摘 要: 焦作市第一污水處理廠遷建提標(biāo)工程為滿(mǎn)足一級(jí) A 出水排放標(biāo)準(zhǔn)及污泥脫水含水率 ＜ 50% 的要求，污水處理采用“前置缺氧改良 AAO + 高效沉淀 + D 型濾池”工藝，污泥處理采用板框壓濾深度脫水工藝。實(shí)際運(yùn)行表明，出水水質(zhì)達(dá)到了一級(jí) A 排放標(biāo)準(zhǔn)，出泥含水率 ＜ 50% 。工程設(shè)計(jì)總投資為 2． 08 億元，處理成本及運(yùn)行成本分別為 1． 12 和 0． 84 元/m3，污泥深度脫水處理費(fèi)用為 100 元/t 左右( 80% 含水率污泥) 。

1 工程概況

焦作市第一污水處理廠遷建提標(biāo)工程是由政府籌資按規(guī)劃遷址并進(jìn)行水質(zhì)提標(biāo)升級(jí)而新建的一座城鎮(zhèn)污水處理廠，遷建新址位于現(xiàn)狀二廠南側(cè)。工程設(shè)計(jì)總規(guī)模為 10 × 104 m3 / d，污泥處理部分兼顧了焦作第二污水處理廠( 15 × 104 m3 / d) 污泥量，其規(guī)模達(dá) 200 t / d。

污水處理采用“前置缺氧改良 AAO + 混合絮凝高效沉淀 + D 型濾池 + ClO₂ 消毒”主體工藝; 污泥處理采用“機(jī)械濃縮 + 污泥調(diào)理 + 板框壓濾深度脫水”主體工藝。

工程服務(wù)范圍: 老城區(qū)排水區(qū)域 36． 2 k㎡ 范圍內(nèi)的污水集中處理，包括解放區(qū)和山陽(yáng)區(qū)。

工程建設(shè)目標(biāo): ①處理規(guī)模為 10 × 104 m3/ d，處理出水達(dá)到國(guó)標(biāo)一級(jí) A 排放標(biāo)準(zhǔn); ②污泥處理規(guī)模為 200 t / d( 含水率為 80% ) ，出泥含水率達(dá)到 50%以下。

2 設(shè)計(jì)水質(zhì)

本工程進(jìn)水為典型城市生活污水，進(jìn)水中工業(yè)廢水含量約 20% ，污染物濃度總體適中，工業(yè)廢水含量少，且均已達(dá)到下水道排放標(biāo)準(zhǔn)后入網(wǎng)，工業(yè)廢水未對(duì)城市污水造成沖擊，整體處理難度不大。

2015 年污水廠實(shí)際運(yùn)行水質(zhì)見(jiàn)表 1。

遷建提標(biāo)工程設(shè)計(jì)出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB 18918—2002) 一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見(jiàn)表 2。

3 工藝設(shè)計(jì)

① 二級(jí)處理

針對(duì)本工程實(shí)際進(jìn)水碳氮比不高，對(duì)出水磷的去除率要求較高的情況，設(shè)計(jì)采用“前置缺氧改良AAO”為主體的二級(jí)處理工藝［1］( 見(jiàn)圖1) ，利用部分進(jìn)水( 30% ～ 40% ) 中的有機(jī)物反硝化回流污泥中的硝態(tài)氮，有效保障厭氧段聚磷菌的磷釋放，在進(jìn)水碳源不十分充足、反硝化程度不很高的情況下仍可獲得較好的除磷效果。生化池流態(tài)采用典型推流式反應(yīng)器，設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)提高污泥齡，保證氨氮的硝化。二沉池采用表面負(fù)荷較高、出水水質(zhì)好、運(yùn)行穩(wěn)定的周進(jìn)周出形式。設(shè)計(jì)中備用了碳源投加設(shè)備及化學(xué)除磷設(shè)備。

