城市污水處理廠升級改造工程設(shè)計(jì)

李靜

摘 要：結(jié)合工程應(yīng)用實(shí)例，重點(diǎn)圍繞進(jìn)、出水水質(zhì)、改造思路的確定、工藝技術(shù)的確定和構(gòu)筑物設(shè)備等方面對城市污水處理廠的升級、改造工程的設(shè)計(jì)工作進(jìn)行探討。實(shí)際運(yùn)行效果表明，設(shè)計(jì)工藝可行性高，且污水處理廠的出水水質(zhì)也可以達(dá)到（GB 18918—2002）的一級A標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；氧化溝；工藝確定；運(yùn)行效果

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）03-0067-02

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，相關(guān)部門加大了對城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資力度。污水處理廠作為一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)設(shè)施，擔(dān)負(fù)著城市工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)廢水和生活廢水的排放重任，在促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、改善生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮著不可替代的作用。目前，城市污水排放總量逐漸增加，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了污水廠的處理負(fù)荷，加上許多污水處理廠存在設(shè)備老化、工藝技術(shù)落后、能耗高和故障率高等問題，導(dǎo)致污水處理廠的出水水質(zhì)無法達(dá)標(biāo)。這不僅嚴(yán)重影響了城市生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，而且也給城市的日常生活帶來諸多不便。因此，相關(guān)部門應(yīng)對現(xiàn)有的污水廠進(jìn)行必要的升級、改造，通過制訂合理的設(shè)計(jì)方案，提高污水處理廠的出水水質(zhì)，從而確保污水處理廠綜合效益的發(fā)揮。

1 工程背景

某污水處理廠處理規(guī)模為500 m3/d，服務(wù)范圍主要為城區(qū)河岸的工業(yè)廢水和生活污水，原工藝流程是粗格柵和進(jìn)水泵房—平流式沉砂池—初沉池—曝氣池—二沉池。由于污水處理廠本身存在一些問題，加上該廠的出水水質(zhì)由執(zhí)行GB18918—2002的二級標(biāo)準(zhǔn)改為一級A標(biāo)準(zhǔn)。因此，有必要對污水處理廠進(jìn)行升級、擴(kuò)建。

2 擴(kuò)建改造工程設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)規(guī)模和進(jìn)、出水水質(zhì)

該污水處理廠進(jìn)水由70%的工業(yè)廢水、30%的生活污水組成。根據(jù)該鎮(zhèn)的建設(shè)規(guī)劃和實(shí)際情況，擴(kuò)建改造工程分兩期進(jìn)行，工程設(shè)計(jì)規(guī)模一期為5 000 m3/d，二期為5 000 m3/d。設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)情況詳見表1.

2.2 改造思路

具體的改造思路有以下幾點(diǎn)：①堅(jiān)持充分利用現(xiàn)有建（構(gòu)）筑物和廠內(nèi)管道、道路，新建（構(gòu)）筑物盡量利用廠區(qū)現(xiàn)有空地，減少新征土地的原則。②經(jīng)過核算，原進(jìn)水泵房容積可滿足規(guī)范要求，所以，只需更換設(shè)備和其基礎(chǔ)，并預(yù)留出二期設(shè)備基礎(chǔ)，原出水系統(tǒng)和格柵都保留。③繼續(xù)使用原沉砂池和進(jìn)水系統(tǒng)，僅需增設(shè)提砂泵、砂水分離器和相應(yīng)的除砂管道系統(tǒng)，在對出水系統(tǒng)進(jìn)行改造后使用。④預(yù)處理階段需增設(shè)調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水量，均化水質(zhì)。該池可合建原初沉池—曝氣池—二沉池，拆除內(nèi)部設(shè)備等改造而成，設(shè)計(jì)有效水深為4.2 m，核算停留時(shí)間為6.5 h，符合規(guī)范要求。池內(nèi)再增設(shè)提升泵和潛水?dāng)嚢铏C(jī)。⑤現(xiàn)進(jìn)水主要為染紡工業(yè)廢水，采用水解酸化處理工藝，將不溶性大分子有機(jī)物水解成溶解性有機(jī)物、小分子物質(zhì)，更要使其適宜于后續(xù)生化處理。⑥將原曝氣池改為調(diào)節(jié)池，為保證脫氮除磷效果，需增加好氧生化池。本工程采用具有高效脫氮除磷功能的合建式氧化溝（C-Orbel氧化溝），與傳統(tǒng)Orbal氧化溝相比，該工藝的耐水量、水質(zhì)沖擊，可有效節(jié)約用地，節(jié)省系統(tǒng)內(nèi)動力損耗，從而有效降低建設(shè)造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用。⑦由于進(jìn)水色度較高，所以，要先采用混凝沉淀、藥劑除色，而后采用普通砂濾池過濾（底層主要采用石英砂，表層采用活性炭），達(dá)到吸附脫色和去除水質(zhì)中懸浮物（SS）的目的。采用二氧化氯消毒具有一定的脫色功能，這為出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)提供了保障。⑧盡量采用重力流設(shè)計(jì)，節(jié)省能耗。

