污水處理廠提標(biāo)擴(kuò)建工程工藝設(shè)計(jì)

【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】污水處理廠提標(biāo)擴(kuò)建工程工藝設(shè)計(jì)一、工程概況

長三角地區(qū)某污水處理廠規(guī)劃設(shè)計(jì)總規(guī)模為8.0×104m3/d，其中一、二期工程設(shè)計(jì)規(guī)模均為2.0×104m3/d，分別于20**年和20**年建成，采用“粗格柵及進(jìn)水泵房+細(xì)格柵及旋流沉砂池+水解酸化池+AAO生化池+氣水反沖洗濾池+紫外消毒渠”處理工藝(圖1)，服務(wù)面積為30km2，出水水質(zhì)執(zhí)行《城市污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—20**)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。廠區(qū)占地面積為105400m2(一、二期工程占地面積為49100m2)。目前，該污水處理廠已到達(dá)滿負(fù)荷運(yùn)行，根據(jù)規(guī)劃，2025年污水廠服務(wù)面積將到達(dá)64.3km2，現(xiàn)狀污水廠的處理能力無法滿足遠(yuǎn)期需求。隨著《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》的實(shí)施，污水廠尾水排放標(biāo)準(zhǔn)也在提高，根據(jù)該工程入河口設(shè)置論證報(bào)告，出水水質(zhì)將執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—20**)準(zhǔn)Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。因此，需要對(duì)現(xiàn)狀污水廠開展提標(biāo)和擴(kuò)建。

二、現(xiàn)狀污水廠運(yùn)行狀況分析

2.1現(xiàn)狀水量水質(zhì)

一、二期工程設(shè)計(jì)進(jìn)水量為4.0×104m3/d，主要接收生活污水和部分工業(yè)廢水，其中工業(yè)廢水約占20%。該污水處理廠20**年—20**年的進(jìn)出水水質(zhì)如下表1、表2所示。由表1、表2可知，該污水廠現(xiàn)狀運(yùn)行效果較好，出水水質(zhì)穩(wěn)定到達(dá)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2存在的問題

雖然污水廠現(xiàn)狀運(yùn)行狀況較好，出水水質(zhì)穩(wěn)定到達(dá)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，但考慮到提標(biāo)擴(kuò)建的需要，仍存在一定問題。

(1)現(xiàn)狀一、二期工程已滿負(fù)荷運(yùn)行，并多次出現(xiàn)進(jìn)水量超過設(shè)計(jì)規(guī)模的情況。

(2)實(shí)際進(jìn)水BOD5濃度遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值，碳源缺陷，無法滿足進(jìn)一步脫氮除磷的需求。

(3)部分出水水質(zhì)指標(biāo)提升至準(zhǔn)Ⅳ類，現(xiàn)狀工藝無法確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

三、提標(biāo)擴(kuò)建工藝思路

3.1設(shè)計(jì)水質(zhì)水量

本工程設(shè)計(jì)總規(guī)模為8.0×104m3/d，包括現(xiàn)狀污水廠4.0×104m3/d規(guī)模提標(biāo)改造和4.0×104m3/d規(guī)模擴(kuò)建兩部分。以實(shí)際進(jìn)水中各污染物90%累計(jì)頻率濃度值作為參考，同時(shí)考慮污水廠服務(wù)范圍內(nèi)管網(wǎng)建設(shè)的逐步完善及截污控源工程的實(shí)施，為進(jìn)水污染物濃度提高留有一定的富余量。考慮到實(shí)際進(jìn)水BOD5濃度與原設(shè)計(jì)值相差較大，本次設(shè)計(jì)對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)水BOD5開展修正，其他指標(biāo)與原設(shè)計(jì)值保持一致。同時(shí)，根據(jù)本工程入河口設(shè)置論證報(bào)告，出水水質(zhì)執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—20**)準(zhǔn)Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)(COD、NH3-N、TP分別到達(dá)30、1.5、0.3mg/L，其余指標(biāo)執(zhí)行一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn))。設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)如下表3所示。

3.2提標(biāo)擴(kuò)建的原則

(1)在污水處理工藝選擇上遵循“先生物強(qiáng)化，后物化輔助”的原則，采用技術(shù)先進(jìn)、高效節(jié)能、穩(wěn)妥可靠、布置緊湊、易于操作管理的處理工藝。

