劉強

摘 要：對大連普灣新區(qū)三十里堡污水處理廠（一期）工程工藝設(shè)計參數(shù)、設(shè)計特點作了介紹及分析。本工程設(shè)計規(guī)模為2×104m3/d，主體工藝流程采用改良A2/O+深度處理，排放標準為一級A。通過對配水渠道和閘門的布置，對改良A2/O工藝做了進一步優(yōu)化，使厭氧區(qū)與缺氧區(qū)、缺氧區(qū)與好氧區(qū)可以根據(jù)實際運行情況做出相應調(diào)整，以更加確保脫氮除磷的效果。其次，一級處理、污泥脫水等單元的設(shè)計也做了一些新的嘗試，可供相關(guān)工程設(shè)計借鑒。

關(guān)鍵詞：污水處理廠 改良A2/O工藝 除磷脫氮

中圖分類號：X3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（c）-0092-02

大連普灣新區(qū)三十里堡污水處理廠工程位于開發(fā)建設(shè)中的大連普灣新區(qū)南部，一期工程設(shè)計規(guī)模為2×104 m3/d，二期設(shè)計規(guī)模為4×104 m3/d。一期工程占地 1.76 ha。根據(jù)本工程設(shè)計水質(zhì)、水量特點、排放要求及BOT工程特點，主體工藝流程采用改良A2/O+深度處理。

1 設(shè)計進出水水質(zhì)及工藝流程

1.1 設(shè)計進出水水質(zhì)

本工程設(shè)計進出水水質(zhì)由本工程可行性研究報告確定，排放標準執(zhí)行《城市污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）之一級A標準，詳見表1。

1.2 設(shè)計工藝流程

工藝流程采用改良A2/O+深度處理。完整的工藝流程示意圖見圖1所示。

2 工程設(shè)計

本工程設(shè)計規(guī)模2×104m3/d（平均流量），總變化系數(shù)KZ=1.49。一級處理單元土建（包括：粗、細格柵渠、提升泵池、旋流沉砂池及撇渣池）按照4×104 m3/d（二期平均流量）規(guī)模設(shè)計，總變化系數(shù)KZ=1.37。本工程總圖中工藝單體共計6座，分別是綜合處理間、旋流沉砂池及撇渣池、改良A2/O生物池、沉淀池、綜合配水井及污泥回流泵池、深度處理間。

2.1 綜合處理間

其中綜合處理間采用集成化設(shè)計，是較復雜的一個單體，從正面看，從右向左依次包括：一級處理間、配電間（二層為控制室）、鼓風機房、污泥脫水間。

2.1.1 一級處理間單元

除一級處理間建筑物本體之外，事故井、粗格柵渠、提升泵池、細格柵渠合建為一個構(gòu)筑物。一級處理間建筑平面尺寸：31.90 m×8.90 m，層高14 m。粗格柵渠道凈尺寸：B×L×H=2.7 m×7.77 m×9.30 m，主要設(shè)備包括：回轉(zhuǎn)式粗格柵2臺，B=1000 mm，b=20 mm，N=1.5 kW；提升泵池凈內(nèi)尺寸：B×L×H=6.5 m×8.0 m×11.6m，主要設(shè)備：潛污泵4臺，采用流量大小搭配，潛污泵A/B：Q=310 m3/h，N=22kW；潛污泵C：Q=620 m3/h，N=44 kW；潛污泵D：Q=1042 m3/h，N=75 kW，揚程H=17 m。潛污泵均采用變頻控制。水泵通過PLC控制自動運行，并將數(shù)據(jù)傳輸至中控室。細格柵最前端設(shè)置配水井，污水由提升水池站提升至配水井，然后通過固定堰配水入各細格柵渠道。單條渠道凈內(nèi)尺寸：B×L×H= 1.9 m×12.05 m×1.85 m，渠道配置：3條渠道中，2條渠道安裝轉(zhuǎn)鼓式細格柵。主要設(shè)備：轉(zhuǎn)鼓式機械格柵2臺，D=Φ1800 mm，b=5 mm，N=2.2 kW。一級處理間除臭采用活性氧凈化技術(shù)，設(shè)活性氧除臭設(shè)備1臺，處理廢氣量Q=2000 m3/h，N=1.9 kW。

