技术
普江某污水处理厂于2004年建设,工程设计规模为10 x104 m3/d,分两期实施,设计出水水质需达到«城镇污水处理厂污染物排放标准»( GB18918- 2002)一级 B标准。
至2011年,晋江某污水处理厂日处理水量已达设计最大负荷,为应对主城区及周边邻近地区日益增大的汚水排放量,及保护晋江及泉州湾水体环境,迫切需要对该污水厂实施扩容提标改造。
扩容改造污水厂总处理规模为15 x104 m3/ d,出水水质达到«城镇污水处理厂污染物排放标准»(GB18918-2002)一级 A标准。
1、原污水厂概况：
原污水厂采用“A/0法+硅藻精土”污水处理工艺，工艺流程如下：
经提升后市政污水→细格栅→旋流沉砂池→巴氏计量槽→缺氧池→好氧池→二沉池→机械混合澄清池(投加硅藻精土)→紫外 C消毒池→排放 。
2011年1月一2012年10月晋江某污水厂进、出水水质见下表，可见，出水水质优于一级 B标准。 目前该厂出水除 TN、TP、SS指标外，其余均可稳定达到一级 A标准，其中 TN指标接近一级 A标准，TP和 SS与一级 A标准差距较大。
2、原污水厂存在的问题：
①汚水厂布置较为紧凑,生产及辅助建筑等均无预留空位,汚水厂扩容升级改造构筑物较难布置;
②原有2座投加硅藻土的机械澄清池,实际运行中该构筑物闲置;
③原厂处理工艺为缺氧/好氧工艺,无厌氧段,无法实现生物除磷;
④A/0生化池中有预留硝化液回流泵安装位, 但运行中硝化液回流泵并未安装使用;
⑤储泥池停留时间过短,仅30 min,汚泥未经压缩沉降,含水率较高,影响后续污泥脱水装置运行 。
3、升级改造工艺流程：
改造工程设计进水水质：
通过分析晋江某污水厂月检测水质报表,采用90%的保证率,最终确定的改造工程的主要进、出水水质指标如表2所示
通过对原污水厂月检测水质报表分析可知,若以一级 A标准考核其出水水质,COD、BOD5和 NH3 - N均达标,而 TN在达标线波动,TP和 SS不达标。 所以，改造工程在保持现有 COD、BOD5和 NH3 - N 处理率的前提下,重点为 TN、TP和 SS的去除。原有一、二期10 x104 m3/d生物处理段为A/0 工艺,缺生物除磷单元,受用地制约无法增设厌氧单元,因此对原有A/0池改造集中于强化 TN的去除。
1.国内外实际运行经验表明，采用生物除磷的方法，磷的去除量一般约为 BOD5去除量的3.5% ~4.5% (泥龄为5 ~20 d)，采用生物除磷工艺很难达到出水含磷量低于1 0 mg/L的排放要求。
2.对于低浓度污水,生物除磷难以满足处理要求,需要增加化学除磷处理。
3.化学除磷存在的问题就是需要投加大量的絮凝剂,从而增加运行费用和维护操作量 。 侧流除磷工艺( Phostrip)主体部分为常规活性污泥工艺, 回流汚泥的一部分(取6% )旁流进入厌氧释磷池(停留时间取12 h) ,聚磷菌在此释放磷,含磷上清液进入化学除磷池,投加石灰与水中磷反应形成差基磷灰石沉淀而去除。
4.提出与 A/A/0工艺结合的侧流生物除磷工艺单元去除磷量占系统除磷总量的54. 5% ,出水 TP可稳定在 0. 3 mg/L以下。
5.生化处理之后的汚水在经过二沉池泥水分离后SS一般可以控制在20 mg/L以下,水中残留的生物絮体和胶体颗粒,一般可采用混凝、沉淀和过滤工艺去除。周鹏等[5]通过对 D型滤池、纤维束滤池和纤维转盘滤池进行技术经济比较,得出纤维转盘滤池运行费用低、土建施工简单和运行管理方便等优点 。 并且重f维转盘滤池占地和水头损失也比常规滤池小,因此深度处理单元采用机械絮凝反应池和纤维转盘滤池。
综上,改扩建工程思路如下：
①因厂外污水进水方向的变动,原一、二期细格栅,旋流沉砂池及巴氏计量槽拆除,于新厂区合并新建;②原一、二期A/0 池增设硝化液回流泵,回流比取2o0% ;
③新建5 x 104 m3/d规模的A/A/0生化池及二沉池;
④新建15 x104 m3/d规模机械絮凝反应池和纤维转盘滤池及配套加药等深度处理设施;
⑤原一、二期紫外 C 消毒池,由于新增深度处理単元后水头损失增加1. 35 m,经校核已无法自流进水,因此需拆除新建;
