許昌某產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)污水處理廠升級改造工程 出水水質(zhì)能夠穩(wěn)定達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)的一級A標準

摘要：為了滿足產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)的發(fā)展需求和嚴格的排放標準,許昌某產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)污水處理廠在充分利用原處理設(shè)施的基礎(chǔ)上,實施了升級改造工程。針對進水多為造紙廢水的特點,強化預(yù)處理并將原有的SBR池改為水解酸化—完全混合式曝氣池,增加混凝沉淀/過濾深度處理設(shè)施。實際運行結(jié)果表明,出水水質(zhì)能夠穩(wěn)定達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)的一級A標準。

關(guān)鍵詞：造紙廢水，完全混合式曝氣，水解酸化，深度處理

1 工程背景

　　許昌某產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)污水處理廠目前處理規(guī)模為3萬mm³/d，主要接納該民營科技園區(qū)排污企業(yè)的污水和附近居民及服務(wù)行業(yè)生活污水，目前實際進水量為2.2萬mm³/d，其中造紙廢水量約1.3萬mm³/d，主要貢獻因子為COD、SS、色度，發(fā)制品生產(chǎn)廢水量約1000mm³/d，生活污水量約8000mm³/d。

　　污水處理廠現(xiàn)采用格柵—初沉池—SBR—氣浮工藝處理廢水，出水COD為60~100mg/L，尾水排入清潩河。由于現(xiàn)有系統(tǒng)預(yù)處理效果差，且初沉池不能及時排泥，導致污泥厭氧酸化，增加后續(xù)的生化處理負荷；SBR池系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，進水負荷高，需氧量大，運行成本較高；氣浮系統(tǒng)停留時間短，反應(yīng)不徹底，導致出水不能穩(wěn)定達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）的二級標準（COD≤70mg/L）。

　　根據(jù)許昌市政府的環(huán)境環(huán)保目標要求，污水處理廠出水水質(zhì)應(yīng)達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）中的一級A排放標準。因此，該污水處理廠結(jié)合產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)發(fā)展和排水規(guī)劃調(diào)整，決定對該產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)污水處理廠進行升級改造。

2 升級改造工程設(shè)計

2.1 設(shè)計規(guī)模及進、出水水質(zhì)

　　出水按《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）中的一級A排放標準設(shè)計，污水處理廠設(shè)計進、出水水質(zhì)見表 1。

表 1 設(shè)計進出水水質(zhì)mg/L

　　根據(jù)水質(zhì)水量情況和工程目標要求，本工程重點解決廢水中COD、SS和色度問題，并堅持以下原則：

　�。�1）堅持充分利用現(xiàn)有構(gòu)（建）筑物和廠內(nèi)管道、道路，新建構(gòu)（建）筑物盡量利用現(xiàn)有空地、減少新增土地的原則。

　�。�2）強化預(yù)處理，新增自動清污格柵機，去除大尺寸的漂浮物和懸浮物以保護后續(xù)處理設(shè)施的運行安全；新建初沉池，并設(shè)置行車式泵吸泥機，對初沉池進行強制排泥，避免污泥厭氧，降低廢水中污染物負荷；增設(shè)污泥處理系統(tǒng)對初沉污泥進行及時處理。

　�。�3）將現(xiàn)有沉淀池改造為水解酸化池，多種水解菌能夠改變分子結(jié)構(gòu)，把大分子有機物轉(zhuǎn)化為小分子有機物，提高廢水的可生化性，增設(shè)彈性填料，增大生物量，提高污染物的去除率^〔1〕。

　�。�4）將SBR池改造為完全混合式好氧曝氣池，并增設(shè)二沉池進行泥水分離，該法可迅速混合稀釋，適應(yīng)水量水質(zhì)變化；池內(nèi)各點水質(zhì)相同，F(xiàn)/M比值相等，微生物組成數(shù)量一致，便于將整個工況控制在最佳狀態(tài)；池內(nèi)需氧速度均衡，動力消耗較低^〔2〕。

　�。�5）深度處理采用“混凝沉淀+快濾池+消毒氧化”系統(tǒng)，能去除很小的膠體顆粒及懸浮物，而且二氧化氯消毒具有一定的脫色功能，進一步保證出水水質(zhì)滿足排放要求^{〔3, 4〕}。