2.3 工藝確定

改造后的污水和污泥處理工藝如下：污水自流進(jìn)入裝有粗格柵的格柵井，污水中較大雜質(zhì)在此被攔截，然后經(jīng)泵提升至平流沉砂池，去除砂粒。平流沉砂池出水先進(jìn)入調(diào)節(jié)池（當(dāng)進(jìn)水流量穩(wěn)定時(shí)，平流沉砂池出水直接自流進(jìn)入水解酸化池），然后進(jìn)入水解酸化池，通過水解酸化作用，將污水中難溶性大分子污染物降解為可溶性小分子物質(zhì)。水解酸化池出水進(jìn)入C-Orbel氧化溝時(shí)，先進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，在水下推進(jìn)攪拌器的作用下與回流污泥混合，回流污泥中的聚磷菌在厭氧池內(nèi)可吸收一部分有機(jī)物，同時(shí)釋放大量的磷，之后再進(jìn)入氧化溝，進(jìn)行生化反應(yīng)。出水進(jìn)入混凝沉淀池，在混凝沉淀池內(nèi)投入聚合氯化鋁（PAC）進(jìn)行混凝反應(yīng)，形成礬花，以便于沉淀段沉淀。最后，污水經(jīng)過提升進(jìn)入普通濾池過濾，過濾后的水進(jìn)入二氧化氯消毒池，消毒后將達(dá)標(biāo)的出水排放出去。

2.4 主要構(gòu)筑物及設(shè)備

粗格柵和進(jìn)水泵房：粗格柵和進(jìn)水泵房合建，為地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，是原污水廠已建（構(gòu)）筑物，土建規(guī)模為5 000 m3/d，提升泵房平面尺寸為8.0 m×8.0 m，地下部分深約7.8 m，地上部分凈高為4.0 m。

平流沉砂池：分兩組運(yùn)行，每組處理水量為2 500 m3/d，單組長為12 m，寬為1 m。沉砂池出水分兩部分，一部分進(jìn)入調(diào)節(jié)池，一部分進(jìn)入水解酸化池。池內(nèi)設(shè)提砂泵1臺，流量為6.2 L/s，揚(yáng)程為58 kPa，功率為1.5 kW；砂水分離機(jī)1組，處理量為5～12 L/s，分離效率為98%，配電功率為0.37 kW。

調(diào)節(jié)池：設(shè)計(jì)處理水量為5 000 m3/d，有效水深為4.2 m，停留時(shí)間為6.5 h，平面尺寸為20 m×16 m。池內(nèi)安裝5臺功率為4 kW的潛水?dāng)嚢铏C(jī)（4用1備），防止沉淀；安裝3臺潛污泵（2用1備），單泵流量為105 m3/h，揚(yáng)程為40 kPa，功率為4 kW。

