【设计案例】兴隆污水处理厂二期扩建工程设计方案

小编导读

本文节选自《净水技术》2015年第二期，作者：江苏东华市政工程设计有限公司/朱晓超。文章版权专有，转载请注明出处。

1 工程概况

1.1 工程背景

扬中市城区目前已建成2座污水厂，分别为沙家港污水厂和兴隆污水厂，沙家港污水厂设计规模为2.5万m³/d，主要收集城区生活污水，采用CAST工艺，出水执行《城镇污水厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B排放标准；兴隆污水厂设计总规模为5.0万m³/d，一期工程建设规模为1.0万m³/d，主要收集经济开发区工业废水，采用厌氧水解池+SBR池+虹吸滤池处理工艺，2009年4月开始试运行，出水执行一级A排放标准。根据《扬中市城乡污水规划（2012年~2020年）》，确定将沙家港污水厂服务范围内的污水输送至兴隆污水厂进行处理，对兴隆污水厂进行扩建，扩建后总规模达到5.0万m³/d。工艺流程如图1所示。

图1 兴隆污水厂一期工程工艺流程

1.2 实际运行情况

两座污水厂实际进水水质情况如表1所示。兴隆污水厂进水中有机物浓度较高；氮磷浓度均较低，C、N、P比例不平衡，这与污水厂进水主要为工业废水有关。沙家港污水厂主要收集生活污水，由于污水收集系统不完善、地下水渗入等原因，进水中有机物浓度偏低，碳源不足导致反硝化脱氮效果不佳，实际运行中需投加碳源。

表1 2012年1~8月两座污水厂平均进水水质

项目	CODCr/(mg·L-1)	BOD5/(mg·L-1)	SS/(mg·L-1)	NH3-N/(mg·L-1)	TN/(mg·L-1)	TP/(mg·L-1)
兴隆污水厂	329.5	115.5	265.9	7.6	10.3	0.3
沙家港污水厂	104.4	30.9	41.7	16.3	22.3	2.1

1.3 设计进出水水质指标

扬中市近几年对污水处理系统工程投入较大，随着污水收集系统的逐步改造，污水厂进水污染物浓度会相应提高，根据污水量预测，生活污水和工业废水比例为1.8:1，且污水厂服务范围内企业均为一、二类企业，今后也不会引入化工产业和重污染企业，综合以上诸多因素，可研阶段确定污水厂进水水质如表2所示。出水最终排入夹江，根据环评报告出水必须达到一级A标准。

表2 设计进出水水质

项目	CODCr/(mg·L-1)	BOD5/(mg·L-1)	SS/(mg·L-1)	NH3-N/(mg·L-1)	TN/(mg·L-1)	TP/(mg·L-1)
设计进水	350	160	200	25	35	3
设计出水	≤50	≤10	≤10	≤5（8）	15	≤0.5

2 处理工艺及流程

2.1 一期工程实际运行存在问题

对兴隆污水厂现场调研，发现运行中存在如下几个方面问题。

（1）SBR区采用滗水器出水，出水SS稳定性相对较差。SBR区未设置搅拌器，沉淀后的污泥容易在池底淤积，堵塞曝气管，影响正常曝气，也降低了曝气管使用寿命，目前曝气管已经全部更换一次；沉积在池底的污泥容易成团上浮，影响出水水质。

（2）SBR池出水经提升后进入虹吸滤池，在虹吸滤池前投加FeSO₄·7H₂O絮凝剂，由于SBR池原本出水SS较高，工艺流程上又未设置絮凝沉淀池，导致虹吸滤池进水SS较高，且虹吸滤池冲洗水头较小，冲洗强度受其余几格滤池的过滤水量影响，冲洗效果不稳定，诸多因素造成了滤池堵塞严重，而由于未设计超越滤池的管道，目前滤池已拆卸滤料，仅起过水作用。

（3）由于污水处理工艺对SS的去除未达到预期效果，而排江泵房土建规模为5万m³/d，集水池容积较大，导致悬浮物在集水池中继续沉积，沉积物上浮，使得出水中SS不能够稳定达标排放，且细菌学指标易超标。

