淮南首創(chuàng)第一污水處理廠提標(biāo)改造工藝設(shè)計 曹平1，王建西2，沈旺3，王冰1 (1.淮南首創(chuàng)有限公司，安徽淮南232001；2.中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司，天津300074；3.首創(chuàng)愛華<天津

曹平1，王建西2，沈旺3，王冰1

(1.淮南首創(chuàng)有限公司，安徽淮南232001；2.中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司，天津300074；3.首創(chuàng)愛華<天津>市政環(huán)境工程有限公司，天津300060)

摘要：淮南首創(chuàng)第一污水處理廠改造規(guī)模為10×104 m3/d，進水碳氮比值較低。提標(biāo)改造采用ARP/SSH工藝，改造完成后出廠水質(zhì)各項指標(biāo)穩(wěn)定達到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。而竣工報告顯示，工程預(yù)（決）算價僅為1 577.3萬元。ARP/SSH工藝對于進水氮、磷濃度較高而有機物濃度較低的污水處理廠較為適用，投資較低且可減少外加碳源量。

1 污水處理廠現(xiàn)狀

淮南首創(chuàng)第一污水處理廠主要負(fù)責(zé)淮南市東部地區(qū)的污水處理，設(shè)計處理能力為10×104 m3/d，于2002年5月建成并投入運行，2007年實現(xiàn)滿負(fù)荷運行。原設(shè)計進、出水水質(zhì)及實際進、出水水質(zhì)如表1所示。提標(biāo)前污水廠工藝單元包括：粗格柵、提升泵站、細(xì)格柵、旋流沉砂池、配水井、厭氧選擇池和卡魯塞爾2000氧化溝、終沉池、污泥泵房和脫水機房等。

表1 第一污水處理廠進、出水水質(zhì)

2 提標(biāo)改造工藝方案

2.1 提標(biāo)改造設(shè)計進、出水水質(zhì)

經(jīng)過對2008年1月—2012年4月實際進水水質(zhì)的分析，提標(biāo)改造工程確定淮南第一污水處理廠設(shè)計進、出水水質(zhì)見表2。

表2 提標(biāo)改造設(shè)計進、出水水質(zhì)

2.2 工藝方案

考慮到污水處理廠現(xiàn)狀無新建深度處理構(gòu)筑物所需場地的實際情況，經(jīng)綜合比較，提標(biāo)改造采用ARP/SSH生物處理工藝，該工藝尤其適合用于C/N值不足的情況。ARP/SSH工藝系首創(chuàng)愛華公司從丹麥引進的技術(shù)，ARP（Active Return Sludge Process）即回流活性污泥工藝，可提高現(xiàn)有工藝的水力負(fù)荷與有機負(fù)荷。SSH(Side Stream Hydrolysis)即側(cè)流水解，在厭氧污泥水解除磷的同時為后續(xù)工藝提供額外碳源。該工藝與傳統(tǒng)工藝相比，改造量少，僅需改建一座ARP/SSH池用于污泥回流，通過工藝調(diào)整使原有生物池結(jié)合ARP/SSH池達到技改后的脫氮、除磷的處理能力，降低了外回流污泥的回流比，提高了二沉池的出水能力，省去了深度處理的建(構(gòu))筑物。由于建(構(gòu))筑物少，所以投資節(jié)約，建設(shè)周期短。第一污水處理廠現(xiàn)狀沒有消毒設(shè)施，提標(biāo)改造增加了紫外消毒裝置。

2.3 SSH/ARP工藝流程

污水處理廠旋流沉砂池出水直接進入氧化溝。氧化溝內(nèi)增加潛水推流器和在線自控儀表，終沉池出水經(jīng)紫外線消毒后排入淮河。終沉池回流污泥分為兩部分:一部分回流至ARP/SSH池（利用厭氧池改造），經(jīng)好氧、厭氧交替運行后污泥進入氧化溝,另一部分污泥直接回流至氧化溝。原有厭氧池改造為ARP/SSH池后，ARP/SSH+氧化溝的處理能力即可達到10×104 m3/d。針對目前污水廠進水C/N值較低的情況，設(shè)置了碳源投加裝置，碳源采用醋酸鈉，必要時投加。 工藝流程見圖1。

