廣東某市污水處理廠提標改造工程設計

趙楠 伍薇

摘 ? 要：為貫徹落實十八大關于大力推進生態文明建設的要求，廣東省加快了省內污水處理廠的提標改造工程。本文論述了廣東某市污水處理廠的提標改造設計，污水處理廠原設計出水標準為一級B，經生化池MBBR改造、新建磁混凝沉淀池等措施后，污水處理廠的出水指標穩定達到地表水準V類標準。為該地區其他污水處理廠提標改造提供參考。

關鍵詞：污水處理廠;提標改造;氨氮;總磷

1 ?項目背景

2013年，為貫徹落實十八大關于大力推進生態文明建設的要求，鞏固珠江綜合整治成果，深入推進廣東省水污染防治工作，進一步提升全省水環境質量，切實保障飲用水源和生態環境安全，促進經濟社會科學發展，加快建設幸福廣東廣東省環境保護廳制定《南粵水更清行動計劃（2013～2020年）》，并在2017年對該文件進行了修訂。

該行動計劃要求強化污染治理，全面控制污染物排放。要加快城鎮污水處理設施建設與改造。要因地制宜對現有城鎮污水處理設施進行改造，敏感區域（飲用水源保護區、供水通道沿岸、重要水庫匯水區、近岸海域直接匯水區等）內城鎮、建成區水體水質達不到地表水Ⅳ類標準的城市區域內城鎮的污水處理設施出水應于2017年底前達到一級A標準及廣東省地方標準DB44/26—2001《水污染物排放限值》一級標準的較嚴值;新建、改建和擴建城鎮污水處理設施出水全面執行一級A標準及廣東省地方標準DB44/26—2001《水污染物排放限值》一級標準的較嚴值。

2018年7月，廣東省某市科技園區污水處理廠出水水質需由一級B提高到準V類標準，即氨氮和TP指標達到地表V類水標準，其余指標按一級A標準和廣東省地方標準DB44/26—2001《水污染物排放限值》一級標準的較嚴值執行。

2 ?工程概況

廣東省某市污水處理廠位一開發區內，該開發區承接高新技術產業轉移，形成移動通訊、汽車電子、智能裝備、新能源新材料，以及持續型消費、文化創意產業等新“4+2”現代產業體系。該污水廠為開發區服務，設計規模為4.0萬m3/d。本次提標改造工程包括新建磁混凝澄清池1座、外加碳源加藥間1座、A2/O生化池設備改造、接觸消毒池改造、細格柵及曝氣沉砂池設備改造、新建外加碳源加藥間、深度處理加藥設施、在線儀表、自控系統及廠區相關配套工程等。

3 ?設計進出水水質

3.1 ?設計進水水質

根據惠州市東江高新區東興水質凈化中心工程可行性研究報告，污水處理廠設計進水水質如表1所示。

3.2 ?設計出水水質

本污水處理廠出水水質應符合GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準及廣東省地方標準DB44/26—2001《水污染物排放限值》第二時段一級標準中的較嚴值，其中氨氮和總磷指標需達到地表水環境質量標準GB 3838—2002中V類標準。因此，確定惠州市東江高新區東興水質凈化中心出水常規水質指標如表2所示。

4 ?工藝流程

在現有污水、污泥工藝流程的基礎上再增加深度處理工藝單元后，工程完整的工藝流程如圖1所示。

進廠污水首先經過粗格柵機去除大塊固體雜物和漂浮物后，由潛污泵提升至細格柵及曝氣沉砂池，通過細格柵進一步去除大顆粒懸浮物、漂浮物，通過沉砂池去除砂粒;再經過改造后的A2/O反應池去除污水中的有機污染物和大部分氮、磷等營養鹽，然后進入二沉池進行泥水分離。通過投加藥劑進行磁混凝沉淀反應后使污水中的有機物、懸浮物膠體及磷等污染物濃度進一步降低;最后進入現有的接觸消毒池中消毒后達標排放。污水處理過程中產生的剩余污泥由剩余污泥泵抽升至儲泥池后，再泵入污泥濃縮脫水機進行濃縮和脫水，脫水后的泥餅外運。

5 ?提標改造工藝設計

5.1 ?預處理區

（1） 細格柵。現有細格柵孔徑僅為5mm，而且故障率較高。此外，根據生化池的改造需要，需將現有A2/O反應池改造為MBBR工藝，該工藝由于在生化池中加入了填料，對前段細格柵要求較高，若有細小的毛發或漂浮物進入要后面的處理單元，極易造成填料堵塞，從而影響污水處理效果，而磁混凝澄清池同樣對前端出水的漂浮物要求較高。因此，為了保障提標改造后的出水水質，將原有的兩臺細格柵更換為U型內進流式細格柵，網孔直徑為3mm。

（2） 曝氣沉砂池。現狀曝氣沉砂池的鼓風機較大，處理每立方米污水的空氣量0.62m3大于規范上的建議值0.1m3～0.2m3。針對原設計羅茨鼓風機較大的問題，將原有的兩臺羅茨鼓風機更換，更換設備參數為Q=4m3/min，P=30kPa，N=5.5kW。

