富源縣城污水處理廠二期工程設計

劉會平，張 冬，吳 茜，王 靈，杜明昊

（1.江蘇凌志環保工程有限公司；2.凌志環保股份有限公司，江蘇 宜興 214200）

富源縣城污水處理廠總設計規模為4.0×104m3/d，一期設計規模為2.0×104m3/d，于2014年11月投入運行，主要接納富源縣城的生活污水，出水指標達到《城市污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準，部分出水用作中水回用，剩余排入受納水體小黃河。

污水處理廠廠區一期征地面積為31畝，包含二期工程占地面積，因此二期工程無需征地。污水處理廠位于富源縣中安鎮南面龍海村委會轄區范圍內。富源縣城污水處理廠二期工程規模為2.0×104m3/d，污水處理主體工藝采用“高效穩定生物倍增”工藝，充分利用高效穩定生物倍增工藝抗水量、水質沖擊負荷強，且脫氮除磷效果好，運行方式靈活的特點。

1 工程設計

1.1 進出水水質

在確定富源縣城污水處理廠二期工程進水水質時，人們主要依據富源縣城污水處理廠現狀進水水質情況及富源縣城污水處理廠二期工程服務區域，并參照其他同類型污水處理廠的設計進水水質資料。經過調研，確定本工程進水水質如下：CODCr≤300 mg/L、BOD5≤ 130 mg/L、SS≤250 mg/L、TN≤30 mg/L、氨氮≤25 mg/L、TP≤3 mg/L。出水水質執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）的一級A標準[1]。

1.2 一期工程存在的問題分析

富源縣城污水處理廠一期工程于2011年4月建成并開始運行，至今已運行將近4年時間，現狀處理水量達到一期設計規模的100%，甚至已經超過一期設計規模。因此，建設二期工程迫在眉睫。富源縣城污水處理廠設計出水水質要求達到《城鎮污水處理廠污染排放標準》（GB18918-2002）一級A標準，由污水廠日常監測數據及運行資料分析，項目自建成以來運行較為正常，現狀進水條件下廠區出水可穩定達標排放。但目前情況下廠區仍存在以下幾方面問題：一是粗格柵及進水泵房所配攔渣設備——鋼絲繩牽引式格柵除污機已經損壞，目前已無法正常運行；二是細格柵及旋流沉砂池所配砂水分離器無砂粒排出，除砂效果不理想。

1.3 工藝流程

污水自流進入粗格柵，污水中較大懸浮物在此被去除，而后進入提升泵房，經污水泵提升進入細格柵及旋流沉砂池，除砂后的污水通過自流進入高效穩定生物倍增池，去除大量的CODCr、BOD5、SS、N、P等，如圖1所示。高效穩定生物倍增池出水進入微絮凝及濾布濾池，在微絮凝及濾布濾池前置反應池內投加PAC進行反應，形成礬花，可以對比較細小的SS進行吸附，進一步降低水中P的含量。反應池出水自流進入濾布濾池，出水進入紫外消毒池消毒后，經巴氏計量槽計量后排入小黃河。

粗格柵、細格柵柵渣以及沉砂池泥砂處理后運至干化場做進一步處理。高效穩定生物倍增池產生的剩余污泥先排入污泥濃縮池，再由污泥螺桿泵輸送至濃縮脫水一體機進行深度脫水，脫水后的泥餅由業主外運至垃圾填埋場做進一步處理。

圖1 工藝流程

由于一期工程實施時粗格柵及進水泵房、細格柵及旋流沉砂池、紫外線消毒池、污泥濃縮池、污泥脫水機房、鼓風機房等土建均已按4.0×104m3/d規模完成，其中污泥濃縮池設備也按照4.0×104m3/d一次完成，因此余下構筑物均需增加相應設備。二期工程新建建構筑物為：高效穩定生物倍增池1座，微絮凝及濾布濾池1座以及進出水在線監測室各1座。同時，針對一期工程運行中出現問題，人們在二期設計時做調整解決。

2 主要構筑物及其參數

2.1 粗格柵及進水泵房

粗格柵及進水泵房土建已由一期工程完成，設備按一期2×104m3/d配置，本次二期工程根據一期運行中存在問題及工藝需要，增加兩套機械粗格柵（格柵寬度B=1 100 mm，柵條間隙e=20 mm，N=1.5 kW），其中1套替換一期已壞格柵機。新增污水提升泵2臺（Q=560 m3/h，H=13 m，N=37 kW）。

2.2 細格柵及旋流沉砂池

細格柵及旋流沉砂池土建已由一期工程完成，設備按一期2×104m3/d配置，本次二期工程新增1套機械細格柵（格柵寬度B=1 200 mm，柵條間隙e=5 mm，N=1.1 kW）。由于一期工程采用提砂泵排砂效果不好，因此二期工程改用氣提排砂，新增2套旋流沉砂裝置（直徑D=3 650 mm，N=0.75 kW，含氣提裝置），同時新增2臺鼓風機（Q=2 m3/min，H=5 m，N=4.0 kW）。