② 三級(jí)處理

三級(jí)深度處理采用系統(tǒng)緩沖能力強(qiáng)、反沖洗周期長(zhǎng)的“混合 + 絮凝 + 沉淀 + 過(guò)濾”工藝。三級(jí)強(qiáng)化預(yù)處理具體采用機(jī)械快速混合、機(jī)械絮凝反應(yīng)和斜管沉淀形式的高效沉淀池，三級(jí)濾池采用新型 D型濾池。

新型 D 型濾池具有過(guò)濾精度高( ≥5 μm 的 SS去除率≥95% ) 、濾速快( 16 ～ 25 m / h) 、納污量大( 15 ～ 35 kg /m3 ) 、反沖洗耗水率低 ( ＜ 0． 5% ～2% ) 、加藥量少( 常規(guī)技術(shù)的 1 /3 ～ 1 /2) 、運(yùn)行費(fèi)用低及占地面積小( 常規(guī)技術(shù)的 1 /3) 等特點(diǎn)。已在焦作二廠成功運(yùn)行 5 年以上。

③ 污泥處理工藝

污水處理采用了長(zhǎng)泥齡生物脫氮除磷工藝，污泥性質(zhì)相對(duì)較為穩(wěn)定，剩余污泥量較少。從一、二廠實(shí)際泥質(zhì)檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，其無(wú)機(jī)物含量多，有機(jī)物含量及熱值偏低，產(chǎn)氣效能預(yù)期不佳�，F(xiàn)狀一、二廠剩余污泥泥質(zhì)灰分大，產(chǎn)生的污泥不經(jīng)消化直接脫水，效果較好，故設(shè)計(jì)采用直接濃縮脫水處理工藝。

深度脫水處理污泥含水率低，滿(mǎn)足與后續(xù)污泥處置銜接的要求: 深度脫水后形成的泥餅經(jīng)適當(dāng)放置含水率達(dá) 50% 以下，減量化效果明顯，符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋用泥質(zhì)》( GB /T23485—2009) 的要求，可直接運(yùn)往垃圾填埋場(chǎng)與生活垃圾進(jìn)行混合填埋; 深度脫水后的污泥可用于制磚; 深度脫水泥餅因含水率降低，熱值提高，該泥餅還可作焚燒處置，產(chǎn)生的熱量可回收利用。

4 核心構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)

① 改良 AAO 池

Qmax = 11． 5 × 104 m3 / d，2 處理系列 4 池; V總 =84 240 m3; V單池 = 21 060 m3，單座內(nèi)尺寸為 78 m ×45． 9 m × 6． 5 m，有效水深為 6． 0 m; 反應(yīng)泥齡為 12d，總泥齡為 16． 5 d; MLSS 為 3 500 mg /L; 設(shè)計(jì)水溫為 12 ℃ ; 污泥負(fù)荷為 0． 07 kgBOD5 /( kgMLSS·d) ;剩余污泥產(chǎn)率為 1． 274 kgDS / kgBOD5 ; 剩余污泥量為 17． 84 t / d( 均日) ; 外回流比為 50% ～ 100% ，內(nèi)回流比為 50% ～ 150% ; 設(shè)計(jì)停留時(shí)間為 20． 1 h，其中前置缺氧區(qū)為 57． 5 min( 4． 8% ) 、厭氧區(qū)為 2． 3 h( 11． 4% ) 、缺氧區(qū)為 4． 23 h ( 21． 0% ) 、好氧區(qū)為12． 65 h( 62． 8% ) ; 實(shí)際需氧量( AOＲ) 為 1 190． 7kgO2 / h; 標(biāo)準(zhǔn)需氧量為 1 639． 5 kgO2 / h; 供氣量為29 278 m3 / h。

主要工藝設(shè)備:

