沈陽市沈水灣污水處理廠提標升級改造工程

周 鑫，張 巍

(1.遼寧省生態(tài)環(huán)境事務服務中心，遼寧沈陽 110161；2.遼寧省生態(tài)環(huán)境保護科技中心，遼寧沈陽 110161)

1 工程概況

沈陽市沈水灣污水處理廠位于沈陽市于洪區(qū)楊士鄉(xiāng)汪家村，沈大鐵路以西，興凱湖街以東，渾河北岸，呈三角地帶，占地7.9 km2。沈陽位于中國東北地區(qū)南部，遼寧省中部，以平原為主， 屬溫帶半濕潤大陸性氣候，全年氣溫在-29～36 ℃，平均氣溫為8.3 ℃，溫差較大，四季分明。

設計處理污水能力為20×104m3/d，水量變化系數(shù)為1.1。處理的污水主要為鐵西區(qū)和于洪區(qū)一帶的生活污水和工業(yè)污水。自2003年11月正式投入運行以來，污水處理設備運轉(zhuǎn)良好，平均處理污水量為21.04×104m3/d。該項目采用先進的污水處理設備，廠區(qū)主體工藝采用浮動填料生化法處理工藝，經(jīng)處理后的污水水質(zhì)排放標準為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)二級標準[1-2]。

為了實現(xiàn)省市政府制定的治理目標，需對沈陽市沈水灣污水處理廠現(xiàn)有系統(tǒng)進行提標改造，使污水處理廠出水水質(zhì)提高到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)一級標準中的A級標準。因此，沈陽市沈水灣污水處理廠決定實施提標改造工程，這將有助于改善城市水環(huán)境，對治理污染、打好打贏水污染防治攻堅戰(zhàn)、保護當?shù)亓饔蛩|(zhì)和生態(tài)平衡具有十分重要的作用，同時，對改善沈陽市的投資環(huán)境、實現(xiàn)沈陽市經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有積極的推進作用。升級改造工程設計進、出水水質(zhì)如表1所示。

表1 設計進、出水水質(zhì)Tab.1 Design Water Quality of Influent and Effluent

為了合理地確定本工程的設計進水水質(zhì)，在保證污水處理廠能夠?qū)λ锌赡艿倪M水處理后均能達標排放的前提下，污水處理廠的設計規(guī)模為20×104m3/d，90%保證率時進水CODCr為249 mg/L，采用加權平均的方法計算，并參考水質(zhì)總體變化趨勢等確定最終設計進水水質(zhì)。

2 污水處理廠現(xiàn)有系統(tǒng)存在問題分析

② TN的去除率低下，說明沒有進行反硝化過程。因為上述的硝化過程均沒有完成，且現(xiàn)狀生化處理流程中根本沒有缺氧區(qū)，反硝化過程無法完成。

③ 目前，除去的氮主要是由于剩余污泥排放帶走的，而不是通過“硝化-反硝化”的生物脫氮過程去除的。

(2)目前TP出水不達標，需要進一步強化TP的去除，結(jié)合廠區(qū)可用地及進水的情況，考慮以經(jīng)濟有效的生物除磷為主，輔以化學除磷以確保出水總磷達標。

(3)目前污水廠無除臭流程。

沈水灣污水處理廠目前沒有除臭裝置，裸露的池體造成有些臭氣外溢，引起周圍居民不滿。產(chǎn)生臭氣的主要構(gòu)筑物有泵房、格柵、沉砂池、生物反應池、沉淀池、貯泥池、污泥堆棚等，對工作人員及周圍居民的健康帶來危害，使人們對污水處理設施的建設產(chǎn)生偏見，降低周邊地區(qū)的投資價值，且由于污水中硫化氫含量高，在分離過程中形成硫酸對物體產(chǎn)生腐蝕作用。因此，除去這些臭氣，對保護環(huán)境和人身健康，延長污水處理廠設備的使用壽命，都具有很重要的意義。

