期刊论文污水处理厂一级A标升级改造方法

　　【摘要】新华污水处理厂现状规模20万吨/日，在对厂区现状水量、水质、处理工艺的调查和分析的基础上，通过深度处理工艺-高效沉淀池+纤维滤布转盘过滤，对SS和TP进行去除，使出水水质由一级B标准提升到一级A标准，项目对国内类似改造项目有一定的借鉴作用。

　　【关键词】期刊论文,提标改造,深度处理设计,高效沉淀池,滤布滤池

　　1. 引言

　　新华污水处理厂是目前广州市花都区规模最大的污水处理厂，总设计规模48万吨/日，一期工程设计规模10万吨/日、二期工程设计规模10万吨/日，总投资1亿元人民币。采用与改良型A/A/O工艺，出水经紫外线消毒后排入天马河。污水排放执行广东省地方标准《水污染物排放限值》第二时段一级标准和《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级标准的B标准，要求两者之中较严的标准。总服务面积为197.4km2。随着国家政策的调整，总体规划要求新华污水处理厂尾水按照一级A标准排放，因此必须实行提标改造，方可满足广州市污水治理总体规划的要求。

　　2. 污水厂水质、水量

　　2.1 现状运行水质与分析

　　污水厂在2010年1月至12月期间的实际进出水平均值如表1所示。

　　表1 2010年实际运行进出水水质情况

　　指标CODBOD5SSTNNH3-NTP

　　进水平均值(mg/L)154.7262.57108.15 18.3013.281.80

　　出水最高值(mg/L)22.435.049.999.160.880.59

　　去除率(%)869291509367

　　新华污水处理厂现状出水水质如表2所示。

　　表2 现状出水水质

　　指标CODCrBOD5SSTNNH3-NTP粪大肠菌群数(个/L)

　　目前出水≤25≤10≤20≤15≤5≤1.010000个

　　由污水厂运行数据可知，进、出水各项指标随季节呈现周期性变化。对比设计进水水质，目前的实际进水水质偏低。现状运行出水水质各项指标可稳定满足一级B和广东地标一级标准高值的要求。对于一级A标准，出水水质中很多指标已经达到或者接近，尤其是NH4+-N及TN指标除极少天外，均可达到一级A指标，但SS和TP超标。

　　2.2 水量

　　根据厂区运行单位提供的水量数据，一期工程平均进水量10万m3/d，高峰水量约13万m3/d，;二期工程进水量约8万m3/d。预计2013年后会达到设计水量。

　　本次提标改造主要针对一、二期已建工艺流程和构筑物进行设计，设计处理能力应与已建构筑物处理能力匹配，因此本次提标改造工程按平均日20万m3/d，高峰时段26万m3/d进行设计。

　　3. 设计思路

　　根据本项目的特点及对改造工程确定的进出水水质分析，要达到一级A排放的处理目标，须对以下几方面进行考虑：深度去除总磷，使磷的去除率达到85%以上，除加强生物除磷效果外，还需要进行辅助的化学除磷;深度去除悬浮物，去除率达到95%以上，常规的二次处理无法满足其需要，尚需要增加深度处理系统方能满足要求。

　　根据本厂的实际运行情况，二级处理已经采用了较先进的除磷脱氮工艺，本次升级改造工程要充分利用已有的设施，以尽可能的减少工作工程量、减少投资和运行费用，实现升级目标。为达到上述处理目标，结合厂区实际情况，本次升级改造的总体工艺方案思路确定为：增加深度处理工艺，使出水的SS、TP满足一级A标准。

　　4. 深度处理工艺方案的选择

　　根据对新华污水厂现状水质及需要达标的指标进行分析后，认为本工程BOD和NH4+-N可稳定达标，COD及TN可通过调整运行参数达到稳定达标，暂不需考虑增加反硝化或补充外加碳源等生物深度处理措施[1]。本次提标改造的目标主要是针对SS和TP通过深度处理去除。深度处理常用方法主要有絮凝沉淀、过滤及膜处理技术等。

　　(1)絮凝—沉淀

　　化学絮凝是在二级生物处理基础上的深度处理技术，其有两方面的作用，一是通过投加碱式氯化铝等主要针对水中溶解性磷酸盐，通过化学反应形成难溶性的沉淀，排出系统，达到除磷的目的;二是通过投加混凝剂使部分悬浮物质凝聚成絮凝体沉淀下来，因此对悬浮物质也有一定的去除。

　　(2)过滤

　　过滤一般是指以滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。过滤的功效，不仅在于进一步降低水的浊度，使浊度达到10mg/L以下，而且水中有机物、细菌乃至病毒等将随水的浊度降低而被部分去除。至于残留于滤后水中的细菌、病毒等在失去浑浊物的保护或依附时，在滤后消毒过程中也将容易被杀灭，为滤后消毒创造了良好条件。