曝氣裝置為 EPDM 膜微孔曝氣器，4 012 根，充氧能力為 7 ～ 12 m3 /( h·根) ，�h90 mm，L1 000 mm，氧利用率≥20% �；旌弦夯亓鞅�: 潛水泵 8 臺(tái)，變頻調(diào)速，Q = 300 ～ 900 m3 / h，H = 25 kPa�；旌蠑嚢�: 高速潛水?dāng)嚢杵?8 臺(tái)，前置缺氧區(qū)5． 5 kW，4 臺(tái)，厭氧區(qū) 4 kW，8 臺(tái)，后缺氧區(qū) 5． 5 kW，16 臺(tái)�？諝饪偣芸刂崎y門(mén): DN500 空氣電動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥和手動(dòng)檢修蝶閥各 4 臺(tái)。進(jìn)水渠控制: 手動(dòng)調(diào)節(jié)堰門(mén) 8 套，2 000mm × 500 mm × 500 mm�；亓魑勰嗲�控制: 手動(dòng)調(diào)節(jié)堰門(mén) 4 套，2 000 mm × 500 mm × 500 mm。OＲP 儀4 臺(tái)，－ 1 500 ～ + 1 500 mV; DO 儀共 12 臺(tái)，0 ～ 10mg /L。MLSS 混合液濃度計(jì) 12 臺(tái)，0 ～ 10 g /L。空氣流量計(jì) 4 臺(tái)，測(cè)量范圍為 0 ～ 20 m3 / s。全流程除臭微 生 物 培 養(yǎng) 箱 40 套，含 箱 體、內(nèi) 件、填料等，�h1 200 mm，H = 2 000 mm，配套配電箱、一拖二變頻控制柜等。

② 高效沉淀池

混合反應(yīng)沉淀池采用第三代“污泥循環(huán)型”沉淀池，由快混池、絮凝反應(yīng)池及沉淀池組成。Qmax = 5 417 m3 / h，Qave = 10 × 104 m3/ d; 前混合

池 2 座，V單池 = 41． 4 m3，停留時(shí)間為 1 min; 速度梯度 ＞ 250 s － 1。絮凝反應(yīng)池 2 座，V單池 = 898 m3，停留時(shí)間為 20 min; 速度梯度 ＞ 50 s － 1。高密度澄清池 2座，單池斜管面積為 225 ㎡，斜管最大上升流速為11 m3 /( ㎡·h) 。

主要設(shè)備:

前混凝區(qū)混合攪拌器 2 套，立軸折槳式，變頻調(diào)速，N = 22 kW。絮凝反應(yīng)池絮凝攪拌機(jī) 4 套，立軸導(dǎo)流筒軸流葉輪式，變頻調(diào)速，N = 1． 5 kW。高密度澄清池，斜管沉淀池刮泥機(jī) 2 套，�h17 m，N = 2． 2kW�；亓魑勰嗦輻U泵( 手動(dòng)調(diào)節(jié)) 5 臺(tái)( 4 用 1 備) ，Q = 0 ～ 120 m3 / h，H = 2． 0 MPa。斜板投影面積為450 m2，含斜板支撐、集水槽及三角堰板，L = 1． 5 m，θ = 60°，壁厚為 0． 8 mm，斜板間隔為 100 mm; 手動(dòng)除油撇渣器 2 臺(tái)，�h17 m。出水鋼槽含堰板 36 個(gè)，尺寸為 7 500 mm × 300 mm × 300 mm; 插板閘 3 臺(tái)，1 600 mm × 2 490 mm。主要儀表: 懸浮固體測(cè)量?jī)x2 套，0 ～ 4 000 NTU，0 ～ 10 000 mg /L; pH 計(jì)及取樣器 2 套，0 ～ 14; 浮球開(kāi)關(guān) 2 套; 超聲波泥位計(jì) 2 套，0 ～ 5 m; 高低液位報(bào)警器 2 套; pH 計(jì)及取樣器 1套，0 ～ 14。