2.1.2 鼓風機房單元

鼓風機房位于配電間隔壁，建筑尺寸：18.8 m×7.7 m×6.7 m，主要設(shè)備包括：羅茨風機4臺，3用1備，Q=38.92 m3/min，P=73.5 kPa，N=75 kW。鼓風機轉(zhuǎn)速根據(jù)生物池內(nèi)的DO值，通過變頻控制鼓風機轉(zhuǎn)速，維持生物池內(nèi)DO值在設(shè)定值。

2.1.3 污泥脫水間單元

污泥脫水間由污泥濃縮脫水間、裝泥間、污泥泵間、稀污泥貯池及濃縮污泥儲池組成。采用分步濃縮、脫水工藝，首先用帶式污泥濃縮機進行污泥濃縮，將污泥含水率降低至95%～97%，再用廂式壓濾機進行壓濾脫水。脫水后的污泥含水率將降至60%以下，滿足生活垃圾衛(wèi)生填埋場的入場要求。污泥脫水間建筑物尺寸：一層：12.9 m×18.8 m×6.7 m；二層：20.65 m×18.8 m×6.5 m。主要設(shè)備：帶式濃縮機，2臺，帶寬B=1.5 m，處理能力M=200 kgDS/h，N= 4.5 kw；廂式壓濾機，2臺，Af=300 m2，N= 5.5 kW，V=4.5 m3；稀污泥泵，2臺，為渣漿泵，Q=25 m3/h，H=20 m，N=5.5 kw；濃縮污泥泵，2臺，形式為渣漿泵，Q=30 m3/h，H=85 m，N=30 kw；濃縮污泥池攪拌機，1臺，葉輪D=2450 mm，N=7.5 kW，轉(zhuǎn)速27 r/min；水平螺旋輸送機，1臺，D=260 mm，L=4.5 m，N=1.5 kw；濾帶沖洗水泵，1臺，Q=12 m3/h，H=78 m，N= 5.5 kW。反沖洗用水來自紫外消毒后的出水。

2.2 旋流沉砂池及撇渣池

設(shè)置旋流沉砂池可去除污水中比重大于2.65，粒徑大于0.2 mm的無機砂粒。設(shè)置撇渣池主要目的是對旋流沉砂池無法除浮渣的固有缺點的補充，且底部設(shè)有錐斗，有一定的除砂能力。旋流沉砂池，2座，Φ3.65 m×3.75 m，單池設(shè)計流量Qmax=1980 m3/h，采用氣提排砂。主要設(shè)備：沉砂池攪拌機，2臺，轉(zhuǎn)速=12～20 rpm，N=0.75 kW；螺旋式砂水分離器，1臺，位于一級處理間內(nèi)，流量Q=5～12 L/S，功率：N=0.37 kW。撇渣池共計 2組，每組2座，并聯(lián)運行。單池凈尺寸：6.2 m×6.0 m×6.5 m。主要設(shè)備：鏈條式刮渣機，4臺，1 m/min，N=2.2 kW。

