某市第二污水處理廠工程設計及運行分析

朱銘橋

（廈門路橋工程設計院有限公司，福建廈門 361006）

1 引言

某市第二污水處理廠占地面積3.73 hm2，位于城市現狀水系的下游，便于污水收集，利于尾水排放，對城市水資源影響較小。污水收集系統為分流制，片區污水以生活污水為主，污水處理廠規劃總規模5×104m3/d，一期實施規模2.5×104m3/d，服務面積14.95 hm2，規劃服務總人口14 萬人。工程總投資約0.8 億元，主要技術經濟指標：總占地面積3.73 hm2，容積率0.29，綠化率35.67%，單位處理成本約1.32 元/m3，單位經營成本約0.79 元/m3。

本工程采用融合多種工藝特點的 “多模式AAO+高密度沉淀+微過濾”處理工藝，提高污水處理廠應對水質及水量變化的能力，提升出水水質；同時，優化傳統手動設備，采用電動控制，增加遠傳功能，為運行管理提供方便。

2 設計進、出水水質

由于污水處理廠服務片區污水收集系統為分流制，地下水滲入量較小，參考該市其他污水處理廠進水水質，并進行污染負荷計算，確定設計進水水質。設計出水水質執行GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（以下簡稱《排放標準》）一級A 標準。設計進、出水水質詳見表1。

表1 設計進、出水水質及去除率

3 工藝流程

“多模式AAO+高密度沉淀+微過濾”處理工藝流程如圖1 所示。

圖1 工藝流程圖

4 工程設計

4.1 粗格柵及提升泵房

粗格柵與進水提升泵房合建，土建一次性建成，尺寸為17.5 m×12.2 m×11.35 m，設備按2 期安裝。配備2 臺回轉式格柵除污機，格柵間隙15 mm，格柵寬1.2m，安裝傾角75°；配備3 臺潛污泵（2 用1 備），單泵參數：流量Q=750 m3/h，揚程H=16 m，功率N=55 kW。

4.2 細格柵及曝氣沉砂池

采用合建形式，土建一次性建成，尺寸為20.7 m×6.6 m×5.0 m，一期設備按2.5×104m3/d 安裝。配置2 臺轉鼓式細格柵，格柵間隙6 mm，格柵渠寬1.02 m，安裝傾角35°；曝氣沉砂池水力停留時間2.5 min，設計水平流速0.05 m/s，有效水深2.0 m，每立方米污水的曝氣量為0.2 m3。

4.3 多模式AAO生化池

AAO 池為全封閉池型，一期設計規模2.5×104m3/d，采用多模式AAO 生化池1 座，分2 格，結構尺寸為54.8 m×44.1 m×8.5 m，設計有效水深7.0 m，總水力停留時間10.6 h，污泥濃度為4.0 g/L，污泥負荷為0.08 kg BOD5/（kg MLSS·d），污泥回流比50%～100%，混合液回流比100%～300%，氣水比4.3∶1。

主要設備有磁懸浮高速離心鼓風機3 臺（2 用1 備），單臺Q=54.6 m3/min，P=90 kPa，N=100 kW；混合液回流泵6 臺（4 用2 備），單臺Q=120 L/s，H=1.5 m，N=7.5 kW。

4.4 二沉池

一期設計采用周進周出輻流式二沉池2 座，單座直徑28 m，設計表面負荷1.25 m3/（m2·h），池邊有效水深4.0 m，沉淀時間為3.2 h。

4.5 高密度沉淀池

高密度沉淀池共設1 座，尺寸為31.7 m×25.2 m×8.2 m，一期設備按2.5×104m3/d 配置；表面水力負荷10 m3/（m2·h），混合時間1.5 min，絮凝時間13 min。主要設備有潛水軸流泵3 臺（2 用1 備），單臺Q=720 m3/h，H=6 m，N=22 kW；污泥回流泵3 臺（2 用1 備），單臺Q=20～100 m3/h，H=6 m，N=15 kW。

4.6 微過濾

一期配置法捷斯R200Ⅲ型精密過濾器2 臺，單臺過濾能力Q=20 000 m3/d，尺寸3.9 m×1.7 m×2.2 m，過濾孔徑20 μm，抗沖擊負荷系數K=1.3，沖洗壓力P=0.6 MPa。

