山西某污水處理廠工藝設計案例解析

尹利軍，劉雪林，柏星安，劉 軍

(1.天津創業環保股份有限公司，天津 300381；2.中國市政工程華北設計研究總院有限公司，天津 300070)

1 引言

山西某污水處理廠臨近汾河流域，設計規模為32萬m3/d。出水排入汾河，根據項目的前期論述，工程進水水質確定如表1。

表1 設計進水水質指標 /(mg/L)

出水水質執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A排放標準。具體出水水質指標如表2。

表2 AAO工藝設計出水水質指標 /(mg/L)

部分出水水質需滿足再生回用要求，其出水水質指標如表3。

2 項目布置方式

考慮汾河周邊特殊的地理位置，并將污水廠打造成為服務周邊的設施，經多方案比選，本工程采用雙層加蓋的構筑物全地下式布局方式，全廠除綜合樓和總變配電站以外，其余所有建構筑物均位于地下，所有建構筑物的總體建設，構成了地下箱體，布置簡圖如圖1。

表3 MBR工藝設計出水水質指標 /(mg/L)

圖1 構筑物全地下式雙層加蓋

3 工藝流程

3.1 預處理工藝方案確定

預處理作為污水處理廠的第一個處理單元，其目的是盡量去除污水中那些可能不利于后續處理的雜質[1]。預處理一般包括細格柵、沉砂池兩部分，格柵用于截留水中較小的漂浮物、懸浮雜物，沉砂池通常設置在細格柵之后，用來去除水中顆粒較大的雜質，降低后續處理設施出現堵塞、設備磨損的機率，保證后續構筑物及設備的正常運行[2]。綜合考慮本工程為全地下式，砂粒進入后續構筑物后，清通維修較為困難，而且在密閉的環境中進行操作，安全隱患較大，因此本工程采用推薦采用曝氣沉砂池。

3.2 初沉池設置分析

由于本工程中工業污水和建筑工程廢水占一定比例，水質的沖擊負荷較大，設置初沉池不僅能去除污水中相當大一部分懸浮物和BOD5，降低生物池的負荷，還能在一定程度上起到調節池的作用，對水質起到一定程度的均質效果，減緩水質變化對后續生化系統的沖擊。設置初沉池，設計中應考慮盡可能去除無機性懸浮成分的同時，降低有機性懸浮成分的去除率。且在具體設計中考慮當進水SS濃度低時可超越初沉池的工程措施。

3.3 生物處理工藝方案確定

生物處理是污水處理過程中至關重要的一部分。目前常用的脫氮除磷的工藝有氧化溝、AAO、SBR、MBR、曝氣生物濾池等。

其中改良A/A/O工藝具有生物除磷脫氮效果好、出水水質好等優點；且運行效果良好，管理較為方便，運行費用也比較低。但該工藝流程處理構筑物較多，占地面積較大。

MBR工藝是較晚才廣泛應用的新型污水處理工藝，其設備投資較高，但處理流程最短，構筑物少，投資少，占地小，采用膜過濾高效地進行固液分離，出水水質能達到甚至超過一級A標準[4]。

結合本污水處理廠的具體情況，本著技術先進運行穩定可靠的原則，并兼顧兩種出水水質標準的要求，決定選用“改良AAO工藝”和“MBR工藝”作為本工程的生物處理方案。其中AAO工藝設計規模為20萬m3/d、MBR工藝設計規模為12萬m3/d。

3.4 外加碳源工藝方案確定

甲醇和乙酸鈉是目前城市污水處理廠應用較為廣泛、成功案例較多的兩種外加碳源。甲醇成本低，但防火防爆要求很高，需要設置獨立的區域，并與周邊建筑物和道路有一定的距離要求，占地很大，管理嚴格。雖然乙酸鈉成本稍高于甲醇，但考慮到本工程碳源投加量不大，且由于本工程為全地下式布置，綜合考慮各種安全因素，本工程推薦采用乙酸鈉作為輔助備用外加碳源。

