某污水处理厂提标改造项目工程设计

某污水处理厂提标改造项目工程设计

张萍

北京禹冰水利勘测规划设计有限公司北京100048

摘要：某污水处理厂原设计出水水质不符合北京现行污染物排放标准要求，需要对现状污水处理厂进行提标改造。针对进水水质不稳定及出水水质不达标问题，将现有初沉池改造为复合式水解酸化池，在水解酸化池前增加旋流沉砂池除砂机，深度处理采用高密度澄清池和纤维转盘滤池。提标改造后，出水水质稳定达标排放。

关键词：提标改造；复合式水解酸化池；高密度澄清池；纤维转盘滤池

1项目背景

根据北京市《城镇污水处理厂水污染物排放标准》（DB11/890—2012），其中排入北京市II、III类水体的城镇污水处理厂执行A标准，排入IV、V类水体的城镇污水处理厂执行B标准。

根据污水厂提供的2017年4月1日到2017年7月31日在线监测出水水质，实测出水水质已不能满足上述标准，需要对现有污水处理厂进行提标改造。

2现状及存在的问题

现状污水厂设计规模为11000m3/d，排放水体为地表Ⅴ类水体，原设计出水执行排放标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级B标准，目前采用二级处理工艺为格栅+初沉池+SBR，目前实际出水水质满足原设计标准，但不能达到北京市地标B标准。

存在问题及解决方案：①进水水质不稳定，经常超过《污水排入城镇下水道水质标准》，存在工业废水偷排现象，生活污水中混入工业废水，可通过水解酸化工艺，降低进入SBR工艺的进水水质，提高污水可生化性。②实测出水水质中BOD5、CODCr、SS、总磷满足原设计出水水质即《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级B标准，但超过《城镇污水处理厂水污染物排放标准》（DB11/890—2012）B标准，SBR工艺属于传统二级处理工艺，需要增加深度处理工艺进一步降解有机物、去除悬浮物及总磷。

3.设计规模

现状污水厂设计规模11000m3/d，实际平均进水量为8000m3/d，故本次升级改造项目维持原设计规模不变。

4.设计进出水水质

根据实测进水水质，本项目进水水质参照《污水排入城镇下水道水质标准》确定，设计进出水水质及处理率见下表：

注：①12月1日-3月31日执行括号内的排放限值。

5升级改造工艺系统设计

5.1改造方案简述

针对进水水质不稳定及出水水质不达标问题，采用以下解决方案：

（1）将现有初沉池改造为复合式水解酸化池。

水解酸化池指将厌氧生物反应控制在水解和酸化阶段，利用厌氧或兼性菌在水解和酸化阶段的作用，将污水中悬浮性有机固体和难生物降解的大分子物质水解成溶解性有机物和易生物降解的小分子物质，小分子有机物再在酸化菌作用下转化成挥发性脂肪酸[1]。使污水更适宜于后续的好氧处理，可以用较短的时间和较低的电耗完成净化过程。

水解酸化池一般适用于在常温条件下的城镇污水、工业废水等中低浓度污水预处理，可去除悬浮物、降解有机物、提高污水可生化性，且具有较强的抗冲击性[1]。

以功能水解池取代功能专一的初沉池，水解池对各类有机物去除远远高于传统初沉池，降低了后续构筑物的负荷。污水经水解池，可以在短的停留时间和相对较高的水力负荷下获得较高的悬浮物去除率。出水BOD/COD值有所提高，增加了污水的可生化性。

本提标改造工程采用复合式升流水解酸化池。复合式水解酸化池是在升流式水解酸化池的污泥床内增设填料层，可加速污泥增长，提高污泥浓度。

（2）增加旋流沉砂池除砂机

水解酸化池前要有沉砂池作为预处理措施，以防止堵塞水解酸化池布水系统，预处理措施包括粗、细格栅和沉砂池，一般不选用曝气沉砂池，宜选用旋流式沉砂池，以便为后续水解酸化工艺创造比较好的环境条件。故本提升改造工程选用旋流沉砂池除砂机装置。

旋流沉砂池是利用机械力控制水流流态与流速，加速砂粒的沉淀并使有机物随水流带走的沉砂装置。沉砂池由流入口、流出口、沉砂区，砂斗及带变速箱的电动机，传动齿轮，压缩空气输送管和砂提升管及排砂管组成。

（3）增加高密度澄清池和纤维转盘滤池

高密度澄清池是“混合凝聚、絮凝反应、沉淀分离”三个单元的综合体，该工艺是在传统的斜管式混凝沉淀池的基础上，充分利用加速混合原理、接触絮凝原理和浅池沉淀原理，把机械混合凝聚、机械强化絮凝、斜管沉淀分离三个过程进行优化组合[2]。