2.2 工藝確定

　　改造后的污水及污泥處理工藝流程如圖 1所示。

圖1 改造后的污水堯污泥處理工藝流程

　�。�1）格柵渠。新建格柵渠2道，為地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)計流量1500m³/h，平面尺寸10.2m×3.6m，池深4.2m，配套2套齒耙回轉(zhuǎn)式不銹鋼機械格柵，柵隙10mm，用以去除廢水中懸浮物。柵渣由1套無軸螺旋輸送機運送。2.3主要構(gòu)筑物及設(shè)備

　　（2）平流沉淀池。新建沉淀池，設(shè)計流量1500m³/h，池前端設(shè)置混凝區(qū)，尺寸30.5m×5.0m×5.0m，沉淀池分為2格，單格尺寸60m×15m×5m，表面負荷0.83m3/（m²·h）。沉淀區(qū)設(shè)置桁車泵吸泥機1套，配套電機功率5.5kW。

　　運行前期投加PAC、PAM進行絮凝沉淀，系統(tǒng)穩(wěn)定后可利用二沉池剩余污泥和混凝沉淀池污泥作為絮凝劑，去除廢水中部分COD、SS，降低有機污染物濃度。

　�。�3）提升泵房。利用現(xiàn)有設(shè)施，提升泵3臺，2用1備，1臺設(shè)置變頻調(diào)速裝置以適應(yīng)來水水量的變化。

　　（4）水解酸化池。利用現(xiàn)有沉淀池改造，數(shù)量2座，單座尺寸55m×17m×5m，設(shè)計流量1250m³/h，停留時間7.03h，上升流速0.67m/h，池底設(shè)置布水設(shè)施，采用分支式配水方式。池內(nèi)設(shè)置彈性立體填料，為水解污泥提供載體，防止污泥流失。

　�。�5）曝氣池。利用現(xiàn)有SBR池改造，SBR池共12格，單格尺寸63m×12m×5m。本次改造后曝氣池為兩組，6個SBR池為1組曝氣池，停留時間32.7h，污泥負荷（以BOD5/MLSS計）為0.054kg/（kg·d）。

　　池底曝氣裝置利用現(xiàn)有12臺55kW風機進行供氧，10用2備。每格池中增加1套低速推流器，配套功率5.5kW，使泥水混合均勻，避免淤積，且有利于提高充氧效率。

　�。�6）二沉池。新建二沉池1座，鋼砼結(jié)構(gòu)，采用輻流沉淀池。設(shè)計流量1250m³/h，尺寸D45.0m×3.5m，表面負荷0.79m³/（m²·h），配套帶浮渣撇除裝置的全橋刮泥機1套，配套電機功率3kW。設(shè)置污泥回流井1座，尺寸8.0m×5.0m×5.9m，設(shè)潛污泵3臺對污泥進行回流提升，回流比100%，單臺流量600m³/h，揚程9m，功率30kW，2用1備；另設(shè)潛污泵2臺用于排除剩余污泥，1用1備，單臺流量80m³/h，揚程10m，功率4kW。

　　（7）混凝沉淀池。新建混凝沉淀池1座，采用折板反應(yīng)斜管沉淀池，投加PAC進行絮凝沉淀。設(shè)計流量1250m³/h；前端設(shè)混凝反應(yīng)池，尺寸20.0m×5.0m×5.3m；沉淀池尺寸25.0m×20.0m×5.3m，表面負荷2.75m3/（m²·h）；內(nèi)置斜管填料；斜管沉淀池設(shè)置自吸式排泥泵2臺，單臺流量30m³/h，揚程 18m，功率4kW，1用1備。

　�。�8）中間水池。新建，數(shù)量1座，鋼砼結(jié)構(gòu)，設(shè)計流量1250m³/h，尺寸8.0m×7.0m×4.3m，內(nèi)置潛污泵3臺對廢水進行提升，單臺流量600m³/h，揚程 9m，功率30kW，2用1備。另設(shè)潛污泵3臺對濾池進行反沖水洗，單臺流量250m³/h，揚程22m，功率30kW，2用1備。

　�。�9）普通快濾池。新建，數(shù)量1座，鋼砼結(jié)構(gòu)，設(shè)計流量1250m³/h。濾池共分為6格，單格尺寸8m×4m×4m，濾速7.8m/h，濾池過濾周期為12h，反沖洗時間為10min，采用氣水聯(lián)合反沖洗，氣洗強度15L/（m²·s），水洗強度8L/（m²·s）。

