寧鄉(xiāng)市污水處理廠提質(zhì)擴(kuò)容建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)技術(shù)方案

李志剛 周楊

（湖南博世科環(huán)?？萍加邢薰?，湖南長沙410000）

1 引言

寧鄉(xiāng)市污水處理廠位于溈水下游西岸彭里橋，緊鄰三環(huán)東路和沿江大道，服務(wù)范圍主要為老城組團(tuán)、新城組團(tuán)、城南組團(tuán)及金玉工業(yè)集中區(qū)，總納污面積49.38 km2。規(guī)劃服務(wù)范圍內(nèi)人口約30.6 萬人。一期工程建設(shè)總規(guī)模為5.0×104m3/d，二期工程建設(shè)總規(guī)模為10.0×104m3/d。一期已建工程污水處理工藝為預(yù)處理—卡魯塞爾2000 氧化溝—二沉池—紫外消毒池—排放至溈水，出水水質(zhì)執(zhí)行GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級B標(biāo)準(zhǔn)，剩余污泥經(jīng)帶式濃縮壓濾機(jī)脫水后外運(yùn)。

寧鄉(xiāng)市污水處理廠提質(zhì)擴(kuò)容前已處于超負(fù)荷狀態(tài)，處理量平均為5.7×104m3/d，其處理能力及出水水質(zhì)均不能滿足現(xiàn)行要求，急需啟動(dòng)提質(zhì)擴(kuò)容工程。

2 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

本項(xiàng)目進(jìn)水水質(zhì)參照現(xiàn)行污水處理廠的運(yùn)行數(shù)據(jù)及同級別污水處理廠的相關(guān)數(shù)據(jù)，出水水質(zhì)執(zhí)行GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A 標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)見表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

3 處理工藝

3.1 提質(zhì)改造工藝

本項(xiàng)目出水水質(zhì)新標(biāo)準(zhǔn)較原排放水質(zhì)要求提高，一期僅采用二級處理工藝處理污水，水質(zhì)已無法達(dá)到目標(biāo)水質(zhì)要求。故需要對原工藝進(jìn)行技術(shù)改造，同時(shí)增加深度處理工藝。

根據(jù)國內(nèi)類似項(xiàng)目工程經(jīng)驗(yàn)，提質(zhì)改造工程擬采取以下技術(shù)措施：

目前寧鄉(xiāng)市污水處理廠預(yù)處理段細(xì)格柵＋旋流沉砂池運(yùn)行情況一般，旋流沉砂池效果不佳，出砂量少。根據(jù)分析是一期施工時(shí)土建部分施工精度較差，導(dǎo)致沉砂池水力條件一般，沉砂效果較差。結(jié)合預(yù)處理段現(xiàn)狀運(yùn)行情況，本項(xiàng)目考慮新建細(xì)格柵及沉砂池，待建成運(yùn)行后廢除一期細(xì)格柵及沉砂池。

從實(shí)測出水水質(zhì)來看，進(jìn)水水質(zhì)正常的情況下出水基本滿足GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級B 標(biāo)準(zhǔn)，但按照本項(xiàng)目實(shí)施目標(biāo)水質(zhì)不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。主要存在污泥負(fù)荷偏高，尤其是缺氧區(qū)停留時(shí)間偏短、脫氮能力不足的問題。據(jù)此，本次提質(zhì)改造建議延長生化處理停留時(shí)間或降低生化處理的負(fù)荷。若將氧化溝減量運(yùn)行，則二沉池相應(yīng)減量，擴(kuò)建系統(tǒng)規(guī)模需相應(yīng)增加，現(xiàn)有設(shè)施處理能力未得到充分利用。故建議對氧化溝（5×104m3/d）進(jìn)行改造，增加推流設(shè)施，將氧化溝表面曝氣改為底部曝氣，加大好氧池充氧效率。同時(shí)在好氧區(qū)選取部分池容投加懸浮填料［1］，將氧化工藝改為MBBR 工藝，以滿足本項(xiàng)目目標(biāo)進(jìn)出水水質(zhì)。另在廠區(qū)東側(cè)空地新建生化池，滿足本次污水處理廠擴(kuò)建水量需求。

同時(shí)，為滿足本次提標(biāo)需求，需在現(xiàn)狀處理構(gòu)筑物后增加深度處理構(gòu)筑物，以確保污水處理廠出水達(dá)標(biāo)排放。

通過上述分析，本項(xiàng)目提質(zhì)改造形成如下總體工藝路線：預(yù)處理＋氧化溝改造（改為底曝、投加填料并增加推流設(shè)施）＋新建深度處理＋紫外消毒。

