渦陽縣城東污水處理廠曝氣工藝改造設計

傅前君 （安徽省城鄉規劃設計研究院，安徽 合肥 230000）

渦陽縣城東污水處理廠一期建設規模為4萬m3/d，2004年投入運行，并于2010年完成提標改造，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排放標準。現狀污水處理廠生化段處理工藝為表面曝氣氧化溝。現狀一期氧化溝已投入運行15年，已到使用年限，設備老化嚴重，設備維護量巨大，已嚴重影響污水處理廠穩定運行。

1 改造前主工藝概況

圖1 改造前氧化溝平面布置圖

一期氧化溝改造前分2組，每組處理能力2萬m3/d，均單獨設置了前置的厭氧池，厭氧池停留時間1.5h。每座氧化溝有4條溝道，溝寬9m，有效水深4.2m，每溝安裝1.4m轉碟曝氣機6臺，功率30kW；低速推流器6臺，功率7.5kW。在實際運行中，可根據需氧量的變化調整轉碟曝氣機和推流器的開啟，保證氧化溝的水流穩定狀態，防止污泥沉淀。改造前氧化溝平面布置見圖1。

現狀氧化溝內轉碟曝氣機已連續使用十幾年，老化嚴重，軸承、減速機已多次更換、維修，不能滿負荷運轉，且原設計氧化溝出水標準按二級排放標準設計，經復核其曝氣量不足以應付滿負荷狀態下一級A排放要求。

根據污水處理廠提供的2017～2018年進水水質數據，進水平均 BOD5濃度 46mg/L，COD濃度188mg/L，TN 濃度 21.5 mg/L，TP 濃度 1.6mg/L，出水平均BOD5濃度6.7mg/L，COD濃度31.7mg/L，TN濃度9.2 mg/L，TP濃度0.3mg/L，進水濃度偏低，可生化性一般，但進水水質波動很大，COD最高時能夠達到800～1000mg/L，TN 最高能夠達到 60～80mg/L，經常需要通過控制進水量，加大藥劑投加量，確保出水達標。

經分析，現狀單溝平均進水量1.5萬m3/d，月均電費約8萬元（生化段），電價0.72元/度，每噸水耗電量達到0.247kW·h/m3（生化段），加上預處理、深度處理、污泥處理段后，每噸水耗電量達到0.288kW·h/m3。

2 改造工程方案

針對現狀氧化溝在實際運行中存在的設備維修頻繁、能耗高、充氧能力不足等問題，本次改造首先是明確曝氣形式，目前常采用的曝氣系統主要有表面曝氣和底部微孔曝氣。在項目論證階段，通過多方案比選，最終選擇了底部微孔曝氣形式，這種方式氧利用率高，供氣量容易控制，脫落生物膜沉淀性能好。本次改造將表面曝氣的循環流氧化溝改造為推流式微孔爆氣A/O溝型。

2.1 工藝改造

考慮到現狀氧化溝進水位置不易設置缺氧段，本次設計首先改造氧化溝進水口，在溝內敷設DN1500鋼管，將厭氧池來水引至氧化溝出水端，同時在氧化溝出水端重新建設隔墻，改變原有氧化溝流態，將溝內污水由循環流改為單向流，并在隔墻上安裝穿墻泵，實現200%內回流。本方案設計采用曝氣管替換原有的轉蝶曝氣機，為保證氧化溝內的硝化和反硝化停留時間，設計在好氧區的前端預留了一個曝氣單元，作為好氧調節區域，當水質變化時，可以加強曝氣量。氧化溝出水段至內回流泵之間未設置曝氣裝置，并安裝了高速攪拌器，降低了回流污泥的溶解氧含量，防止污泥沉淀。本方案需安裝曝氣管路，為方便空氣管道的安裝和檢修，需加高直線段導流墻，同時需要新建鼓風機房。具體改造見圖2所示。改造后氧化溝主要性能參數見表1。

圖2 改造后氧化溝平面布置圖

改造后氧化溝主要性能參數表 表1

2.2 設備改造

改造后每組氧化溝安裝6臺低速推流器，1臺高速攪拌器，3臺內回流泵，1140根管式曝氣器。其中，2臺低速推流器和1臺高速攪拌器均為現狀氧化溝現有設備直接利用。新建鼓風機房設置5臺變頻磁懸浮風機，4用1備，經測算改造工程單溝需新增用電負荷29kW。

3 運行效果

目前，城東污水處理廠已完成1組氧化溝改造，并已投入運行2個月，在調試運行期間，改造后氧化溝進水規模從1萬m3/d逐漸增加至2萬m3/d，并且發生進水濃度突然升高的狀況，在沒有投加碳源、除磷藥劑的情況下，出水一直保持在一級A標準以內。改造后氧化溝好氧段溶解氧含量可以精確維持在2.0～3.0mg/L之間，缺氧段起點溶解氧維持在0.7～0.4mg/L之間，SV30維持在20%左右，廠區噪音也顯著降低。根據實際運行電費反映，改造后氧化溝月均電費5.5萬，遠低于改造前的8萬元，每噸水耗電量0.169kW·h/m3（生化段）。改造前后出水水質對照見表2。

改造前后出水水質對照表 表2

由于現狀城東污水處理廠進水規模增長很快，未來全部改造完成后，進水規模達到設計規模時，預計每年可節約電費約80萬元，同時可節約約40萬元的碳源及除磷藥劑費用，合計每年可節約費用120萬元，尚未考慮節約城東污水處理廠每年40萬的設備維修費。

4 結語

渦陽縣城東污水處理廠曝氣工藝改造，將表面曝氣系統改造為微孔曝氣系統，實現了對反應池內的溶解氧、污泥回流的精確控制，在保證原池體硝化效果的同時，強化了反硝化能力，在實際運行中，出水指標優于改造前，節能效果明顯，降低了廠區噪音，改善了污水處理廠運行條件，實現了良好的經濟效益，為未來同類型污水處理廠的改造提供了借鑒依據。