2.3 改良A2O生物池

改良A2O生物池是污水廠工藝的核心單元，共計1座池子，內(nèi)部等分為2組，并聯(lián)運行。每組由預缺氧區(qū)、厭氧區(qū)、缺氧區(qū)及好氧區(qū)組成。來水按比例分配給兩組生物池，對應每組生物池可根據(jù)實際運行需要選擇兩點進水或多點進水。原水從生物池上的進水配水渠道進入生物池，采用進水閘板控制大約10%～30%左右的污水進入預缺氧區(qū)，大約90%～70%左右的污水進入?yún)捬鯀^(qū)，備用閘門可以調(diào)節(jié)10%～30%左右的污水進入缺氧區(qū)。每座好氧池出水端設(shè)有3臺內(nèi)回流泵，2用1備。好氧區(qū)后端的混合液回流至缺氧區(qū)與原污水混合，在反硝化菌作用下發(fā)生前置反硝化反應進行脫氮。污泥回流泵池排出的回流污泥進入預缺氧區(qū)，與原污水混合后發(fā)生反硝化反應，目的是在回流污泥進入?yún)捬醭刂盎救コ亓魑勰嘀械南跛岬?，以免對厭氧釋磷造成抑制，這是改良A2O工藝對傳統(tǒng)A2O工藝的改良之處。主要參數(shù)設(shè)計參照德國ATV標準及《室外排水設(shè)計規(guī)范》，并由BioWin軟件模擬并修正。池體主要參數(shù)：預缺氧區(qū)有效池容516 m3，HRT=0.6 h；厭氧區(qū)有效池容1268 m3，HRT=1.5 h；缺氧區(qū)有效池容2902 m3，HRT=3.5 h好氧區(qū)有效池容9418 m3，HRT=11.3 h?？傆行С厝?4104m3，有效水深7.0 m，總停留時間 16.9 h。預缺氧潛水攪拌機，2臺，設(shè)備參數(shù)：D=0.5 m，轉(zhuǎn)速344 rpm，N=2.5 kW；厭氧段潛水攪拌機，8臺，設(shè)備參數(shù)：D=0.5 m，轉(zhuǎn)速312 rpm，N=2.5 kW；缺氧段潛水攪拌機，4臺，設(shè)備參數(shù)：D=0.5 m，轉(zhuǎn)速312 rpm；N=2.5 kW；缺氧好氧過渡區(qū)潛水攪拌機，4臺，設(shè)備參數(shù)：D=0.5 m，轉(zhuǎn)速371 rpm，N=2.5 kW；內(nèi)回流泵，設(shè)計內(nèi)回流比300%，設(shè)備形式：潛水軸流泵，6臺，4用2備，設(shè)備參數(shù)：Q=312 m3/h，H=0.8 m，N=2.0 kW，變頻控制。盤式微孔曝氣器，1552個，盤片直徑330 mm，材質(zhì)：EPDM。

2.4 沉淀池

沉淀池為周進周出輻流式沉淀池，共兩座，并聯(lián)運行。池體尺寸：Φ24 m×5.0 m；表面負荷：0.92 m3/m2·h（平均流量），1.37 m3/m2·h（高峰流量）；主要設(shè)備：吸泥機，設(shè)備形式：中心傳動單管吸泥機，2臺（每池1臺）；設(shè)備參數(shù)：D=24.0 m，N=0.25 kW×2。

2.5 綜合配水井及污泥回流泵池

綜合配水井及污泥回流泵池，1座。為鋼筋混凝土池雙層結(jié)構(gòu)。上層作為二沉池進出水配水池，生物池來水均勻配水至兩個沉淀池。下層為污泥回流泵、剩余污泥泵泵池，分別將污泥輸送至預缺氧池和稀污泥貯池。池體尺寸：11.7×11.1×6.95 m；主要設(shè)備：回流污泥泵，3臺（2用1備），設(shè)備參數(shù)：Q=417 m3/h，H=5 m，N=15 kW；剩余污泥泵：2臺（1用1備）；設(shè)備參數(shù)：Q=25 m3/h，H=10 m，N=1.5 kW；以上設(shè)備形式：潛污泵。

2.6 深度處理間

污泥深度處理間建筑尺寸40.2 m×20.7 mm×7.5 m。深度處理流程：混合池→絮凝池→V型砂濾池→紫外消毒渠。

2.6.1 混合池、絮凝池單元

混合池共2組，并聯(lián)運行，每組有效容積8 m3，HRT=1 min，有效水深3.65 m。主要設(shè)備：槳式攪拌機，2臺，設(shè)備參數(shù)：轉(zhuǎn)速=60 rpm，N=2.2 kW。絮凝池共2組，并聯(lián)運行，每組有效容積40 m3，HRT=5 min，有效水深3.25 m。主要設(shè)備：槳式攪拌機，2臺，設(shè)備參數(shù)：轉(zhuǎn)速=5 rpm，N=5.5 kW。