圖1 ARP/SSH工藝流程

3 提標(biāo)改造工藝設(shè)計

3.1 ARP/SSH池（原厭氧池改造）

將原有2座厭氧選擇池均改造成為ARP/SSH池，保持選擇池不變，厭氧池4格中的3格改造為ARP池，安裝曝氣設(shè)施，配備鼓風(fēng)機供氣，后面的一格保持不變，作為SSH池。其中3格ARP池可以根據(jù)實際情況留出一格運行SSH池。

曝氣系統(tǒng)采用4臺羅茨風(fēng)機,分為兩組分別向兩個池子進行供氣，每組風(fēng)機出口配備有空氣流量計，每臺風(fēng)機參數(shù)如下：Q=43.2 m3/min，H=58 kPa，N=75 kW,5臺(4用1備）。采用3 m3/h曝氣頭，共計5 000個。

在總圖配電間的位置建造鼓風(fēng)機房，鼓風(fēng)機房尺寸為21 m×10 m×7 m。

原污泥回流管線增加DN600連通管及閥門；增加DN600旁通管、電動閥門及電磁流量計，控制回流污泥量。

選擇池進水管路利用原有管道不變。

將厭氧池改造為ARP/SSH池，進泥采用潛污泵提升，從原有污泥分配槽提升入ARP/SSH，設(shè)潛污泵2臺，Q=300 m3/d，H=30 kPa。潛污泵管路增加DN300電磁流量計，共計2臺。

為解決浮渣問題，在SSH池安裝有浮渣出口，浮渣可直接進入氧化溝。

目前,污水廠污泥回流比為50%~100％，平均為70％左右�，F(xiàn)有每條線設(shè)2臺污泥回流泵，已經(jīng)配置有1臺變頻，改造后增加一臺變頻。ARP+SSH工藝的回流污泥根據(jù)進水參數(shù)及具體運行工況數(shù)值變頻調(diào)節(jié)，因此原有及新增的變頻控制接入中控室。

改造工程對原有厭氧池的進水及進泥線路進行更改。改造后厭氧池進水直接通過原有超越管道進入卡魯塞爾氧化溝，將原有外回流污泥管道也直接接入卡魯塞爾氧化溝。原有的厭氧池改造為ARP/SSH池，新建一條外回流污泥管直接接入。改造示意見圖2。

圖2 厭氧池進水及進泥管路改造示意

3.2 氧化溝（改造）

一共有兩組卡魯塞爾2000型氧化溝，每組需增加6臺推流器,共計12臺，每臺推流器的功率為4 kW，其目的是在氧化溝反硝化時保持污泥懸浮。

氧化溝的曝氣設(shè)備通過在線儀表測量氨氮、硝態(tài)氮及溶解氧數(shù)值進行控制�？刂七^程在原有污水廠的PLC直接編寫控制程序，這樣氧化溝的曝氣設(shè)備及內(nèi)回流就可以根據(jù)在線儀表檢測的數(shù)據(jù)運行。

氧化溝為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),尺寸（L×B×H）=105 m×55.25 m×5.5 m,有效水深為5 m,停留時間為12 h,設(shè)計流量為1.16 m3/s。

主要設(shè)備：立式表曝機8臺（4臺變頻），葉輪直徑為3.75 m，單臺功率為160 kW,轉(zhuǎn)速為36 r/min,動力效率為2.0 kgO2/(kW·h)。現(xiàn)有推進器８臺，葉輪直徑為2.5 m,單機功率為5.88 kW,轉(zhuǎn)速為6 r/min;新增推進器12臺，葉輪直徑為2.5 m,單機功率為4 kW。