3.2 擴(kuò)容新建工藝

根據(jù)國內(nèi)類似項(xiàng)目工程經(jīng)驗(yàn)，擴(kuò)容工程采取以下工藝單元：二級生化采用具有回流污泥反硝化、強(qiáng)化除磷脫氮功能的污水處理工藝，如改進(jìn)的A/A/O系列工藝或氧化溝系列工藝。有機(jī)物（COD，BOD5）和氮、磷的達(dá)標(biāo)去除應(yīng)盡量在污水二級生化處理工藝單元中完成，特別是TN 和NH3－N 的去除。A/A/O 工藝作為一種目前城市污水處理廠普遍采用的工藝，具有工藝成熟、運(yùn)行穩(wěn)定、處理效果好、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富的優(yōu)點(diǎn)，但需要對傳統(tǒng)A/A/O 工藝進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，提高其脫氮效果。據(jù)此提出采用多段A/A/O 工藝［2］（改良型的巴登福工藝），盡可能地提升二級生物處理的生物脫氮能力。同時(shí)，設(shè)置深度處理段，以確保污水處理廠出水達(dá)標(biāo)排放。多段A/A/O 工藝流程見圖1。

圖1 多段A/A/O 工藝流程

通過上述分析，擴(kuò)容工程（5×104m3/d）形成如下工藝路線：預(yù)處理＋多段A/A/O 生化池（具有回流污泥反硝化、強(qiáng)化除磷脫氮功能）＋深度處理＋紫外消毒。

3.3 深度處理工藝

從工程生化處理單元來看，為保證TN，NH3－N達(dá)標(biāo)，對二級生化處理段進(jìn)行了強(qiáng)化。因此在深度處理工藝的選擇中著重考慮TP 及SS 去除，同時(shí)進(jìn)一步保證TN，NH3－N 達(dá)標(biāo)排放。選擇的工藝應(yīng)確保出水水質(zhì)好、運(yùn)行穩(wěn)定、管理簡便、低耗節(jié)能。經(jīng)以上分析，本項(xiàng)目污水深度處理設(shè)計(jì)采用“高效沉淀池＋纖維濾布濾池＋紫外消毒”的工藝。

（4）賬本分叉問題。在區(qū)塊鏈中，通常以最長的鏈作為主鏈，礦工在最長的鏈上進(jìn)行挖礦。在PoW共識(shí)算法下，由于礦工算力有限，面臨多條鏈時(shí)，礦工通常會(huì)在最長鏈上進(jìn)行挖礦。然而在PoS共識(shí)機(jī)制下，礦工為了自身利益，通常會(huì)選擇多個(gè)鏈進(jìn)行挖礦，這可能導(dǎo)致區(qū)塊鏈的分叉。同時(shí)，攻擊者如果使用了預(yù)計(jì)算與幣齡累積攻擊同樣可能造成賬本分叉。

4 污泥處置

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)將脫水后的泥餅送往垃圾填埋場進(jìn)行衛(wèi)生填埋。根據(jù)GB/T 23485—2009《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋用泥質(zhì)》的要求，進(jìn)入垃圾填埋場的污泥含水率必須低于60%。采用傳統(tǒng)的機(jī)械濃縮、帶式壓濾機(jī)（或離心壓濾機(jī)）工藝，難以達(dá)到60%含水率的要求。本項(xiàng)目對原污泥脫水系統(tǒng)進(jìn)行改造，改造后采用重力濃縮池、污泥調(diào)理池、板框機(jī)組合的污泥深度脫水工藝。

5 除臭工藝

生物除臭法具有運(yùn)行成本低、可避免污染物轉(zhuǎn)移、去除率可超過90%等優(yōu)點(diǎn)，本項(xiàng)目除臭選用生物除臭法。

6 污水處理廠總體工藝流程

綜上所述，本項(xiàng)目污水處理廠包括預(yù)處理、二級處理、深度處理和污泥處理4 個(gè)系統(tǒng)，綜合后本項(xiàng)目提質(zhì)擴(kuò)容工藝流程見圖2。

圖2 污水處理廠提質(zhì)擴(kuò)容工藝流程

7 總體設(shè)計(jì)

寧鄉(xiāng)市污水處理廠一期總用地面積54 406.56 m2。本項(xiàng)目計(jì)劃將現(xiàn)狀紅線東北側(cè)22 147.90 m2征收作為建設(shè)項(xiàng)目用地，提質(zhì)擴(kuò)容后的總規(guī)模為10×104m3/d。

7.1 現(xiàn)狀平面布局

現(xiàn)污水處理廠廠區(qū)內(nèi)污水處理構(gòu)筑物按半地下式結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，附屬性構(gòu)筑物建于地面之上，考慮整體與周圍主體環(huán)境相匹配，并設(shè)環(huán)路與外圍主干道相連。平面布局按廠前區(qū)、生產(chǎn)區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)進(jìn)行功能分區(qū)，并考慮物流、人流互不竄擾，風(fēng)向?qū)Τ魵鈹U(kuò)散的影響等因素進(jìn)行布置。

廠前區(qū)：當(dāng)?shù)囟臼⑿衅憋L(fēng)，夏季盛行東南風(fēng)。廠前區(qū)設(shè)在廠區(qū)的西南角，根據(jù)風(fēng)向，此處在整個(gè)廠區(qū)中空氣環(huán)境質(zhì)量最佳。廠前區(qū)布置有綜合樓、傳達(dá)值班室，對外向南與沿江大道相接，對內(nèi)與生產(chǎn)區(qū)之間用綠化隔離帶分開，以保證廠前區(qū)優(yōu)美的環(huán)境。

