余承烈， 吳旭紅， 李豪， 李新紅， 韓溫堂， 劉晨斌

（1.運(yùn)城市浩漢環(huán)保科技有限公司， 山西 運(yùn)城 044000；2.山西陽光焦化集團(tuán)股份有限公司， 山西 河津 043300）

1 工程概況

某集團(tuán)公司生活區(qū)有19 棟職工住宅樓（其中11 棟住宅單元樓， 8 棟集體宿舍樓）， 3 棟辦公樓，1 座小型游泳館， 2 座職工餐廳， 1 座公共浴室。常駐人口約2 200 人。

在緊鄰游泳館旁邊， 有1 座占地156 m2的地埋式污水處理站， 2015 年建成。 污水處理站原設(shè)計(jì)處理水量為360 m3／d， 采用O／A／O-沉淀-石英砂過濾-二氧化氯消毒工藝， 整體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土地埋式， 上面覆土厚0.8 m， 可以種花草， 設(shè)計(jì)最大有效水深為4.5 m。 但該污水處理站自建成以來， 一直沒有正常投運(yùn)， 調(diào)試都沒有完成； 并且當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的排放標(biāo)準(zhǔn)是GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)， 已不能滿足目前的環(huán)保要求， 亟需提標(biāo)改造至一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。 通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地踏勘， 提出了針對(duì)性的改造措施。 本文介紹了該工程的改造情況及效果， 以期為同類工程提供參考。

2 設(shè)計(jì)水量水質(zhì)

該公司實(shí)測(cè)生活污水排水量在350 ～390 m3／d之間， 其中游泳池排污屬于間歇排水。 因此， 設(shè)計(jì)水量定為360 m3／d。 根據(jù)實(shí)測(cè)水質(zhì)確定設(shè)計(jì)進(jìn)水主要指標(biāo)， 經(jīng)處理后， 出水水質(zhì)達(dá)到GB 18918—2002 一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)， 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)見表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)Tab. 1 Design influent and effluent water quality

3 原工藝存在問題及改造措施

3.1 原工藝存在問題

（1） 進(jìn)水管高度有誤。 污水排水管入口比格柵井進(jìn)口低， 污水排水管在進(jìn)格柵井前標(biāo)高為-2.30 m， 格柵井進(jìn)口管標(biāo)高為-1.60 m， 排水管有一段帶壓運(yùn)行， 大部分污水在進(jìn)格柵井前越過截留溢流堰接入污水處理站清水池外排管中， 直接外排。

（2） 調(diào)節(jié)池容積偏小， 調(diào)節(jié)量不夠， 有一部分污水通過格柵井溢流口外排。 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)， 游泳館和公共浴室均是短時(shí)間集中排水， 原設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)池有效容積為60 m3， HRT 為3.6 h， 明顯偏小。

（3） 缺氧池和兩級(jí)接觸氧化池懸掛立體填料，檢修困難； 接觸氧化池池底安裝了微孔曝氣頭， 進(jìn)一步增加了檢修難度。

（4） 有效水深太淺， 影響充氧效率。 本污水處理站設(shè)計(jì)有效水深為4.5 m， 由于各池進(jìn)水口設(shè)計(jì)失誤， 受清水池出口標(biāo)高影響， 重力流條件下， 調(diào)節(jié)池實(shí)際有效水深只有2.9 m。 根據(jù)文獻(xiàn)［1］， 氧氣轉(zhuǎn)移率和水深比的關(guān)系為KLa2／KLa1＝β（h1／h2）1／3， 經(jīng)過計(jì)算， 氧氣轉(zhuǎn)移率下降為原來的77%。

（5） 沉淀池設(shè)計(jì)不滿足規(guī)范要求。 沉淀池的HRT 為3.5 h， 表 面水力 負(fù) 荷為0.71 m3／（m2·h），小于《規(guī)范》［2］規(guī)定的1.5 ～2.5 m3／（m2·h）， 且沉淀池是按照豎流沉淀池設(shè)計(jì)的， 而有效水深卻只有2.5 m， 高徑比不滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

3.2 改造方案

針對(duì)原工藝存在問題， 結(jié)合現(xiàn)有構(gòu)筑物實(shí)際情況， 提出了以下改造措施：

（1） 增加1 座截流井。 針對(duì)排水管道入口比調(diào)節(jié)池進(jìn)口低， 污水處理站進(jìn)水管長(zhǎng)期溢流的問題，在原清水池排水管上設(shè)計(jì)1 座截留井， 截流井底標(biāo)高為-4.20 m， DN 400 mm 鑄鐵管， 重力流到格柵井， 格柵井和集水井合建［3］， 在集水井（標(biāo)高-7.80 m）安裝潛污泵， 一次提升到調(diào)節(jié)池， 既解決了進(jìn)水管低于調(diào)節(jié)池入口標(biāo)高的問題， 又通過提升增大了調(diào)節(jié)池的有效水深。

