城鎮污水處理廠(chǎng)改造工程設計

　　隨著(zhù)工程技術(shù)的發(fā)展和實(shí)踐經(jīng)驗的積累，近年來(lái)城鎮污水處理廠(chǎng)的設計水平在不斷提高。但由于各地區環(huán)境容量的不斷減小以及城鎮污水處理廠(chǎng)處理標準的提高，許多城鎮污水處理廠(chǎng)已無(wú)法達標排放。以晉江市仙石污水處理廠(chǎng)改造工程為例，對污水處理廠(chǎng)改造工程設計進(jìn)行了分析，實(shí)現尾水排放水質(zhì)從《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》(GB18918—2002)中一級B標準至一級A標準的提升，為當前已建的城鎮污水處理廠(chǎng)的提標改造提供參考。

　　1 工程概況

　　晉江市仙石污水處理廠(chǎng)已建工程處理規模為15萬(wàn)t/d，已建工程主體處理工藝為A/O+二沉池+紫外線(xiàn)消毒，設計尾水水質(zhì)執行GB 18918—2002中的一級B標準�？紤]到泉州灣水體已無(wú)環(huán)境容量可用，為今后污水回用做準備，該污水處理廠(chǎng)的尾水排放標準擬執行GB 18918—2002中一級A標準。已建工程的進(jìn)水、尾水水質(zhì)及相應的排放標準詳見(jiàn)表 1所示。

　　通過(guò)表 1可知，已建工程的尾水水質(zhì)指標中除TP和SS外，其余水質(zhì)指標均能達到GB 18918—2002中一級A標準。因此，此次改造工程設計以去除水中的TP及SS為主要目的。

　　從除磷的機理來(lái)分析，生物除磷是把液相的磷轉移到生物固相，但是生物固相具有不穩定性，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(huì )因自溶發(fā)生不可逆的二次釋磷。由于包括污泥濃縮、污泥消化在內的一系列污泥處置都會(huì )產(chǎn)生缺氧環(huán)境，伴隨部分聚磷菌的死亡，都導致污泥處理出現二次釋磷的問(wèn)題。一般的污水處理廠(chǎng)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，從而使磷在水系統和污泥系統中形成閉路循環(huán)。因此，隨著(zhù)污水處理廠(chǎng)運行，處理系統中的TP不斷地積累，導致處理系統對生物除磷的負荷越來(lái)越高，從而處理系統磷的排放無(wú)法達標〔1〕。為此，改造工程的污泥中總磷的去除是污水能否夠達標排放的重要因素。

　　2 處理工藝設計

　　2.1 處理工藝選擇

　　通過(guò)對已建工程工藝及實(shí)際運行情況的分析可知，儲泥池上清液和脫水車(chē)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(chǎng)的進(jìn)水處與原水混合再進(jìn)入水處理系統，使污水處理系統的磷負荷增加50%~75%，這是導致污水處理廠(chǎng)尾水中TP超標的主要原因。為了防止磷在污水處理系統的積累，并充分利用已建工程各處理單元，不對已建工程構筑物進(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上，增設深度處理工藝，進(jìn)一步去除污水中的SS，使污水中SS指標達標排放。改造工程采用濾布濾池作為深度處理設施，其具有去除效果好、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。

　　根據儲泥池上清液和脫水車(chē)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，去除濾液中含有的高濃度磷，以減少生化系統除磷的負擔，從而保證TP指標符合相應的排放標準。

　　一般的城市污水處理廠(chǎng)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。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(cháng)、污泥性質(zhì)較為穩定、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筑物及設備，使投資及運營(yíng)成本增加〔2〕。因此，改造工程的剩余污泥將不設置消化處理系統，剩余污泥直接進(jìn)行濃縮、脫水后，統一外運處置。

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

　　2.2 工藝流程

　　接納的污水通過(guò)市政污水管網(wǎng)收集，進(jìn)入污水處理廠(chǎng)的初級處理設施，即污水分別進(jìn)入升泵房、細格柵、曝氣沉砂池。經(jīng)初級處理后污水進(jìn)入配水井，再進(jìn)入后續的生化處理系統。在A(yíng)/O生化池中，污水依次進(jìn)入厭氧區和好氧區，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(guò)刮泥機刮到泥斗，在重力作用下排放到污泥泵房，部分通過(guò)污泥泵部分回流到A/O生化池的厭氧區，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備，經(jīng)濃縮脫水成泥餅，由皮帶輸送機送至污泥堆棚，定期由專(zhuān)用運輸車(chē)輛外運處置。改造工程采用旁路除磷工藝，將儲泥池上清液、污泥脫水機房濾液收集至已建工程的2座機械澄清池，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(chǎng)的工藝流程見(jiàn)圖 1所示。

 圖 1 污泥處理工藝流程

　　3 構筑物設計參數

　　(1)污泥濃縮系統。用于污泥濃縮和污泥脫水前的調蓄。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(shí)間不宜過(guò)長(cháng)，改造工程將污泥濃縮池的停留時(shí)間控制在4 h以?xún)取?〕。工程剩余污泥量約967 m3/d，含水率99.6%，停留時(shí)間3.0 h。設計建設污泥濃縮池1座，采用圓形半地下式鋼筋混凝土結構，每座直徑13.6 m，高度4.25 m。配置刮泥機1臺，功率2.2 kW。

　　(2)脫水車(chē)間和污泥堆棚。脫水機房和污泥堆棚與二沉池排泥協(xié)調運行。將污水處理過(guò)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(shí)間：4 d;絮凝劑投加量：1.8 kg/(t·d)。脫水機房平面尺寸50.10 m×30.90 m，高度6.1 m。土建為單層磚混結構。污泥螺桿泵：3臺(2用1備)，流量15～25 m3/h，揚程20 m，功率7.5 kW。溶藥機、加藥計量泵、絮凝反應器各2套。污泥濃縮脫水一體機：2臺(1用1備)，帶寬2 m。

　　(3)旁路化學(xué)除磷系統。儲泥池上清液和脫水車(chē)間壓濾水總量約3 000 m3/d。利用廠(chǎng)內已建工程的2座機械澄清池(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。增設進(jìn)料泵3臺，2用1備，流量62.5 m3/h，揚程12 m，功率4 kW。增設排泥泵3臺，2用1備，流量15 m3/h，揚程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，設計濾速8 m/h〔4〕。濾池內部水頭損失0.3 m，進(jìn)水閘門(mén)至尾水井總水頭損失約0.9 m。單盤(pán)濾盤(pán)直徑2.5 m，單盤(pán)有效過(guò)濾面積8.8 m2，每格16盤(pán)，共96盤(pán)。反洗泵流量50 m3/h，揚程7 m，功率2.2 kW，選用6臺。濾盤(pán)驅動(dòng)電機功率0.75 kW，選用6臺。濾布濾池上部操作間采用磚混結構，總高度9.0 m。

　　4 運行效果

　　污水處理廠(chǎng)經(jīng)竣工、調試、正式運行后，根據污水處理廠(chǎng)的水質(zhì)監測資料，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(mǎn)足GB 18918—2002中一級A標準。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　5 結語(yǔ)

　　晉江市仙石污水處理廠(chǎng)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，增設深度處理單元及旁路除磷單元，并對污泥處理系統進(jìn)行升級。污水處理廠(chǎng)改造完成后，其尾水水質(zhì)滿(mǎn)足《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》(GB 18918—2002)中一級A標準，緩減了泉州灣水體環(huán)境容量，具有較顯著(zhù)的環(huán)境效益及社會(huì )效益。