水解酸化池：土建按5 000 m3/d建成，水力停留時(shí)間設(shè)計(jì)為12 h，有效水深為5.5 m，有效容積為2 500 m3。采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，廊道推流式，內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)6臺，功率為4.0 kW，污泥泵1臺，功率為2.2 kW。

C-Orbel氧化溝：設(shè)計(jì)1座規(guī)模為5 000 m3/d的C-Orbel氧化溝，污泥負(fù)荷為0.072 kgBOD5/MLSS· d，容積負(fù)荷為0.25 kg BOD5/m3· d，污泥齡為23.8 d，污泥濃度（MLSS）為3 500 mg/L，污泥產(chǎn)率為0.8 kgMLSS/kg-BOD5，硝化液回流比為50%～200%.

混凝沉淀池：它分為混凝反應(yīng)和沉淀兩部分。混凝反應(yīng)段采用機(jī)械攪拌，投加PAC。沉淀段采用斜板沉淀池。

普通砂濾池：設(shè)計(jì)濾速為5.0 m/h，水沖強(qiáng)度為15 L/m2·s。設(shè)1座砂濾池，將其分成分2格，單格有效過濾面積為19.50 m2。濾料層采用活性炭，厚度為2 000 mm，承托層采用直徑為2～4 mm的粗砂，厚度為 30mm，并鋪設(shè)30塊尺寸為1.09 m×0.96 m的濾板（配長柄濾頭）。

二氧化氯消毒池：設(shè)計(jì)停留時(shí)間為0.5 h，平面尺寸為9.7 m×5.0 m。為了保證污水與二氧化氯充分接觸，池內(nèi)分為多格，配備2臺潛水排污泵（1用1備），單泵流量為10 m3/h，揚(yáng)程為100 kPa，功率為0.75 kW。

污泥均質(zhì)池：剩余污泥量共941 kg/d，污泥含水率為99.6%，設(shè)污泥均質(zhì)池1座，其有效水深為3.4 m，停留時(shí)間為12 h，平面尺寸為4.5 m×4.5 m。池內(nèi)設(shè)1臺反應(yīng)攪拌機(jī)（含工作橋），功率為0.55 kW。

污泥脫水機(jī)房：設(shè)置1座污泥脫水機(jī)房，平面尺寸為20.0 m×7.0 m。污泥濃縮脫水前，需投加聚丙烯酰胺（PAM），投加量為干泥量的0.4%.

3 運(yùn)行效果

該工程結(jié)束施工，交付廠方使用后開始進(jìn)水，進(jìn)行污泥培養(yǎng)和工藝調(diào)試，4個(gè)月后系統(tǒng)投入正常運(yùn)行。當(dāng)?shù)丨h(huán)境監(jiān)測站多次對出水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，結(jié)果表明，設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定，處理效果良好，出水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

4 工程投資及運(yùn)行費(fèi)用

本工程總投資為1 661.39萬元，其中工程直接費(fèi)為1 289.49萬元，其他費(fèi)為284.03萬元，工程預(yù)備費(fèi)為78.68萬元，鋪底流動資金為9.2萬元。該工程總運(yùn)行功率為141.94 kW，電價(jià)為0.58元/kW·h，電費(fèi)為0.39元/m3，總藥劑費(fèi)為44.86萬元/a，則平均費(fèi)用為0.25元/m3。工程配備16人，工資福利費(fèi)為1.8萬元/人·a，人工費(fèi)為0.16元/m3；污泥外運(yùn)費(fèi)為20元/t，污泥量為5.5 t/d，總運(yùn)行費(fèi)用為0.82元/m3。

5 結(jié)束語

通過探討城市污水處理廠升級改造工程設(shè)計(jì)工作，筆者總結(jié)了以下幾點(diǎn)結(jié)論：①在改造過程中，若充分利用原有的建筑物，可節(jié)省工程的投資；②采用高效脫氮除磷合建式氧化溝（C-Orbel氧化溝）與水解酸化池結(jié)合作為主體工藝，處理染紡廢水可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)；③在深度處理工藝方面，通過采用混凝沉淀與過濾相結(jié)合的方法，可進(jìn)一步增加脫色效果；④本改造工程占地少、投資少，設(shè)計(jì)較為合理，也取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]彭標(biāo)，周律.污水處理廠設(shè)計(jì)改造方案的價(jià)值分析方法[J].價(jià)值工程，2013（27）

[2]陳永玲，鄭一寧，朱敦雨.污水處理廠升級改造中污泥系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)[J].2013（10）.