2.3 高效穩定生物倍增池

高效穩定生物倍增池是本工程處理工藝的核心，新增1座（2組），單組設計處理規模1.0×104m3/d。

高效穩定生物倍增工藝是通過可防堵塞曝氣系統、生物除磷系統、空氣提升系統及快速澄清裝置，將生物硝化、反硝化、釋磷、吸磷以及有機物氧化等各工藝全部協調在同一反應池內同時進行，并在池內設立沉淀區（相當于二沉池）的一種新型城市污水處理工藝。其高效曝氣設備確保低氧條件下微生物去除好氧有機物（特別是在同一反應器內實現硝化反硝化），同時保證高效攪拌效果，并且工藝穩定，維護方便。它省去了傳統工藝的污泥回流泵房、二沉池等構筑物及配電、管道等相應設備，具有出水穩定、設備高效、投資與運行成本低以及占地面積小等優點，有較強競爭力[2]。污水處理流程為：進水→厭氧區→氣提區→曝氣區→沉淀區→出水。污水首先與沉淀區回流污泥共同進入厭氧區，進行厭氧釋磷，然后進入提升區經提升裝置提升，進入環形曝氣區，進行大比倍循環，出水進入沉淀區，進行泥水分離，沉淀區出水進入深度處理和消毒單元處理后排放，沉淀區污泥部分回流，部分以剩余污泥的形式排出污水處理體系進行污泥處理。

本工程高效穩定生物倍增池設計參數（單組）：有效水深6.0 m，有效容積6 365.2 m3，停留時間15.0 h，污泥負荷NS＝0.053 kg BOD5/kg MLSS·d，容積負荷 NV＝ 0.238 kg BOD5/m3·d，污泥濃度 MLSS＝4 500 mg/L，污泥回流比：50%～150%，沉淀池表面負荷：1.69 m3/（m2·h）。池內配置1 144根管式曝氣器（L=1 m）、1套桁車式吸泥機（L=11.2 m，N=2×0.55+15 kW），3臺潛水推進器1（直徑1 100 mm，N=2.2 kW），4臺潛水推進器2（直徑2 500 mm，N=7.5 kW），2套氣提裝置，16套出水堰（L×B×H=5 000 mm×400 mm×400 mm），1套閘門（1 000 mm×1 000 mm），382 m3斜管填料（PP材質，L=1 m）。

2.4 微絮凝及濾布濾池

加藥后形成絮體的污水經過濾池過濾，達到除磷、去除SS和部分BOD5的目的，微絮凝及濾布濾池出水進入紫外消毒池，反洗出水排入廠區污水管，達到徹底去除SS和磷的目的。該池土建及設備均按總規模4.0×104m3/d進行設計，配置2套轉盤過濾器（NTHB-8，濾盤直徑3 m），3臺攪拌機（直徑3.0 m，N=0.75 kW），1套PAC加藥裝置（V=3 m3，N=0.75 kW）。

2.5 紫外線消毒池

一期工程消毒池土建已按4.0×104m3/d完成，二期工程只需增加設備，新增1套紫外消毒裝置（64支燈管，N=22 kW）。

2.6 污泥濃縮池

污泥通過污泥濃縮池濃縮后由螺桿泵將污泥打入壓濾機進行脫水處理，一期工程土建及設備已按4.0×104m3/d完成。

2.7 污泥脫水機房

一期工程實施時脫水機房土建已按照4.0×104m3/d完成，設備按一期規模配置，預留二期位置，因此本工程增加相應設備。二期工程新增污泥量2 800 kg/d，污泥濃縮脫水前需投加藥劑，藥劑采用聚丙烯酰胺（PAM），投加量按照4 kg聚合物/t干泥，脫水后污泥含水率≤80%[3]。新增1套帶式濃縮脫水一體機（帶寬1.5 m，N=2.2 kW），1臺污泥螺桿泵（Q=40 m3/h，H=30 m，N=11 kW），PAM加藥裝置1套，PAC加藥裝置1套。

3 系統運行情況

本工程于2016年5月進行了環保驗收，分別對污水廠進出水口進行了采樣監測，出水各項指標均達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準，較好地實現了設計要求。

4 結論

本工程采用高效穩定生物倍增工藝作為富源縣城污水處理廠二期工程的主體處理工藝，從一期工程實際運行效果來看，本工藝運行穩定，脫氮除磷效果好，污泥沉降性好，占地面積少，水質沖擊負荷強。出水水質可穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）的一級A標準。

本工程新增建構筑物有：高效穩定生物倍增池、微絮凝及濾布濾池、進出水在線監測室。本工程總投資2 857.3萬元，其中工程直接費為2 245.19萬元，處理水單位直接運行成本0.53元/t污水，單位水經營成本0.69元/t污水，單位總運行成本0.86元/t污水。