四川某污水處理廠提標改造及擴建工程設計

袁茜，周梁，曹彥龍

（1.西安水務（集團）規劃設計研究院有限公司，西安 710082；2.核工業西南勘察設計研究院有限公司，成都 610042）

1 工程概況

四川省某污水處理廠一期工程于2010 年投入運行，污水處理規模為1.0×104m3/d，粗格柵及污水提升泵房、細格柵及鐘式沉砂池等、倉庫及機修間、配電間、綜合樓等污水預處理構筑物及廠區建筑物按照2.0×104m3/d 進行建設。污水主體處理工藝采用改良型卡魯塞爾氧化溝二級處理工藝，消毒采用紫外線消毒工藝，出水水質滿足GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》的一級B 標準，尾水排放至凱江，污泥處理采用離心式濃縮脫水一體機，且預留了二期的發展用地。根據當地環保部門的要求，對該廠進行提標改造和二期擴建，出水水質達到一級A 標準，處理規模增加至2.0×104m3/d。

考慮到處理效果、對現狀運行產生的影響及工程經濟性等因素[1]，確定本污水處理廠提標改造及擴建的工藝流程，詳見圖1。

圖1 污水處理工藝流程圖

2 工程改造前存在的問題

2.1 進水水質偏低

根據該污水處理廠2015 年的進水水質監測數據，各水質指標的濃度偏低，詳見表1。運行中通過外加碳源以保證微生物所需的營養，廠區的單位運營成本偏高，為0.72 元／m3。如何實現在無外加碳源的情況下保證污水生化處理效果是本次改造設計的一個重點。

表1 污水處理廠進出水水質mg/L

2.2 氧化溝存在問題及分析

根據一期改良型卡魯塞爾氧化溝實際運行情況，存在如下主要問題：（1）氧化溝進水端未設置閘門，不便于檢修和放空；（2）氧化溝好氧段混合液依靠自流回流至缺氧段，導致混合液回流量較小且不可控。同時，一期改良型卡魯塞爾氧化溝也存在好氧段水下推進器推力不足、好氧段轉碟曝氣機安裝平臺尺寸太小導致檢修困難、僅用膨脹螺釘固定水下推進器使得走道板混凝土被拉裂進而導致吊臂失衡、好氧段曝氣轉碟存在濺泥現象等問題。

2.3 二沉池負荷偏高

一期工程二沉池采用周進周出式向心輻流沉淀池，直徑D=25 m。根據一期實際運行情況，二沉池出水SS 濃度較高、泥位較高、處理效果較差。經核算，一期二沉池的表面負荷為1.3 m3（/m2·h），固體負荷為244 kg/（m2·d），出水堰負荷為2.21 L（/s·m），負荷均偏高。

2.4 缺少配水調節設施

該污水處理廠一期工程未修建二沉池配水井，一期、二期2 組二沉池之間無法實現靈活地切換，也無法平衡新建二沉池與已建二沉池之間的負荷不均。

2.5 其他問題

（1）現狀污水提升泵按一期規模10 000 m3/d 進行安裝，無法滿足二期擴建的需求；（2）一期工程紫外線消毒渠由于設備老化及位置需調整，需進行改建；（3）現有污泥濃縮池無排空管道、污泥脫水機進泥管道易堵塞；（4）一期污泥回流池剩余污泥采用剩余污泥泵抽入污泥濃縮池，運行中發現同時開啟污泥回流泵和剩余污泥泵會導致出水流量大幅度減小；（5）回用水泵位于巴氏計量槽前端，影響污水廠出水總量的計量。

3 改擴建思路及工程設計

3.1 進水水質偏低解決措施

近期通過外加乙酸鈉等碳源的方式補充微生物營養，進而解決進水水質偏低的問題[2]。羅江縣縣城排水管網建設不完善，且老城區排水體制為雨、污合流制，故對縣城排水管網分片區、逐段地進行排查及改造，完善污水處理廠配套管網，改造原有合流制排水系統，實施排水管網雨污錯接混接點治理和老舊小區排水管網改造等，提高生活污水收集率并減少進入污水處理廠的雨水流量；同時，進行破舊管網修復改造、加強工程施工監管等以減少滲入污水管網的地下水及排入污水管網的施工降水，從而實現提高進水水質污染物濃度，有效地保證微生物所需的營養，進而降低單位運營成本。

3.2 改良型卡魯塞爾氧化溝改進設計

新建一座改良型卡魯塞爾氧化溝，設計流量為416.7 m3/h，與原有氧化溝并聯運行。新建氧化溝在參照原有氧化溝的基礎上進行改進設計。氧化溝由進水池、選擇池、厭氧池、缺氧池、好氧池組成，詳見圖2。氧化溝污泥濃度為4 g/L，污泥負荷為0.095 kgBOD5/(kgMLSS·d)，污泥齡為18.80 d，水力停留時間為16 h，根據本次設計進出水水質，重新核算氧化溝運行參數，氧化溝污泥回流比調整為75%，內回流比為100%～150%。