(2)充分利用已建處理構(gòu)筑物，以減少占地面積、工程投資和運(yùn)行成本。

(3)三期擴(kuò)建工程處理工藝盡量與一、二期工程提標(biāo)改造工藝保持一致，以利于工藝銜接和運(yùn)行管理。

3.3工藝思路

3.3.1總體工藝思路

進(jìn)水營養(yǎng)物質(zhì)比例關(guān)系分析根據(jù)本工程的現(xiàn)狀進(jìn)水水質(zhì)，BOD5/COD平均值為0.33，說明進(jìn)水可生化性總體上較好，BOD5/TN的平均值為3，BOD5/TN<3的累積頻率為50%，說明進(jìn)水碳源缺陷，需要額外投加碳源來滿足污水反硝化脫氮的需求，實(shí)際進(jìn)水的BOD5/TP平均值為26.1，BOD5/TP≥20的累積頻率為72.7%，說明進(jìn)水生物除磷效果尚可，因此，本工程可采用生物脫氮除磷工藝，同時(shí)為保證出水TP穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，考慮生物除磷和化學(xué)除磷相結(jié)合。

3.3.2一、二期工程提標(biāo)改造工藝方案

一、二期工程主導(dǎo)工藝為“AAO生化池+氣水反沖洗濾池”，實(shí)際出水的COD、NH3-N、TP的準(zhǔn)Ⅳ類達(dá)標(biāo)率分別為98.8%、93.8%、86.5%，說明現(xiàn)狀處理設(shè)施對(duì)COD、NH3-N的去除效果較好，但考慮到現(xiàn)狀進(jìn)水水質(zhì)低于設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，本次提標(biāo)工程需要強(qiáng)化COD、NH3-N的去除，保證水量和水質(zhì)變化及冬季低溫條件下NH3-N和COD穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，現(xiàn)狀深度處理工藝缺少混凝沉淀單元，為確保TP及COD出水穩(wěn)定到達(dá)準(zhǔn)Ⅳ類，本次提標(biāo)考慮增加混凝沉淀工藝。而現(xiàn)狀進(jìn)水BOD5濃度偏低且進(jìn)水碳源缺陷，因此，本次提標(biāo)工程需要考慮充分利用進(jìn)水碳源并增加外碳源投加設(shè)施、提高內(nèi)回流比及污泥濃度來保證生物脫氮效果。同時(shí)，現(xiàn)狀生化池周邊已無可用之地，因此對(duì)生化池的改造無法擴(kuò)大池容，需要對(duì)生化池內(nèi)部開展改造。

現(xiàn)狀生化池采用AAO工藝，將其改造為五段Bardenpho工藝簡單易行，同時(shí)五段Bardenpho工藝在處理城市生活污水時(shí)運(yùn)行穩(wěn)定，基本不存在NO2-積累的困擾，硝化反應(yīng)過程中產(chǎn)生的NO2-可以及時(shí)轉(zhuǎn)化為NO3-，因而脫氮效果較好。為強(qiáng)化NH3-N的去除，在無法增加好氧區(qū)池容的條件下，在好氧區(qū)增加懸浮填料，形成移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器(MBBR)，懸浮填料較大的比表面積有利于微生物的附著生長，通過微生物的富集提高污泥濃度，反應(yīng)器內(nèi)MLSS可高達(dá)30~40g/L，從而提高污染物去除效果?，F(xiàn)狀生化池改造后形成“Bardenpho-MBBR”工藝，目前該工藝已有較多工程實(shí)例且運(yùn)行效果較好。深度處理增加高效沉淀池以強(qiáng)化TP、SS和COD的去除效果。改造后的工藝流程為“Bardenpho-MBBR+高效沉淀池+氣水反沖洗濾池+紫外消毒渠”。

3.3.3三期擴(kuò)建工藝方案

三期擴(kuò)建工程規(guī)模為4.0×104m3/d，考慮到一、二期工程已經(jīng)運(yùn)行多年，廠區(qū)運(yùn)行管理已經(jīng)成熟，同時(shí)考慮一、二、三期工程的銜接，三期擴(kuò)建工程工藝盡量與一、二期提標(biāo)改造工程保持一致。一、二期工程分兩組，每組規(guī)模為2.0×104m3/d，三期擴(kuò)建工程也設(shè)置成兩組，每組規(guī)模為2.0×104m3/d，可以獨(dú)立運(yùn)行。由于一、二期工程粗格柵及進(jìn)水泵房、尾水泵房、鼓風(fēng)機(jī)房、加藥間、污泥濃縮脫水間土建規(guī)模均為8.0×104m3/d，本次擴(kuò)建工程對(duì)上述單體僅增加4.0×104m3/d規(guī)模的設(shè)備安裝。