生產(chǎn)區(qū)：包括污水處理設(shè)施，如預(yù)處理系統(tǒng)、生化處理系統(tǒng)等。生產(chǎn)區(qū)通過綠化帶與廠前區(qū)隔離開來，在生產(chǎn)區(qū)布置粗格柵井、進(jìn)水提升泵站、細(xì)格柵井、沉砂池、氧化溝、二沉池、紫外消毒池等。

輔助生產(chǎn)區(qū)：主要包括配電間、機(jī)修間、倉庫及車庫，污泥處理系統(tǒng)的貯泥池、污泥脫水間和污泥堆棚等。

7.2 本期工程平面布局

本次提質(zhì)擴(kuò)容工程保持廠前區(qū)及一期生產(chǎn)區(qū)總體布局不變。

本期生產(chǎn)區(qū)：與一期對稱布置于廠區(qū)東側(cè)，主要包括預(yù)處理系統(tǒng)、生化處理系統(tǒng)、深度處理系統(tǒng)等。細(xì)格柵及曝氣沉砂池、多段A/A/O 生化池、二沉池自北向南布置，以使流程順暢。深度處理系統(tǒng)布置于兩期生化系統(tǒng)中間，兼顧一二期生化處理構(gòu)筑物，兩期生化處理構(gòu)筑物出水進(jìn)入深度處理構(gòu)筑物處理，最后經(jīng)紫外消毒池消毒后出水。

本期輔助生產(chǎn)區(qū)：鼓風(fēng)機(jī)房及配電間、加藥間位于廠區(qū)中部，污泥脫水機(jī)房位于廠區(qū)北側(cè)，兼顧與一期工程相銜接的原則。一期污泥脫水間改造為機(jī)修倉庫及員工活動(dòng)中心。

廠區(qū)平面布置在充分滿足工藝要求的前提下，兼顧一二期的整體布局，二者有機(jī)聯(lián)系，渾然一體，又不失一期自身的相對獨(dú)立性。構(gòu)建筑物布局緊湊，水力流程順暢，各管渠、動(dòng)力線路和交通要道短捷，有效降低了構(gòu)建筑物之間的水頭損失，維修管理方便。污水處理廠鳥瞰圖見圖3。

圖3 污水處理廠鳥瞰

8 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

8.1 預(yù)處理構(gòu)筑物

預(yù)處理構(gòu)筑物包括粗格柵，進(jìn)水泵房改造后設(shè)計(jì)規(guī)模為10×104m3/d，拆除原細(xì)格柵旋流沉砂池，新建1 座細(xì)格柵及曝氣沉砂池，設(shè)計(jì)規(guī)模為10×104m3/d。

8.2 氧化溝改造為MBBR

氧化溝提質(zhì)改造后缺氧區(qū)有效容積為3 671.1 m3，停留時(shí)間為3.5 h；好氧區(qū)有效容積為11 080 m3，停留時(shí)間為10.6 h；MBBR 區(qū)池容為2 500 m3，設(shè)計(jì)填料投加比為30%。改造后規(guī)模為5×104m3/d。

8.3 多段A/A/O 生化池

設(shè)計(jì)規(guī)模為5×104m3/d，分2 組。污泥負(fù)荷為0.064 kg BOD5/（kgMLSS·d），MLSS 為4 g/L，泥齡為12.5 d，總水力停留時(shí)間為15.79 h，平面尺寸為85.8 m×34.1 m，有效水深為6.0 m。

8.4 新建二沉池

設(shè)計(jì)規(guī)模為5×104m3/d，分2 組，周進(jìn)周出式。內(nèi)徑為42 m，平均表面負(fù)荷為0.75 m3/（m2·h），最高表面負(fù)荷為0.97 m3/（m2·h）；水力停留時(shí)間為1.98 h；有效水深為4.1 m。

8.5 高效沉淀池

設(shè)計(jì)規(guī)模為10×104m3/d，1 座分2 格。沉淀池區(qū)直徑為18 m，單格有效面積為254 m2，上升流速為9.8～12.8 m/h。

8.6 濾布濾池

設(shè)計(jì)規(guī)模為10×104m3/d，1 座分4 格。設(shè)備數(shù)量為4 套，濾盤直徑為3 m，濾盤數(shù)量為16 盤/套。設(shè)計(jì)進(jìn)水SS≤20 mg/L，出水SS≤10 mg/L；平均濾速≤5.2 m/h。

9 結(jié)論

本項(xiàng)目建成后將使排入溈水的污染物濃度極大降低，設(shè)計(jì)規(guī)模為10×104m3/d，投運(yùn)后預(yù)計(jì)污染物質(zhì)COD，BOD，SS，TN，NH3－N，TP 的削減量分別為10 950，5 110，7 665，1 131.5，1 095，127.75 t/a，能明顯地改善地表水水質(zhì)，環(huán)境效益、社會(huì)效益顯著。