許昌某產業集聚區污水處理廠升級改造工程 出水水質能夠穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)的一級A標準

摘要：為了滿足產業集聚區的發展需求和嚴格的排放標準,許昌某產業集聚區污水處理廠在充分利用原處理設施的基礎上,實施了升級改造工程。針對進水多為造紙廢水的特點,強化預處理并將原有的SBR池改為水解酸化—完全混合式曝氣池,增加混凝沉淀/過濾深度處理設施。實際運行結果表明,出水水質能夠穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)的一級A標準。

關鍵詞：造紙廢水，完全混合式曝氣，水解酸化，深度處理

1 工程背景

　　許昌某產業集聚區污水處理廠目前處理規模為3萬mm³/d，主要接納該民營科技園區排污企業的污水和附近居民及服務行業生活污水，目前實際進水量為2.2萬mm³/d，其中造紙廢水量約1.3萬mm³/d，主要貢獻因子為COD、SS、色度，發制品生產廢水量約1000mm³/d，生活污水量約8000mm³/d。

　　污水處理廠現采用格柵—初沉池—SBR—氣浮工藝處理廢水，出水COD為60~100mg/L，尾水排入清潩河。由于現有系統預處理效果差，且初沉池不能及時排泥，導致污泥厭氧酸化，增加后續的生化處理負荷；SBR池系統運行不穩定，進水負荷高，需氧量大，運行成本較高；氣浮系統停留時間短，反應不徹底，導致出水不能穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）的二級標準（COD≤70mg/L）。

　　根據許昌市政府的環境環保目標要求，污水處理廠出水水質應達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）中的一級A排放標準。因此，該污水處理廠結合產業集聚區發展和排水規劃調整，決定對該產業集聚區污水處理廠進行升級改造。

2 升級改造工程設計

2.1 設計規模及進、出水水質

　　出水按《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）中的一級A排放標準設計，污水處理廠設計進、出水水質見表 1。

表 1 設計進出水水質mg/L

　　根據水質水量情況和工程目標要求，本工程重點解決廢水中COD、SS和色度問題，并堅持以下原則：

　　（1）堅持充分利用現有構（建）筑物和廠內管道、道路，新建構（建）筑物盡量利用現有空地、減少新增土地的原則。

　　（2）強化預處理，新增自動清污格柵機，去除大尺寸的漂浮物和懸浮物以保護后續處理設施的運行安全；新建初沉池，并設置行車式泵吸泥機，對初沉池進行強制排泥，避免污泥厭氧，降低廢水中污染物負荷；增設污泥處理系統對初沉污泥進行及時處理。

　　（3）將現有沉淀池改造為水解酸化池，多種水解菌能夠改變分子結構，把大分子有機物轉化為小分子有機物，提高廢水的可生化性，增設彈性填料，增大生物量，提高污染物的去除率^〔1〕。

　　（4）將SBR池改造為完全混合式好氧曝氣池，并增設二沉池進行泥水分離，該法可迅速混合稀釋，適應水量水質變化；池內各點水質相同，F/M比值相等，微生物組成數量一致，便于將整個工況控制在最佳狀態；池內需氧速度均衡，動力消耗較低^〔2〕。

　　（5）深度處理采用“混凝沉淀+快濾池+消毒氧化”系統，能去除很小的膠體顆粒及懸浮物，而且二氧化氯消毒具有一定的脫色功能，進一步保證出水水質滿足排放要求^{〔3, 4〕}。

2.2 工藝確定

　　改造后的污水及污泥處理工藝流程如圖 1所示。

圖1 改造后的污水堯污泥處理工藝流程

　　（1）格柵渠。新建格柵渠2道，為地下式鋼筋混凝土結構，設計流量1500m³/h，平面尺寸10.2m×3.6m，池深4.2m，配套2套齒耙回轉式不銹鋼機械格柵，柵隙10mm，用以去除廢水中懸浮物。柵渣由1套無軸螺旋輸送機運送。2.3主要構筑物及設備

　　（2）平流沉淀池。新建沉淀池，設計流量1500m³/h，池前端設置混凝區，尺寸30.5m×5.0m×5.0m，沉淀池分為2格，單格尺寸60m×15m×5m，表面負荷0.83m3/（m²·h）。沉淀區設置桁車泵吸泥機1套，配套電機功率5.5kW。

　　運行前期投加PAC、PAM進行絮凝沉淀，系統穩定后可利用二沉池剩余污泥和混凝沉淀池污泥作為絮凝劑，去除廢水中部分COD、SS，降低有機污染物濃度。

　　（3）提升泵房。利用現有設施，提升泵3臺，2用1備，1臺設置變頻調速裝置以適應來水水量的變化。

　　（4）水解酸化池。利用現有沉淀池改造，數量2座，單座尺寸55m×17m×5m，設計流量1250m³/h，停留時間7.03h，上升流速0.67m/h，池底設置布水設施，采用分支式配水方式。池內設置彈性立體填料，為水解污泥提供載體，防止污泥流失。

　　（5）曝氣池。利用現有SBR池改造，SBR池共12格，單格尺寸63m×12m×5m。本次改造后曝氣池為兩組，6個SBR池為1組曝氣池，停留時間32.7h，污泥負荷（以BOD5/MLSS計）為0.054kg/（kg·d）。