曝氣沉砂池具有水力停留時(shí)間較長、除砂效果好的優(yōu)勢(shì)，除砂工藝選擇曝氣沉砂池，由于進(jìn)水中含有部分工業(yè)廢水，為提高進(jìn)水的可生化性，仍設(shè)置水解酸化池。由于現(xiàn)狀A(yù)AO生化池運(yùn)行效果較好，出水各項(xiàng)指標(biāo)的平均值已經(jīng)到達(dá)準(zhǔn)Ⅳ類設(shè)計(jì)要求，且污水廠運(yùn)行管理人員已經(jīng)對(duì)該工藝相當(dāng)熟悉，同時(shí)考慮到擴(kuò)建工程用地面積較充裕，本次擴(kuò)建工程生化池采用改進(jìn)型AAO工藝，同時(shí)為強(qiáng)化對(duì)COD、NH3-N的去除，采取延長好氧區(qū)水力停留時(shí)間、提高內(nèi)回流比、投加碳源等措施強(qiáng)化生物脫氮除磷，保障出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。深度處理與一、二期提標(biāo)工程一致，采用“高效沉淀池+氣水反沖洗濾池+紫外消毒渠”工藝。

提標(biāo)擴(kuò)建后的工藝流程如圖2所示。

四、工藝設(shè)計(jì)

4.1一、二期提標(biāo)改造構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

4.1.1AAO生化池改造

現(xiàn)狀A(yù)AO生化池設(shè)計(jì)規(guī)模為4.0×104m3/d，分2座，單座尺寸L×B×H=58.7m×41.3m×6.3m，有效水深為5.5m，超高0.8m，設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間為14h，其中厭氧區(qū)停留時(shí)間為1.5h，缺氧區(qū)停留時(shí)間為4.5h，好氧區(qū)停留時(shí)間為8h。考慮到現(xiàn)狀生化池周邊已無可用之地，因此在保持現(xiàn)狀生化池池容不變的條件下，僅對(duì)生化池內(nèi)部開展改造。保持現(xiàn)狀A(yù)AO生化池厭氧區(qū)AP和缺氧區(qū)AN不變，在好氧區(qū)O后面增加后缺氧區(qū)和后好氧區(qū)，將三段APANO工藝改造為五段Bardenpho工藝(APAN1O1AN2O2)，O1區(qū)、AN2區(qū)、O2區(qū)停留時(shí)間分別為6、1h和1h，并在O1的第四、五格投加填料形成MBBR反應(yīng)池，后缺氧區(qū)AN2增設(shè)攪拌器，可根據(jù)進(jìn)、出水水質(zhì)調(diào)整運(yùn)行模式，保證系統(tǒng)硝化和反硝化的效果，后好氧區(qū)O2進(jìn)一步去除BOD5，在后缺氧區(qū)AN2設(shè)置外碳源投加點(diǎn)，進(jìn)水碳源缺陷時(shí)投加外碳源。設(shè)計(jì)MLSS=3500mg/L，填料污泥濃度為10000mg/L，硝化速率為450gNH3-N/(m3?d)，填料投配料25%，填料比表面積為500m2/m3，污泥回流比為50%~100%，硝化液回流比為300%。增加內(nèi)回流泵6臺(tái)(Q=1300m3/h，H=1.5m，N=7.5kW)，懸浮填料為1.01×106m2(有效膜面積)，懸浮填料專用推流器8臺(tái)(N=3.5kW，葉輪直徑為1600mm)。

4.1.2深度處理部分改造

現(xiàn)狀深度處理構(gòu)筑物為V型濾池和紫外消毒渠，本次設(shè)計(jì)在現(xiàn)狀V型濾池之前新增中間提升泵房及高效沉淀池1座(合建)，規(guī)模為4.0×104m3/d，分2組，鋼筋混凝土構(gòu)造，平面尺寸L×B=30.5m×28.6m，有效水深為6.85~7.2m。高效沉淀池機(jī)械混合時(shí)間為2min，絮凝反應(yīng)時(shí)間為12min，分離區(qū)表面負(fù)荷為9.0m3/(m2?h)。設(shè)置潛水軸流泵3臺(tái)(Q=1133m3/h，H=3.5m，N=15kW，2用1備)，機(jī)械混合攪拌器2臺(tái)(500~1000s-1，N=15kW)，調(diào)速絮凝攪拌器4臺(tái)(30~60s-1，N=3kW)，中心傳動(dòng)濃縮機(jī)2臺(tái)(Φ=11.3m，N=0.75kW)，污泥回流螺桿泵4臺(tái)(Q=42m3/h，H=10m，N=7.5kW，2用2備)，剩余污泥螺桿泵4臺(tái)(Q=15m3/h，H=20m，N=5.5kW，2用2備)。

