合浦縣城污水處理廠一期工程的設計與運行_調試運行
導讀:：合浦縣城污水處理廠一期工程規模為5萬m3/d，污水處理采用A2/O微曝氧化溝+紫外線消毒處理工藝，輔以化學除磷。簡要介紹了污水廠工藝流程、主要工藝設計參數，并對運行調試結果進行分析，對設計經驗和運行調試進行了總結。
關鍵詞：污水處理廠，A2/O氧化溝，設計參數，調試運行
1 工程概況
合浦縣城污水處理廠廠址位于合浦縣老城區西南部，南北公路以西，合浦縣淡水養殖場西側，廠區占地面積4.667公頃。該廠分兩期建設，總規模10萬m3/d，一期建設規模為5萬m3/d，一期服務范圍欽北鐵路以北的區域，服務面積為36.11km2。
合浦縣城污水處理廠收集的污水主要為居民生活污水和部分工業廢水，經方案比選，采用A2/O微曝氧化溝+紫外線消毒處理工藝，為節約占地污泥回流泵房與氧化溝合建，處理后出水排入西門江。
2 設計進、出水水質與工藝流程
2.1 設計進、出水水質
根據現狀排水管網的水質實測結果，同時考慮周邊縣市污水處理廠的設計進水濃度及為后續發展預留余地等方面確定進水水質。根據該廠“環境影響報告表”，出水水質須滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級B標準。設計進、出水水質見表1。
表1 設計進、出水水質
Tab.1Design influent and effluent quality
|
名 稱 |
BOD5 |
CODCr |
SS |
NH3-N |
TN |
TP |
|
進水（mg/L） |
185 |
400 |
250 |
30 |
45 |
4 |
|
出水（mg/L） |
20 |
60 |
20 |
8 |
20 |
1.0 |
|
處理程度（%） |
89.2 |
85.0 |
92.0 |
73.3 |
55.5 |
75.0 |
2.2 工藝流程
污水經廠外管網收集后進入合浦縣城污水處理廠，進水經粗格柵后由水泵提升至細格柵，經沉砂后進入A2/O微曝氧化溝二級生物脫氮除磷工藝單元調試運行，同時于氧化溝出水處投加硫酸鋁藥劑輔助除磷[1]，生化處理后出水經沉淀、紫外消毒后排放，污泥處理采用一體化帶式污泥濃縮脫水機，具體工藝流程見圖1。
圖1 污水處理工藝流程
Fig.1 Flowchart of wastewater treatment process
3 工藝設計
3.1 粗格柵及進水泵房
粗格柵與進水泵房合建，土建按16萬m3/d(遠期雨季最大流量)建設，設備按一期規模安裝。為便于泵房結構沉井施工，粗格柵及進水泵房總體設計為矩形，平面尺寸為17.4m×16.2m，格柵間深為9.96m,泵房集水井部分深為11.81m，結構形式為鋼混，泵房地上建筑設計為涼亭式。
粗格柵渠設計為3條1.1m寬，一期安裝兩臺回轉式格柵除污機，柵條間隙20mm，安裝角度為75°，單臺功率為1.5kw。泵坑內設6臺泵位，一期安裝4臺，其中按大小泵配置，1臺小泵，3臺大泵，遠期增設兩臺大泵。小泵Q=750m3/h，H=16m,N=55kw;大泵Q=1500m3/h，H=16m,N=110kw。
3.2 細格柵及沉砂池
細格柵與沉砂池合建，土建按16萬m3/d(遠期雨季最大流量)建設，設備按一期安裝。細格柵與沉砂池總體布置為矩形，平面尺寸為30.3m×15.49m。
細格柵渠設計為3條1.85m寬，細格柵渠深為1.6m,一期安裝兩臺轉鼓式格柵除污機，柵條間隙5mm,安裝角度為35°,單臺功率為3.0kw。
沉砂池設計為旋流沉砂池，設計水力表面負荷為180m3/(m2·h)，水力停留時間為37.2s，共兩座，一期運行一座，單座直徑為4.87m，池深為1.85m調試運行，砂斗直徑為1.50m，砂斗深為2.2m[2]。
3.3 A2/O微曝氧化溝
A2/O微曝氧化溝按5萬m3/d設計，池體為1座，分2組，每組可單獨運行。氧化溝池體與污泥回流泵房合建，由進水至出水方向，分別為厭氧區、缺氧區、好氧區，在氧化溝出水堰處，污泥回流泵房與兩組氧化溝共用池壁建設，氧化溝尺寸為87.0 m×52.7m，池深6.7m。
