深度處理工藝“D型濾池”在衡山縣污水處理廠提標(biāo)改造工程中的應(yīng)用

（湖南省建筑設(shè)計(jì)院有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410000）

湖南省衡山縣污水處理廠作為該地區(qū)環(huán)境水域治理的重要組成部分，具有重要的影響。在整個(gè)項(xiàng)目的提標(biāo)改造過(guò)程中，綜合各類(lèi)情況后，采用了幾種新型的處理工藝，提高整個(gè)工程項(xiàng)目的質(zhì)量。

1 深度處理工藝和D型濾池介紹

本工程深度處理工藝選擇“高效沉淀+D型濾池”的組合工藝，主要用來(lái)去除水中的SS和TP，確保處理水出水達(dá)標(biāo)排放。高效沉淀池主要通過(guò)絮凝沉淀作用進(jìn)一步去除水中SS和TP，為過(guò)濾工藝增加一道預(yù)處理屏障；沉淀后增加過(guò)濾工藝保證最終出水SS滿足一級(jí)A標(biāo)要求。

1.1 高效沉淀池相關(guān)介紹

高效沉淀池作為近些年革新后使用的一種新型沉淀池，采用的是泥渣循環(huán)和斜管沉淀的方法。其工藝機(jī)理為：對(duì)泥渣進(jìn)行回流，將其與來(lái)源水流在絮凝區(qū)域糅合，將這些泥渣均勻攪散為許多細(xì)小的顆粒物。細(xì)小的顆粒物可以成為絮核，讓絮體的形成更加高效、更加緊密，使整個(gè)絮體在進(jìn)入沉淀區(qū)域后，沉降速度能夠加快。保證在一定的水量情況下，可以盡量減少沉淀系統(tǒng)所需要的容量，提高處理質(zhì)量。高效沉淀池在我國(guó)許多污水處理廠的提標(biāo)改建中被廣泛應(yīng)用，并取得了優(yōu)異的運(yùn)行效果。

1.2 D型濾池相關(guān)介紹

1.2.1 D型濾池

D型濾池是近年來(lái)開(kāi)發(fā)的一類(lèi)重力式自適應(yīng)濾池。采用了國(guó)家專(zhuān)利計(jì)劃中的863纖維濾料，彗星式纖維濾料為整體的技術(shù)核心。使用高效汽水反沖洗、小阻力配水系統(tǒng)以及恒水位或變水位過(guò)濾方式。在過(guò)濾程序中，濾層的空隙度會(huì)逐漸沿著流水的朝向逐漸縮小，隨后其密度會(huì)緩緩加大，濾層中的空隙直徑逐漸變小，可以完成較好的深度過(guò)濾。當(dāng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用后，濾層清潔再利用時(shí)，可以利用復(fù)合型的纖維過(guò)濾材料以及使用汽水混合的擦洗工藝，可逐漸將濾層的過(guò)濾性能恢復(fù)。D型濾池過(guò)濾精度高、截污容量大、濾料的使用壽命長(zhǎng)，由于濾料層被上下兩層隔離在一個(gè)封閉的腔室中，不會(huì)出現(xiàn)“跑料”狀況，減少了每年增添過(guò)濾材料的成本，再加上很多的濾料自身有很強(qiáng)的抗腐蝕性，正常的使用時(shí)間都在10年以上，基本不需要停工維護(hù)。D型濾池可以分別采用手動(dòng)與自動(dòng)兩種操控方法，可以根據(jù)操作人員的不同需求改變，該濾池采用了先進(jìn)的配水配氣系統(tǒng)，可以有效避免水流反沖洗時(shí)配水的不均衡。濾池可以使用鋼質(zhì)和混凝土兩種殼體，結(jié)構(gòu)上可以采用方形或圓形，可以根據(jù)具體情況選擇，節(jié)約投資費(fèi)用[1]。

1.2.2 彗星式纖維濾料

彗星式纖維濾料是一種不對(duì)稱(chēng)的形狀樣式，材料中被稱(chēng)為“彗尾”的一邊是松散的纖維束，比重較大的另一邊是一個(gè)實(shí)心體，被稱(chēng)為“彗核”[2]。這種濾料同時(shí)具備截污性強(qiáng)以及反沖洗效果明顯的優(yōu)點(diǎn)，這種結(jié)構(gòu)有利于分離水中固體懸浮物，過(guò)濾精度高，對(duì)出水質(zhì)量有明顯提高。