　　濾料層采用石英砂，粒徑0.9~1.2mm，層厚 500mm，承托層采用粒徑2～4、4～8、8～16、16～25mm的卵石不等，層厚300mm，鋪設(shè)192塊970mm× 970mm×100mm的專用濾板（配長柄濾頭）。

　�。�10）接觸池。新建，數(shù)量1座，鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸14.0m×9.0m×5.3m，停留時間0.5h，為了保證污水與二氧化氯充分接觸，池內(nèi)設(shè)置多個廊道進行水力混合。

　　（11）污泥貯池。新建，數(shù)量1座，鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸10m×7m×5m，有效容積315m3；池內(nèi)設(shè)1臺高速推流器攪拌污泥，配套功率2.2kW。

　�。�12）污泥脫水間。新建，數(shù)量1座，磚混，平面尺寸為19.8m×9.0m。本工程物化污泥產(chǎn)生量為480mm³/d，含水率96%；生化污泥產(chǎn)生量120mm³/d，含水率99.2%。共設(shè)污泥脫水一體機2套對污泥進行脫水處置，其中新增1套濃縮脫水一體機，帶寬2.5m，處理能力10～16.5m³/h，配套功率30kW，另外1套利用廠區(qū)原有帶式壓濾機。

　�。�13）鼓風機房。利用現(xiàn)有鼓風機房，磚混，房內(nèi)設(shè)有三葉羅茨鼓風機12臺。鼓風機設(shè)置變頻裝置，供氣量大小可自動調(diào)節(jié)，節(jié)省運轉(zhuǎn)能耗。

　　（14）加藥加氯間。加藥間和二氧化氯消毒間合建，單層框架結(jié)構(gòu)，平面尺寸13.2m×7.2m，設(shè)雙室加藥裝置2套，配套功率15kW，設(shè)置1套二氧化氯發(fā)生器和配套的化料器等設(shè)備。

3 運行效果

　　該工程于2012年9月結(jié)束施工，交付廠方使用后開始進水進行污泥培養(yǎng)和工藝調(diào)試，4個月后系統(tǒng)投入正常穩(wěn)定運行。當?shù)丨h(huán)境監(jiān)測站多次對出水水質(zhì)進行監(jiān)測，結(jié)果表明設(shè)施運行穩(wěn)定，處理效果良好，出水水質(zhì)達到設(shè)計標準，2013年2月—7月監(jiān)測系統(tǒng)進、出水水質(zhì)結(jié)果見表 2。

表 2 升級改造后進、出水水質(zhì)

4 工程投資及運行費用

　　本工程總投資1698.60萬元，包括構(gòu)（建）筑物、設(shè)備等直接投資1549.80萬元；設(shè)計費、調(diào)試費等間接投資148.80萬元。

　　本工程總運行功率885.57kW，日耗電量17505.28kW/h，電價0.63元/（kW·h），則每日電費為11028.3元/d；污水處理站工作人員18人，工資為1500元/（人·月），則人工工資為900元/d；水處理投加PAC、PAM藥劑費用約17750元/d；污泥脫水投加PAM藥劑費為2040元/d，污泥外運費為700元/d，直接運行費為31518.3元/d，折合噸水成本為1.05元/t。處理成本在同行業(yè)中處于領(lǐng)先水平。

5 結(jié)語

　�。�1）在升級改造過程中，充分利用原有構(gòu)筑物，如將初沉池—SBR池改造為水解酸化池—完全混合式曝氣池，節(jié)省了工程投資。

　　（2）構(gòu)筑物布置緊湊，管道無迂回，減少連絡(luò)管渠的水頭損失，節(jié)省污水提升能耗；提升泵和鼓風機設(shè)置變頻裝置，以適應(yīng)來水水量的變化，節(jié)省運轉(zhuǎn)能耗。

　　（3）將二沉池剩余活性污泥作為絮凝劑回流至初沉池，具有良好的吸附性能和沉降性能，可減少運行中的藥劑投加量，節(jié)省藥劑費用，降低工程運行成本。深度處理工藝采用混凝沉淀與過濾消毒相結(jié)合，進一步去除了SS并增強了脫色效果。

（來源：刊載于《工業(yè)水處理》2015年第3期，參考文獻略）