江門某生活污水處理廠二期工程工藝設計

梁仁禮，溫澤軍，譚綺娜，李斯偉

(1. 開平市潭江環境投資有限公司，廣東開平 529300；2. 開平粵海水務有限公司，廣東開平 529300)

廣東江門某生活污水處理廠一期工程工程于2007年8月份竣工，設計規模為5×104m3/d，主體處理工藝采用改良型曝氣氧化溝，排放標準執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)一級B標準及《廣東省地方標準水污染物排放限值》(DB 44/26—2001)第二時段一級標準的較嚴值。自2015年起，一期工程已滿負荷運行，已不能滿足服務范圍內日益增加的污水量處理需要，需實施二期工程。

1 工藝方案

1.1 設計水量、水質

二期工程設計規模為2.5×104m3/d，工程建成后，該污水廠總處理規模為7.5×104m3/d。根據當前環保要求，二期工程的排放標準將執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)一級A標準及《廣東省地方標準水污染物排放限值》(DB 44/26—2001)的第二時段一級標準的較嚴值。針對南方河網地帶城市進水水質濃度偏低的特點和一期工程歷年來的監測數據，二期工程的主要設計進、出水水質指標如表1所示。

表1 設計進、出水水質 (單位：mg/L)Tab.1 Design Influent and Effluent Water Quality (Unit：mg/L)

注：括號外數為水溫>12 ℃時的控制指標；括號內數為水溫≤12 ℃時控制指標

1.2 工程方案

1.2.1 一期工程工藝流程及現狀分析

從歷年監測數據看，一期工程出水水質基本能滿足國家一級B標及相應地方標準要求，但BOD5、NH3-N、TN、SS四類污染物指標不能穩定符合國家一級A標準及相應廣東省地方標準要求，其工藝流程圖如圖1所示。因此，二期工程的設計要注重上述四類污染物的去除，并整體上提高系統的處理能力和穩定性。

圖1 一期工程工藝流程圖Fig.1 Flow Chart of the First-Stage Project

1.2.2 二期工程工藝流程

二期工程工藝應具有高效、穩定、成熟的技術特點，為確保能同時滿足國標一級A標準及相應廣東地方標準要求，需在傳統二級生物處理工藝的基礎上，增加深度處理單元。為節約用地和便于管理，深度處理、消毒處理單元采用占地少、技術成熟先進的工藝。

經吸取成功案例經驗和經濟、技術分析[1-2]，確定污水處理采用“AAO二沉池+高效沉淀池濾布濾池+紫外光消毒”工藝，污泥處理采用“重力濃縮+板框壓濾”工藝。工藝流程如圖2所示。

圖2 二期工程工藝流程圖Fig.2 Flow Chart of the Second-Stage Project

2 工藝設計方案

一期工程中的進水井、粗格柵和細格柵間、提升泵房、旋流沉砂池、鼓風機房、配電房、綜合樓等設施的土建規模已按遠期預留，二期工程僅需增加設備即可。二期工程建設內容主要包括：新建AAO反應池、二沉池、高效沉淀池、濾布濾池、污泥脫水車間、紫外線消毒槽、除臭設施等。為便于遠期擴展，上述除AAO池和二沉池外，其余設施的土建按均遠期(5.0×104m3/d)規模預留。

(1)AAO反應池

新建1座AAO反應池(半地下式)，平面尺寸為75.40 m×30.55 m，池深為7.15 m，由預缺氧、厭氧、缺氧和好氧四個分區組成，設計總停留時間為11.5 h。

預缺氧區設計停留時間為0.5 h，配置潛水葉輪攪拌器1臺。厭氧區設計停留時間為1.5 h，配置推流器2臺；為降低回流污泥對厭氧稀磷的影響，采用分多格串聯設計。缺氧區設計停留時間為3.0 h，池體采用循環跑道式氧化溝，內設潛水攪拌器4臺；為降低攪拌功率、減輕污泥上浮，采用大葉輪低速推流器。好氧區設計停留時間為6.5 h，為節省用地和投資，池體采用推流廊式池體設計；設計污泥負荷0.08 kg BOD5/(kg MLSS·d)，混合液污泥濃度3.0 g/L，泥齡18.5 d，內設回流潛水泵2臺，回流比為50%～100%，用于將好氧池區污泥回流到缺氧區；采用可提升式管式微孔曝氣器，提高曝氣效率、節能降耗。

(2)二沉池

新建1座二沉池，直徑為35 m，池邊水深為4.5 m，平均表面負荷為1.08 m3/(m2·h)，沉淀時間為3.69 h。二沉池采用輻流式，周邊進水、周邊出水設計，負荷較高，大大節省了占地[3]。

(3)高效沉淀池

為進一步降低懸浮物、膠體和色度等，新建高效沉淀池1座：設計表面負荷為5.42 m3/(m2·h)，反應絮凝池停留時間為20 min；池體平面尺寸為15.0 m×15.0 m，池內水深為6.5 m，池內配置攪拌機、斜管組件、吸刮泥機和污泥回流泵等。為提高運行靈活性和節約運行成本，設置了穿越管道，可根據工況使高效沉淀池和濾布濾池聯動或單獨運行。

(4)濾布濾池

新建濾布濾池1座，平面尺寸為14.05 m×13.3 m，池深為5 m，為節約用地，與高效沉淀池合建。設計采用“外進水”過濾方式，重力運行，利用自然沉降和與濾布截留相結合的方式去除SS，并可根據水位差進行自動反沖洗。

(5)紫外光消毒槽

一期工程采用接觸消毒池，其占地大、投藥管理不便，且敞開式布置容易招至和滋生蚊蟲，二期工程改用渠道式紫外線消毒槽。槽體單渠寬度為0.81 m，有效水深為1.05 m。

