广东某市污水处理厂提标改造工程设计

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　　摘   要：为贯彻落实十八大关于大力推进生态文明建设的要求，广东省加快了省内污水处理厂的提标改造工程。本文论述了广东某市污水处理厂的提标改造设计，污水处理厂原设计出水标准为一级B，经生化池MBBR改造、新建磁混凝沉淀池等措施后，污水处理厂的出水指标稳定达到地表水准V类标准。为该地区其他污水处理厂提标改造提供参考。
　　关键词：污水处理厂;提标改造;氨氮;总磷
　　1  项目背景
　　2013年，为贯彻落实十八大关于大力推进生态文明建设的要求，巩固珠江综合整治成果，深入推进广东省水污染防治工作，进一步提升全省水环境质量，切实保障饮用水源和生态环境安全，促进经济社会科学发展，加快建设幸福广东广东省环境保护厅制定《南粤水更清行动计划（2013～2020年）》，并在2017年对该文件进行了修订。
　　该行动计划要求强化污染治理，全面控制污染物排放。要加快城镇污水处理设施建设与改造。要因地制宜对现有城镇污水处理设施进行改造，敏感区域（饮用水源保护区、供水通道沿岸、重要水库汇水区、近岸海域直接汇水区等）内城镇、建成区水体水质达不到地表水Ⅳ类标准的城市区域内城镇的污水处理设施出水应于2017年底前达到一级A标准及广东省地方标准DB44/26—2001《水污染物排放限值》一级标准的较严值;新建、改建和扩建城镇污水处理设施出水全面执行一级A标准及广东省地方标准DB44/26—2001《水污染物排放限值》一级标准的较严值。
　　2018年7月，广东省某市科技园区污水处理厂出水水质需由一级B提高到准V类标准，即氨氮和TP指标达到地表V类水标准，其余指标按一级A标准和广东省地方标准DB44/26—2001《水污染物排放限值》一级标准的较严值执行。
　　2  工程概况
　　广东省某市污水处理厂位一开发区内，该开发区承接高新技术产业转移，形成移动通讯、汽车电子、智能装备、新能源新材料，以及持续型消费、文化创意产业等新“4+2”现代产业体系。该污水厂为开发区服务，设计规模为4.0万m3/d。本次提标改造工程包括新建磁混凝澄清池1座、外加碳源加药间1座、A2/O生化池设备改造、接触消毒池改造、细格栅及曝气沉砂池设备改造、新建外加碳源加药间、深度处理加药设施、在线仪表、自控系统及厂区相关配套工程等。
　　3  设计进出水水质
　　3.1  设计进水水质
　　根据惠州市东江高新区东兴水质净化中心工程可行性研究报告，污水处理厂设计进水水质如表1所示。
　　3.2  设计出水水质
　　本污水处理厂出水水质应符合GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准及广东省地方标准DB44/26—2001《水污染物排放限值》第二时段一级标准中的较严值，其中氨氮和总磷指标需达到地表水环境质量标准GB 3838—2002中V类标准。因此，确定惠州市东江高新区东兴水质净化中心出水常规水质指标如表2所示。
　　4  工艺流程
　　在现有污水、污泥工艺流程的基础上再增加深度处理工艺单元后，工程完整的工艺流程如图1所示。
　　进厂污水首先经过粗格栅机去除大块固体杂物和漂浮物后，由潜污泵提升至细格栅及曝气沉砂池，通过细格栅进一步去除大颗粒悬浮物、漂浮物，通过沉砂池去除砂粒;再经过改造后的A2/O反应池去除污水中的有机污染物和大部分氮、磷等营养盐，然后进入二沉池进行泥水分离。通过投加药剂进行磁混凝沉淀反应后使污水中的有机物、悬浮物胶体及磷等污染物浓度进一步降低;最后进入现有的接触消毒池中消毒后达标排放。污水处理过程中产生的剩余污泥由剩余污泥泵抽升至储泥池后，再泵入污泥浓缩脱水机进行浓缩和脱水，脱水后的泥饼外运。
　　5  提标改造工艺设计
　　5.1  预处理区
　　（1） 细格栅。现有细格栅孔径仅为5mm，而且故障率较高。此外，根据生化池的改造需要，需将现有A2/O反应池改造为MBBR工艺，该工艺由于在生化池中加入了填料，对前段细格栅要求较高，若有细小的毛发或漂浮物进入要后面的处理单元，极易造成填料堵塞，从而影响污水处理效果，而磁混凝澄清池同样对前端出水的漂浮物要求较高。因此，为了保障提标改造后的出水水质，将原有的两台细格栅更换为U型内进流式细格栅，网孔直径为3mm。