⑥原一、二期储泥池停留时间过短,仅30 min,新建储泥池;
⑦污泥浓缩脱水机房原设计已预留远期设备安装位置,因此土建构筑物可利用现有,需添置5 x104 m3/d污泥浓缩脱水设备;
⑧原有闲置2座投加硅藻土的机械澄清池,经改造作为化学除磷池使用,并新建厌氧释磷池 。
工艺流程图
4、工艺设计参数
前处理単元：
因市政污水管网末端提升家站进水改至新厂区,原一、二期的细格栅,旋流沉砂池及巴氏计量槽废弃,并于新厂区新建,这三个构筑物采用合建式, 土建按20 x104 m3/d规模施工,设备按15 x104 m3/ d规模安装(预留5 x104 m3/d远期扩展) 。
① 细格栅：细格栅池设四道进水渠道,单渠净宽为1.8 m,深为2.2 m;安装3台网板式阶梯格栅除污机,格栅宽为1 700 mm,过滤网孔直径为7 mm,栅前水深为1. 2 m，过栅流速为1. 0m/s;设计格栅拦截的栅渣量约为9.75 m3/d,含水率为80% , 栅渣由一套9500 mm、i10 000 mm的螺旋输送机脱水后打包外运。
② 旋流沉砂池：三期设旋流沉砂池2格,每格沉砂池直径为5.80 m,有效水深为1.45 m;砂斗直径为1.5 m,深度为2.50 m。高峰流量停留时间为35 s,平均水力停留时间为46 s，平均水力负荷为78 m3/(m2 ˙ h)。设计排砂量约4.5 m3/d,沉砂含水率约为60% ，密度约为1 500 kg/m3,间隔2 d清除沉砂,砂水混合物由提砂泵输送至砂水分离器 。
③ 巴氏计量槽：巴氏计量槽渠道平面尺寸为23.78 m x3. 15 m，总高为2. 15 m，根据远期规模选择喉宽为1 500 mm、测量范围为 0.60~3.50 m3/s 的咽喉式巴氏计量槽一个。
生物处理单元：
① 生物池：
一、二期已建A/0池4组,总规模为10 x104;m3/d,总停留时间为10 h,缺氧区停留时间为2. 0 h,好氧区停留时间为8. 0 h,原设计硝化液内回流比为200% ,施工已预留硝化液回流泵安装位,硝化液回流泵并未安装使用,为使总氮稳定达标,本期改造按原设计添置硝化液回流泵4套共16台 。
三期新建一组 A/A/0池,按单组5 x104 m3/d 规模设计,平面尺寸为91. 80 m x50. 00 m,有效水深为5.5 m,总高度为6.2 m。 A/A/0生化池有效总容积为25 208.0 m3 ,总停留时间为12. 1 h;厌氧区、缺氧区和好氧区水力停留时间分别为1. 30、2.60和8. 20 h;好氧区曝气设计气水比为6. 33 : 1 , 标准需氧量为791. 75 kg/h;污泥浓度(MLSS)为3500 mg/L,好氧区汚泥负荷为 0. 10 kgBOD5/ (kgMLSS˙ d) ,硝化液回流比为200% ,污泥回流比为100% ,汚泥龄为17 d。
② 二沉池：
三期新建1座周边进水、周边出水辐流式沉淀池,设计规模为5 x104 m3/d。单座池内径为55 m, 池壁高为3. 5 m,总高度为6. 3 m。 二沉池设计表面水力负荷为0.88 m3/(m2 ˙ h) ,池内配1套周边传动全桥式舌li吸泥机,出水采用环形集水糟,双侧溢流堰出水。
深度处理单元：
① 机械絮凝反应池、纤维转盘滤池：
机械禁凝反应池和纤维转盘滤池合建,总平面尺寸为37. 80 m x20.00 m,设计规模为15 x104 m3/ d 。 絮凝剂与进水在机械混合池充分混合后进入机械絮凝反应池,在框式搅拌机慢速搅拌下形成絮凝体,然后进入滤布滤池过滤。
机械混合池1组,两格,单格有效尺寸为3. 00 m x3.00 m,有效水深为4.45 m,池总高为5. 20 m, 有效停留时间为36 s,搅拌速度梯度 G值取700 s-' ,内设折桨批样机两台,转速为65 r/min。絮凝剂选用聚合氯化铝,加药量取10 mg/L。
机械絮凝反应池1组,四单元并联运行,每单元四格串联,单格有效平面尺寸为4.70 m x4.70 m, 有效水深为4.00~4. 25 m,池总高为5. 20 m,有效停留时间为15 min。机械絮凝反应池设四级搅拌, 第一、二、三和四级框式搅拌-机業板边缘设计线速度分别为 0. 5、0. 4、0. 3和 0. 2 m/s,助凝剂选用聚丙烯酰胺,加药量取2 mg/L。
