淺析高效沉淀池、精密濾池工藝在污水廠提標(biāo)改造工程中的應(yīng)用

胡貴華 姚雨 馬雪林

1. 中國(guó)葛洲壩集團(tuán)水務(wù)運(yùn)營(yíng)有限公司 湖南 長(zhǎng)沙 410000；2. 北控水務(wù)集團(tuán)中部大區(qū) 湖南 長(zhǎng)沙 410000

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目背景

安化縣污水處理廠處理對(duì)象為安化縣城區(qū)居民生活污水，設(shè)計(jì)遠(yuǎn)期總處理規(guī)模為4.0×104m3/d，其中，一期規(guī)模為2.0×104m3/d，于2010年4月正式投入運(yùn)行。原處理工藝為“預(yù)處理+卡魯塞爾2000氧化溝+二沉池+紫外消毒池”，出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）中的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，尾水達(dá)標(biāo)后排入資江。

2019年開始對(duì)該廠進(jìn)行提標(biāo)改造，出水水質(zhì)由一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)提升至一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 實(shí)際處理水量及水質(zhì)

統(tǒng)計(jì)分析安化縣污水處理廠近一年的實(shí)際進(jìn)水水量情況如表1所示。

表1 實(shí)際處理水量

統(tǒng)計(jì)分析安化縣污水處理廠近一年的進(jìn)出水水質(zhì)情況如表2所示。

表2 實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)

1.3 現(xiàn)狀問題分析

（1）現(xiàn)狀污水管網(wǎng)不完善，雨污分流不徹底。

根據(jù)上述進(jìn)水水質(zhì)分析，目前污水廠實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)暫未達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)值，主要原因是由于老城區(qū)排水管網(wǎng)部分為截流式合流制有關(guān)。根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動(dòng)方案（2019-2021年）》的要求，目前安化縣正在對(duì)污水管網(wǎng)進(jìn)行提質(zhì)改造工程，管網(wǎng)提質(zhì)改造工程完工后預(yù)計(jì)進(jìn)水BOD5濃度將在100mg/L以上。

（2）出水TP、SS難以穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)狀出水指標(biāo)均可以穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)比一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，SS、TP出水指標(biāo)尚有一定差距。

2 提標(biāo)改造工程設(shè)計(jì)

2.1 工藝選擇

本次提標(biāo)改造工程主要針對(duì)指標(biāo)為TP、SS，鑒于該污水處理廠用地緊張、當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)水平一般，在選擇提標(biāo)改造工藝時(shí)，優(yōu)先選擇占地面積小、低能耗、處理效果穩(wěn)定可靠的成熟工藝，以減少工程投資，降低運(yùn)行成本。

（1）TP的去除

TP的去除一般以生物除磷為主，輔以化學(xué)除磷。本次提標(biāo)改造工程以氧化溝生物除磷為主，化學(xué)除磷為輔，污水中超過0.5mg/L的總磷考慮在深度處理中利用化學(xué)法予以去除[1]。工程上深度處理除磷常采用的工藝主要是混凝沉淀池與高效沉淀池工藝。

與普通的混凝沉淀池相比，高效沉淀池具有絮凝沉淀效果好、沉淀速度快、表面負(fù)荷高、占地面積小等優(yōu)勢(shì)。結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際情況，深度處理除磷單元選擇高效沉淀池。

（2）SS的去除

目前，用于污水深度處理的過濾工藝主要有V型濾池、活性砂濾池、轉(zhuǎn)盤濾池、精密濾池，各工藝對(duì)比詳見如表3[2]。

根據(jù)上述各過濾工藝的對(duì)比可知，精密濾池工藝在占地面積、水頭損失、建設(shè)周期、維護(hù)管理、運(yùn)行成本、工程投資等方面均具有較大的優(yōu)勢(shì)，故過濾工藝段采用精密濾池。