　　(3)膜处理技术

　　膜处理技术由于高效、实用、可调、节能和工艺简便，已经被广泛地应用于水处理领域。目前开发应用较多的有超滤、纳滤和反渗透三种。超滤膜具有拦截细菌和藻类、小颗粒悬浮物、浊度、色度及大分子有机物的功能。通常拦截分子量在6000～3000以上。纳滤膜能去除如消毒生成物、农药和杀虫剂等合成有机物和天然有机物、硬度成分、及其它离子(NO3-、Fe、砷)等。反渗透是常用于脱盐和小分子有机污染物的方法之一,当然也具有脱除色度、浊度、SS和细菌的能力。但是为了反渗透的稳定运行,水在进反渗透以前要进行预处理。反渗透的优点是脱除盐及污染物的效率高,缺点是投资高,运行成本高,产水率低。

　　综上所述，若使用超滤膜的话，平均造价近1000元/m3，对于新华这种大型污水厂来说造价过于昂贵，在水质没有特殊要求的情况下，一般不考虑采用。本次提标改造的主要任务是解决TP和SS，因此应主要考虑物理化学手段，从投资及运行成本分析，为节约土地，应尽量选用占地较小的构筑物，同时应尽量选择水头损失较小的构筑物以降低能耗，此外为便于管理应考虑自动化程度较高的处理方式。因此，符合上述要求的污水深度处理工艺中，采用混凝沉淀过滤、直接过滤和微过滤是合适的。考虑到本工程改造重点是除磷，而除磷加药量较大，使得微过滤过程中易发生水质穿透，混凝沉淀过滤工艺稳定，可靠性高、能去除二级处理出水中的绝大部分污染物，减轻了过滤的负担，因此本工程选择过滤前增加混凝沉淀是有必要的。在充分考虑各方面因素后，本次改造工程新建深度处理采用了高效沉淀池(快速混合、慢速絮凝、强化沉淀)+纤维滤布转盘滤池工艺。

　　高效沉淀池是一种集快速混合、慢速絮凝、强化沉淀于一体[2]的强化沉淀技术，其结构如图1所示。其特点是：结构紧凑，占地面积小，高效沉淀池其占地面积大约只有平流沉淀池的1/5;启动速度快;处理性能稳定，能够有效抵抗水量、水质的忽然变化;排泥浓度高，无需浓缩，可直接脱水;适用于高浊水、低温低浊水、高藻水。同时，由于有污泥回流系统，可节约药耗。

　　图1 高效沉淀池结构图

　　滤布滤池采用纤维滤布转盘滤池，如图2所示。该设备的核心装置是中间的过滤转盘，它由多块扇形组成，上面包裹着滤布，属于插拔式结构，运输维修特别方便。驱动电机带动转盘旋转，水流经过滤盘后实现清水和泥水分离，泥水通过集泥槽排走，清水进入出水廊道。转盘滤池常见的形式有内进外出和外进内出两种，差异在于进出水方式的不同。滤布材料有平绒和长绒两种。同孔径时长绒相对截留率更高，但反冲洗难度更大，使用时间久后清洗会变得困难。纤维转盘滤池的运行状态包括：过滤、反冲洗、排泥状态[3]。

　　(1)过滤：污水经进水堰后重力流进入滤池，通过滤布过滤，过滤液经中空管收集后，经过出水堰排出滤池。在清洗过程中，过滤仍在进行中，整个运行过程中过滤均为连续的。

　　(2)清洗：过滤中部分污泥吸附于纤维滤布表面中，逐渐形成污泥层。随着滤布上污泥的积聚，滤布过滤阻力增加，滤池水位逐渐升高。滤池内的压力传感器监测池内液位变化，当该池内液位到达清洗设定值(高水位)时，PLC即可启动反洗泵，开始清洗过程。反洗时间和周期可以调整，进水浓度较高时也可连续反冲洗。

　　(3)排泥：纤维转盘滤池的过滤转盘下设有集泥槽，通过高压反冲洗喷头将滤布上的污泥冲落成泥水进入集泥槽，通过出泥管排出。

　　本次纤维转盘的过滤介质为尼龙纤维毛滤布，滤布以聚酯纤维作为绒毛支撑体，其标称孔径为10μm，滤布介质有3～5mm的有效过滤深度，可使固体粒子在有效过滤厚度中与过滤介质充分接触，将超过尺寸的粒子截获，滤布的有效深度还能够存储捕获的粒子，减少反冲洗流量，同时还可减少正常运行时的水头损失。进水方式为内进外出。

　　图2纤维滤布转盘滤池图

　　5. 工艺设计

　　本次提标改造的构筑物有：提升泵房(改建)、高效沉淀池、滤布滤池及紫外消毒池、污泥脱水机房及加药间、变配电间、储泥池、出水流量计井、出水在线监测间等八座构筑物。下面就主要构筑物的设计进行描述。