2 項(xiàng)目介紹

2.1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)總體思路

衡山縣污水處理廠為衡山縣主要污水廠，服務(wù)范圍為老城區(qū)、黃花新區(qū)、工業(yè)園區(qū)，總面積為17 km2，服務(wù)人口為16萬(wàn)人。提標(biāo)改造的總體建設(shè)思路基本確立為：“現(xiàn)狀改造+深度處理”，污水經(jīng)二級(jí)常規(guī)處理后通過(guò)中間提升泵站進(jìn)入由“高效沉淀池+D型濾池”組成的深度處理系統(tǒng)能夠進(jìn)一步去除SS、TP等污染物，保證出廠尾水恒定保持一級(jí)A類(lèi)規(guī)范。

2.2 項(xiàng)目施工地理概況

衡山縣污水處理廠位于湘江北岸縣城東部的琵琶洲，離市中心約2 km，緊靠湘江防洪堤。污水廠總面積33 671 m2，污水處理廠一期工程占地216 88 m2，二期工程建設(shè)用地約11 985 m2。廠區(qū)內(nèi)地勢(shì)較為平緩，地面標(biāo)高在49～50 m。衡山縣城分為老城區(qū)、黃花新區(qū)、工業(yè)園區(qū)和開(kāi)云新城。其中，老城為合流制排水系統(tǒng)，工業(yè)園區(qū)建有少量的排水管道，但尚未形成完善的排水系統(tǒng)，其他園區(qū)尚未建設(shè)排水管道。根據(jù)《衡山縣排水專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》衡山縣城老城區(qū)近期保留截流式合流制排水制度，新建城區(qū)采用完全分流制，老城區(qū)遠(yuǎn)期改為分流制。

2.3 項(xiàng)目總體現(xiàn)狀分析

（1）現(xiàn)狀用地。衡山縣污水處理廠提標(biāo)改造工程維持總規(guī)模不變，即新建深度處理4.0 萬(wàn)m3/d?？紤]到項(xiàng)目無(wú)法新增用地，為確保施工期間對(duì)現(xiàn)有廠區(qū)運(yùn)行影響最小，方案應(yīng)充分利用現(xiàn)有用地，所以用地情況較為緊張。（2）現(xiàn)狀處理流程。在我國(guó)現(xiàn)階段的污水處理過(guò)程，基本為粗格柵間、提升泵站→細(xì)格柵、旋流沉砂池→改良型氧化溝→二沉池→二氧化氯消毒池→清涼港→湘江。一期工程污泥處理采用帶式濃縮脫水一體機(jī)，二期工程采用板框壓濾深度脫水；污泥脫水小于60%后外運(yùn)至衡山縣垃圾中轉(zhuǎn)站最終送至衡陽(yáng)市垃圾填埋場(chǎng)或焚燒廠統(tǒng)一處置。（3）現(xiàn)狀水量。根據(jù)衡山縣污水處理廠2017年運(yùn)營(yíng)報(bào)表，現(xiàn)狀污水廠2017年1～12月，平均日處理水量約2.3 萬(wàn)m3/d，最高可達(dá)3.5 萬(wàn)m3/d，已接近滿負(fù)荷。（4）現(xiàn)運(yùn)行狀況。污水處理廠一期、二期工程運(yùn)行良好，出水水質(zhì)基本能穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)B排放，常規(guī)處理具備脫氮達(dá)到A標(biāo)的能力。據(jù)環(huán)保部新出臺(tái)的對(duì)水類(lèi)的一級(jí)A類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)劃分，須對(duì)衡山縣污水廠進(jìn)行提標(biāo)改造，確保出水各項(xiàng)指標(biāo)能穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo)。