2.2 处理工艺及流程确定

可研阶段通过技术经济比选，二期工程推荐采用更为稳定可靠的A/A/O污水主体处理工艺，采用具备很强去除油污和浮渣能力的曝气沉砂池，高效沉淀池+转盘滤池深度处理工艺，紫外线消毒^[1]。污泥采用深度脱水处理工艺。对主要构筑物加盖除臭，采用生物土壤除臭法。

由于一期工程进水主要为工业废水（含危险废物），产泥存在危废风险，若二期工程产泥按危废处置，一二期污水、污泥处理工艺流程需完全分开。一期工程污水仍进入一期工程处理系统，将一期工程改良SBR池改造利用，虹吸滤池改为转盘滤池。工艺流程设计上，一二期工程污水、污泥既可完全分开又可相互混合的运行模式，具体如图2~图4所示。

图2 一二期污水分开处理工艺流程图

图3 一二期污水混合处理工艺流程图

图4 一二期污泥处理工艺流程图

3 二期工程主要构筑物设计

3.1 细格栅及曝气沉砂池

细格栅和曝气沉砂池合建，规模为5.0万m³/d，分2组。细格栅平面尺寸为10.2 m×4.6 m，曝气沉砂池平面尺寸为16.3 m×8.5 m。设2台网板式细格栅，栅渠宽1.60 m，过水孔径3 mm，配套中、高压冲洗泵、输渣溜槽和高排水型螺旋压榨机。曝气沉砂池水力停留时间(HRT)为3 min，安装链板式刮砂机2台，宽1 000 mm，吸砂泵(Q=6 L/s、H=5.0 m、N=4.0 kW)3台，2用1备，砂水分离器1套，管式撇渣器2只。细格栅间内安装罗茨鼓风机(Q=12 m³/min、H=5.0 m、N=15 kW)2台，1用1备。

3.2 改良A/A/O生化池

规模为4.0万m³/d，分2座，每座总平面尺寸为55.2 m×44.2 m，有效水深6.0 m。主要设计参数：设计水温为12 ℃，污泥浓度为3.5 g/L，污泥龄为15d，污泥负荷为0.063 kgBOD₅/kgMLSS·d，好氧混合液回流比为200％~300％，污泥回流比为50％~100％；设计总HRT为15.2 h（其中预兼氧区为0.7 h、厌氧区为1.5 h、缺氧区为4.5h、好氧为8.5 h）；气水比为7.8:1。

每座厌、缺氧池中安装高速搅拌器1台，低速推流器6台，好氧池中安装橡胶膜片式微孔曝气器3624只，内回流污泥泵(Q=840 m³/h、H=1.2 m、N=10 kW)3台。

预兼氧段、厌氧段、缺氧段设钢筋混凝土顶板，在构筑物池顶以下抽气除臭，好氧段采用钢筋混凝土框架结构上部建筑，整个房间内密封抽气除臭。

3.3 二沉池

二沉池采用中心进水周边出水的幅流式沉淀池，2座，每座处理规模均为2.0万m³/d。直径为40 m。表面负荷为0.93 m³/m²·h（最高日最大时），0.66 m³/m²·h（最高日平均时）。安装周边传动吸泥机（全桥）2台，N=2.2 kW。

3.4 污泥回流泵房

规模为4.0万m³/d，1座，圆形，直径为10 m。安装外回流污泥泵(Q=840 m³/h、H=6 m、N=22 kW)3台，2用1备，将回流污泥送至生化池；剩余污泥泵(Q=50 m³/h、H=8 m、N=2.2 kW)2台，1用1备，将剩余污泥送至污泥浓缩池。安装潜水搅拌器1台。

3.5 深度处理组合池

规模5.0万m³/d，1座，包括高效沉淀池、滤布滤池、紫外线消毒渠和加药间，总平面尺寸为46.6 m×27.2 m。

（1）高效沉淀池

平面尺寸为27.2 m×22.7 m，分2组，中间设置管廊，沉淀池直径为11 m，水深为6.60 m。主要设计参数：机械混合时间为2.4 min，絮凝反应时间为14.1 min，分离区表面负荷为8.6 m³/m²·h。

