(yùn)輸車輛外運(yùn)處置。改造工程采用旁路除磷工藝，將儲泥池上清液、污泥脫水機(jī)房濾液收集至已建工程的2座機(jī)械澄清池，然后投加混凝劑硫酸亞鐵以去除上清液和濾液中富集的磷。污水處理廠的工藝流程見圖 1所示。

 圖 1 污泥處理工藝流程

　　3 構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)

　　(1)污泥濃縮系統(tǒng)。用于污泥濃縮和污泥脫水前的調(diào)蓄。為了避免高含磷量的剩余污泥中的磷在厭氧條件下重新釋放，改造工程主要采用機(jī)械方式濃縮污泥，并輔助重力濃縮。因此，污泥濃縮池的停留時間不宜過長，改造工程將污泥濃縮池的停留時間控制在4 h以內(nèi)〔3〕。工程剩余污泥量約967 m3/d，含水率99.6%，停留時間3.0 h。設(shè)計建設(shè)污泥濃縮池1座，采用圓形半地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，每座直徑13.6 m，高度4.25 m。配置刮泥機(jī)1臺，功率2.2 kW。

　　(2)脫水車間和污泥堆棚。脫水機(jī)房和污泥堆棚與二沉池排泥協(xié)調(diào)運(yùn)行。將污水處理過程中產(chǎn)生的污泥進(jìn)行濃縮、脫水，降低含水率，便于污泥運(yùn)輸和最終處理。絮凝劑投加量：3.0 kg/(t·d);濃縮脫水污泥量967 m3/d，含水率99.6%;濃縮脫水后污泥量19.3 m3/d，含水率80%;污泥堆棚：堆高1.5 m;存放時間：4 d;絮凝劑投加量：1.8 kg/(t·d)。脫水機(jī)房平面尺寸50.10 m×30.90 m，高度6.1 m。土建為單層磚混結(jié)構(gòu)。污泥螺桿泵：3臺(2用1備)，流量15～25 m3/h，揚(yáng)程20 m，功率7.5 kW。溶藥機(jī)、加藥計量泵、絮凝反應(yīng)器各2套。污泥濃縮脫水一體機(jī)：2臺(1用1備)，帶寬2 m。

　　(3)旁路化學(xué)除磷系統(tǒng)。儲泥池上清液和脫水車間壓濾水總量約3 000 m3/d。利用廠內(nèi)已建工程的2座機(jī)械澄清池(直徑25.6 m，總高8.0 m)作為混凝沉淀池。進(jìn)料集水池4.5 m×4.5 m×4.0 m。增設(shè)進(jìn)料泵3臺，2用1備，流量62.5 m3/h，揚(yáng)程12 m，功率4 kW。增設(shè)排泥泵3臺，2用1備，流量15 m3/h，揚(yáng)程3 m，功率1.1 kW。

　　(4)濾布濾池。為進(jìn)一步去除BOD5、TP、SS等污染物，使尾水達(dá)到要求，濾布濾池作為改造工程的深度處理單元。濾布濾池1組6格并聯(lián)運(yùn)行，總平面尺寸20.00 m×16.00 m，有效水深3.90 m，總高度4.50 m，設(shè)計濾速8 m/h〔4〕。濾池內(nèi)部水頭損失0.3 m，進(jìn)水閘門至尾水井總水頭損失約0.9 m。單盤濾盤直徑2.5 m，單盤有效過濾面積8.8 m2，每格16盤，共96盤。反洗泵流量50 m3/h，揚(yáng)程7 m，功率2.2 kW，選用6臺。濾盤驅(qū)動電機(jī)功率0.75 kW，選用6臺。濾布濾池上部操作間采用磚混結(jié)構(gòu)，總高度9.0 m。

　　4 運(yùn)行效果

　　污水處理廠經(jīng)竣工、調(diào)試、正式運(yùn)行后，根據(jù)污水處理廠的水質(zhì)監(jiān)測資料，經(jīng)處理的尾水平均水質(zhì)如表 2所示。污水經(jīng)各單元處理后的尾水水質(zhì)能夠滿足GB 18918—2002中一級A標(biāo)準(zhǔn)。具體參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　5 結(jié)語

　　晉江市仙石污水處理廠改造工程充分利用已建工程各處理單元，不對已建工程的構(gòu)筑物進(jìn)行較大改造，即保留初級處理以及二級處理單元，增設(shè)深度處理單元及旁路除磷單元，并對污泥處理系統(tǒng)進(jìn)行升級。污水處理廠改造完成后，其尾水水質(zhì)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)中一級A標(biāo)準(zhǔn)，緩減了泉州灣水體環(huán)境容量，具有較顯著的環(huán)境效益及社會效益。