綜上所述，提標(biāo)改造工程采用“高效沉淀池+精密濾池”為主體的組合工藝[3]。

表3 過濾工藝對(duì)比表

2.2 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）中間提升泵站

新建1座，鋼混結(jié)構(gòu)，平面尺寸20.60m×8.40m。停留時(shí)間25.8min。

安裝潛污泵3臺(tái)，2用1備，1臺(tái)變頻，Q=550～800m3/h，H=6.5～9.5m，N=37kW。

（2）高效沉淀池

新建1座，分2組，鋼混結(jié)構(gòu)，平面尺寸20.10m×13.50m。混合時(shí)間為1.57min，絮凝時(shí)間為9.49min，平均表面水力負(fù)荷為10.18m3/（m2·h），設(shè)計(jì)最大PAM加藥量為1mg/L，最大PAC加藥量為20mg/L。主要設(shè)備如下：

混合攪拌機(jī)：N=3.0kW，直徑800mm，2臺(tái)；絮凝攪拌機(jī)：N=5.5kW，直徑1200mm，2臺(tái)；中心傳動(dòng)濃縮機(jī)：D=8m，N=0.55kW，外緣線速度1.5m/min，2臺(tái)；污泥螺桿泵：Q=25m3/h，H=20m，N=5.5kW，共6臺(tái)，其中2臺(tái)污泥排放泵，2臺(tái)污泥回流泵，2臺(tái)備用。

（3）精密濾池

新建1座，分2組，鋼混結(jié)構(gòu)，平面尺寸11.90m×8.20m。設(shè)計(jì)進(jìn)水SS≤30mg/L，出水SS≤10mg/L。主要設(shè)備如下：

轉(zhuǎn)鼓式精密過濾器2臺(tái)，型號(hào)R200，單臺(tái)設(shè)備過濾能力2.0×104m3/d，N=3.75kW，設(shè)計(jì)平均濾速83m/h，濾網(wǎng)材質(zhì)316L不銹鋼，孔徑20微米，反洗沖洗壓力8公斤。

（4）紫外聯(lián)合次氯酸鈉消毒池

現(xiàn)狀紫外光消毒渠土建規(guī)模為4.0×104m3/d，設(shè)備安裝規(guī)模為2.0×104m3/d，設(shè)有2條渠道。本次改造將紫外光消毒系統(tǒng)升級(jí)，消毒效果按出水一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

紫外光消毒系統(tǒng)采用明渠式低壓高強(qiáng)燈紫外消毒系統(tǒng)，安裝2個(gè)模塊組，每個(gè)模塊組共有4個(gè)模塊，每個(gè)模塊10根燈管，單個(gè)模塊組總共40根燈管，總功率N=27kW，有效紫外劑量為25.76mJ/cm2。

為保證出水消毒效果，設(shè)計(jì)采用投加次氯酸鈉進(jìn)行聯(lián)合消毒，投加量為有效氯2～4mg/L，投加點(diǎn)位于精密濾池出水井。

3 運(yùn)行參數(shù)控制及效果分析

提標(biāo)改造工程于2020年4月21日完成竣工驗(yàn)收，2020年4月22日正式進(jìn)入試運(yùn)行。

3.1 運(yùn)行參數(shù)控制

（1）高效沉淀池

高效沉淀池運(yùn)行主要控制參數(shù)為進(jìn)水量、藥劑投加量、絮凝區(qū)污泥濃度、污泥回流量、污泥層高度、混凝和絮凝攪拌強(qiáng)度等。

借鑒錢志軍等人的研究成果[4]及柴春省的研究成果[5]，結(jié)合該污水處理廠實(shí)際情況，經(jīng)過試運(yùn)行階段的摸索，確定該工程實(shí)際運(yùn)行的最優(yōu)控制參數(shù)如下：PAC投加量10mg/L（配置濃度10%）、PAM投加量0.46mg/L（配置濃度1‰）、絮凝區(qū)污泥濃度120～160mg/L、污泥回流量3%～4%、污泥層高度1m～1.5m、混凝區(qū)控制攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速約80r/min、絮凝區(qū)控制攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速約20r/min。