3.3 污泥泵池（改造）

根據(jù)現(xiàn)有工藝調(diào)整，將原有回流比變?yōu)楦鶕?jù)進水量情況進行調(diào)整。

原有4臺污泥回流泵，Q=1 740 m3/d，H=60 kPa，N=30 kW，分為2組，每組1臺變頻，1臺恒速。提標(biāo)改造為了達到更好的變頻回流控制，將原有2臺恒速泵也更換為變頻泵（Q=800 m3/d，H=30 kPa，N=15 kW），變?yōu)?/span>4臺變頻控制。

由于回流污泥量大幅減少，原有管路上的電磁流量計(DN1 000)計量不準(zhǔn)，因而增加DN600旁通管、電動閥及電磁流量計，結(jié)合進水流量及污水廠進水負(fù)荷進行變頻控制。

為了更好地控制外回流及ARP/SSH進泥量，每組管路分別增加1臺DN250的電磁流量計，共計2臺。

3.4 紫外線消毒渠（新建）

設(shè)紫外燈管共176支，總裝機容量為51.2 kV·A。配套：系統(tǒng)配電/控制中心、在線機械加化學(xué)自動清洗系統(tǒng)及液壓中心、紫外光強監(jiān)測系統(tǒng)、低水位傳感器及自動水位控制系統(tǒng)等全套設(shè)備。

3.5 加藥裝置（新增）

利用原脫水機房空置用地。在必要時由業(yè)主自行采購安裝。

① PAC制備及投加裝置

混凝劑采用聚合鋁，設(shè)計投加量為30 mg/L。加藥設(shè)備采用溶藥、儲存、投加一體化成套設(shè)備，可視進水量的變化調(diào)節(jié)投藥量。在實際運行中，可根據(jù)實際情況靈活運行或采用季節(jié)性投藥方式運行。藥劑庫按30 d儲量設(shè)計。投加設(shè)備共2套,設(shè)計最大投加量為3 000 kg/d;投加濃度為10％。

② 醋酸鈉制備投加裝置

碳源采用醋酸鈉，設(shè)計最大投加量為1.23 t/d。加藥設(shè)備采用溶藥、儲存、投加一體化成套設(shè)備，可視進水量的變化調(diào)節(jié)投藥量。在實際運行中，可根據(jù)實際情況靈活運行或采用季節(jié)性投藥方式運行。藥劑庫按30 d儲量設(shè)計。

投加設(shè)備共2套,設(shè)計投加量為1.23 t/d。

3.6 鼓風(fēng)機房（新建）

鼓風(fēng)機房包括鼓風(fēng)機房、控制室等,鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu),尺寸(L×B×H)為21 m×10 m×7 m。

設(shè)羅茨鼓風(fēng)機5臺（4用1備），Q=43.2 m3/min,H=58 kPa,P=75 kW。

4 工藝運行效果評價

4.1 水處理效果

淮南第一污水處理廠升級改造項目于2013年底通水，2014年2月按照新的工藝模式粗放式運行，2014年3月中旬開始工藝調(diào)試。2014年3月21日—3月31日，丹麥技術(shù)代表到污水處理廠指導(dǎo)工藝調(diào)試和技術(shù)培訓(xùn)。改造后污水廠運行參數(shù)見表3。從污水處理廠提供的化驗數(shù)據(jù)可以看出，2014年3月以后，淮南首創(chuàng)第一污水廠提標(biāo)改造工程運行狀況穩(wěn)定，各項出水水質(zhì)指標(biāo)穩(wěn)定達到一級A標(biāo)準(zhǔn)。提標(biāo)改造后近5個月（2015年1月—5月）污水處理廠運行化驗數(shù)據(jù)見表4。ARP/SSH池運行數(shù)據(jù)見表5。

表3 改造后污水廠運行參數(shù)

表4 提標(biāo)改造工程2015年1月—5月水質(zhì)數(shù)據(jù)

表5 第一污水處理廠ARP/SSH池調(diào)試運行數(shù)據(jù)

