某工業集中區工業污水處理工程設計及運行分析

李祖成

（安徽省城鄉規劃設計研究院有限公司，安徽 合肥 230022）

1 工程概況

本項目位于安徽省合肥市楊橋鎮建設工業集中區。該工業集中區定位以農副產品深加工為主導產業，以食品工業為主體。主要生產廢水企業以生豬屠宰加工、姜油生產和大蒜制品企業為主。其中生豬屠宰廢水含量占比80%，總廢水量約10 000 m3/d。從污水來源和污水量構成來看，本工業集中區主要為屠宰廢水，原水水質可生化性較好，但是經過預處理后可生化性降低，導致末端工業集中區進水水質可生化性較差。因此，本工程不能簡單按照常規城鎮污水處理選擇工藝。

2 工藝設計

2.1 設計進水水質

從本項目最大的服務企業的污水處理流程及進出水水質指標指征可知，經過企業內部預處理后，進入楊橋鎮工業集中區污水處理廠的廢水可生化性較差。通過綜合分析以及預留一定的處理空間，綜合確定本工程進水水質設計標準如表1所示。

表1 污水處理廠進水指標表 單位：mg/L

2.2 污水出水水質

由于本工程地處淮河流域，根據環保部門要求淮河流域的污水處理廠排放標準執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）的一級A標準，如表2：

表2 污水處理廠出水水質一覽表

2.3 工藝流程

污水處理系統的總體工藝流程一般包括預處理工段（細格柵及進水泵房、沉砂池、事故池、調節池、水解酸化池）、生化處理工段（改良型A2/O生化池+二沉池）、深度處理工段（高效沉淀池、反硝化深床濾池）及污泥處理工段（污泥池、污泥脫水機房）。本工程工藝流程詳見圖1。

圖1 污水處理工藝流程

2.4 工藝特點分析

2.4.1 預處理系統

預處理系統采用細格柵及進水泵房+平流沉砂池+調節池（兼做事故池）+水解酸化池組合工藝[1]。

產業集中區內企業均有污水預處理，本次設計不設粗格柵，直接采用細格柵對污水中較小顆粒的懸浮、漂浮物進行去除；采用平流沉砂池去除污水中粒徑大于0.2 mm，密度2.65 t/m3的砂粒，以保護管道、閥門等設施免受磨損和阻塞；調節池主要對水量和水質起調節作用，以及對污水pH值、水溫，有預曝氣的調節作用，還可用作事故排水；水解酸化池利用水解菌和產酸菌，將大分子、難降解的有機物降解為小分子有機物，改善廢水的可生化性，為后續處理創造有利條件。

2.4.2 生化處理系統

生化處理系統主要采用改良型A2/O+二沉池組合形式。

產業集中區內企業廢水氮磷含量較高，生化處理工藝需為脫氮除磷工藝。本工程在傳統A2/O生化工藝基礎上，在厭氧池前端設置預缺氧池，在加強生物脫氮功能的同時，促進厭氧池的厭氧釋磷，提高生物除磷去除率。采用多點進水方式，根據實際運行工況靈活調配厭氧段缺氧段進水比例，合理分配進水碳源，使反硝化作用和系統除磷效果能夠得到有效保證。同時將生化池與周進周出二沉池、污泥泵房合建，減少水頭損失和占地面積。

2.4.3 深度處理系統

深度處理系統采用混凝+沉淀+過濾組合工藝，具體采用高效沉淀池+反硝化深床濾池組合工藝。

高效沉淀池負荷高、占地小、運行穩定，可有效保證出水TP達標；反硝化深床濾池采用石英砂作為反硝化生物的掛膜介質，保障硝酸氮及懸浮物去除。

3 主要建構筑物設計

3.1 細格柵及提升泵房

細格柵及提升泵房結構尺寸：L×W×H=11.0 m×9.8 m×8.0 m池內設置兩臺回轉式格柵除污機規格：渠寬0.8 m，渠深5.50 m，安裝角80°，柵條間隙10 mm；一臺皮帶輸送機，帶寬500 mm，安裝角度0°，L=3.0 m，N=1.1～2.2 kW；潛水排污泵3臺，2用1備，規格：Q=330 m3/h，H=10.0 m，N=4 kW；皮帶輸送機1臺，帶寬500 mm，安裝角度0°，L=3.0 m，N=1.1～2.2 kW；鑄鐵鑲銅閘門4臺，規格：500 mm×500 mm，手電兩用[1]。

3.2 調節池（兼做事故池）

調節池（兼做事故池）結構設計尺寸L×W×H=36 m×18 m×7.0 m，設計平均流量420 m3/h，設計水力停留時間t=8 h，主要用于對水量、水質、pH值以及水溫調節，還可以用作事故排水。一座分兩組，每組配有一套雙曲面立式攪拌機，設計功率N=15 kW，葉輪直徑2 500 mm；配套2臺調節潛污泵，1用1備，單泵流量Q=659 m3/h，水泵揚程，H=10 m；配套2臺事故潛污泵，1用1備，單泵流量Q=100 m3/h 水泵揚程，H=10 m，電機功率N=11 kW。

3.3 水解酸化池

水解酸化池結構設計尺寸L×W×H=36 m×18 m×8.0 m，設計平均流量420 m3/h，水力停留時間12小時，主要在水解細菌、酸化菌作用下將不溶性有機物水解為溶解性有機物，將難生物降解的大分子物質轉化為易生物降解的小分子物質的過程，從而改善廢水的可生化性，為后續生化創造條件。結構形式為升流式水解酸化池。