3 D型濾池在衡山污水處理廠提標(biāo)改造工程的應(yīng)用實(shí)例

3.1 “彗星式”材料應(yīng)用

彗星式纖維濾料作為近些年廣泛使用的新型過(guò)濾材料，其高精度過(guò)濾效果以及水處理方面有較好的前景。由于這種材料是一種不對(duì)稱(chēng)的形狀樣式，結(jié)合了纖維濾料截污性好與顆粒濾料反沖洗效果好的特性，使用時(shí)截污量平均，規(guī)避了流水阻斷的狀況。同時(shí)這種結(jié)構(gòu)有利于水中固體懸浮物的分離，過(guò)濾精度高，提高了出水質(zhì)量。

在D型濾池中，利用此過(guò)濾材料所形成的濾床空隙率，可以較好貼近濾料的結(jié)構(gòu)。在濾床的橫截面上，空隙率分布平均，會(huì)保證過(guò)濾時(shí)所形成的水流與通道的大小基本保持一致，可保證截污量均勻，避免水流堵塞的問(wèn)題。該濾床的縱截面空隙率散布是由上而下依次減小，空隙率沿著濾床縱截面呈現(xiàn)出上大下小的梯次分布，這種結(jié)構(gòu)比較利于將水中固體懸浮物有效的過(guò)濾。過(guò)程中彗核較大的質(zhì)量，可以將纖維絲束壓實(shí)緊密。由于彗核體積較小，對(duì)過(guò)濾斷面空隙分布的均勻沒(méi)有較大影響，使濾床的截污效果提升。在反沖洗時(shí)，彗核和彗尾的比重差異會(huì)讓彗尾的纖維隨著水流的沖擊迅速散開(kāi)并產(chǎn)生擺動(dòng)，通過(guò)疊加的作用力可以讓附在纖維束表層的顆粒懸浮物掉落，達(dá)到提升濾料洗凈度的作用[3]。彗星式纖維濾料如圖1所示。

圖1 彗星式纖維濾料

3.2 濾速大

D型濾池的各項(xiàng)參數(shù)：正常濾速：12.5 m/h（最大時(shí)濾速17.63 m/h）；強(qiáng)制濾速（1格反沖洗）：15.63 m/h（最大時(shí)15.63×1.41=22.04 m/h）；彗星式纖維濾池技術(shù)規(guī)程：最大正常濾速16～20，強(qiáng)制濾速21～27。從整體數(shù)據(jù)來(lái)看，D型濾池相比V型濾池6 m/h的濾速，節(jié)省約50%用地[4]。

3.3 采用濾磚配水

目前，國(guó)內(nèi)較為普遍的濾池底層配水裝置為：利用鋼筋混凝土搭設(shè)承重柱，再安裝濾板和濾頭，每塊濾板需要固定144個(gè)濾頭，呈水平安裝，與整個(gè)濾池池面的水平誤差不能大于2 mm，其承重量不得小于500 kg/m2。由于施工程序較為復(fù)雜，對(duì)安裝工人的技術(shù)要求較高，一般難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的精度；由于底部用了混凝土梁、柱架空，整體加大了濾池高度，導(dǎo)致施工時(shí)間被加長(zhǎng)[5]。

濾磚作為布水系統(tǒng)中的新型材料，可以做到上層布水，下層輸水，再加上濾磚自身的平衡性，不用再進(jìn)行二次加固，安裝方便、堅(jiān)固耐用，有較強(qiáng)抗腐蝕性、效果穩(wěn)定、節(jié)約了大量的材料，減少了建設(shè)成本[6]。濾磚如圖2所示。

圖2 濾池中采用的濾磚

3.4 鋼質(zhì)V型槽

濾池V型槽，常采用現(xiàn)澆混凝土，其制模煩瑣，難以保證V型槽出水孔大小及整體水平。本工程創(chuàng)新采用成品V型槽，施工快捷，出水均勻。

4 結(jié)語(yǔ)

衡山縣污水處理廠提標(biāo)改造工程創(chuàng)新采用高濾速、濾磚配水、鋼制V型槽的“D型濾池”，其具有占地小、施工便捷的特點(diǎn)，為污水處理廠提標(biāo)改造，緩解用地緊張、工期緊張的情況，穩(wěn)定達(dá)到SS去除的目標(biāo)，具有參考價(jià)值。