③ D 型濾池

Qmax = 13 × 104 m3 / d，1 座 8 格; 尺 寸 為37． 42 m × 29． 98 m × ( 4． 5 ～ 7． 9) m; 單池過(guò)濾面積為 42 ㎡，濾池 8 格，設(shè)計(jì)平均日平均時(shí)過(guò)濾速度為13． 37 m / h，高日平均時(shí)過(guò)濾速度為 15． 37 m / h，高日高時(shí)過(guò) 濾 速 度 為 17． 38 m / h，強(qiáng)制過(guò)濾速度為19． 86 m / h; 反沖洗水沖強(qiáng)度為 6 L /( ㎡·s) ，反沖洗氣沖強(qiáng)度為 32 L /( ㎡·s) ; 過(guò)濾精度≥5 μm 的懸浮顆粒去除率達(dá) 95% 以上; 濾床納污量: 15 ～ 35kg /m3; 剩余積泥率 ＜ 2% ; 濾料填裝密實(shí)高度為 0． 8m; 反沖洗耗水量 ＜ 0． 5% ～ 2% 。

主要設(shè)備:

DT 自適應(yīng)聚酯纖維濾料 300 m3。配水布?xì)庀到y(tǒng)8 套，面積為42 ㎡，含濾頭、濾板、蓋板、蓋板支撐等，包括 �h22ABS 濾頭、混凝土濾板、PP 材質(zhì)蓋板、蓋板 配 套 SS304 蓋 板 支 撐、SS304 中梁連接板、SS304 邊梁連接板、SS304 濾板壓板、SS304 等邊環(huán)角鋼、�h16 ～ �h32 卵石、配套 SS304 螺栓。配套管路閥門(mén)，包括各類(lèi)氣動(dòng)方閘門(mén)、伸縮氣動(dòng)蝶閥、伸縮氣動(dòng)蝶閥、可調(diào)節(jié)開(kāi)度伸縮氣動(dòng)蝶閥、電動(dòng)蝶閥、對(duì)夾式手動(dòng)蝶閥、銅制電磁閥、配套管路及輔件等。反洗風(fēng)機(jī) 3 臺(tái)( 2 用 1 備) ，Q = 44． 3 m3 /min，P = 50 kPa，N = 55 kW。反洗水泵 3 臺(tái)( 2 用 1 備) ，Q = 454m3/ h，H = 120 kPa，N = 22 kW。電控裝置 1 套，集控柜 1 臺(tái)、PLC 控制系統(tǒng) 1 套含軟件編程，現(xiàn)場(chǎng)控制臺(tái)8 套，以柜內(nèi)接線端子為界。

④ 深度脫水系統(tǒng)

污泥深度脫水工藝流程見(jiàn)圖 2。

污泥進(jìn)料系統(tǒng): 污水廠含水率為 99． 2% 的污泥通過(guò)轉(zhuǎn)鼓濃縮機(jī)預(yù)濃縮至含水率 96% 左右，進(jìn)入儲(chǔ)泥池，然后通過(guò)渣漿泵提升進(jìn)入綜合調(diào)理池。污泥調(diào)理及藥劑儲(chǔ)存投加系統(tǒng): 采用 3 套碳鋼防腐結(jié)構(gòu)粉狀藥劑料倉(cāng)。料倉(cāng)設(shè)料位計(jì)，底部配刀閘門(mén)，配套計(jì)量輸送裝置。調(diào)理劑采用槽罐車(chē)運(yùn)送至調(diào)理劑料倉(cāng)內(nèi)。調(diào)理劑和污泥在綜合調(diào)理池中充分?jǐn)嚢杌靹�。工作方式為間歇進(jìn)料、連續(xù)攪拌方式。污泥壓榨輸送系統(tǒng): 進(jìn)泥泵將經(jīng)調(diào)理的污泥輸送至壓榨機(jī);壓榨機(jī)進(jìn)泥含水率為 95% ，出泥含水率為 50% ; 清洗壓榨泵清洗周期: 1 ～ 3 次/周; 干化后的出泥采用3 級(jí)輸送機(jī)系統(tǒng)。

主要設(shè)計(jì)參數(shù):