转盘滤池1组3格并联运行,单格平面尺寸为8.80 m x4.00 m,总高为5. 20 m,工作工况水深为3.40 m,反冲洗工况水深为3.70 m。滤池选用3套过滤设备,滤盘直径为3. 0 m,总滤盘数量为60个, 总有效过滤面积为756 m2。反冲洗水量为进水量的2% ,反洗泵流量为50 m3/h,扬程为70 kPa,选用12台,滤盘驱动电机转速为0.5 r/min,选用3台。② 紫外 C消毒池：
三期新建紫外消毒池1座(现有紫外 C消毒池拆除) ,土建规模按20 x104 m3/d设计,设备按15 x 104 m3/d安装。平面尺寸为18. 10 m x29.90 m,平均有效水深为 0. 92 m,高度为2. 55 m,有效接触时间为30 s,消毒池内设4格,并联运行,单格渠宽为3.40 m,三期使用其中3组,一组封堵。紫外消毒模块3套,共计480支灯管。
污泥处理单元：
① 储泥池：
一、二期工程剩余污泥量约为2 349 m3/d,三期工程剩余污泥量约1 178 m3/d,含水率为99. 6% , 三期设计建设储泥池1座,単座直径为16. 0 m,池底坡度为0. 12,池高度为6. 10 m。配置悬挂式中心传动刮泥机1台。
② 污泥浓缩脱水机房：
厂内已有污泥浓缩脱水机房一座,且一期已预留远期设备安装位置,因此三期只需要添置5 x104 m3/d汚泥浓缩脱水设备。进泥含水率约98.0% ,体积约235.6 m3/d,PAM加药量为4. 5g/kg,共21. 2 kg/d,选用污泥带式压滤机2台,带宽为2. 5 m,处理能力为45 m3/h,每天工作5 h,备用一台。
侧流除磷工艺单元：
① 厌氧释磷池：
厌氧释磷池泥量按照回流污泥量的6%设计, 即9 000 m3/d,设计停留时间为15 h,进口污泥含水率为99. 3% ,出口污泥含水率为97. 0% ,富磷上清液1 050 m3/d进入除磷沉淀池,释磷污泥3 450 m3/ d 回流至生物池中的好氧区,设计建设厌氧释磷池2 座,每座直径为30. 0 m,池底坡度为 0. 12,池高度为5.0 m。每座配置单周边传动吸泥机1台。
② 除磷沉淀池：
旁路化学除磷系统规模按15 x104 m3/d考虑, 厌氧释磷池上清液、储泥池上清液和脱水车间压滤液总量约为4 000 m3/d。利用厂内现有2座机械澄清池(直径为25.6 m,总高为8.0 m)中东側的1座作为除磷沉淀池,投加药剂为氢氧化钙。
鼓风机房：
一期已建有10 x104 m3/d规模鼓风机房, 为一、二期生物池供氧,三期新建生物池位于新厂区,与原有鼓风机房距离较远,若采用管路长距离供气,沿程压力损失较大,因此三期考虑在新厂区新建鼓风机房,土建按10 x104 m3/d规模建设,设备按照5 x104 m3/d规模安装,预留远期设备安装位置。 三期标准需氧量为791. 75 kg/h,标准供气量为13 195. 88 m3/h,设-、f1-建设教风机房一座,砖混结构,平面尺寸为27. 50 m x12. 70 m,高度为8. 50 m。 三期配备多级离心风机3台(2用1备) ,均为变频, 単台离心鼓风机风量为150 m3/min,风圧为68. 8 kPa,单台功率为250 kW。
改造工程设计进水水质：
改造后运行效果及经济指标：
升级改造稳定运行后,出水指标均达到一级 A 标准,2015年2月一4月进、出水水质见下表。
2015年2月一4月进、出水水质
本工程含一、二期提标改造和三期扩容工程，工程总投资为11 913. 30万元，一、二期工程升级改造投资为2 003. 35万元,三期工程投资为9 909. 95万元，三期工程吨水投资为1 981. 99元，三期汚水处理总成本为 0. 747元/m3 ，三期经营成本为 0. 512 元/m3。
污水厂一、二期升级改造工程充分利用原汚水厂的缺氧/好氧生物池,强化系统的反硝化功能以改善总氮的去除效果,增加纤维转盘滤池深度处理和側流除磷工序,运行结果表明,出水水质优于一级 A 标准。