　　(1)提升泵房(改建)设计

　　本次工程采取二次提升方式，对原退水泵房进行改造，使其成为深度处理的提升泵房。原退水泵房为洪水期间污水厂排水所用，年运行使用次数为三至四次。将其改造为深度处理的提升泵房，虽然对现状水厂运行有一定干扰，但通过联通泵房进出水管以及在枯水期施工，可以将影响降至最低，可以避免对厂区管线大规模的改造而影响生产和运营管理。提升泵房设计规模为20.0万m³/d，并考虑1.3倍的峰值系数。泵房主要设备：潜污泵6台，4用2备;单泵流量3000m3/h，扬程8m;功率160Kw。根据集水池液位，由PLC自动控制。水泵按顺序轮值运行，也可现场手动控制，配变频器控制。

　　(2)高效沉淀池设计

　　混合、絮凝、斜板沉淀一体化钢筋混凝土池;设计规模20万m³/d;2座，分4池;单座设计流量Qmax=5416.67m³/h;单座各段有效尺寸，混合池净尺寸：L×B×h=5.8m×4.5m×5.8m/池，2池;絮凝池尺寸：L×B×h=16.0m×6.0m×7.85m/池，2池;斜板沉淀池：L×B×h=16.0m×16.0m×7.80m/池，2池;斜管安装面积512 m2，斜管L=1.5m，H=1.3m，安装角度60°。

　　(3)滤布滤池及紫外消毒池设计

　　滤布滤池与紫外消毒渠合建，为矩形钢筋混凝土槽式结构。滤布滤池的反冲洗泥水回流至高效沉淀池进水区。滤布滤池1座，分8池;单池设计流量：1354.2m³/h;单组尺寸：L×B×h=8.87m×3.0m×1.56m/池。紫外消毒系统采用低压高强型，单组Q=10×104m3/d，共两组，峰值系数1.3，按出水一级A标准粪大肠杆菌低于1000个/L来设计。

　　6. 工艺设计特点

　　(1)采用了高效沉淀池和滤布滤池的组合模式

　　滤布滤池具有出水水质好，反冲洗高效，占地面积相对较小以及水头损失小等显著特点。但使用滤布滤池时必须控制进入过滤系统的悬浮物浓度，悬浮物浓度过高容易导致过滤和清洗系统频繁启动。使用化学药剂对悬浮物进行絮凝，化学药剂对滤布有粘附作用，因此在使用滤布滤池过滤工艺时，应在混凝工艺后增加沉淀，使大量悬浮物在沉淀阶段沉降下来，保证悬浮物浓度不会超过后续过滤系统的要求。同时，沉淀可携带10%左右的COD以污泥沉降下来，同期加入除P化学药剂，可使TP同步降低。采用高效沉淀池，同时满足了絮凝和沉淀的要求。

　　(2)对自控设备进行了优化设计，增强自控水平

　　为了增加脱氮除磷效果，本次升级改造工程在生化池增加了自动投药设备以及硝氮仪等自控设备，应用这些传感设计的控制系统具有较好的灵活性，可以在水质情况产生较大波动的时候，通过加药、控制回流比和外加碳源投加量，达到保证处理效果，节能减排和提高自动化运行水平的效果

　　(3)设计充分考虑与原厂的统筹结合，施工组合合理有序

　　本工程设计中充分考虑与原厂构筑物的结合，统筹布置、维持工艺完整性、统一性。考虑污水厂用地紧张的现状，在尽可能减少扰动原有构筑物的前提下进行必要的改造或扩建，同时注重与现有污水厂设施的协调。并结合工程实施地点的地质情况，对工艺的选择、对构筑物的高程确定，进行深入的分析。与运行方进行协商协调，最大程度的减少对原有设施的影响，减少对已建构筑物的土建改造、减少改造期间的停水时间，保证正常运行。

　　7. 结语

　　新华污水处理厂一级A标升级改造工程规模较大，改造难度较高。升级改造对污染物去除率的要求很高，从而对工艺的选择要求高。本次升级改造目标是去除SS和TP，深度处理采用了高效沉淀池(快速混合、慢速絮凝、强化沉淀)+滤布滤池工艺。本次升级改造设计中注重对新工艺、新技术、新产品的应用。工程运行后预计出水效果如表3所示

　　表3 新华污水厂理论预测进出水水质

　　BOD5CODSSTNNH4+-NTP

　　设计进水水质(mg/L)18030018034304

　　平均去除率(%)869291509367

　　理论出水水质预测(mg/L)14.54316.6171.981.32

　　在保证出水效果的前提下，节省工程投资，降低运行成本;处理工艺因地制宜并力求技术先进可靠、经理合理、高效节能、操作方便，项目为国内相关污水处理厂的升级改造提供参考。

　　参考文献

　　1 王阿华，城镇污水处理厂提标改造的若干问题探讨，给水排水，2012.02：38～40

　　2 李慧，高效沉淀池的工艺设计与应用案例，净水技术2012，31(2)：84-87

　　3 洪俊明，滤布滤池系统在城市污水深度处理的中试研究，环境工程学报，2008.10