太原市河西北污水處理設施改擴建工程工藝設計探究

□郭彩蝶

太原市是污水處理模范城市之一，第一批污水處理設施始建于上世紀50年代，隨著太原市工業(yè)不斷發(fā)展，不斷引進現(xiàn)代化先進的污水處理技術，最早建設的污水處理系統(tǒng)相對比較落后，排放標準不高，除了近幾年新建的河西北路中部污水處理廠采用較為先進的污水處理工藝，出水水質(zhì)達到國家Ⅰ級A類標準外，之前建立的很多污水處理廠都不符合現(xiàn)今的出水標準。隨著山西省“藍天碧云”工程建設要求及國家對污水處理除磷脫氮工藝要求提高，需要對一部分污水處理廠進行改造升級?，F(xiàn)以需要進行升級改建的太原市河西北污水處理廠一期工程為實例進行工藝設計研究，該污水處理廠建設較早，當時采用AB施工工藝，不具備污水除磷脫氮功能，當時的設計規(guī)模為7.5×104m3/d，出水標準為污水排放Ⅱ級標準，不符合當今污水處理標準。

1.擴建工藝

1.1 擴建要求標準

太原市河西北污水處理廠一期工程擴建后設計處理規(guī)模為16×104m3/d，出水質(zhì)量符合（GB18918-2002）《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》Ⅰ級A標準，擴建施工后設計進出水水質(zhì)標準見表1。

1.2 擴建工藝設計

1.2.1 擴建前原設計工藝分析

太原市河西北污水處理廠一期工程原設計工藝流程見圖1，對原有污水處理設計流程進行分析，為了保證擴建后污水處理廠符合擴建標準要求，需要對擴建前原設計工藝進行分析。原設計前部分進水處理段粗格柵間及污水提升泵房、細格柵間、曝氣沉沙池還按照原設計規(guī)模（15×104m3/d），技術人員計算該部分設施能夠滿足擴建后污水處理需要，但污水處理相應設備需要升級改造，相應輸水管道也要進行改建。由圖1可以看出原設計工藝有A段曝氣池（1座，HRT為0.5h，水深4m）、沉淀池（2座，直徑35m，處理能力4×104m3/d），B段曝氣池（1座，HRT為4h，水深4m）、沉淀池（2座，直徑55m，處理能力4×104m3/d）2部分，這是當時比較先進的污水處理工藝，但發(fā)展到現(xiàn)在已不符合污水排放要求，經(jīng)研究A段曝氣池容積容積較小，需要擴建，A段沉淀池相應配套刮泥池，經(jīng)擴建施工后可以繼續(xù)利用作為初沉淀池。B段曝氣池經(jīng)擴建施工更新設備后仍可以作為生化（AAO）池繼續(xù)利用，B段沉淀池擴建后可作為二沉淀池，為了方便B段曝氣池、沉淀池擴建改造，需要修建B段附近交通道路。原設計建設1座接觸消毒池，直徑為55m，處理能力8×104m3/d，擴建后由于規(guī)模較小無法繼續(xù)利用。污泥濃縮池共有2座，直徑26m，由于此設計工藝不具備污水除磷脫氮功能，需要將污泥濃縮池拆除。

1.2.2 擴建后工藝流程

擴建后此污水處理廠要符合上述擴建標準，所以在擴建后工藝改造時需要利用生物處理技術進行除磷脫氮，另外要保證污水處理后出水符合表1水質(zhì)標準。改良后污水處理工藝流程見圖2，擴建升級工藝流程主要采用AAO技術、循環(huán)加速澄清池、濾布濾池進行。

表1 擴建施工后設計進出水水質(zhì)標準（mg·L-1）

圖1 污水處理廠原設計工藝流程

圖2 改良后污水處理工藝流程

圖3 AAO（Anaerobic-Anoxic-Oxic）工藝流程

表2 擴建污水處理廠需要改造升級及新建建筑物類別

表3 3次污水處理進出水數(shù)據(jù)

2.工藝設計

擴建污水處理廠需要對相關建筑物進行升級，另外為了保證污水處理質(zhì)量，還需要新建相關建筑物，需要改造升級及新建建筑物類別見表2。

2.1 預處理系統(tǒng)

原始粗格柵間及污水提升泵房不能滿足污水處理廠擴建要求，需要進行改造升級，經(jīng)升級后符合16×104m3/d處理規(guī)模，原有2臺粗格柵設備老化嚴重，需要進行設備更換，另外現(xiàn)有的污水處理泵功率較低，不能滿足擴建后污水處理需求，所以還需要提升污水處理泵容量，優(yōu)化后共設置6臺污水處理泵，揚程均為160KPa，4臺流量為2196m3/h，留1臺備用，2臺流量為1116m3/h，留1臺備用。細格柵間需要改造升級2組細格柵，同時為了施工需要另外增加1組細格柵，曝氣沉砂池整體運行良好，符合擴建后工程要求，但相應配套砂水分離器設備老化嚴重，需要進行設備升級。A段曝氣池原設計為污水處理系統(tǒng)，擴建后增加除磷脫氮功能，所以將A段曝氣池改造為污泥混合池及初沉污泥提升泵房。按照污水處理設計流程，初沉池初沉污泥后進入污泥混合池，污泥混合池主要用于收集各階段污泥。新建1座初沉池直徑為36m，設計規(guī)模為8×104m3/d，2座A段沉淀池改造為初沉池，擴建后污泥濃縮池作拆除處理。