圖2 氧化溝工藝平面圖

由于細格柵及鐘式沉砂池尾端設有配水井，僅于2 座氧化溝前各增設1 座進水閥門井，方便氧化溝的檢修以及放空。

為實現好氧段混合液的可控制回流，于好氧池與缺氧池的隔墻上增加了1 臺內回流泵，內回流泵選用穿墻泵，并在出水管口設置拍門防止缺氧區混合液非正常倒流。

選擇區、厭氧區分別設置1 臺及2 臺φ500 mm（功率N=3 kW）的潛水攪拌推進器實現攪拌或推流，缺氧區設置2 臺φ1 800 mm（N=3 kW）的潛水推進器；為解決好氧區水下推力不足的問題，好氧區增設1 臺潛水推進器，并增大了其他推進器的功率及葉輪尺寸，共設3 臺φ1 800 mm（N=3 kW）的潛水推進器；所有推進器采用預埋件固定吊臂，用絞盤代替手拉葫蘆，解決了膨脹螺栓固定導致的吊臂失衡問題。

好氧區采用曝氣轉碟進行曝氣，共設置6 臺曝氣轉碟，充氧量≥40 kgO2/h（標準狀況），其中4 臺定速（N=22 kW），另外2 臺變頻控制（N=30 kW）；同時，為便于安裝和檢修，增大了氧化溝轉碟曝氣設備兩端的檢修平臺空間，并于曝氣轉碟后方及側方設置了擋水板。

氧化溝出水采用旋轉式可調節堰門進行控制。此外，分別于厭氧區、缺氧區及好氧區池壁增加鋼爬梯，方便日常的維護及檢修。

3.3 二沉池的改進設計

新建1 座周進周出向心輻流式沉淀池，與原有二沉池并聯運行。為解決已建沉淀池水力負荷、固體負荷及出水堰負荷均偏高的問題，提高其沉淀效果，新建沉淀池在設計上降低了上述負荷。新建沉淀池設計流量為625 m3/h，直徑增大為30 m，池邊水深為4 m，表面負荷為0.9 m3（/m2·h），固體負荷為99 kg（/m2·d），出水堰負荷為1.84 L（/s·m），澄清區水力停留時間為2.5 h，污泥區水力停留時間1.5 h，污泥回流比R=75%。二沉池浮渣改用排渣斗進行排除，排渣斗設置塑料網框攔截浮渣并定期清理。

3.4 增設配水調節井

于改良型卡魯塞爾氧化溝與二沉池之間新建1 座配水井，配水井采用薄壁堰分配2 座二沉池的進水流量，并在配水井出水管之前分別設置閘門，通過閘門的開啟度調節進入一期、二期沉淀池的流量，進而可減少分配進入一期沉淀池的流量，降低其負荷，增加進入二期沉淀池的流量，在不增加水頭損失的情況下，可使一期、二期二沉池的負荷達到相同，實現2組二沉池的并聯運行，處理效果達到最佳。

3.5 其他問題的解決措施

1）經核算，廠區預處理構筑物土建尺寸、粗細格柵及鐘式沉砂池的處理量均滿足二期擴建的需求，僅對原有污水提升泵進行更換，更換后的污水提升泵流量Q=420 m3/h，揚程H=15 m，功率N=30 kW，共4 臺，3 用1 備。

2）新建紫外線消毒池1 座，選用先進、優質的消毒設備，采用機械自動清洗裝置及鎮流器控制系統，水位控制裝置采用固定溢流堰；巴氏計量槽與消毒池合建。

3）新建污泥濃縮池1 座，與新建二沉池對應，采用間歇式重力污泥濃縮池，污泥負荷為45 kg（/m2·d），于池底設置放空管道。此外，在污泥脫水機房進泥泵（螺桿泵）的進口端增設污泥切割機，解決進泥管道極易堵塞的問題。

4）新建污泥回流井內剩余污泥泵設計流量減小，解決同時開啟混合液回流泵及剩余泵會導致出水流量大幅度減小的問題。

5）新建紫外線消毒渠及巴氏計量槽將回用水泵調整至巴氏計量槽跌水后端，盡量避免對污水處理廠出水計量產生影響。

6）增加纖維轉盤濾池深度處理工藝，最大濾速為15 m3/（h·m2），有效過濾面積100.8 m2，使出水水質從一級B標準達到一級A 標準。

4 主要經濟技術指標

本次工程共改造排水管網節點29 處，污水管網8.5 km，雨水管渠3.6 km，排水管網建安費為2 354 萬元；污水處理廠的改擴建工程并未新征用地，工程的建安費1 354 萬元，按處理規模為2×104m3/d 核算，改造后的單位運營成本為0.46 元／m3。

5 結語

本工程確定了污水處理廠提標改造和擴建的工程方案，改善了污水處理廠進水水質，優化了污水處理工藝流程，對同工藝污水處理廠提標改造及擴建提供了一定的技術參考和借鑒。