福建某城鎮污水處理廠提標改造工程設計及運行效果分析

林黎宇

（福建中閩水務投資集團有限公司，福建 福州350003）

福建某城鎮污水處理廠一期工程設計規模為1 萬m3/d，遠期規模為2 萬m3/d，一期工程于2010 年投入使用，出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》GB18918-2002 的一級B 標準。2018 年，為響應福建省水污染防治行動計劃，改善城區環境質量，實現可持續發展，該污水廠啟動提標改造建設，在原有處理工藝基礎上采用“高密度澄清池+纖維濾布濾池+紫外線消毒池”深度處理工藝，包括對現狀構筑物提升改造和新增提標改造構筑物兩個部分。

1 現狀設施存在主要問題

1.1 老城區管道大部分采用雨污合流，進水COD 濃度波動較大，氨氮和總磷等指標又相對偏高，造成碳氮比、碳磷比比值不合理，生化系統脫氮除磷效果較差。出水總氮及總磷的指標相對現狀地表水水質較高，難以滿足國家更嚴格標準的要求及水體功能保護的需要。

1.2 原設計氧化溝采用表曝機曝氣，但由于占地受限，為保證水池容積和必要的停留時間，采取加大池深的辦法，選用的表曝機葉輪直徑為3m，設計氧化溝有效水深為5.75m，雖然表曝機增加了導流筒，但由于氧化溝的池深與表曝機葉輪直徑比明顯大于規范規定的1.2～1.3，為1.92，造成氧化溝表曝機推流能力極差，底部淤泥沉積嚴重。此外，由于氧化溝表曝機選用75kw的2 臺表曝機供氧量明顯偏大，氧化溝出現活性污泥曝過頭現象。

氧化溝是整個污水處理的核心單元，由于設計的缺陷（池深過大，與采用的曝氣設備不匹配），造成運行管理困難，噸水耗電指標超過0.7kw.h/噸污水，且處理效果不佳。

2 提標改造工程方案

2.1 提標改造工藝選擇

污水處理中主要污染物依靠單純二級生物處理工藝不能完全滿足排放要求，為確保SS 及TP 的去除率，并達到一級A標準，需在現有的污水處理工藝后增加提標改造工藝。通過對國內類似工程運行監測數據的分析，結合該污水處理廠現狀以及一級A 標準，本工程提標改造將“高密度澄清池+纖維濾布濾池”定為后續的提標改造工藝。

2.2 提標改造后工藝流程

圖1 提標改造后工藝流程圖

3 主要構筑物工藝

3.1 改造氧化溝

氧化溝是生化系統的核心，也是整個污水處理系統的關鍵處理單元，其處理效果和能耗關系到整個污水處理系統的處理效果和節能表現，因此，優化氧化溝具有很大的意義。

針對氧化溝存在問題，提出取消現有表曝機，改用鼓風機+微孔曝氣器方案。

主要配套設備：

羅茨鼓風機：

3 臺，二用一備，Q=27.8m3/min，△P=68.6kPa，N=45kw；

推流器：

缺氧區1 臺4.0kw；

微孔管式曝氣器：

192 套，參數：D63，L=2200mm，氧轉移效率35%，工作氣量20m3/h；

改造后將大大提升本項目的處理效果，提升污水處理潛能，確保生化指標（NH3-N、TN、COD、BOD5）達到一級A 標準。

3.2 新建高密度澄清池

（1）功能：

進一步過濾去除SS、TP，達到出水指標。由混合池，絮凝區和澄清區組成。

（2）結構尺寸：

L×B×H＝19.40×16.50×8.60m。

（3）設計參數：

總停留時間HRT=1.033h。

（4）污泥系統。

污泥系統共設4 臺偏心螺桿泵，其中剩余污泥泵和污泥回流泵均為2 臺，各1 用1 備，單臺Q=27m3/h，H=20m，N=7.5kw。設計污泥循環回流系數為0.04。

（5）加藥系統。

設計PAC 的投加量為10-30mg/L，投加濃度5-10%，設計隔膜式壓力計量泵2 臺，1 用1 備。參數Q=200L/h，N=0.37kw，Pnmax=0.3Mpa。

設計PAM的投加量為0.5-1.0mg/L，投加濃度0.2%，設計藥液螺桿泵2 臺，1 用1 備。參數Q=0.15-0.8m3/h，Pnmax=0.3Mpa，N=0.75kw。

表1 污水處理廠提標改造工程進出水水質

3.3 新建纖維濾布濾池

功能：去除污水中以懸浮狀態存在的各種雜質，提高污水處理廠出水水質，使處理水SS 達到一級A 標準。

濾布濾池系統由立式過濾模塊、自吸清洗系統、清洗排泥系統、移動桁車系統、控制系統等構成，分為過濾區、濾后水集水區和濾后水出水區三個主要區域，主要用于過濾去除水中的懸浮物，以及部分難溶性COD。本系統的工作狀態包括過濾、反洗和排泥。

3.4 改造紫外消毒池

增加紫外消毒池消毒紫外燈管對尾水進行消毒，避免尾水中細菌對水體及水生物的影響。滿足出水微生物學指標。

（1）設備：

設1 套1.0m3/d 的紫外線消毒模塊（2 排架/模塊，16 支燈管/排架）。

（2）運行方式：

通過安裝在模塊前后的水位差儀器監控紫外線模塊的安全運作。

3.5 新建鼓風機房

（1）功能：

為氧化溝提供氧氣，保證生物系統正常運行；

（2）尺寸及類型：

平面尺寸：15.00×8.6m，高度5.6m。一層框架結構。

（3）鼓風機房主要設備：

羅茨鼓風機，近期安裝臺數3 臺（2 用1 備），單臺設計供氣量Q=27.8m3/min，△P=68.6kPa，N=45kw，變頻控制。

（4）運行方式：

鼓風機房與氧化溝協調運行。

4 效果分析

4.1 污染物減排

2018 年1 月該廠開始提標改造工程，2018 年6 月完工，2018 年7 月進行工藝調試后穩定運行至今。2018 年7 月-12 月的實際運行數據如表1 所示。

從表4 可以看出：提標改造工程后在進水水質指標較改造前提高的情況下，所有指標均達到了一級A 標準，對CODcr、BOD5、SS、TP、TN 的去除率有了進一步的提高，其中CODcr 去除率達到了89.55%，BOD5 去除率為97.29%，SS 去除率為96.35%，NH3-N 去除率為95.39%，TP 去除率為94.1%，TN 去除率為73.91%。

4.2 工程經濟分析

該工程總投資為1867.62 萬元，包括各種建（構）筑物、廠區平面、電氣及自動化儀表等相關工程的投資。

本項目在采用節能工藝的基礎上，加強了整個系統的自動化控制，沒有新增人員編制。尤其替換了高耗能的表曝機和推流器后，即使新增了高密池和濾布濾池設備總運行電耗比改造前還有所降低。

經測算平均噸水電耗量為0.33kw/h/噸，較技改前降低了21.4%；藥耗費用為0.20 元/噸，較技改前降低了28.6%，單位污水處理運行成本為0.78 元/噸（不含折舊費）。

5 評價結論

該污水處理廠提標改造工程在處理規模不變的條件下，根據原工藝特征及出水水質情況，有針對性地對NH-N、TN、TP、SS 出水水質指標制定技術措施。半年多來的實際運行數據表明，所有指標均滿足一級A 排放標準，取得了良好的效果，每天可以減少大量的污染物排放，對保護當地水域環境有巨大作用。