〔編輯：白潔〕

混凝沉淀池：它分為混凝反應(yīng)和沉淀兩部分?；炷磻?yīng)段采用機(jī)械攪拌，投加PAC。沉淀段采用斜板沉淀池。

普通砂濾池：設(shè)計(jì)濾速為5.0 m/h，水沖強(qiáng)度為15 L/m2·s。設(shè)1座砂濾池，將其分成分2格，單格有效過濾面積為19.50 m2。濾料層采用活性炭，厚度為2 000 mm，承托層采用直徑為2～4 mm的粗砂，厚度為 30mm，并鋪設(shè)30塊尺寸為1.09 m×0.96 m的濾板（配長柄濾頭）。

二氧化氯消毒池：設(shè)計(jì)停留時(shí)間為0.5 h，平面尺寸為9.7 m×5.0 m。為了保證污水與二氧化氯充分接觸，池內(nèi)分為多格，配備2臺潛水排污泵（1用1備），單泵流量為10 m3/h，揚(yáng)程為100 kPa，功率為0.75 kW。

污泥均質(zhì)池：剩余污泥量共941 kg/d，污泥含水率為99.6%，設(shè)污泥均質(zhì)池1座，其有效水深為3.4 m，停留時(shí)間為12 h，平面尺寸為4.5 m×4.5 m。池內(nèi)設(shè)1臺反應(yīng)攪拌機(jī)（含工作橋），功率為0.55 kW。

污泥脫水機(jī)房：設(shè)置1座污泥脫水機(jī)房，平面尺寸為20.0 m×7.0 m。污泥濃縮脫水前，需投加聚丙烯酰胺（PAM），投加量為干泥量的0.4%.

3 運(yùn)行效果

該工程結(jié)束施工，交付廠方使用后開始進(jìn)水，進(jìn)行污泥培養(yǎng)和工藝調(diào)試，4個(gè)月后系統(tǒng)投入正常運(yùn)行。當(dāng)?shù)丨h(huán)境監(jiān)測站多次對出水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，結(jié)果表明，設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定，處理效果良好，出水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

4 工程投資及運(yùn)行費(fèi)用

本工程總投資為1 661.39萬元，其中工程直接費(fèi)為1 289.49萬元，其他費(fèi)為284.03萬元，工程預(yù)備費(fèi)為78.68萬元，鋪底流動資金為9.2萬元。該工程總運(yùn)行功率為141.94 kW，電價(jià)為0.58元/kW·h，電費(fèi)為0.39元/m3，總藥劑費(fèi)為44.86萬元/a，則平均費(fèi)用為0.25元/m3。工程配備16人，工資福利費(fèi)為1.8萬元/人·a，人工費(fèi)為0.16元/m3；污泥外運(yùn)費(fèi)為20元/t，污泥量為5.5 t/d，總運(yùn)行費(fèi)用為0.82元/m3。

5 結(jié)束語

通過探討城市污水處理廠升級改造工程設(shè)計(jì)工作，筆者總結(jié)了以下幾點(diǎn)結(jié)論：①在改造過程中，若充分利用原有的建筑物，可節(jié)省工程的投資；②采用高效脫氮除磷合建式氧化溝（C-Orbel氧化溝）與水解酸化池結(jié)合作為主體工藝，處理染紡廢水可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)；③在深度處理工藝方面，通過采用混凝沉淀與過濾相結(jié)合的方法，可進(jìn)一步增加脫色效果；④本改造工程占地少、投資少，設(shè)計(jì)較為合理，也取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]彭標(biāo)，周律.污水處理廠設(shè)計(jì)改造方案的價(jià)值分析方法[J].價(jià)值工程，2013（27）

[2]陳永玲，鄭一寧，朱敦雨.污水處理廠升級改造中污泥系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)[J].2013（10）.