安装混合搅拌机(N=15 kW)2台，可调速；絮凝搅拌机(N=2.2 kW)2台，可调速；中心传动浓缩机(N=0.75 kW)2台。回流污泥及剩余污泥泵(Q=50 m³/h、H=0.2 MPa、N=11 kW)6台，4用2备。

（2）转盘滤池

平面尺寸为16 m×8.5 m。安装转盘过滤器(Q_max=970 m³/h、N=0.5 kW)3套。反冲泵(N=5.5 kW)6台。

（3）紫外线消毒渠

平面尺寸为16 m×4.2 m，渠道宽度为2.0 m，安装1套紫外消毒设备。TSS最大值为20 mg/L，紫外透光率在253.7 nm处>65％，出水粪大肠菌群<1 000个/L。安装潜水泵(Q=35 m³/h、H=45 m、N=7.5 kW) 3台（中水回用），2用1备，稳压隔膜罐1套。

（4）加药间

平面尺寸为27.4 m×9.6 m。混凝剂采用PAC，药剂最大投加量为40 mg/L，助凝剂采用PAM，药剂最大投加量为4 mg/L。PAC投加点为高效沉淀池混合段（或生化池出水口）以及新脱水机房，PAM投加点为高效沉淀池絮凝段。

絮凝剂加药泵一(Q=315 L/h、H=0.5 MPa、N=0.55 kW)3套，2用1备，带变频，用于高效沉淀池。絮凝剂加药泵二(Q=656 L/h、H=0.5 MPa、N=0.75 kW)2套，1用1备，带变频，用于脱水机房。助凝剂加药泵(Q=400 L/h、H=0.3 MPa、N=0.75 kW)3套，2用1备，带变频。助凝剂制备装置1套。液下提升泵(Q=10 m³/h、H=15 m、N=5.5 kW)2套。溶液搅拌机(D=1 500 mm、N＝1.1 kW)2套。

3.6 鼓风机房

利用一期工程鼓风机房，安装3台离心鼓风机(Q=108 m³/min、H=7.5 m、N=185 kW)，2用1备，新建鼓风机进风廊道。

3.7 新建污泥处理系统

二期工程产生的污泥进入新建污泥处理系统，设计规模5.0万m³/d，包括污泥浓缩间、储泥池、调理池、脱水机房，利用现状储泥池，浓缩间、调理池和脱水机房合建。

（1）污泥浓缩间

平面尺寸为9.3 m×6.4 m，安装螺压式浓缩机2台，1用1备，处理量为400~600 kgDS/h；冲洗水泵(Q=12.5 m³/h、H=50 m、N=5.5 kW)2台，1用1备；在浓缩机前设置PAM和PAC投药点，安装PAM自动加药装置1套，制备量为2 m³/h。浓缩机出泥排至储泥池，含固率5%左右。

（2）储泥池

利用现状储泥池，有效容积为87 m³，安装框式搅拌机1台，直径为3500 mm，N为1.1 kW。储泥池出泥通过离心泵输送至调理池，安装2台离心泵(Q=150 m³/h、H=12 m、N=11 kW)，1用1备。

（3）调理池

平面尺寸为8.9 m×4.6 m，1座，分2格，每格平面尺寸为4.0 m×4.0 m，有效水深为4.0 m，安装三层三桨式搅拌机，直径为1 500 mm，N为18.5 kW；设置PAC、PAM和石灰投药点，安装石灰加药装置1套，料仓有效容积为30 m³。