常規(guī)活性污泥法能滿足CODCr、BOD5、SS的去除率，但對氮、磷的去除率是有一定限度的。僅用常規(guī)活性污泥法從剩余污泥中排除氮、磷，TN去除率約為15%～25%，TP去除率約為12%～20%，達不到本工程出水水質(zhì)的要求[3-4]。

3 提標改造工程主要處理工藝及處理單元

污水二級生物處理改造后工藝流程如圖1所示。

圖1 污水二級生物處理改造后的工藝流程Fig.1 Process Flow Chart of Secondary Biological Treatment after Reconstruction

由于沈陽市已建成獨立的污泥處置廠，因此，將脫水后的污泥運至污泥處置廠統(tǒng)一處理。

主要構(gòu)筑物及各自功能分析如表2所示。

①原粗格柵提升泵房改造。目前運行狀況良好，為了保證長期穩(wěn)定運行需要更換2臺預粗格柵。

②原細格柵及曝氣沉砂池擴建改造。細格柵設置在曝氣沉砂池前端，共設6臺。柵條間距為1.5 mm，格柵長為4.0 m，寬為1.8 m，電機功率為1.5 kW，格柵安裝角度為75°。目前，細格柵狀況較差，本次主要改造內(nèi)容為更換細格柵。 采用平流式曝氣沉砂池，曝氣沉砂池共分3條廊道，每條長為21.6 m，寬為4.5 m，有效水深為3.0 m。進水流速為0.08 m/s，氣水比為1∶5，停留時間為6 min，本次主要改造內(nèi)容為增加控制曝氣閥門。

表2 主要處理單元功能分析Tab.2 Functional Analysis of Main Processing Units

④MBBR生物池改造。原有(原生物池的第一格的55%，第二、三格及第四格的60%作為填料投加區(qū)，第四格的40%作為脫氣區(qū))。平均流量Q=200 000 m3/d，Kz=1.05，有效水深H=7.3 m，泥齡SRT=13.5 d，好氧池設計HRT=4.44 h，(包括脫氣區(qū)0.50 h)，產(chǎn)泥率為1.05 kg MLSS/(kg BOD5·d)。高效懸浮填料約為13 200 m3(包括曝氣管、出水篩網(wǎng)等所有配件)，內(nèi)回流泵12臺，N=12 kW，微阻緩閉止回閥12套DN700，電動偏心半球閥12套DN700，管式微孔曝氣器為800 m。

⑤原澄清池改造。原有澄清池尺寸L×B×H=54.8 m×7.8 m×5.0 m。新增可移動高壓沖洗設備1套，刮泥機6套(包括出水斜板的調(diào)整)，陽光板為3 150 m2。

⑥深床纖維濾池改造。新建L×B×H=47.5 m×24 m×6.2 m，L×B×H=24 m×9 m×6.5 m；平均流量Q=200 000 m3/d，Kz=1.1(考慮反洗水量的循環(huán))；纖維濾池成套設備11套，反沖洗水泵3臺(2用1備)，反沖洗風機3臺(2用1備)，反沖洗排水泵2臺(1用1備)。進水水質(zhì)SS≤30 mg/L，出水水質(zhì)SS≤10 mg/L，設計濾速為16.41 m/h，強制濾速為18.06 m/h，濾料深度為1.5 m，反洗水量為1%～2%，沖洗周期為24 h。

⑦新建深度處理系統(tǒng)[5-6]。本工程采用微絮凝過濾工藝、機械攪拌混合設備。采用纖維濾池成套設備，單格面積60 m2，包括纖維密度調(diào)節(jié)裝置、纖維濾元模組、布水布氣裝置、濾板支撐及緊固件等，共10套。紫外消毒裝置N=47.5 kW，2套；堰板SS304，2套；手電兩用渠道提板閘，2 200 mm×1 200 mm，SS304，4套。出水泵房：潛水泵Q=2 167 m3/h，H=3.0 m，N=24 kW，6臺(5用1備)；止回閥DN700，PN10，6套；柔性接頭DN700，PN10，6套；手動蝶閥DN700，PN10，6套；靠壁式閘門1 600 mm×1 600 mm，N=2.2 kW，2套。深度處理后出水水質(zhì)完全可以達到一級A排放標準。