氧化溝系統設計參數：污泥濃度為4000mg/L，污泥負荷為0.093kgBOD5/(kgMLSS·d)，污泥回流比為100%，混合液回流比為200%，總污泥齡為12d。厭氧區單組池容V厭=1875m3，水力停留時間t厭=1.8h;缺氧區單組池容V缺=2674m3，水力停留時間t缺=2.6h;好氧區單組池容V好=7343m3，水力停留時間t好=7.0h;總水力停留時間為11.4，水深6.0m。
厭氧區和缺氧區內每組各設2臺潛水推流器，N=5.5kw;好氧區內每組設4臺潛水推流器，N=4.3kw。單組池在好氧溝與缺氧溝之間墻體上安裝3臺混合液回流泵，Q=900 m3/h，H=0.8m，N=4.0kw。污泥回流泵選3臺軸流潛水泵，Q=695 m3/h，H=4.5m，N=15kw。
好氧區曝氣系統采用微孔管式曝氣器，總曝氣量為12960 m3/h，氣水比6.22:1。
3.4 二沉池配水排泥井
二沉池配水排泥井按遠期規模設計，共1座，圓形結構，遠期可分別為4座二沉池進行配水排泥，一期僅與兩座二沉池連接調試運行，遠期管道預留接口范文。該井設計為3環，分別為外環、中環和內環，外環內徑14.2m，中環內徑10.6m，內環內徑6.0m，井深7.0m，外環為出水同時與二沉池出水堰相連，中環為進水同時與二沉池進水堰相連，內環為排泥井同時與二沉池排泥管相連，內環安裝剩余污泥泵2臺，1用1備，Q=120 m3/h，H=8m，N=5.5kw。
3.5 二沉池
二沉池一期建設2座，圓形結構，周進周出式，每座直徑φ 40m，h水深=4.5m。二沉池表面負荷q=1.14 m3/(m2·h)，沉淀時間3.9h。單池內安裝中心傳動式吸泥機1臺，φ 40m，N=0.55kw;手動撇渣堰門一套，0.5m×0.5m。
3.6 紫外線消毒渠及巴式計量槽
紫外線消毒渠與巴式計量槽合建，土建按遠期10萬m3/d建設，紫外線消毒設備按5萬m3/d安裝。紫外線消毒渠一座，分為兩條渠道，一期使用一條渠道，每條渠道尺寸為L×B×H=9.00m×1.12m×1.46m，安裝一套裝機容量為25KVA的低壓高強紫外燈，平均運行功率20kw。
巴式計量槽按遠期最大流量設計，計量槽尺寸為L×B×H=14.55m×1.80m×2.25m。測量范圍為21600～155520m3/d，喉寬0.9m，喉長0.6m[2]。
3.7 鼓風機房
鼓風機房土建按10萬m3/d設計，設備按5萬m3/d安裝。最大供氣量為12960 m3/h調試運行，氣水比6.22:1，安裝3臺離心鼓風機，2用1備，單臺風量108m3/min，風壓68.6kp，功率150kw。
3.8 貯泥池
貯泥池設計1座，分2格，鋼混結構，一期使用1格，土建尺寸為L×B×H=7.75m×4.00m×3.60m，貯泥時間為15min，安裝一臺水下攪拌器，功率為2.2kw。
3.9 污泥脫水間
污泥脫水間土建按10萬m3/d設計，設備按5萬m3/d安裝，平面尺寸為24m×10m，上下兩層建筑。一樓安裝污泥泵，污泥脫水投藥設備和化學除磷投藥設備等，二樓安裝脫水機。
污泥量為8444kgDS/d，進泥含水率為99.2%，出泥含水率為80%，一期安裝2臺帶式濃縮脫水一體機，帶寬1.5m，單機Q=44 m3/h，N=2.2kw;污泥泵2臺，單臺Q=40 m3/h，N=7.5kw;污泥脫水投藥采用干粉狀聚丙烯酰胺，Q=3～4kg干粉/tDS;化學除磷投藥采用固態硫酸鋁，按1.3mol/molP計算，并考慮2.5倍安全系數，設生物除磷后PO43-濃度為2mg/L，則化學除磷需去除1 mg/L的PO43--P，硫酸鋁最大投加量為293kg/d。
4 運行效果及分析
合浦縣城污水處理廠一期工程2009年9月開工建設，于2010年6月底建成并進水調試運行調試運行，2010年9月通過環保驗收。2010年下半年該廠調試運行情況見表2，日均進水流量約3萬噸。
表2 2010年下半年實際進、出水水質
Tab.2Actual influent and effluent quality in 2010 second half year
|
月份 |
BOD5 （mg/L） |
CODCr （mg/L） |
SS （mg/L） |
NH3-N （mg/L） |
（mg/L） |
TP （mg/L） |
|||||
|
進水 |
出水 |
進水 |
出水 |
進水 |
出水 |
進水 |