　　池底曝氣裝置利用現有12臺55kW風機進行供氧，10用2備。每格池中增加1套低速推流器，配套功率5.5kW，使泥水混合均勻，避免淤積，且有利于提高充氧效率。

　　（6）二沉池。新建二沉池1座，鋼砼結構，采用輻流沉淀池。設計流量1250m³/h，尺寸D45.0m×3.5m，表面負荷0.79m³/（m²·h），配套帶浮渣撇除裝置的全橋刮泥機1套，配套電機功率3kW。設置污泥回流井1座，尺寸8.0m×5.0m×5.9m，設潛污泵3臺對污泥進行回流提升，回流比100%，單臺流量600m³/h，揚程9m，功率30kW，2用1備；另設潛污泵2臺用于排除剩余污泥，1用1備，單臺流量80m³/h，揚程10m，功率4kW。

　　（7）混凝沉淀池。新建混凝沉淀池1座，采用折板反應斜管沉淀池，投加PAC進行絮凝沉淀。設計流量1250m³/h；前端設混凝反應池，尺寸20.0m×5.0m×5.3m；沉淀池尺寸25.0m×20.0m×5.3m，表面負荷2.75m3/（m²·h）；內置斜管填料；斜管沉淀池設置自吸式排泥泵2臺，單臺流量30m³/h，揚程 18m，功率4kW，1用1備。

　　（8）中間水池。新建，數量1座，鋼砼結構，設計流量1250m³/h，尺寸8.0m×7.0m×4.3m，內置潛污泵3臺對廢水進行提升，單臺流量600m³/h，揚程 9m，功率30kW，2用1備。另設潛污泵3臺對濾池進行反沖水洗，單臺流量250m³/h，揚程22m，功率30kW，2用1備。

　　（9）普通快濾池。新建，數量1座，鋼砼結構，設計流量1250m³/h。濾池共分為6格，單格尺寸8m×4m×4m，濾速7.8m/h，濾池過濾周期為12h，反沖洗時間為10min，采用氣水聯合反沖洗，氣洗強度15L/（m²·s），水洗強度8L/（m²·s）。

　　濾料層采用石英砂，粒徑0.9~1.2mm，層厚 500mm，承托層采用粒徑2～4、4～8、8～16、16～25mm的卵石不等，層厚300mm，鋪設192塊970mm× 970mm×100mm的專用濾板（配長柄濾頭）。

　　（10）接觸池。新建，數量1座，鋼砼結構，尺寸14.0m×9.0m×5.3m，停留時間0.5h，為了保證污水與二氧化氯充分接觸，池內設置多個廊道進行水力混合。

　　（11）污泥貯池。新建，數量1座，鋼砼結構，尺寸10m×7m×5m，有效容積315m3；池內設1臺高速推流器攪拌污泥，配套功率2.2kW。

　　（12）污泥脫水間。新建，數量1座，磚混，平面尺寸為19.8m×9.0m。本工程物化污泥產生量為480mm³/d，含水率96%；生化污泥產生量120mm³/d，含水率99.2%。共設污泥脫水一體機2套對污泥進行脫水處置，其中新增1套濃縮脫水一體機，帶寬2.5m，處理能力10～16.5m³/h，配套功率30kW，另外1套利用廠區原有帶式壓濾機。

　　（13）鼓風機房。利用現有鼓風機房，磚混，房內設有三葉羅茨鼓風機12臺。鼓風機設置變頻裝置，供氣量大小可自動調節，節省運轉能耗。

　　（14）加藥加氯間。加藥間和二氧化氯消毒間合建，單層框架結構，平面尺寸13.2m×7.2m，設雙室加藥裝置2套，配套功率15kW，設置1套二氧化氯發生器和配套的化料器等設備。

3 運行效果

　　該工程于2012年9月結束施工，交付廠方使用后開始進水進行污泥培養和工藝調試，4個月后系統投入正常穩定運行。當地環境監測站多次對出水水質進行監測，結果表明設施運行穩定，處理效果良好，出水水質達到設計標準，2013年2月—7月監測系統進、出水水質結果見表 2。

表 2 升級改造后進、出水水質

4 工程投資及運行費用

　　本工程總投資1698.60萬元，包括構（建）筑物、設備等直接投資1549.80萬元；設計費、調試費等間接投資148.80萬元。

　　本工程總運行功率885.57kW，日耗電量17505.28kW/h，電價0.63元/（kW·h），則每日電費為11028.3元/d；污水處理站工作人員18人，工資為1500元/（人·月），則人工工資為900元/d；水處理投加PAC、PAM藥劑費用約17750元/d；污泥脫水投加PAM藥劑費為2040元/d，污泥外運費為700元/d，直接運行費為31518.3元/d，折合噸水成本為1.05元/t。處理成本在同行業中處于領先水平。

5 結語

　　（1）在升級改造過程中，充分利用原有構筑物，如將初沉池—SBR池改造為水解酸化池—完全混合式曝氣池，節省了工程投資。

　　（2）構筑物布置緊湊，管道無迂回，減少連絡管渠的水頭損失，節省污水提升能耗；提升泵和鼓風機設置變頻裝置，以適應來水水量的變化，節省運轉能耗。

　　（3）將二沉池剩余活性污泥作為絮凝劑回流至初沉池，具有良好的吸附性能和沉降性能，可減少運行中的藥劑投加量，節省藥劑費用，降低工程運行成本。深度處理工藝采用混凝沉淀與過濾消毒相結合，進一步去除了SS并增強了脫色效果。

（來源：刊載于《工業水處理》2015年第3期，參考文獻略）