太和縣污水處理廠改擴建工程設計

張峰++杜海濤+顏偉康+李云+歐陽匡中+江云++左明明++姜宇

摘 要：該次針對太和縣污水處理廠改擴建工程的建設規模：污水廠一期工程2×104m3/d的提標改造；污水廠二期2×104m3/d的擴建工程，介紹了太和縣污水處理廠污水處理工程的改擴建設計，設計中對現有污水處理脫水構筑物及設備進行了改造，解決了其污水處理效果較差尤其是氮、磷不能達標的問題，充分發揮了現有設施的處理能力。

關鍵詞：污水處理廠；氧化溝；工程設計；太和縣

中圖分類號 TU992.3 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）05-0086-03

1 污水處理廠一期工程簡介

1.1 一期工程概況 太和縣污水處理廠位于安徽省太和縣沙河東路與曙光路交口向東200m處，建設總規模4萬m3/d，配套管網51.6km。其中一期建設規模為2萬m3/d，配套管網32.3km，其工藝流程見表1。2004年12月完成污水廠土建與設備安裝，2005年4月調試，2005年5月試運行，2008年9月通過安徽省環保局組織的環保驗收，投入試運行階段處理負荷率達到75%，2009年運行負荷達到90%，目前已接近滿負荷，部分月份平均日處理量已超過2萬m3/d。污水廠運行穩定，出水水質達到原設計的《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中的二級排放標準，其中部分指標某些月份可達到現行的《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中的一級B標準。

近年來，隨著太和縣的城市發展，城區人口迅速增加，現有污水廠污水處理負荷率已幾近飽和。根據太和縣城市總體規劃，以及國家對排入淮河城鎮污水處理廠的排放標準由一級B提升至一級A，有必要對太和縣污水處理廠進行改擴建工程。

1.2 現狀評述及存在問題 根據太和縣污水處理廠近年的水質檢測數值，選取了2011年2月至2012年2月1年內的實際檢測的水質濃度作為評價該廠實際出水水質的標準（表1）。根據現狀進水水量及水質的分析，污水廠現狀問題總結如下：（1）進水水量基本達到設計規模，某些月份平均日處理量已超過設計規模；（2）進水水質濃度未達到原設計標準；（3）根據最新標準規定，尾水水質需達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準后才能排放水體，需進行提標改造以滿足新的出水水質標準的要求；（4）進水氨氮，TN偏高，高于同類型污水廠進水氨氮濃度。缺少必要的反硝化階段，生化系統脫氮效果差；（5）原有細格柵間隙為8mm過大，造成后續工段漂浮物過多。

2 二期擴建與一期升級改造銜接方案

2.1 總圖設計

2.1.1 概述 太和縣位于安徽省西北部，地理位置為東經115°37′，北緯33°11′，阜陽、亳州、界首三市之間。縣城區域環境優越，是河南省進入皖北地區的必經之路，也是省內阜陽至亳州、界首的必經之道，內外交通十分有利。污水處理廠廠址設于縣城的東南郊區、沙河東路以南，長征南路以西處。廠區主要處理構筑物包括厭氧池、氧化溝、二沉池規模為20 000m3/d，其他附屬構（建）筑物規模40 000m3/d，水處理工藝采用氧化溝工藝，污泥處理工藝采用濃縮脫水一體機后外運，尾水直接排入廠區南側的陶溝后進入潁河，最終入淮河。

2.1.2 總平面布置 污水處理廠設計最終規模為4×104m3/d，其中一期工程已實施2×104m3/d，本次擴建2×104m3/d。一期污水處理采用二級處理工藝，本次改擴建工程新增氧化溝1座以及二沉池2座，污水深度處理部分采用“深床濾池+接觸消毒”工藝。因此，在總平面布置中，考慮一、二期工程布置的協調性、合理性及實施近期工程的獨立性、完整性來進行總平面布置。廠區的南側緊靠潁河支流排水河道，污水的出廠水管、超越管都十分便利。按照現場地形地貌，主導風向及處理功能，本次污水處理廠平面布置根據原有廠區規劃分期建設的原則，降低近期工程占地面積，按照生產功能的不同，分為2個區域即為廠前區和污水處理生產區。廠前區新增一幢附屬樓和一座機修間位于一期綜合樓的西側。污水處理生產區新增氧化溝，二沉池位于一期氧化溝二沉池的東側，新增深度處理構筑物位于一期二沉池的西南側，新增板框壓濾機脫水機房，二期配電房則位于一期氧化溝二沉池的西側。原有的脫水機房改建為深床濾池的反沖洗鼓風機房和PAC加藥間以及空壓機房。