　　（2） 曝气沉砂池。现状曝气沉砂池的鼓风机较大，处理每立方米污水的空气量0.62m3大于规范上的建议值0.1m3～0.2m3。针对原设计罗茨鼓风机较大的问题，将原有的两台罗茨鼓风机更换，更换设备参数为Q=4m3/min，P=30kPa，N=5.5kW。
　　5.2  生化處理单元
　　（1） AAO反应池。鉴于现状污水处理厂对氨氮的处理效果不佳，但提标后氨氮出水浓度由8mg/L大幅提高至2mg/L。但原设计A2/O池的好氧区容积较小，停留时间较短，本次改造拟将一格缺氧池增加曝气头，改造为好氧区。现状氨氮出水不稳定，因此在现有好氧区第二三廊道选取部分区域作为好氧MBBR区，投加悬浮填料、进出水拦截系统和好氧专用推流器系统。现状氨氮出水不稳定，因此在现有好氧区第二三廊道选取部分区域作为好氧MBBR区，投加悬浮填料，设置底部辅助曝气系统、进出水拦截系统和好氧专用推流器系统。
　　（2） 外加碳源加药间。针对提标改造建成后近期BOD5浓度较低，碳源不足，对脱氮不利，而本次提标改造将一格缺氧区改造为好氧区，减少了缺氧区的停留时间，当进水TN浓度偏高，氨氮又不足的情况下，增加投加碳源的加药间，投加的碳源为30%乙酸钠溶液，投加时间和投加量视进出水情况而定。在现有配电间旁新建一座外加碳源加药间，在加药间设置储存罐以储存乙酸钠溶液，并为A2/O池投加外加碳源，强化脱氮。最大投加量为110mg/L，平均投加量为55mg/L，并配置2台隔膜式计量泵（1用1备，最大投加量时为两用）进行PAC的投加，单台参数：Q=100L/h，P=7bar，N=0.37kW。 　　5.3  深度处理单元
　　（1） 磁混凝沉淀池。在二沉池后设一座磁混凝沉淀池，分两组，每组磁混凝反应池设置3格反应池。分别投加混凝剂、补充的磁粉（含回收的磁粉）、PAM，形成絮体后进入澄清池。沉淀池有效尺寸为9.0×9.0×7.15m，平均水力表面负荷为13.88m3/ m2h，最大水力表面负荷为19.70m3/ m2h。分別设中心传动式刮泥机一台，规格为Φ8.0m，功率2.2kW。
　　磁混凝工艺采用污泥回流技术，可以大幅减少化学药剂用量。澄清池的污泥一部分直接回流到混凝反应池中，另一部分即剩余污泥经过磁粉回收系统后排至污泥系统。回流污泥泵采用变频控制，以保证系统中污泥浓度平稳恒定。
　　剩余污泥首先进入高剪机，其功能是将混凝絮体重新分解，特殊的流道与高速旋转机械产生强烈的剪切力，使得絮体中的磁粉成为自由状态，便于磁分离机回收磁粉，提高回收率。回收后的磁粉进入磁粉反应池循环使用。
　　按进水SS、TP及对应药剂投加量，预计污泥量960kg/d，污泥泵房设置于反应池与澄清池之间。泵房内设置积水坑和潜污泵，以备排除水泵滴漏。设置冲洗泵，用作冲洗斜管。
　　（2） 接触消毒池。根据之前污水处理厂的工艺流程图，二沉池出水井与接触消毒池的最高水位高差仅为0.5m，但由于需要在二沉池和接触消毒池中间加入磁混凝澄清池，通过改造接触消毒池在整个系统中增加0.5m的水头，通过方案比较，将接触消毒池的隔墙降低0.5m，将回用区的隔墙与接触区的隔墙打通，以增加二沉池至消毒池之间的水头差来建设磁混凝澄清池，同时保证接触消除池的停留时间。
　　改造后，接触消毒池平面尺寸28.0×11.0m，有效水深为3.90m，接触时间为31min。
　　6  总体设计
　　6.1  平面设计
　　本工程为提标改造工程，是原有污水处理厂工程的延伸与发展。在总平面布置时，要充分考虑到本工程与原有工程的协调性、衔接性和工艺流程的顺畅性，使改造工程与原有工程成为一个有机协调的整体。
　　污水厂厂区呈长方形，基于以上考虑，为保持提标改造后水厂整体布局的美观性。在近期建设的两座二沉池中间建设污水提升泵房，在远期预留的用地建设磁混凝反应池和精密过滤器池。加药间则利用污泥脱水机房的空闲房间建设。整个工艺流程顺畅，水头损失较小，占地省，方案可保持原有厂区路网，形成一个协调的整体。
　　6.2  竖向设计
　　污水处理厂厂区地面考虑到防洪的影响，为16.30m。污水处理厂尾水排放的河道20年一遇洪水位为15.60m。现有二级处理构筑物A2/O反应出水井水位为19.90m;二沉池进水渠水位为19.30m，出水渠水位为18.90m;二沉池至磁混凝澄清池的水头损失以0.4m计;进入磁混凝澄清池的水位为18.50m，磁混凝澄清池出水水位为18.00m;改造后接触消毒池的最高水位为17.90m，出水井水位为17.40m，可满足要求。
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