3.4 改良型A2/O生化池+二沉池

改良型A2/O生化池+二沉池主要利用預缺氧、厭氧、缺氧和好氧區的不同功能，進行生物脫氮除磷，同時去除BOD5。利用周進周出二沉池對生化處理后的混合液進行固液分離，以保證出水水質。設計參數：1座2組，結構形式為半地下式鋼筋混凝土，污泥負荷0.105 kg BOD5/kg MLSS·d，污泥濃度3 500 mg/L～4 000 mg/L，污泥回流比100%，內回流比100%～300%，總停留時間25.9 h，預缺氧停留時間0.74 h，厭氧池停留時間1.95 h，缺氧池停留時間6.5 h，好氧池停留時間16.8 h，總有效容積10 874 m3，有效水深6.0 m。二沉池設計表面負荷q=0.96 m3/m2·hr，沉淀時間4.0 h，池直D=21 m，有效水深H=4.0 m，配有2臺中心傳動單管吸泥機（帶浮渣排除系統），生化池+二沉池單組設計尺寸：L×W×H=68.3 m×22.5 m×（5-7）m[2]。

3.5 高效沉淀池

高效沉淀池是依托污泥混凝、循環、斜管分離及濃縮等多種理論，通過合理的水力和結構設計，開發出的集泥水分離與污泥濃縮功能于一體的新一代沉淀工藝。設計參數：1座2組，結構設計尺寸為L×W×H=19.4 m×12.95 m×6.4 m，沉淀池設計表面負荷8.53 m3/m2·h，采用斜板沉淀池，斜板系乙丙共聚材料制作，安裝傾角60度，上升流速2.3～2.5 mm/s。

3.6 反硝化深床濾池

反硝化深床濾池是集生物脫氮及過濾功能合二為一的處理單元，是業界認可度較高的脫氮及過濾并舉的先進處理工藝。結構形式為半地下式矩形鋼筋砼構筑物，1座3格，單格凈尺寸：L×W×H=L×B=9.5 m×3.6 m，平均設計率速5.26 m/h，濾料粒徑2～4 mm，濾床深度2.0 m，濾池水頭損失約2.18 m。

3.7 接觸消毒池

消毒池采用次氯酸鈉消毒，深床濾池的上清液在消毒池中消毒，以殺死污水中的致病微生物和糞便大腸菌群，消毒后的污水達標排放。結構設計尺寸：L×B×H=16.6 m×5.0 m×4.5 m。

3.8 鼓風機房及配電間

鼓風機房及配電間主要是為廠區氧化段提供氧氣，為全廠生產提供電力。為框架結構，結構設計尺寸：L×B×H=43.2 m×10.5 m×8.6 m。鼓風機房配套3臺空氣懸浮鼓風機，單臺設計參數：風量Q=36 m3/min，N=90 kW，風壓P=70 kPa，2用1備。

3.9 加氯加藥間

加藥間與加氯間合建，框架架構，結構設計尺寸：L×B×H=50.4 m×9.9 m×7.2 m。加藥系統包含碳源投加系統、PAC投加系統、PAM投加系統，加氯系統為次氯酸鈉投加系統，碳源、PAC、次氯酸鈉投加系統主要包括了溶液輸送泵、溶液貯罐和溶液投加計量泵，PAM投加系統主要包括了PAM自動制備裝置和PAM溶液投加計量泵。主要設備：5臺折槳式攪拌機，N＝5.5 kW；3臺PAC溶液計量泵，流量Q＝260 L/h，功率P=0.75 kW，2用1備；3臺PAM溶液計量泵，流量Q＝330 L/h，功率P=0.75 kW，2用1備；3臺乙酸鈉溶液計量泵，流量 Q＝100 L/h，功率P=0.20 kW，2用1備；3臺次氯酸鈉投加泵，流量Q=42 L/h，P=0.25 kW，2臺；Q=2～5 L/h，P=0.18 kW，1臺。

3.10 污泥脫水系統

污水廠處理剩余污泥量：2 450 kg DS/d，含水率 99.2%的剩余污泥由污泥泵房的剩余污泥泵抽送至污泥池后，經疊螺污泥脫水機深度脫水后，產出污泥含水率≤80%的干泥餅。脫水濾液水經下水系統回流至本污水處理廠處理。設計污泥池1座，分2格，單格設計尺寸：L×B×H=4.5 m×4.5 m×5.0 m，設置攪拌機2臺，單臺N=11 kW；設計污泥脫水車間1座，設計尺寸：L×B×H=30.6 m×14 m×7.8 m，設置處理能力：180-360 kg DS/h；疊螺污泥脫水機2臺；PAM加藥裝置1套，制備能力2 000 L/h，N=2.2 kW；PAC加藥裝置1套，制備能力2 000 L/h，N=3.0 kW[2]。

3.11 除臭系統

根據污水廠總平面布置及除臭區域分布，污水廠按2套除臭系統設計，1#除臭系統負責收集處理格柵及進水泵房、調節池、水解酸化池、生化池，除臭設計處理規模Q=18 000 m3/h；2#除臭系統負責收集處理污泥池、污泥脫水車間，除臭設計處理規模Q=12 000 m3/h。臭氣經系統收集后，由管道輸送至生物除臭裝置，在附著于生物填料上的微生物新陳代謝的作用下，最后降解為CO2、H2O以及其他無/低害物質，凈化后的氣體進入排氣筒，實現氣體達標排放。

4 污水處理工藝去除率

污水處理工藝去除率如表3所示。

表3 污水處理去除率

5 運行分析

本工程總投資估算9 716萬元，其中：工程費用7 521.48萬元，工程建設其他費用1 134.88萬元，基本預備費692.51萬元，建設期利息367.13萬元。本工程直接運行成本為1.40元/m3（含電費、藥劑費、水費及人工費等）。