纤维转盘作用在于去除污水中以悬浮状态存在的各种杂质，提高污水处理厂出水水质，使处理水达到排放要求。

纤维转盘滤池的运行状态包括：过滤、反冲洗、排泥状态。污水重力流进入滤池，滤布采为全淹没式，污水从滤布外侧进入，滤液通过转盘的中空管收集，重力流通过出水堰流出。过滤过程中污泥吸附在滤布外侧，逐渐形成污泥层。随着污泥的积聚，滤布过滤阻力增加，滤池水位逐渐升高。通过压力变送器监测池内液位变化。当该池内液位到达清洗设定值时，启动反抽吸泵，开始清洗过程。滤池转盘下设有斗形池底，收集池底污泥。污泥通过池底穿孔排泥管将污泥回流至厂区排水系统，间歇排泥。

5.2提标改造工艺流程

本次提标改造工艺流程为：格栅→旋流沉砂池除砂机→水解酸化池→SBR→高密度澄清池→纤维转盘滤池→消毒接触池→达标排放。

污水经格栅截留较大的悬浮物以及漂浮物后，进入旋流沉砂池除砂机，除去污水中密度较大的无机颗粒污染物，随后进入水解酸化池，污水自池底的布水装置均匀地自下而上通过污泥层，上升过程中实现水解酸化作用及对悬浮物的去除。水解酸化池出水进入SBR池进行有机物的氧化分解，同时脱氮除磷。污水经水解酸化-SBR工艺处理后出水进入高密度澄清池，污水首先进入机械混合区，同时在此区投加混合剂PAC，在絮凝反应区加助凝剂PAM与沉淀区回流污泥混合，经导流区进入斜管沉淀分离区，出水进入纤维转盘滤池，污水通过纤维滤布过滤，过滤液通过出水管收集后，靠重力流通过出水堰排出滤池，出水经消毒后达标排放。

5.3工艺设计

（1）旋流沉砂池除砂机

旋流沉砂池除砂机1套，设计水量10000m3/d，时变化系数K=1.6。旋流沉砂池除砂机为全地上钢结构装置，选用型号流量为180L/s，直径2.43m，沉砂区水深0.80m，沉砂区深度1.15m，驱动电机功率0.86kW，气提空气量为2.4m3/min，配套砂水螺旋分离器流量为5～15L/s。无轴螺旋输送压榨一体机配套卸渣斗。

（2）水解酸化池

原有初沉池基础上改造为复合式水解酸化池，HRT=2.5h，有效水深4m，上升流速为1.6m/h，初沉池底部增加配水系统，池内安装2.5m高填料。

（3）中间水池及提升泵站

增加中间水池及提升泵站，SBR出水进入中间水池稳定水量，经提升进入高密度澄清池。

主要设备：潜水排污泵3台（2用1备），Q=230m3/h，H=10m，N=15kW。

（4）高密度沉淀池

高密度澄清池1座，半地下钢筋混凝土结构，处理量10000m3/d，平均设计流量417m3/h，时变化系数K=1.3，最大设计流量542m3/h；混凝

池有效容积：13m3（水力停留时间90～130sec）；反应池有效容：11.4m3（水力停留时间80～120sec）；絮凝池有效容积：65.3m3（水力停留时间8～12min）；推流区有效容积：27.8m3（水力停留时间3～5min）；澄清区有效沉淀面积33.8m2，设计上升流速16m3/（m2·h），污泥回流比为2～5％。

主要设备：中心传动浓缩刮泥机1套，N=1.5kW；混合池搅拌器1台，N=1.5kW；絮凝池搅拌器1台，N=3.0kW；PAM加药装置1套，N=0.55kW；PAM加药泵2台（1用1备），Q=200L/h，H=4bar，N=1.5kW；PAC加药装置1套，N=0.55kW；PAC加药泵2台（1用1备），Q=400L/h，H=2bar，N=1.5kW；污泥螺杆泵2台（互备），Q=30m3/h，H=0.6MPa，N=11kW。

（5）纤维转盘滤池

纤维转盘滤池1座，半地下钢筋混凝土结构。纤维转盘直径3m，6个盘片，有效过滤面积75.6m2，设计滤速5.6m3/（m2·h），过滤网孔孔径≤10μm，反洗水量为1～3%，反洗转速为1rpm，反洗周期为1h。

主要设备：纤维转盘1套，直径3m，共6个盘片，旋转驱动电机N=0.75kW；反冲洗泵2台（1用1备），Q=50m3/h，H=12m，N=4kW。

6经济指标分析

本项目工程总投资2403万元，工程费用1875万元，吨水投资1875元/吨，改造部分运行费用0.76元/吨。

7.实际运行效果

提标改造工程于2018年初开始试运行，出水水质均达到《城镇污水处理厂水污染物排放标准》（DB11/890—2012）B标准，实测进、出水水质见下表。

表1设计进、出水水质

8.结论

某污水厂采用格栅+初沉池+SBR工艺，原设计出水执行排放标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级B标准。将现有工艺改造为格栅+旋流沉砂+复合式水解酸化池+高密度澄清池+纤维转盘滤池。提标改造后设计出水水质执行排放标准为《城镇污水处理厂水污染物排放标准》（DB11/890—2012）B标准，实测出水达标排放。

参考文献：

[1]HJ2047-2015，水解酸化反应器污水处理工程技术规范，环境保护部，2015，第2页

[2]崔玉川主编，城市污水厂处理设施设计计算（第二版），化学工业出版社，2011，第284页