2.1.3 廠區高程設計 污水廠場地原設計標高為33m。本次設計廠區室外地坪標高仍為33m，由于廠區所處地區位于潁河防洪堤內，廠區防洪不存在問題。

2.1.4 改擴建工程建設實施方案 設計指導原則：充分利用現有管道、盡量不破壞原來地下管線，實施擴建工程的時候不影響到污水廠一期工程的正常運行。

本次工程施工時暫施工擴建工程及深度處理工程，待擴建的氧化溝和深度處理構筑物施工完畢后，再對一期氧化溝實施改造。

3 改擴建工程設計

3.1 工程設計基礎數據

3.1.1 設計規模 污水廠一期工程2×104m3/d的提標改造；污水廠二期2×104m3/d的擴建工程；工程設計總規模：4.0×104m/d；設計流量：Qavg=40000m3/d=1667.7m3/h；總變系數Kz=1.37。

3.2 工藝流程和工程內容

3.2.1 改造方案總體思路 出水標準提高到一級A標準，提高了工藝對脫氮的要求。提高脫氮效果常用的方法有生物法和化學法兩種。比較而言，化學法投資和日常運行費用較高，而生物法可以通過對現有的氧化溝進行適當的改造，優化氧化溝的反硝化條件，進一步提高脫氮效果，實現新標準下的達標排放。生物學方法對原有的處理工藝調整很小，通過合理安排，基本上可不影響原有處理工藝的正常運行，經濟上也最為節省。

污水處理廠一期工程生化處理采用的是氧化溝工藝。由于氧化溝自身的特點，溝中不斷形成缺氧區和好氧區，這正是氨氮進行硝化反硝化的必要條件，因此該工藝除具有降解CODCr、BOD5、SS的功能外，還有一定的脫氮功能，對不易降解的有機物也有較好的處理能力[1]。

Carrousel氧化溝適用于處理規模較大的污水處理廠，在所有氧化溝處理工藝中應用最為廣泛，是目前世界上最流行的氧化溝系統[2]，因而可通過從卡魯塞爾氧化溝的演變看氧化溝工藝深度處理脫氮除磷工藝的發展[3，4]。因此，此次設計將原氧化溝工藝改建為改良型卡魯塞爾2000型氧化溝，以提高脫氮效果。Carrousel 2000氧化溝是一種反硝化脫氮工藝，通過預反硝化區（前置缺氧段，其所需要的容積取決于進水水質及所要求的氮去除率，在缺氧條件下進水與一定量的混合液混合進行反硝化脫氮[5]。另外，第二代卡魯塞爾—2000氧化溝系統強化了普通卡魯塞爾氧化溝系統的脫氮除磷功能，此系統在普通卡魯塞爾氧化溝前增加一個厭氧池和一個缺氧池，以更利于脫氮除磷[6]。根據污水廠現狀運行情況以及存在問題，考慮到一期二期的工藝設備相銜接，本次只對現狀構筑物加以改造維護，在現狀氧化溝內修建出一段缺氧區，以達到進一步脫氮除磷的目的。

