某高標(biāo)準(zhǔn)排放污水處理廠設(shè)計(jì)及運(yùn)行分析

劉雪林，尹利軍，張曉霞，孫 巖

(1.天津創(chuàng)業(yè)環(huán)保股份有限公司，天津 300381；2.中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司，天津 300070)

1 工程概況

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、城市的建設(shè)和人們對(duì)環(huán)境要求的日益提高，有效保護(hù)和充分利用好水資源對(duì)城市可持續(xù)發(fā)展顯得尤為重要。天津市某污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模為10萬m3/d，出水水質(zhì)達(dá)到天津市地方標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB12/599-2015)中A標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目收水以生活污水為準(zhǔn)，同時(shí)兼顧區(qū)域內(nèi)部分工業(yè)污水的收集及處理。

2 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)及工藝流程

2.1 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

據(jù)該天津市排水規(guī)劃、片區(qū)居民排水特點(diǎn)，結(jié)合天津已建污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)情況，最終確定本工程設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)。其進(jìn)出水水質(zhì)如表1所示。

表1 工程設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì) mg/L

2.2 工藝流程

為強(qiáng)化生物脫氮除磷，處理單元采取多級(jí)AO工藝形式，深度處理單元采用“高效沉淀池+深床濾池”進(jìn)一步去除SS和TP。難降解COD和色度的去除采用“臭氧氧化”工藝，消毒采用紫外線消毒工藝，污泥處理采用污泥濃縮脫水工藝，處理達(dá)到低于80%含水率以后外運(yùn)統(tǒng)一處置，主要工藝流程見圖1。

2.3 總平面布置

原水經(jīng)粗格柵進(jìn)水泵房、細(xì)格柵曝氣沉砂池后進(jìn)入初沉池，經(jīng)沉淀的污水進(jìn)入生物池，經(jīng)生化反應(yīng)的污水經(jīng)二次沉淀后，由中間泵房提升至高效沉淀池、深床濾池、臭氧接觸池，出水經(jīng)紫外線消毒后排放至河流。

3 主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1 粗格柵與進(jìn)水泵房

粗格柵與進(jìn)水泵房合建。粗格柵間共設(shè)兩條渠道，單渠寬度4.6 m，配置2臺(tái)寬1100 mm、柵條間隙20 mm鋼絲繩式格柵除污機(jī)，2臺(tái)互為備用，同時(shí)配置長度8 m的螺旋柵渣輸送機(jī)1套。進(jìn)水泵房內(nèi)設(shè)內(nèi)設(shè)4臺(tái)(3用1備)流量可提升不堵塞式大型潛水污水泵，水泵參數(shù)Q=530 l/s，H=15.5 m，P=120 kW，其中1臺(tái)配變頻調(diào)速電機(jī)。

圖1 污水處理廠工藝流程

3.2 細(xì)格柵與曝氣沉沙池

細(xì)格柵間內(nèi)共設(shè)計(jì)3條渠道，單渠寬度0.9 m，后端2 m，考慮冬季運(yùn)行，細(xì)格柵與曝氣沉砂池合建在房子內(nèi)。工作渠安裝有3臺(tái)內(nèi)板式格柵機(jī)，進(jìn)水渠寬900 mm，過水渠寬2000 mm，柵條間隙6 mm，3臺(tái)互為備用。同時(shí)配置2套功率3 kW的柵渣清洗壓榨機(jī)。曝氣沉砂池3格，寬2.5 m，有效水深2.5 m，停留時(shí)間為6.7 min，水平流速0.1 m/s，曝氣量為0.2 m3/m3。

3.3 生物池

生物池采用改進(jìn)多級(jí)AO的形式，并且在生物池首端設(shè)置厭氧區(qū)，創(chuàng)造良好的厭氧釋磷環(huán)境。AO脫氮系統(tǒng)共設(shè)2級(jí)，進(jìn)水的50%～70%進(jìn)入?yún)捬醵危Ｏ虏糠种苯舆M(jìn)入第二級(jí)缺氧段。一部分進(jìn)水在厭氧區(qū)完成釋磷反應(yīng)后流入第一級(jí)缺氧段，與內(nèi)回流液混合后通過反硝化作用去除內(nèi)回流中的硝態(tài)氮，然后進(jìn)入好氧區(qū)。另外一部分污水直接進(jìn)入第二級(jí)缺氧區(qū)，與來自前級(jí)好氧段的污水混合進(jìn)行反硝化，然后流入第二級(jí)好氧段(圖2)。

圖2 改進(jìn)多級(jí)AO工藝流程

生物池共1座，總設(shè)計(jì)流量為100000 m3/d；總泥齡為16 d，其中厭氧段泥齡為1 d；污泥負(fù)荷為0.076 kgBOD/kgMLSS；污泥產(chǎn)率為0.83 kgSS/kgBOD；剩余污泥量為25371 kg/d (含水率99.16%)；第二段內(nèi)回流比最大為250%，外回流比最大為100%；第一缺氧段進(jìn)水分配比例為40%～60%；平均流量下停留時(shí)間為19.91 h，其中厭氧段1.27 h，第一缺氧段4.49 h，第一好氧段5.05 h，第二缺氧段4.47 h，第二好氧段4.63 h；第一段混合液懸浮固體濃度為4660 mg/L，第二段為4100 mg/L。

生物池總?cè)莘e為82958 m3，有效水深6.5 m。非曝氣區(qū)設(shè)置潛水?dāng)嚢杵鳎诤醚鯀^(qū)設(shè)置微孔管式攪拌器。在第一好氧段和第二好氧段各設(shè)置4臺(tái)混合液回流泵，參數(shù)Q=3500 m3/h，H=1.2 m ，N=14.3 kW。