（2） 擴(kuò)大調(diào)節(jié)池體積， 并增加二次提升。 將原調(diào)節(jié)池、 一級(jí)接觸氧化池、 缺氧池池底聯(lián)通， 合成新的調(diào)節(jié)池， 增大調(diào)節(jié)池體積， 增加調(diào)節(jié)時(shí)間， 在新調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)二次提升潛污泵。 新調(diào)節(jié)池可以發(fā)揮水解酸化的作用， 同時(shí)設(shè)計(jì)了預(yù)曝氣裝置［3］（間歇曝氣）。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)， 小型生活污水處理站調(diào)節(jié)池的HRT ≥12 h， 有利于穩(wěn)定運(yùn)行。

（3） 新建新型接觸氧化池和高效沉淀池。 原污水處理站是混凝土整體現(xiàn)澆施工， 頂蓋是現(xiàn)澆鋼筋混凝土， 缺氧池和兩級(jí)接觸氧化池懸掛立體填料，人孔較小， 檢修不方便； 且原污水處理站緊鄰游泳館， 衛(wèi)生條件差， 甲方要求移位建設(shè)。 改造方案是： 在距離原址約35 m 的地面上新建接觸氧化池和高效沉淀池， 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為2 座設(shè)施一體化布置。

改造后的處理工藝流程如圖1 所示。

圖1 改造后的處理工藝流程Fig. 1 Flow of modified treatmetn process

4 主要處理構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

工程改造后， 各主要處理構(gòu)筑物及其設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。

表2 改造工藝主要處理構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)Tab. 2 Main structures and design parameters of modified process

5 工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn)

（1） 優(yōu)化進(jìn)水條件。 新設(shè)計(jì)截流井， 徹底解決進(jìn)水管雍水溢流的問題； 設(shè)計(jì)二次提升， 雖然增加了污水提升能耗， 但是增加了地埋式調(diào)節(jié)池的有效容積， 同時(shí)在新調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)了預(yù)曝氣， 把原有的設(shè)施全部利用起來， 運(yùn)行方便且靈活。

（2） 調(diào)整處理設(shè)施功能， 優(yōu)化整體工藝。 將原調(diào)節(jié)池、 一級(jí)接觸氧化池、 缺氧池池底聯(lián)通， 合成調(diào)節(jié)池。 增大調(diào)節(jié)池體積， 增加調(diào)節(jié)時(shí)間， 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)， 小型生活污水處理站的調(diào)節(jié)池HRT ≥12 h，有利于穩(wěn)定運(yùn)行。 改造后調(diào)節(jié)池預(yù)曝氣［3］， 既可防止雜物沉淀， 又能去除一部分COD； 同時(shí)， 調(diào)節(jié)池預(yù)曝氣以后， 可以接受二沉池的硝化液回流， 也可以接受好氧池的混合液回流， 對(duì)去除總氮有效果。 運(yùn)行控制靈活方便， 污水站整體采用PLC 總控制， 間歇曝氣， 通過調(diào)試固定曝氣時(shí)間。

（3） 采用新型工藝。 選擇專利技術(shù)， 設(shè)計(jì)新型接觸氧化池［4］， 新型接觸氧化池結(jié)構(gòu)如圖2。 污水進(jìn)入中心筒， 通過中心筒深入到接觸氧化池底部，轉(zhuǎn)向上流， 上流的過程中通過填料層， 填料層厚度為2 m， 填料上長(zhǎng)滿微生物。 曝氣采用射流曝氣，射流曝氣管通過套管伸到填料層下， 檢修射流曝氣器時(shí)， 直接從套管中抽出來在池頂操作， 方便易行。 射流曝氣的氣水比為3 ∶1， 溶解氧質(zhì)量濃度控制為2.5～3.5 mg／L， 單個(gè)射流曝氣器的進(jìn)氣量為15～20 m3／h， 共設(shè)計(jì)2 個(gè)射流曝氣器， 射流曝氣器循環(huán)水泵功率為3.0 kW。 新型接觸氧化池填料為多面空心球， 直徑為30 ～ 50 mm， 孔隙率為95%。 運(yùn)行實(shí)踐表明， 填料不堵塞， 射流泵安裝在接觸氧化池旁半地下通行溝里， 噪音小， 防凍， 檢修方便。 工程交付3 a 多， 一直穩(wěn)定運(yùn)行。