污泥深度脫水處理占地面積約 2 514 m2，主體建筑為混凝土框架結(jié)構(gòu)脫水車(chē)間廠房( 2 層) ，建筑面積約為 1 980 m2。生產(chǎn)車(chē)間外有調(diào)理池、儲(chǔ)泥池、緩沖池等構(gòu)筑物。生產(chǎn)車(chē)間( 兩層) 1 間，43． 5 m ×33． 5 m × 14． 0 m; 卸泥間 1 間，22． 5 m × 8． 25 m ×11． 3 m; 配電間 1 間，12． 85 m × 12． 8 m × 5． 7 m; 調(diào)理池 6 座，單池 5． 0 m × 5． 0 m × 4． 5 m; 清洗水池及壓榨水池 1 座，5． 85 m × 3． 0 m × 3． 5 m; 濃縮污泥儲(chǔ)池 1 座，9． 0 m × 9． 5 m × 5． 35 m; 脫水污泥臨時(shí)堆棚1 座，50． 0 m × 17． 0 m × 9． 0 m; 儲(chǔ) 泥 池 1 座，12． 5 m × 9． 5 m × 5． 35 m。

深度脫水泥餅平均含水率 ＜ 60% ，蠕蟲(chóng)卵死亡率 ＞ 95% ，糞大腸菌群菌值 ＞ 0． 01，橫向剪切強(qiáng)度 ＞25 kN /m2，深度脫水系統(tǒng)年工作時(shí)間≥7 800 h /a，每日運(yùn)行時(shí)間為 16 h，壓濾機(jī)工作壓力( 二次擠壓壓力) ≥1． 5 MPa，壓濾機(jī)工作周期不超過(guò) 3． 5 h，濾布?jí)勖? 壓濾次數(shù)) 不低于 1 300 次，月平均藥劑的投加量不超過(guò) 8% ( 以 80% 含水率污泥計(jì)) 。

主要工藝設(shè)備:

污泥提升及預(yù)濃縮系統(tǒng): 剩余污泥提升泵 4 臺(tái)( 2 用 2 備) ，Q = 250 m3 / h; 帶式濃縮機(jī) 5 臺(tái)，Q ＜ 70m3 / h，配套反洗水泵 5 臺(tái)，PAM 加藥泵 5 臺(tái)，自動(dòng)溶藥裝置 2 套; 濃縮后污泥提升泵 3 臺(tái)( 2 用 1 備) ，Q = 125 m3 / h。泥藥調(diào)理系統(tǒng): 調(diào)理池共 6 座，單格有效容 積 約 85 m3，配套 6 臺(tái)槳葉調(diào)理攪拌機(jī)，�h1 500 /�h2 000 mm，P = 15 kW; 調(diào)理劑加藥泵 Q =1 ～ 5 m3 / h，P = 0． 75 kW，4 臺(tái)( 2 用 2 備) ，配套 2 個(gè)15 m3 PE 儲(chǔ)藥罐，用于投加 1#藥劑; 料倉(cāng) 3 個(gè)，單倉(cāng)V = 30 m3，配套靜態(tài)計(jì)量投加裝置，用于投加 2 #藥劑。污泥壓榨深度脫水系統(tǒng): 污泥專(zhuān)用壓榨機(jī) 4 臺(tái)，單臺(tái)能力為 50 t / d; 壓榨機(jī)專(zhuān)用進(jìn)料泵 4 臺(tái)，Q≤70m3 / h，P = 30 kW; 壓榨水泵 4 臺(tái)，Q ＜ 30 m3 / h，P 為18． 5 kW; 清洗水泵 3 套( 2 用 1 備) ，Q ＜ 15 m3 / h，P為( 15 + 15) kW; 氣罐 Q = 1． 0 m3，P = 0． 80 MPa，3 個(gè)，配套 1． 2 m3 空氣冷干機(jī) 2 臺(tái)，氣罐 Q = 5． 0m3，P = 0． 80 MPa，2 個(gè); 空壓機(jī)各 2 臺(tái)，P = 0． 80MPa，Q = 5． 0 /1． 0 m3 /min。深度脫水污泥傳輸、儲(chǔ)存: 輸送機(jī)，配套三級(jí)輸送設(shè)備，輸送至儲(chǔ)泥斗; 碳鋼防腐儲(chǔ)泥斗 2 個(gè)，V = 60 m3 /個(gè)。