2.6.2 V型濾池單元

V型濾池共設(shè)計4格濾池，單池過濾面積為28 m2，單池過濾尺寸為4.0 m×7.0 m，濾池總高為4.8 m，濾池有效水深3.6 m，濾池反沖洗采用氣水反沖洗配合表面掃洗，濾池配氣配水系統(tǒng)為長柄濾頭小阻力配氣配水系統(tǒng)。濾料采用單層均質(zhì)石英砂濾料。石英砂粒徑為0.95～1.35 mm，不均系數(shù)為K80=1.3。設(shè)計流量：1000 m3/h，總過濾面積：112 m2，設(shè)計濾速：9 m/h，強制濾速：12 m/h。反沖洗強度：單獨氣洗時，氣洗強度：60 m3/（m2·h），氣水聯(lián)合反沖洗時，氣洗強度：60 m3/（m2·h）；水洗強度：9.2 m3/（m2·h），單獨水洗時，水洗強度：18.4 m3/（m2·h），表面掃洗強度：7.2 m3/（m2·h）。反沖洗程序：空氣反沖2 min；氣水同時反沖4 min；水洗6 min；全程單獨表洗。設(shè)計反沖洗周期：24～36 hr。

2.6.3 紫外消毒渠及反沖洗泵間單元

紫外線消毒渠設(shè)置2條渠道，每條渠道寬度為0.6m。紫外消毒成套設(shè)備，2套，設(shè)備參數(shù)：N=18 kW，紫外線透光率不小于65%，模塊數(shù)10個，燈管數(shù)80根，燈管采用低壓高強紫外燈管，清洗方式為在線自動清洗。濾池反沖洗泵，3臺，2用1備，Q=260 m3/h，H=10.6 m，N=15 kW。反沖洗用水來自紫外消毒后的出水。

3 工藝設(shè)計特點

（1）在總體布局上采用集成化布置，將一級處理間、配電間（二層為控制室）、鼓風機房、污泥脫水間等合建為一個單體；將沉淀池、綜合配水井及污泥回流泵池合建為一個單體。集成化不但有效節(jié)省用地和建筑建造費用，而且配電間及控制室緊鄰三處最大用電負荷（鼓風機房、提升泵池、污泥脫水間），節(jié)省了電纜而且方便布線和運行管理。（2）本設(shè)計對改良A2O工藝做了進一步改進。在厭氧區(qū)和缺氧區(qū)設(shè)計了多種狀態(tài)的可選擇性。在厭氧池的第二格上方設(shè)計有硝化液回流液的入水口，當系統(tǒng)脫氮能力不足時，可通過開啟閘門將一部分硝化液直接排入?yún)捬醭氐牡诙?，此時厭氧池的第二格實際上成為缺氧狀態(tài)，發(fā)生前置反硝化反應。其次，在缺氧池的上方還設(shè)計有原水的配水口，可以將一部分原水不經(jīng)過厭氧池而直接進入缺氧池，保證有機碳源的充足供應。以上兩處改進均是為增強系統(tǒng)脫氮能力。（3）工藝設(shè)計結(jié)果使用BioWin軟件模擬并適當修正，最終達到優(yōu)化設(shè)計的目的。（4）深度處理單元的混合、絮凝段均采用機械攪拌方式。相對于網(wǎng)格絮凝等水力混合方式，機械攪拌優(yōu)點是不受水量波動的影響，效果十分穩(wěn)定。這對于時變化系數(shù)較高的小型污水廠尤為重要。（5）污泥脫水工藝采用帶式濃縮+廂式壓濾的組合方式，污泥脫水后含水率降至60%，滿足生活垃圾填埋場對污泥含水率的要求，且相對于昂貴的離心脫水機為小型污水廠較經(jīng)濟的選擇。

4 結(jié)語

對于新建區(qū)域的小型污水處理廠，要充分關(guān)注其設(shè)計規(guī)模小、水質(zhì)存在一定不確定性、水量變化系數(shù)大、初期水量較小、對投資及運行費用敏感等特點，做到因地制宜。其次，設(shè)計結(jié)果采用BioWin軟件模擬并修正可以使設(shè)計結(jié)果更加優(yōu)化。最后，設(shè)計過程中要與建設(shè)方（也是未來運營方）保持不斷的溝通、交流，充分聽取意見，使設(shè)計成果更趨完善。