3.4 二沉池

二沉池為矩形周進(jìn)周出式，最大設(shè)計(jì)流量為1.52 m3/s;設(shè)計(jì)最大表面負(fù)荷為1.34 m3/(m2·h) 。矩形二沉池6座，單池尺寸為61 m×11 m，有效水深為4.8 m。主要設(shè)備包括非金屬鏈條刮泥機(jī)、套筒排泥閥等。

3.5 回流及剩余污泥泵房

將一定量的活性污泥回流到生化池，同時(shí)將剩余污泥排出生化系統(tǒng)外。全廠設(shè)置1座，尺寸8.5 m×7.2 m，水深5.8 m，最高回流比是100%。回流污泥泵4臺(tái)(3用1備，其中一臺(tái)配變頻)，參數(shù)Q=1390 m3/h，H=4 m，N=18.9 kW。剩余污泥泵3臺(tái)(2用1備)，參數(shù)Q=145 m3/h，H=15 m，N=11 kW。

3.6 高效沉淀池

通過混合、絮凝、沉淀進(jìn)一步去除水中的總磷及懸浮物。池體共6格，總設(shè)計(jì)流量為4.288 m3/s，尺寸為64 m×59 m×8.5 m。斜管區(qū)表面負(fù)荷為13.4 m/h；斜管沉淀池直徑為17 m。混合段設(shè)置槳葉式攪拌器12臺(tái)，功率為7.5 kW；絮凝段設(shè)置套筒槳葉式攪拌器6臺(tái)(變頻)，功率為15 kW；沉淀區(qū)設(shè)置圓形刮砂橋6臺(tái)；另設(shè)置14臺(tái)(12用2冷備)轉(zhuǎn)子污泥泵用于污泥循環(huán)及排放，參數(shù)Q=120 m3/h；H=20 m:N=18.5 kW。

3.7 深床濾池

將沉淀處理后污水進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)泥水分離，保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。深床濾池設(shè)計(jì)1座，共12格，總設(shè)計(jì)流量171000 m3/d；單格過濾面積125 m2；濾料厚度1.4 m；沖洗周期24 h。主要設(shè)備有布?xì)獠妓到y(tǒng)14套；濾料介質(zhì)3500 m3；支撐介質(zhì)671 m3。

3.8 臭氧接觸池

污水與氧化劑反應(yīng)，去除COD并進(jìn)行脫色除味，現(xiàn)有系統(tǒng)需在接觸池前進(jìn)行提升。平均停留時(shí)間為56 min。主要設(shè)備有射流器3臺(tái)，曝氣器3臺(tái)，臭氧尾氣破壞系統(tǒng)2套。

3.9 鼓風(fēng)機(jī)房

為污水處理提供足夠的空氣量，共設(shè)1座，標(biāo)準(zhǔn)狀況下最大供氣量38000 Nm3/h，平均供氣量30000 Nm3/h。主要設(shè)備有單級(jí)高速離心式鼓風(fēng)機(jī)3臺(tái)(2用1備)，參數(shù)Q=15000 Nm3/h，P=770 mbar，N=410 kW；卷簾式空氣過濾器2臺(tái)，設(shè)計(jì)流量20000 Nm3/h。

3.10 紫外線消毒渠

對(duì)出水消毒，使其達(dá)標(biāo)排放，設(shè)計(jì)參數(shù)Q=4.3 m3/s；出水糞大腸菌群數(shù)≤103個(gè)/L；紫外透光率不大于61%；紫外線劑量≥21 mJ/cm2。配置低壓高強(qiáng)紫外線消毒系統(tǒng)，平均流量4萬m3/d，系統(tǒng)包括紫外燈模組、鎮(zhèn)流器、水位控制器(可調(diào)堰)等以及在線清洗、自控監(jiān)測等配套系統(tǒng)。

3.11 污泥濃縮脫水機(jī)房

通過濃縮、脫水降低污泥含水率，便于后續(xù)污泥處理。平均總污泥產(chǎn)量為22707 kg/d；初沉干污泥量9871.9 kg/d；剩余干污泥量11026.8 kg/d；化學(xué)污泥量1808.9 kg/d；總污泥體積1762.4 m3/d；實(shí)際含水率98.71%。

3.12 全過程除臭系統(tǒng)

為保證全廠除臭效果，在生物池內(nèi)放置除臭培養(yǎng)箱，在剩余污泥泵房內(nèi)設(shè)置污泥回流泵。主要設(shè)備有除臭污泥培養(yǎng)箱40臺(tái)；除臭污泥回流泵2臺(tái)，參數(shù)Q=125 m3/h，H=17 m，N=12 kW。

4 運(yùn)行結(jié)果

本項(xiàng)目自2019年1月運(yùn)行以來，出水各項(xiàng)指標(biāo)均可穩(wěn)定達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，經(jīng)多次監(jiān)測，其主要出水水質(zhì)指標(biāo)如表2所示。

表2 實(shí)際進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo) mg/L

5 結(jié)語

通過一年多的運(yùn)行，“改進(jìn)型的多級(jí)AO+高效沉淀池+深床濾池+臭氧氧化”的處理工藝在天津市某處理工程上取得了良好的運(yùn)行結(jié)果，該污水廠運(yùn)行水量滿足服務(wù)范圍內(nèi)現(xiàn)狀水量，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到天津市地方標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB12/599-2015)A類標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)踐證明，工藝穩(wěn)定可靠，技術(shù)可行，可供同類城市污水處理廠參考借鑒。