〔編輯：白潔〕

混凝沉淀池：它分為混凝反應(yīng)和沉淀兩部分?；炷磻?yīng)段采用機(jī)械攪拌，投加PAC。沉淀段采用斜板沉淀池。

普通砂濾池：設(shè)計(jì)濾速為5.0 m/h，水沖強(qiáng)度為15 L/m2·s。設(shè)1座砂濾池，將其分成分2格，單格有效過濾面積為19.50 m2。濾料層采用活性炭，厚度為2 000 mm，承托層采用直徑為2～4 mm的粗砂，厚度為 30mm，并鋪設(shè)30塊尺寸為1.09 m×0.96 m的濾板（配長柄濾頭）。

二氧化氯消毒池：設(shè)計(jì)停留時(shí)間為0.5 h，平面尺寸為9.7 m×5.0 m。為了保證污水與二氧化氯充分接觸，池內(nèi)分為多格，配備2臺潛水排污泵（1用1備），單泵流量為10 m3/h，揚(yáng)程為100 kPa，功率為0.75 kW。

污泥均質(zhì)池：剩余污泥量共941 kg/d，污泥含水率為99.6%，設(shè)污泥均質(zhì)池1座，其有效水深為3.4 m，停留時(shí)間為12 h，平面尺寸為4.5 m×4.5 m。池內(nèi)設(shè)1臺反應(yīng)攪拌機(jī)（含工作橋），功率為0.55 kW。

污泥脫水機(jī)房：設(shè)置1座污泥脫水機(jī)房，平面尺寸為20.0 m×7.0 m。污泥濃縮脫水前，需投加聚丙烯酰胺（PAM），投加量為干泥量的0.4%.

3 運(yùn)行效果

該工程結(jié)束施工，交付廠方使用后開始進(jìn)水，進(jìn)行污泥培養(yǎng)和工藝調(diào)試，4個(gè)月后系統(tǒng)投入正常運(yùn)行。當(dāng)?shù)丨h(huán)境監(jiān)測站多次對出水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，結(jié)果表明，設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定，處理效果良好，出水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

4 工程投資及運(yùn)行費(fèi)用

本工程總投資為1 661.39萬元，其中工程直接費(fèi)為1 289.49萬元，其他費(fèi)為284.03萬元，工程預(yù)備費(fèi)為78.68萬元，鋪底流動資金為9.2萬元。該工程總運(yùn)行功率為141.94 kW，電價(jià)為0.58元/kW·h，電費(fèi)為0.39元/m3，總藥劑費(fèi)為44.86萬元/a，則平均費(fèi)用為0.25元/m3。工程配備16人，工資福利費(fèi)為1.8萬元/人·a，人工費(fèi)為0.16元/m3；污泥外運(yùn)費(fèi)為20元/t，污泥量為5.5 t/d，總運(yùn)行費(fèi)用為0.82元/m3。

5 結(jié)束語

通過探討城市污水處理廠升級改造工程設(shè)計(jì)工作，筆者總結(jié)了以下幾點(diǎn)結(jié)論：①在改造過程中，若充分利用原有的建筑物，可節(jié)省工程的投資；②采用高效脫氮除磷合建式氧化溝（C-Orbel氧化溝）與水解酸化池結(jié)合作為主體工藝，處理染紡廢水可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)；③在深度處理工藝方面，通過采用混凝沉淀與過濾相結(jié)合的方法，可進(jìn)一步增加脫色效果；④本改造工程占地少、投資少，設(shè)計(jì)較為合理，也取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]彭標(biāo)，周律.污水處理廠設(shè)計(jì)改造方案的價(jià)值分析方法[J].價(jià)值工程，2013（27）

[2]陳永玲，鄭一寧，朱敦雨.污水處理廠升級改造中污泥系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)[J].2013（10）.

〔編輯：白潔〕