需特別注意的是，高效沉淀池頂部宜進(jìn)行加蓋遮陽處理，防止藻類滋生。

（2）精密濾池

精密濾池運(yùn)行管理非常簡(jiǎn)單，只需要定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行常規(guī)的維護(hù)保養(yǎng)，定期清洗反洗管路上的過濾器及反洗噴嘴即可。

需要特別注意的是，施工時(shí)設(shè)備基礎(chǔ)要求堅(jiān)實(shí)平整，基礎(chǔ)安裝位水平度允差不大于2/1000mm，防止設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)水平受力不均勻。運(yùn)行過程中需防止硬質(zhì)雜物、田螺等進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，防止損傷濾網(wǎng)。

3.2 運(yùn)行效果分析

分析2020年5月份實(shí)際日處理水量、進(jìn)出水TP及SS水質(zhì)，如圖1、圖2、圖3所示。

由圖2、圖3可知，“高效沉淀池+精密濾池”組合工藝對(duì)TP和SS的去除效果明顯。出水TP濃度為0.1mg/L～0.42mg/L，平均出水TP濃度為0.21mg/L，平均去除率為64%。出水SS濃度為4.01mg/L～8.96mg/L，平均出水SS濃度為6.08mg/L，平均去除率為48%。

在去除TP與SS的同時(shí)，出水CODcr、BOD5、TN、NH3-N均有一定程度的降低。

圖1 2020年5月份日處理水量

圖2 對(duì)TP的去除效果

圖3 對(duì)SS的去除效果

4 運(yùn)行成本分析

提標(biāo)改造工程實(shí)施后，運(yùn)行成本有一定的上升，主要在電耗、藥劑及人工費(fèi)方面。

4.1 電耗

新增日耗電量2560kWh/d，平均電度電費(fèi)為0.71元/度，日增加電費(fèi)0.091元/噸水。

4.2 藥劑

新增投加藥劑為污水用PAM、PAC及污泥用PAM。

污水用PAM藥劑平均投加量為0.46mg/L，日用量9.2kg/d，藥劑單價(jià)18000元/噸，日增加PAM藥劑費(fèi)共166元/天。

污水用PAC投加量為10mg/L，日用量200kg/d，藥劑單價(jià)2000元/噸，日增加PAC藥劑費(fèi)共400元/天。

新增化學(xué)污泥量約0.41tDS/d，新增污泥用PAM日用量2.05kg/d，藥劑單價(jià)28000元/噸，日增加污泥用PAM藥劑費(fèi)共58元/天。

總增加藥劑費(fèi)用=166+400+58=624元/噸，折合噸水藥劑費(fèi)為0.031元/噸水。

4.3 人工費(fèi)

新增運(yùn)行人員共3人，平均年工資福利總費(fèi)用為6萬元/人，年總?cè)斯べM(fèi)為18萬元，折合噸水人工費(fèi)為0.025元/噸水。

4.4 總費(fèi)用

提標(biāo)后總增加運(yùn)行成本=電費(fèi)+藥劑費(fèi)+人工費(fèi)=0.091+0.031+0.025=0.147元/噸水。

5 結(jié)束語

針對(duì)安化縣污水處理廠SS和TP不能穩(wěn)定達(dá)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的情況，提標(biāo)改造采用“高效沉淀池+精密濾池”組合工藝。實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，各項(xiàng)出水水質(zhì)指標(biāo)均滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

該組合工藝具有處理效果穩(wěn)定、投資及運(yùn)行成本低、占地面積小、運(yùn)行管理方便等特點(diǎn)，尤其適合用地緊張、投資控制要求高的污水廠進(jìn)行提標(biāo)改造。

提標(biāo)改造工程實(shí)施后，日增加運(yùn)行成本0.147元/噸水。

本文從生產(chǎn)運(yùn)行的角度總結(jié)了高效沉淀池和精密濾池工藝的控制要點(diǎn)，獲取了較為珍貴的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)同類型項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理具有一定的指導(dǎo)借鑒意義。