5.2 ?生化處理單元

（1） AAO反應池。鑒于現狀污水處理廠對氨氮的處理效果不佳，但提標后氨氮出水濃度由8mg/L大幅提高至2mg/L。但原設計A2/O池的好氧區容積較小，停留時間較短，本次改造擬將一格缺氧池增加曝氣頭，改造為好氧區。現狀氨氮出水不穩定，因此在現有好氧區第二三廊道選取部分區域作為好氧MBBR區，投加懸浮填料、進出水攔截系統和好氧專用推流器系統。現狀氨氮出水不穩定，因此在現有好氧區第二三廊道選取部分區域作為好氧MBBR區，投加懸浮填料，設置底部輔助曝氣系統、進出水攔截系統和好氧專用推流器系統。

（2） 外加碳源加藥間。針對提標改造建成后近期BOD5濃度較低，碳源不足，對脫氮不利，而本次提標改造將一格缺氧區改造為好氧區，減少了缺氧區的停留時間，當進水TN濃度偏高，氨氮又不足的情況下，增加投加碳源的加藥間，投加的碳源為30%乙酸鈉溶液，投加時間和投加量視進出水情況而定。在現有配電間旁新建一座外加碳源加藥間，在加藥間設置儲存罐以儲存乙酸鈉溶液，并為A2/O池投加外加碳源，強化脫氮。最大投加量為110mg/L，平均投加量為55mg/L，并配置2臺隔膜式計量泵（1用1備，最大投加量時為兩用）進行PAC的投加，單臺參數：Q=100L/h，P=7bar，N=0.37kW。

5.3 ?深度處理單元

（1） 磁混凝沉淀池。在二沉池后設一座磁混凝沉淀池，分兩組，每組磁混凝反應池設置3格反應池。分別投加混凝劑、補充的磁粉（含回收的磁粉）、PAM，形成絮體后進入澄清池。沉淀池有效尺寸為9.0×9.0×7.15m，平均水力表面負荷為13.88m3/ m2h，最大水力表面負荷為19.70m3/ m2h。分別設中心傳動式刮泥機一臺，規格為Φ8.0m，功率2.2kW。

磁混凝工藝采用污泥回流技術，可以大幅減少化學藥劑用量。澄清池的污泥一部分直接回流到混凝反應池中，另一部分即剩余污泥經過磁粉回收系統后排至污泥系統。回流污泥泵采用變頻控制，以保證系統中污泥濃度平穩恒定。

剩余污泥首先進入高剪機，其功能是將混凝絮體重新分解，特殊的流道與高速旋轉機械產生強烈的剪切力，使得絮體中的磁粉成為自由狀態，便于磁分離機回收磁粉，提高回收率。回收后的磁粉進入磁粉反應池循環使用。

按進水SS、TP及對應藥劑投加量，預計污泥量960kg/d，污泥泵房設置于反應池與澄清池之間。泵房內設置積水坑和潛污泵，以備排除水泵滴漏。設置沖洗泵，用作沖洗斜管。

（2） 接觸消毒池。根據之前污水處理廠的工藝流程圖，二沉池出水井與接觸消毒池的最高水位高差僅為0.5m，但由于需要在二沉池和接觸消毒池中間加入磁混凝澄清池，通過改造接觸消毒池在整個系統中增加0.5m的水頭，通過方案比較，將接觸消毒池的隔墻降低0.5m，將回用區的隔墻與接觸區的隔墻打通，以增加二沉池至消毒池之間的水頭差來建設磁混凝澄清池，同時保證接觸消除池的停留時間。

改造后，接觸消毒池平面尺寸28.0×11.0m，有效水深為3.90m，接觸時間為31min。

6 ?總體設計

6.1 ?平面設計

本工程為提標改造工程，是原有污水處理廠工程的延伸與發展。在總平面布置時，要充分考慮到本工程與原有工程的協調性、銜接性和工藝流程的順暢性，使改造工程與原有工程成為一個有機協調的整體。

污水廠廠區呈長方形，基于以上考慮，為保持提標改造后水廠整體布局的美觀性。在近期建設的兩座二沉池中間建設污水提升泵房，在遠期預留的用地建設磁混凝反應池和精密過濾器池。加藥間則利用污泥脫水機房的空閑房間建設。整個工藝流程順暢，水頭損失較小，占地省，方案可保持原有廠區路網，形成一個協調的整體。

6.2 ?豎向設計

污水處理廠廠區地面考慮到防洪的影響，為16.30m。污水處理廠尾水排放的河道20年一遇洪水位為15.60m。現有二級處理構筑物A2/O反應出水井水位為19.90m;二沉池進水渠水位為19.30m，出水渠水位為18.90m;二沉池至磁混凝澄清池的水頭損失以0.4m計;進入磁混凝澄清池的水位為18.50m，磁混凝澄清池出水水位為18.00m;改造后接觸消毒池的最高水位為17.90m，出水井水位為17.40m，可滿足要求。