5 工程調(diào)試與運(yùn)行

本工程于 2016 年 4 月 20 日建設(shè)完成，2016 年8 月 16 日完成交工驗(yàn)收，竣工后即交付進(jìn)入調(diào)試運(yùn)行階段，目前正在進(jìn)行環(huán)保驗(yàn)收。項(xiàng)目于 2017 年 8 月 16 日由市環(huán)境保護(hù)局進(jìn)行了環(huán)保驗(yàn)收現(xiàn)場(chǎng)檢查，進(jìn) 水 COD 為 167 ～ 228mg /L、氨氮為 23． 3 ～ 29． 4 mg /L、SS 為 153 ～ 199mg /L、BOD5 為 63． 7 ～ 85． 5 mg /L、總磷為 0． 932 ～0． 955 mg /L、總氮為 24． 9 ～ 25． 3 mg /L、色度為 32 ～64 倍，出 水 COD 為 16． 3 ～ 19． 6 mg /L、氨 氮 為0． 778 ～ 1． 63 mg /L、SS 為 5 ～ 9 mg /L、BOD5 為1． 4 ～1． 7 mg /L、總磷 為 0． 311 ～ 0． 355 mg /L、總 氮 為11． 7 ～ 12． 0 mg /L、色度為 4 倍，達(dá)到了一級(jí) A 排放標(biāo)準(zhǔn)。板框脫水出泥泥餅含水率為 47． 5% ～ 48． 7% 。

6 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

該工程的規(guī)劃總控制用地面積為 12． 85 hm2，實(shí)際 用 地 為 7． 93 hm2，折合用地指標(biāo)為 0． 793m2 /( m3·d － 1 ) ，廠區(qū)綠化率為 37． 6% 。工程總投資為 2． 08 億元，一類(lèi)工程費(fèi)為 1． 69 億元。污水單位處理成本為 1． 12 元/m3，單位運(yùn)行成本為 0． 84元/m3。污水電耗為 0． 36 kW·h /m3，其中，污水部分( 二級(jí) + 三級(jí)處理) 電耗為 0． 278 kW·h，污泥深度脫水部分電耗為 0． 082 kW·h，年總用電量為1 314 × 104 kW · h，單 位 BOD5 能 耗 為 2． 57kW·h / kgBOD5。深度處理 PAM( 陰離子) 消耗量為36． 5 t /a，化學(xué)除磷 PAC 消耗量為 1 672 t /a，消毒ClO2 消耗量為 365 t /a ( 氯酸鈉 392 t /a、鹽酸 173t /a) 。污泥深度脫水各類(lèi)調(diào)理藥劑費(fèi)、水電費(fèi)及耗材費(fèi)用控制在 100 元/t 左右( 折 80% 含水率污泥) ，其中 污 泥 脫 水 PAM ( 陽(yáng) 離 子) 40 t /a、固 化 劑2 500 t /a、三氯化鐵 416 t /a。

7 結(jié)論

焦作市第一污水處理廠遷建提標(biāo)工程設(shè)計(jì)采用“前置缺氧改良 AAO + 混合絮凝高效沉淀 + D 型濾池 + ClO2 消毒”工藝，出水水質(zhì)達(dá)到了一級(jí) A 排放標(biāo)準(zhǔn)。剩余污泥經(jīng)機(jī)械濃縮 + 污泥調(diào)理 + 板框壓濾深度脫水后達(dá)到低于 50% 含水率的預(yù)期效果。

原標(biāo)題:改良AAO及污泥深度脫水工藝用于城鎮(zhèn)污水廠遷建提標(biāo)