圖2 新型接觸氧化池結(jié)構(gòu)Fig. 2 Structure of new catalytic oxidation tank

高效沉淀池采用新型結(jié)構(gòu)［5］， 其結(jié)構(gòu)類似于接觸氧化池， 結(jié)構(gòu)示意如圖3 所示。 設(shè)計(jì)有一層填料， 填料用不銹鋼篩網(wǎng)固定在上部， 填料的材質(zhì)為PP， 直徑為30 ～ 50 mm， 填料在篩網(wǎng)之間可以活動(dòng)， 不易堵塞。 沉淀池底部排泥的時(shí)候， 流量很大， 幾乎是進(jìn)水量的10 倍， 靠大流量短時(shí)間的向下流動(dòng)， 沖刷填料。 該高效沉淀池已經(jīng)運(yùn)行3 a，沒有出現(xiàn)填料堵塞現(xiàn)象。

圖3 高效沉淀池結(jié)構(gòu)Fig. 3 Structure of high efficient sedimentation tank

同時(shí)， 這種新型結(jié)構(gòu)的沉淀池在填料下方會(huì)形成一層高濃度污泥懸浮層， 相當(dāng)于一個(gè)懸浮狀態(tài)的污泥過濾層， 混凝作用很明顯［6-7］。

（4） 后置缺氧池。 把原來的二級(jí)接觸氧化池改造為后置缺氧池， 在池中布置旋流曝氣器， 保持溶解氧質(zhì)量濃度在0.2 ～0.5 mg／L 之間， 完成缺氧反應(yīng)。 可以在高效沉淀池出水處投加碳源， 提高反硝化效率， 降低TN 濃度。

（5） 原羅茨風(fēng)機(jī)、 砂濾器保留。 利用原羅茨風(fēng)機(jī)負(fù)擔(dān)所有地下水池的曝氣風(fēng)量， 間歇運(yùn)行， 每小時(shí)曝氣20 min， 合計(jì)每天運(yùn)行時(shí)間為8 h， 可以防止池內(nèi)有沉積， 同時(shí)又可以起到氧化作用。 改造以后， 雖然增加了二次提升和射流曝氣泵， 但是羅茨風(fēng)機(jī)優(yōu)化后每天僅運(yùn)行8 h， 整體系統(tǒng)每天少耗電12 kW·h。

6 運(yùn)行結(jié)果

提標(biāo)改造完成后， 2019 年6 月4 日～7 月20日的出水主要指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如表3、 圖4 所示。

表3 實(shí)測(cè)進(jìn)出水主要指標(biāo)Tab. 3 Actual measured influent and effluent water characteristics

圖4 實(shí)測(cè)進(jìn)出水COD 變化Fig. 4 Changes of COD concentrations in influent and effluent water

7 結(jié)語

（1） 地埋式一體化布置的污水處理站設(shè)計(jì)時(shí)，要充分發(fā)揮調(diào)節(jié)池的調(diào)節(jié)作用， 水深盡量設(shè)計(jì)在5 m 以上， 有利于保證后續(xù)處理設(shè)施的有效水深。 頂部蓋板設(shè)計(jì)時(shí)， 要考慮檢修方便， 人孔、 檢修孔要預(yù)留大一些。 懸掛填料的池子蓋板可以設(shè)計(jì)成活動(dòng)的， 方便更換填料。 曝氣頭設(shè)計(jì)成可提升的旋流曝氣頭， 穿過填料層時(shí)， 可設(shè)塑料套管， 方便曝氣頭上下提升， 更換、 檢修都很方便。

（2） 接觸氧化池在處理低濃度污水時(shí)性能更優(yōu)越， 可以不要污泥回流， 微生物在填料上菌相豐富， 可以同時(shí)去除NH3-N、 TN、 TP。 填料上掛滿活性污泥， 剩余污泥量很少， 減輕了污泥處理負(fù)擔(dān)。 射流曝氣器方便檢修， 適應(yīng)水深達(dá)8 m 以上，充氧效率接近微孔曝氣器。 射流曝氣器以水泵為動(dòng)力， 噪音小， 水泵檢修方便， 該曝氣方式有一定的適用性。

（3） 高效沉淀池結(jié)構(gòu)特殊， 設(shè)計(jì)合理， 占地少， 表面負(fù)荷高， 去除率高， 與接觸氧化池聯(lián)用，無需污泥回流， 方便管理， 填料選擇科學(xué)， 不易堵塞。

（4） 改造后各主要處理構(gòu)筑物運(yùn)行過程中產(chǎn)生的剩余污泥量少， 減輕了污泥處理負(fù)擔(dān)。