出水 |
進水 |
出水 |
進水 |
|
|
7 |
23.8 |
2.7 |
85.6 |
18.0 |
127.3 |
15.0 |
17.5 |
0.3 |
32.0 |
1.0 |
3.69 |
|
8 |
30.1 |
2.9 |
91.4 |
19.3 |
137.4 |
14.5 |
17.9 |
0.3 |
28.2 |
0.9 |
3.74 |
|
9 |
28.7 |
2.9 |
86.5 |
20.2 |
149.4 |
11.3 |
18.9 |
0.4 |
28.8 |
0.9 |
3.81 |
|
10 |
25.0 |
2.2 |
80.3 |
18.5 |
150.3 |
11.4 |
19.9 |
0.3 |
31.2 |
0.9 |
3.91 |
|
11 |
31.4 |
2.6 |
111.7 |
20.9 |
117.2 |
10.2 |
20.3 |
0.4 |
30.1 |
0.8 |
3.54 |
|
12 |
29.0 |
2.3 |
100.7 |
22.5 |
176.7 |
9.6 |
20.5 |
0.4 |
32.4 |
0.9 |
3.86 |
|
平均 |
28.0 |
2.6 |
92.7 |
19.9 |
143.0 |
12.0 |
19.2 |
0.3 |
30.4 |
0.9 |
3.76 |
由表2可以看出，進水的BOD5、CODcr、SS、NH3-N、TN濃度偏低，均低于設計值，但上述指標出水濃度均可達標，且出水濃度遠低于設計值，上述指標去除率分別為90.7%、78.5%、91.6%、98.4%、97.0%，去除率較高，處理效果較好范文。進水中TP濃度接近設計值，由于進水BOD5/TP較低，在不投加藥劑的情況下，TP的出水濃度略高于設計濃度1mg/L。
經調查分析，進水濃度偏低的原因為污水收集系統為截留式合流制，現狀由于支管未建成，因此將排污溝渠的污水直接截留至主管內，天然溝渠中有部分地下水及上游河水匯入，對進水濃度有稀釋作用。
本設計生物處理單元采用A2/O微曝氧化溝工藝，除磷同時采用化學輔助投加藥劑法。經分析，該工藝對進水濃度較低時依然有較高的去除率，且處理較高較好。經調查分析，該廠調試運行期間剩余污泥排放量較少，且未投加除磷藥劑，磷的去除主要以剩余污泥形式排出系統[3]，由于系統較少排泥，因此TP難以穩定達標，因此建議啟動輔助投藥進行化學除磷，使TP穩定達標排放。
5 設計中經驗總結
(1)進水泵房設計為涼亭式，結構內頂安裝起吊設備，泵池頂水泵起吊孔洞均安裝鋼蓋板，泵池內為封閉空間，因此無臭氣外溢，該設計運行操作方便，同時節約土建造價。
(2)配水排泥井內剩余污泥泵設計流量單臺Q=120 m3/h調試運行，該泵設計流量偏大，造成貯泥池污泥大量溢流，溢流污泥回流至粗格柵進水井，經校核計算，該泵流量調整為Q=80 m3/h，與脫水間污泥泵相匹配。為防止磷的厭氧釋放，貯泥池池容設計較小，停留時間僅為15min，但污泥脫水間實際運行不便，一期可調整為貯泥池兩格同時使用，遠期再增設貯泥池。
(3)污水流量計量設計采用巴式計量槽，使用發現水量測量存在一定波動，原因是巴式計量槽進水處流態比較紊亂，需對進口處進行整流，同時需確保巴式計量槽進、出口段的直線段長度滿足測量要求。
6 結語
合浦縣城污水處理廠一期工程總投資為8849.76萬元，其中工程費用7257.42萬元，單位經營成本0.45元/m3，廠區用地面積4.667公頃，單位水量占地指標0.47m2/(m3/d)。該廠的調試運行表明：A2/O微曝氧化溝工藝可對各類污染物有較高去除率，出水可以滿足一級B國家標準，特別是對低濃度污水，仍能正常運行并穩定達標，磷的達標排放需輔助投加化學藥劑實現。
參考文獻：
[1]陳樂榮，吳雪莉，陳粉珠.城市污水處理廠化學法輔助除磷的試驗研究[J].環境科學，2004(4)：35-38.
[2]北京市市政工程設計研究總院.給水排水設計手冊第5冊(第二版).中國建筑工業出版社，2003.
[3]張自杰，林榮忱，金儒霖.排水工程下冊(第四版).中國建筑工業出版社，1999.
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