（4）脱水机房

平面尺寸为24.5 m×12.5 m，1座，分上下2层，上层布置板框压滤机和控制室，下层布置配套设备。安装板框压滤机2台，进泥含水率 95%~97%，出泥含水率≤60%，污泥处理量为5 t干泥/d；配套安装低压污泥进料泵(Q=80 m³/h、P≥0.6 MPa、N=30 kW)2台，1用1备，均变频；保压螺杆泵(Q=25 m³/h、P≥1.2 MPa、N=18.5 kW)2台，1用1备，均变频；隔膜压榨泵(Q=16 m³/h、H=189 m、N=15 kW)2台，1用1备，均变频；滤布冲洗泵(Q=16 m³/h、H=400 m、N=18.5 kW)2台，1用1备；压榨储水箱1只，容积为10 m³；清洗水罐1只，容积为5m³；空压机(Q=3.0 m³/min、P_max=1.05 MPa、N=22 kW)2台，1用1备；冷干机1台；储气罐2只，容积分别为1和10 m³；双螺旋输送机2只；水平和倾斜螺旋输送机各1只；自动卸料污泥料仓1只，有效容积为50 m³。

3.8 对一期工程改造

SBR池SBR区安装高速搅拌器2台，提高混合效果，也防止污泥沉积。现状虹吸滤池改为转盘滤池，规模为1.0万m³/d。若一二期污水合并处理，一期SBR池出水接入二期高效沉淀池+转盘滤池深度处理工段；若一二期污水分开处理，一期SBR池出水接入改造后的转盘滤池处理，保证出水SS达标排放。

3.9 生物土壤除臭系统

生物土壤除臭系统设计详如表2所示。吸气量的大小可根据是否进人，按2~8次/h换气量计算。其中除臭系统（二）、除臭系统（三）布置在生化池钢筋混凝土顶板上，其余结合厂内绿地布置。

表3 生物土壤除臭系统设计一览表

名称	数量/套	风量/(m³·h-1)	处理对象
除臭系统（一）	1	6 500	一期进水泵房、一期沉砂池、二期沉砂池
除臭系统（二）	2	3 700	二期生化池缺氧区、厌氧区
除臭系统（三）	2	18 000	二期生化池好氧区
除臭系统（四）	1	5 000	一期SBR池选择区、缺氧区、主反应区
除臭系统（五）	1	18 000	一期脱水机房、储泥池、二期脱水机房、浓缩间、调理池

4 工艺设计特点

（1）针对一期工程存在问题，二期选用合适工艺

一期工程SBR池没有稳定有效运行，二期工程通过比选后采用更为稳定可靠的A/A/O处理工艺，为了使TP和SS稳定达标，二期工程采用高效沉淀池+转盘滤池深度处理工艺。

（2）运行模式灵活多样

一期工程进水主要为工业废水，存在危废风险，在工艺流程设计上，一二期工程污水、污泥可完全分开处理，一期工程产泥单独处置。另一方面，一期工程进水以工业废水为主，有机物浓度偏高、氮磷浓度偏低，二期工程进水以生活污水为主，有机物浓度偏低、氮磷浓度偏高，污水相混合后C、N、P达到合适的比例，将提高污水处理效率。因此，应加强监管，在不存在危废风险的情况下，一二期工程污水、污泥可相互混合处理。

（3）采用较先进工艺、设备

采用网板式细格栅，对栅渣、纤维等物质截留效率高，有利于后续设备的运行维护。因厂内用地有限，无法建设重力浓缩池，设计采用机械浓缩机，和后续调理池、高压板框压滤机组合使用，在浓缩机前设置PAM和PAC投药点，在调理池设置PAC、PAM和石灰投药点，在试运行中摸索出合适的加药量。采用生物土壤除臭，在去除臭气的同时，土壤滤池表面种植草坪与厂区绿化结合，美化厂区环境。

（4）节约化布置

用于污水深度处理的高效沉淀池、滤布滤池、紫外线消毒渠和加药间合建，二期工程污泥处理的浓缩间、调理池和脱水机房合建，节约化布置，节省占地，降低造价。

5 结语

兴隆污水厂二期工程总投资约1.50亿元，除了达到扩建4.0万m³/d目的，其中污水预处理、深度处理以及污泥处理、除臭按照5.0万m³/d规模设计，对一期工程进行了整合利用，污水、污泥处理方案灵活多样，可供同类城市污水厂改造时参考借鉴。

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