⑧除臭系統(tǒng)。本工程采用“微生物培養(yǎng)箱+污泥管道”的全過程除臭工藝?？紤]到離子除臭受沈陽冬季冷空氣的影響較小，故預處理及污泥處理系統(tǒng)采用離子除臭進一步處理。除臭培養(yǎng)箱DN2000，60套 (布置在缺氧池末端)；污泥泵3臺(2用1備，其中1臺變頻，回流比為2%)，Q=167 m3/h，N=7 kW；(布置在生物池中，進水泵房設置控制開關)污泥管道系統(tǒng)1套。粗格柵及進水泵房離子除臭系統(tǒng)Q=5 000 m3/h，N=3 kW，1套；細格柵及曝氣沉砂池離子除臭系統(tǒng)Q=15 000 m3/h，N=5 kW，1套；集泥井、濃縮池及脫水機房離子除臭系統(tǒng)Q=10 000 m3/h，N=4 kW，2套；細格柵及曝氣沉砂池氟碳纖膜加蓋，抗紫外、抗8級大風，699 m2；集泥井及濃縮池氟碳纖膜加蓋，抗紫外、抗8級大風，1 384 m2。

⑨投藥間。溶藥罐(含攪拌器)，N=3 kW，HDPE，2套；隔膜計量泵，Q=1 800 L/h，H=5 m，N=1.5 kW，4套；隔膜計量泵，Q=1 000 L/h，H=5 m，N=1.2 kW；電動葫蘆，T=2 t，1套；藥罐，V=10 m3，HDPE，2套。為污水化學輔助除磷處理提供液態(tài)混凝劑，輔助消毒次氯酸鈉的投加。

⑩碳源投加間。新建位于缺氧池上L×B×H=15 m×8.7 m×5.5 m，乙酸鈉儲罐V=40 m3，2套；加藥泵Q=1 800 L/h，H=5 m，N=1.1 kW，3套；卸料泵2臺(1用1備)Q=30 m3/h，H=5 m，N=8 kW。若廠內(nèi)運行時出現(xiàn)碳源不足，導致TN無法達標，則投加乙酸鈉于缺氧反應池，滿足脫氮的碳源需求。

4 技術經(jīng)濟分析

沈陽市沈水灣污水處理廠提標改造工程正處于建設過程中，預計于2019年12月底完工。根據(jù)國內(nèi)外MBBR、深床纖維濾池及紫外線消毒等的實際運行經(jīng)驗，本升級改造工程出水能夠長期穩(wěn)定地滿足一級A排放標準。工程總投資為20 787.63萬元人民幣。單位污水處理總成本費用為0.577元/t，單位污水處理經(jīng)營成本為0.433元/t，如表3所示。

表3 費用效益分析Tab.3 Cost and Benefit Analysis

5 結(jié)論

本工程的關鍵技術問題是保證出水水質(zhì)穩(wěn)定達標。沈陽市沈水灣污水處理廠升級改造工程規(guī)模為20×104m3/d，針對現(xiàn)有工程的實際運行情況和新的排放標準，結(jié)合現(xiàn)有工程運行經(jīng)驗及存在的問題，升級改造工程對原工程的粗格柵及進水泵房、細格柵及曝氣沉砂池、MBBR生物池、澄清池、污泥泵房、污泥濃縮池等進行了改造，同時，新建了厭氧及缺氧池、深床纖維濾池、紫外消毒渠、碳源投加間和全過程除臭系統(tǒng)等設施，確保出水水質(zhì)完全滿足一級A排放標準。