4.7 接觸消毒池

采用次氯酸鈉消毒，接觸消毒池為全地埋式，土建一次性建成，尺寸為40.4 m×8.7 m×6.2 m，有效水深5.3 m，有效接觸時間35 min。

4.8 脫水機房

設計剩余污泥濃度8.0 g/L，污泥含水率97%，干泥量為1 750 kg/d，脫水后污泥含水率80%。脫水機房為框架結構，土建一次性建成，尺寸為34.8 m×10.0 m×6.9 m，一期配備2 臺帶式脫水機，單臺Q=15～30 m3/h，N=4.5 kW。

5 設計特點

5.1 自動化程度高，運行管理方便

各類堰門、渠道閘門等設備均采用電動控制，并設置信號傳輸功能，由全廠控制平臺統一控制；同時，在曝氣沉砂池、生化池、二沉池、高密度沉淀池等主要處理單元設置了在線水質監測儀；出水單元內設置pH 儀、多參數水質分析儀（CODCr、SS），TP、TN 分析儀等；實時監測各單元水質情況，調節加藥量、回流量、曝氣量等，優化運行管理手段。

5.2 采用深水型多模式AAO工藝

本工程采用的AAO 生化處理工藝，是在傳統AAO 工藝的基礎上進行改良；常規AAO 池有效水深在4.0～5.5 m，本設計有效水深7.0 m，屬于深水型反應池，池內每個單元內設置高效推流器，保證水流的穩定性及水質的均勻性。

多模式AAO 采用總進水分配渠，在缺氧區、厭氧區、好氧區分別設置電動進水調節堰門，同時在池型內部設置混合液回流電動閘門，可有效調節混合液回流量。在實際運行過程中，多模式AAO 可通過堰門及閘門改變池型，實現各種功能的切換；通過多點進水、調節混合液回流量，可實現傳統AAO、倒置AAO、改良AAO 等多種運行模式，在去除有機物的同時能高效實現脫氮除磷，耐沖擊負荷強，運行穩定，管理方便。國內學者的研究也證實了這一特點[1-3]。

5.3 采用微過濾技術

微過濾技術是近年來應用越來越廣泛的深度處理技術，與傳統濾布濾池相比，精密過濾器無須大型土建結構，可安裝在設備間，節省了大量的空間；同時，設備配備自動反沖洗系統，反沖洗、過濾互不影響，可連續運行，反沖洗水可取自過濾后水，自用水量僅為0.3%左右，遠低于其他類型過濾的反沖洗用水量。

6 運行情況分析

該污水廠2021 年1～12 月平均進水、出水水質見表2。由2021 年全年水質表可以得出以下結論。

表2 2021 年平均進、出水水質表

1）除CODCr、BOD5外，SS、氨氮、TN 及TP 進水均存在超過設計值現象，反映出進水水質波動較大；但出水水質均能穩定達到排放標準，說明該處理工藝耐沖擊負荷能力強、處理效果穩定。

2）分析各污染物的去除率，CODCr在90.7%～96.6%，BOD5在98.2%～99.1%，SS 在94.7%～98.4%，氨氮在98.7%～99.7%，TN在56.5%～81.7%，TP 在90.4%～97.1%；除TN 外，其他指標的去除率均在90%以上，反映出該處理工藝的高效性。

3）應用本工藝處理生活污水，CODCr、BOD5、氨氮及TP 均可穩定達到Ⅳ類水質標準，但TN 與Ⅳ類水質標準相差較大；若想進一步提升TN 去除率，后續需增加深度脫氮工藝。

第二污水處理廠建成投產2 年多以來，運行穩定，出水水質優于設計水質，完全達到《排放標準》一級A 標準。

7 結語

1）采用多模式AAO 生化處理工藝處理城鎮污水，對CODCr、BOD5、SS、氨氮、TN 及TP 均有較好的去除效果，后續采用高密度沉淀+微過濾工藝可進一步提升出水水質，穩定達到《排放標準》一級A 標準，部分指標可穩定達到Ⅳ類水質標準。

2）微過濾技術是一種經濟型強、運行可靠的污水深度處理方法，本設計采用的精密過濾器屬于較為先進的處理設備，達到了節約費用、降低能耗的目的，在實際運行過程中取得了非常好的效果。