3.5 深度處理工藝確定

深度處理主要針對SS的去除并達到化學除磷的要求，對于MBR工藝單元，無需后續增加深度處理環節，故深度處理主要考慮AAO工藝環節的后續處理。

根據以往多項工程經驗，本工程選擇同時沉淀+過濾工藝。即在生物池出水堰前投加除磷絮凝劑，使化學絮凝物(磷酸鹽)和生物絮凝物同時在二沉池完成沉淀，出水直接進行過濾。

由于本工程為全地下式污水處理廠，占地面積要求盡可能的小，為此要求濾池的濾速應盡可能的大，故最終選擇濾速快，占地小的高效纖維濾池工藝。

3.6 消毒工藝方案確定

考慮到本項目全地下式的布置方式，從占地和安全等因素考慮，采用紫外線消毒方式。

3.7 除臭工藝方案確定

生物濾池法除臭工藝流程簡單，投資較低，經濟實用，在國內運行經驗豐富，運行效果良好。綜合考慮投資、用地面積、工藝成熟度等因素，本工程除臭方案推薦采用生物濾池法除臭工藝。

3.8 污泥處理工藝方案確定

本項目污泥要求處理至含水率不大于80%，外運至循環經濟環衛產業示范基地進行無害化處置和資源化利用。考慮到全地下式污水處理廠為了節省地下箱體空間以及避免工作環境中臭味影響的問題，以及為了提高工作環境質量，脫水機采用脫水效果好、占地空間適中、密封性較好的離心式脫水機。

3.9 總體工藝方案確定

結合以上工藝方案的選擇，最終決定本項目工程的整體工藝流程圖如圖2所示。

圖2 整體工藝流程

4 主要處理單元工藝設計

4.1 AAO處理構筑物工藝設計

AAO處理工藝主要設備參數及設備型號數量如表4所示。

4.2 MBR處理構筑物工藝設計

MBR處理工藝主要設備參數及設備型號數量如表5所示。

表4 AAO處理工藝主要設備參數及設備型號

續表4

處理單元名稱主要參數及構建筑物尺寸主要設備型號及數量出 泥 量:Q=1743 m3/d出泥含水率:97%隔膜式加藥泵5套(4用1備)污泥濃縮機5套(4用1備)污泥脫水系統(AAO+纖維濾池工藝系列與MBR工藝系列共用)污泥干固體量:G=86681 kg/d污泥含水率:97%進 泥 量:Q=2890 m3/d出 泥 量:Q=433 m3/d出泥含水率:80%絮凝劑制備系統2套污泥投料泵4套(3用1備)污泥切割機4套(3用1備)隔膜式加藥泵4套(3用1備)干污泥緩沖料斗4套污泥離心脫水機4套(3用1備)干污泥泵5套(4用1冷備)污泥料倉4套化學除磷加藥系統液體聚合氯化鋁 (PAC) ,含有效AL2O3量10%設計流量:3.01 m3/s加藥量 :33 mg/L聚合氯化鋁投加泵6臺(4用2備,變頻)碳源投加系統固體乙酸鈉設計流量:3.01 m3/s加藥量 :12 mg/L乙酸鈉投加泵3臺(2用1備,變頻)生物除臭系統(AAO+纖維濾池工藝系列與MBR工藝系列共用)干式一體化生物除臭系統8套(包括填料等所有附件)污水泵房(AAO+纖維濾池工藝系列與MBR工藝系列共用)污水泵一Q=1400 m3/h H=6 m 3臺(2用1備,均配冷卻夾套)污水泵二Q=700 m3/h H=7 m 2臺污水泵三Q=400 m3/h H=8 m 2臺

表5 MBR處理工藝主要設備參數及設備型號

續表5

5 實際運行效果

(1)目前，該項目已經成功運行約3年，出水水質良好，各項水質指標全部穩定達到設計要求，經多次監測，其主要出水水質指標如表6、表7。

表6 AAO工段出水監測數值 /(mg/L)

表7 MBR工段出水監測數值 /(mg/L)

(2)采用全地下的布置方式，項目景觀效果較好，實現了服務周邊的要求，與周邊環境實現了良好的融合。

6 結語

(1)本工程污水處理廠采用全地下式設計，地下污水處理廠具有占用空間小、噪音污染小、環境污染小、節省土地資源、溫度較恒定、美觀性好等特點，對于環境要求較高的區域，本布置方式具有良好的推廣示范作用。

(2)本項目核心工藝為“改良AAO+纖維濾池工藝”與“MBR工藝”的組合式工藝。兩種工藝可按排放水體及回用水用戶的實際需求進行靈活分流和分質排放及供水。達到了良好的效果。

(3)改良AAO+纖維過濾”工藝的技術優勢在于具有較強的抗沖擊負荷能力且出水穩定，“MBR工藝”的技術優勢在于占地較小，其出水水質可以優于一級A標準更有利于回用的需求。將以上兩個工藝聯合使用，可以充分發揮其各自優勢和特點，并能互相補充其不足。