(6)污泥處理設施

新建污泥濃縮池1座，采用重力濃縮，池直徑10 m，配置攪拌機和加藥裝置。

一期工程的污泥脫水車間配置帶式壓濾機2臺(泥餅含水率≤80%)，但土建預留的空間不足，不能滿足二期工程需要。因此，需新建脫水車間，配置高壓板框壓濾機2臺，單臺過濾面積為200 m2，設計污泥總干固量為2.65 DS/d，配套進泥泵、加藥裝置、沖洗裝置等，要求泥餅含水率≤60%。

(7)除臭系統

一期工程沒有設置除臭系統，因臭氣問題，已引致過附近居民的投訴。為滿足環保對廠界廢棄氣排放標準的要求，保障周邊居民生活不受影響，二期工程新建了UV光解和生物各1套除臭系統。粗細格柵間、提升泵房、旋流沉砂池、污泥脫水車間等采用了UV光解除臭裝置，處理風量為2 000 m3/h，旁設噴淋塔，塔內設風機、填料、噴淋系統等；臭源設施經封閉后，采用抽風機和304不銹鋼管道進行收集。AAO反應池的預缺氧池、厭氧池、缺氧池等采用了一體化生物除臭裝置，處理風量為4 000 m3/h，設備尺寸為5.0 m×2.6 m×2.8 m，配置除臭主體設備、風機、噴淋系統及自控系統等；對臭源池體上方采用弧形有機玻璃板封蓋后，利用抽風機和玻璃鋼夾砂管道進行收集。

3 運行效果及技術經濟指標

二期工程于2017年1月1日起動工建設，2017 年10月1日正式投入運行。運行至今，出水水質各指標均能穩定滿足設計標準、達標排放。2017年10月～2018年7月的主要運行監測指標如表2所示。

二期工程總投資為6 467.28 萬元，其中第一部分費用為4 828.55 萬元，第二部分費用為1 491.37 萬元，基本預備費28 萬元。建成運營后，單位經營直接成本0.48 元/m3，污水單位電耗為0.31 kW·h /m3，為同類型項目的較低水平。

4 技術分析和經驗總結

(1)一期工程采用改良曝氣氧化溝工藝，但由于存在曝氣充氧效率較低、抗沖擊能力較弱、工況調節困難等問題，二期工程改用AAO工藝。AAO工藝可根據進水水質特點靈活調節運行方式，具有較好的脫氮除磷能力[3]。為解決當進水量、進水濃度波動較大時，曝氣過度將導致溶解氧偏高、浪費，或曝氣不足將導致溶解氧不足等問題，曝氣裝置設計采用管式橡膠膜可提升式微孔曝氣器，采用梯度布置曝氣方式。該種曝氣裝置可根據工況靈活調節曝氣強度，避免了溶解氧的浪費或不足，提高了曝氣效率和氧利用率，降低了能耗，同時可提升式設計便于曝氣系統的局部維修或更換，避免導致整體停產。

表2 實際進、出水質監測指標 (單位：mg/L)Tab.2 Actual Monitoring Indicators of Influent/Effluent Water Quality (Unit: mg/L)

(2)一期工程采用國產羅茨鼓風機，但由于存在工作環境差、噪音大、能耗高等問題，二期工程改用噪音低、動力效率高、調節靈活的進口空氣懸浮離心鼓風機。結合上述微孔梯度曝氣措施，使單位水量的曝氣能耗較一期工程降低了24%，大幅降低了運行成本。

(3)一期工程沒有設置除臭設施，臭氣對周邊環境產生一定污染。二期工程增設了除臭系統，對主要臭氣源的臭氣進行收集后，通過抽風機、管道等設施輸送到除臭裝置進行處理，廠界(防護帶邊緣)廢氣排放最高允許濃度滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》的要求，減少了對周邊環境的污染。

(4)與傳統活性砂濾池相比，二期工程采用的濾布濾池具有投資省、運行管理簡單、運行費用低、耐沖擊負荷高、出水水質良好穩定等特點，SS平均出水濃度僅為2.7 mg/L，單體運行電費用僅為0.01元/t左右。

(5)二期工程的污泥經脫水至含水率60%以下后，外運至鄰近的水泥廠進行水泥窯協同處置。利用水泥窯內高溫、強堿、對流、渦旋環境，可實現污泥的100%處置。通過水泥窯協同處置，不但資源化利用了污泥中的碳，節約了煤燃料，而且通過高溫燃燒，污泥中的重金屬元素將以固態化合物形式固化后，將連同其他無機物全部融入水泥熟料中，從而真正實現了“減量化、無害化、資源化”處置。

(6)二期工程新建設施布局緊湊、流程順暢，提高了土地利用率，總占地面積僅為2.45 hm2，遠遠低于《城市污水處理工程項目建設標準》。平面設計布局合理，既能充分利用了既有設施，又能與一期工程較好地協調和融合，實現了一期、二期工程資源的整合，達到投資省、管理便利和降低管理運行成本的目的。

(7)高效沉淀池、濾布濾池、污泥脫水車間、紫外線消毒槽等設施的土建按遠期規模(5.0×104m3/d)預留，可便于后期的擴容發展，同時節約土地和投資成本。

5 結論

二期工程污水處理采用“AAO +高效沉淀+ 濾布濾池”主體工藝，運行穩定可靠、操作靈活，出水水質達到了設計排放標準；污泥采用深度板框壓濾工藝，泥餅含水率55.93%，便于外運至鄰近的水泥窯協同處置，徹底解決了二次環境污染問題。工程投產后，顯著減少了排入潭江河流的污染物排放總量，改善了城市的水環境狀況。