分析太和污水處理廠進水水質，呈現合流制污水系統水質特點，因此，在工藝選擇上，應充分考慮處理工藝能夠適應水質大幅度變化，尤其是要適應在低（下轉95頁）（上接87頁）水質濃度時能過達標排放。為了達到脫氮除磷的目的，采用A2/O改良型氧化溝工藝將其中一條溝道隔出缺氧區，不僅具有較強的水質水量適應能力，而且達到了生化階段脫氮的效果。設置缺氧區，首先充分利用了現狀氧化溝本身的結構，減少了施工難度，在省去回流設備的情況下，通過內回流閘門達到了回流的目的，使硝化液在反硝化區得到充分的脫氮。改造后的氧化溝流程如圖2所示。污水從①進入厭氧池，污泥外回流從②進入厭氧池，混合液回流從③進入缺氧池，形成了生物脫氮除磷。

3.2.2 一期工程處理能力復核 改變污水廠目標水質后，需要對污水處理廠生化處理的核心部分-氧化溝進行分析與核算。

污水處理廠一期工程已建氧化溝設計參數如下：

設計流量：Q=834m3/h數量：1座，泥齡θc=18d，水力停留時間t=14.7h，氧化溝總有效容積：12 250m3，混合液濃度MLSS=4 000mg/L，總需氧量SOR=371kg O2/h。

按照污水廠設計進水水質、調整后的二級處理出水水質、現有池容及設計規模校核氧化溝系統的處理程度。主要參數調整如下：

設計流量：Q=834m3/h，數量：1座，泥齡θc=18d，氧化溝總有效容積：14400m3>12250m3，混合液濃度MLSS=

4 000mg/L。

校核后的池容大于現有氧化溝池容，因此根據新的出水標準，現一期氧化溝無法滿足處理要求，需重新核算處理規模。經試算，一期氧化溝處理能力為Q=17 000m3/d時，能夠滿足設計要求。校核后的設計參數如下：

設計流量：1.7×104m3/d，數量：1座，單溝有效容積：

12 250m3，水力停留時間：17.29hr（其中缺氧區水力停留時間：5.0hr），混合液濃度：MLSS=4 000mg/L，設計污泥負荷：0.061kgBOD5/kg MLSS·d，污泥產泥率：

Y=1.0KgDS/Kg△BOD5，設計泥齡：18d，總標準需氧量：382.5kgO2/h。

綜上：改造后生化處理系仍為1組，處理規模1.7萬m3/d，均由厭氧段、缺氧段和好氧段組成；厭氧段為原污水廠厭氧池，總有效容積為12 250m3，缺氧段與好氧段利用原氧化溝分隔而成，總有效容積分別為3 541m3和8 790m3。

4 結論和建議

4.1 結論 （1）本工程建成投產后，污水處理廠出水水質滿足國家《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）中一級A標準。（2）本工程建設實施后，可有效減輕城市污水對淮河水系的污染問題，減輕對淮河的污染影響。

4.2 建議 （1）在城市總體規劃指導下，對太和縣污水處理廠一期工程進行升級改造建設，以及二期擴建工程及其配套管網的建設，確保全廠出廠排放水質滿足國家《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中一級A標準，力求本工程獲得最大的環境效益、社會效益和經濟效益。（2）為了保證城市污水處理廠的正常運行，避免工業廢水中含有特殊的和濃度很高的污染物質或有毒有害的污染物質對城市污水處理廠的運行管理帶來不利影響，其他污染物應滿足《污水排入城市下水道水質標準》（CJ3082-2010）的有關規定。對于不能滿足上述要求的工廠，應進行針對性的預處理。

參考文獻

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[2]郭昌梓，程飛，陳雪梅.氧化溝的優缺點及發展應用型式[J].安徽農業科學，2011，39（23）：14288-14291.

[3]劉俊新，夏世斌.經濟高效的污水生物脫氮除磷新技術研究[J].世界科技研究與發展，2003，25（2）：37-41.

[4]黃伏根，朱炳林.微孔曝氣、卡魯塞爾-2000 型氧化溝工藝處理城市污水[J].冶金礦山設計與建設，2000，32（6）：32-36.

[5]高守有，彭永臻，胡天紅，等.氧化溝工藝及其生物脫氮原理[J].哈爾濱商業大學學報：自然科學版，2005，21（4）：435-439.

[6]朱靜平，柴立民.氧化溝工藝技術的發展[J].四川環境，2004，23（4）：57-60.

（責編：張宏民）