第一污水廠的進水BOD5/TN值低（平均比值不超過3）。理論上BOD5/N>2.86才能有效地進行脫氮反應(yīng)，實際運行中，一般在BOD5/TN＞4時對氮和磷的去除率才能達到60%左右，出水TN和TP才能保證基本達標(biāo)。因此，從本項目的進水水質(zhì)來看，常規(guī)處理工藝下，要想實現(xiàn)出水的穩(wěn)定達標(biāo)應(yīng)投加一定的外碳源，而這會造成運行費用的大大增加。本項目在沒有額外投加碳源的情況下同樣實現(xiàn)了達到出水一級A標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)該指出的是當(dāng)前水量只有9×104 m3/d，尚未滿負(fù)荷運行。

運行數(shù)據(jù)表明，本廠ARP及SSH工藝不僅增加了整個生物處理系統(tǒng)的生物量，改善了菌種適應(yīng)性，提高了污水處理廠的耐沖擊負(fù)荷，使生物處理系統(tǒng)的運行效果和穩(wěn)定性大大提高，而且對系統(tǒng)的內(nèi)碳源進行了充分挖掘，為生物處理系統(tǒng)增加了一些可利用的優(yōu)質(zhì)碳源，在沒有外加碳源的條件下實現(xiàn)了出水TN、TP的穩(wěn)定達標(biāo)。

2014年4月—12月，污水廠化驗室針對ARP及SSH池的運行效果進行了檢測(見表5)。外方調(diào)試前，污水廠化驗室針對SSH池厭氧水解出的COD（主要為優(yōu)質(zhì)碳源揮發(fā)性脂肪酸VFA）進行了3天的檢測。結(jié)果表明，水解效果明顯，折合補充有效碳源超過60 mg/L。丹麥技術(shù)人員到現(xiàn)場后，出于綜合考慮，對污水廠的運行工況進行了調(diào)整。運行工況調(diào)整后，雖然SSH池的水解COD有所降低（穩(wěn)定后折合補充碳源約10 mg/L），但SSH池釋磷效果明顯，池內(nèi)濾后液TP含量達到10 mg/L左右，污水廠的整體運行效果更加穩(wěn)定，TN、TP及其他各項出水指標(biāo)都能穩(wěn)定達標(biāo)。

目前，由于淮南市亞行管網(wǎng)改造項目還在進行中，第一污水廠的進水水質(zhì)水量還未達到設(shè)計值，相應(yīng)ARP/SSH池的處理能力也沒有完全發(fā)揮，預(yù)計隨著進水水質(zhì)濃度提高，ARP/SSH工藝的更多潛力也會被充分地挖掘出來。

4.2 節(jié)能效果

2014年處于調(diào)試運行，不能保證完全按新工藝運行，單耗不完全有代表性，故未采用。采用2012年、2013年、2015年1月—5月的數(shù)據(jù)進行比較，結(jié)果見表6。

表6 第一污水處理廠能耗

提標(biāo)后比提標(biāo)前噸水運行費僅提高0.040 9元。如果不采用ARP/SSH工藝，按照可行性研究報告，需投加PAC（聚合鋁）30 mg/L，醋酸鈉平均為6.2 t/d。按PAC為1 600 元/t、醋酸鈉為3 300 元/t、電價為0.70 元/(kW·h)計算，各單項需增加的運行費用：PAC為0.048 元/m3,醋酸鈉為0.204 6 元/m3,紫外消毒為0.015 6 元/m3,總共需增加的運行費為0.268 2元/m3。

5 結(jié)論

該項目改造規(guī)模為10×104 m3/d。采用ARP/SSH工藝改造完成后，污水處理廠水質(zhì)檢測顯示出水各項指標(biāo)穩(wěn)定達到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。而竣工報告顯示，工程預(yù)（決）算價僅為1 577.3萬元。

我國有相當(dāng)一部分污水處理廠進水氮、磷濃度較高，而有機物濃度較低。ARP/SSH工藝適用于這部分污水處理廠升級改造，不僅投資較低，且運行中可減少外加碳源量，具有較顯著的節(jié)能意義。

（本文發(fā)表于《中國給水排水》雜志2015年第20期“工程實例”欄目）=====================================================

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