2.2 升級AAO系統(tǒng)

此污水處理廠生產(chǎn)壓力較大，為保證擴建施工期間不停產(chǎn)，結(jié)合廠區(qū)具體情況將B段曝氣池改造升級為1#AAO池，在原B段曝氣池西側(cè)方向新建2#AAO池，原污泥濃縮池拆除后新建3#AAO池，AAO池總設計處理能力為16×104m3/d。為保證污水處理廠不停產(chǎn)，先進行2#AAO池及3#AAO池的修建，另外修建配套公路，將原設計工藝AB污水處理法轉(zhuǎn)化成AAO污水處理法，最后進行B段曝氣池改造升級修建1#AAO池。

AAO法（Anaerobic-Anoxic-Oxic）又稱A2O法，翻譯為厭氧-缺氧-好氧法，是當今最常用的污水處理方法，此方法除磷脫氮效果較好，其除磷脫氮工藝流程見圖3，此工藝除磷脫氮效果穩(wěn)定，總水力停留時間較短，污水處理效率較高；在厭氧和好氧環(huán)境交替下，能夠抑制絲狀菌繁殖，所以SVI值較低；AAO污水處理系統(tǒng)在運行時不需要另外投藥，好操作，運行成本低。

B段曝氣池改造升級修建1#AAO池設計處理能力為1.5×104m3/d，水深3.85m，主要分為反硝化區(qū)（停留時間0.79h）、厭氧區(qū)（停留時間2.07h）、缺氧區(qū)（停留時間7.2h）、好氧區(qū)（停留時間10.7h），并且需要另外配置潛水推進器和潛水攪拌機。原拆除的污泥回流設施繼續(xù)使用與新建污泥回流管道連接。2#AAO池設計處理能力為4.5×104m3/d，水深5.5m，分區(qū)和1#AAO池一致，各區(qū)污 水 停 留 時 間 為0.68h、1.6h、7.6h、9.7h。3#AAO池設計處理能力為10×104m3/d，水深5.5m，分區(qū)和1#AAO池一致，各區(qū)污水停留時間為0.69h、1.54h、7.2h、10.22h。3個AAO池污水處理后流入二沉池，除了原有2座二沉池外，另外新建2座二沉池，二沉池單池直徑55m，設計處理能力為4×104m3/d，生化處理后污泥全部匯入污泥混合池。

2.3 鼓風曝氣系統(tǒng)

污水處理廠擴建施工需要安裝新型鼓風機，以滿足微生物溶解氧需要，為了降低鼓風機的運行成本，本擴建工程采用單級高速離心風機，共設置6臺，大鼓風機4臺，小鼓風機2臺。

2.4 深度處理、消毒

污水深入處理是采用循環(huán)加速澄清池和濾布濾池實現(xiàn)的，主要降低污水中TP及SS含量，保證污水處理符合國家Ⅰ級A標準排放標準。循環(huán)加速澄清池具有高上升流速特點，具有較好絮凝沉淀效果，保證污水處理后流出水質(zhì)各分子含量穩(wěn)定。污水處理廠擴建濾布濾池使用8個轉(zhuǎn)盤過濾器進行污水過濾，過濾器直徑為2m，設計處理能力為2×104m3/d。原設計消毒池不能滿足擴建后污水處理要求，需要新建一座接觸消毒池，污水在此消毒池內(nèi)停留時間為0.5h，消毒劑（ClO2）需要現(xiàn)場配置，另外還需要配套安裝ClO2發(fā)生器及儲存罐，污水經(jīng)最后消毒后排入汾河。

2.5 污泥系統(tǒng)

污水處理廠擴建后污泥產(chǎn)生主要來自3部分，分別是初沉淀污泥、循環(huán)加速澄清池內(nèi)污泥、生活系統(tǒng)處理后污泥，這些污泥最終均流入污泥混合池內(nèi)，最后經(jīng)脫水機房，制成含水率小于80%的泥餅。

3.擴建后污水處理效果分析

污水處理廠擴建完成正常運行后，采集的某月3次污水處理數(shù)據(jù)見表3，由表3數(shù)據(jù)可知，進水各項目含量遠超于國家規(guī)定進水水質(zhì)含量標準，分析主要原因與污水收集配套設備配置較低、污水處理廠服務范圍較廣有很大關系。雖然進水各項目含量較高，但污水處理廠擴建施工完成后，進行污水處理，主要污染物去除率均在92%以上，出水水質(zhì)均符合要求。

4.結(jié)語

太原市河西北污水處理廠一期工程經(jīng)擴建后改進污水處理工藝，通過采用AAO技術、循環(huán)加速澄清池、濾布濾池污水處理工藝，使擴建后的污水處理符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》Ⅰ級A標準?！?/p>