4.2三期擴(kuò)建構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

4.2.1細(xì)格柵及曝氣沉砂池

細(xì)格柵間和曝氣沉砂池合建，分2組，每組規(guī)模為2.0×104m3/d，地上式鋼筋混凝土構(gòu)造，尺寸L×B×H=35.7m×9.3m×5.15m。每組設(shè)置格柵除污機(jī)1臺(tái)(B=1.2m，柵條間距為3mm，安裝角度為75°，N=1.5kW)，螺旋輸送機(jī)1臺(tái)(Q=2m3/h，L=3m，N=2.2kW)，螺旋壓榨機(jī)1臺(tái)(Q=2m3/h，L=3m，N=2.2kW)，鏈條式刮砂機(jī)1臺(tái)(B=0.6m，N=0.37kW，安裝角度為30°)，管式撇渣機(jī)1臺(tái)(DN300，N=0.37kW)，羅茨風(fēng)機(jī)3臺(tái)(Q=11.0m3/min，H=0.04MPa，N=11kW，2用1備)。

4.2.2水解酸化池

采用上向流復(fù)合式水解反應(yīng)池，池體自上而下依次分為出水收集區(qū)、配水區(qū)、沉淀耦合反應(yīng)區(qū)、污泥反應(yīng)區(qū)和布水區(qū)，沉淀耦合反應(yīng)區(qū)安裝傾斜平板填料促進(jìn)泥水分離，同時(shí)作為載體富集微生物，配水區(qū)通過配水軟管與布水區(qū)相連，采用多點(diǎn)布水器開展配水。水解酸化池設(shè)計(jì)規(guī)模為4.0×104m3/d，設(shè)置2座，單座規(guī)模為2.0×104m3/d，半地上式鋼筋混凝土構(gòu)造，尺寸L×B×H=30.5m×30.5m×6.8m(地下為0.75m)，有效水深為6.0m，HRT=4h，COD容積負(fù)荷為1.35kgCOD/(m3?d)。每座水解酸化池設(shè)置污泥泵2臺(tái)(Q=50m3/h，H=15m，N=5.5kW)，多點(diǎn)布水器32套(Q=30~50m3/h)，固定床平板填料140套(填料尺寸為4.0m×2.0m×1.5m，傾角為60°)。

4.2.3改進(jìn)型AAO生化池

由于NH3-N的出水標(biāo)準(zhǔn)提升至準(zhǔn)Ⅳ類，考慮到現(xiàn)狀A(yù)AO生化池好氧區(qū)停留時(shí)間偏短，無法保證出水NH3-N穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，為強(qiáng)化NH3-N的去除效果，本次設(shè)計(jì)好氧區(qū)停留時(shí)間延長至10.7h，由于進(jìn)水碳源缺陷，增加了碳源投加裝置，碳源采用乙酸鈉，最大投加量為60mg/L，同時(shí)，為提高系統(tǒng)的脫氮效果，將內(nèi)回流比設(shè)置為200%~300%。在好氧區(qū)后端增設(shè)攪拌器，根據(jù)需要可調(diào)為后缺氧區(qū)和消氧區(qū)的運(yùn)行模式。新增2座改進(jìn)型AAO生化池，單座規(guī)模為2.0×104m3/d，鋼筋混凝土構(gòu)造，尺寸L×B×H=61.0m×42.0m×6.5m，有效水深為6.0m，設(shè)計(jì)MLSS=3500mg/L，污泥負(fù)荷為0.069kgBOD5/(kgMLSS?d)，泥齡為15d，污泥回流比為50%~100%，內(nèi)回流比為200%~300%，總停留時(shí)間為17.7h，其中預(yù)缺氧區(qū)停留時(shí)間為1.0h，厭氧區(qū)停留時(shí)間為1.5h，缺氧區(qū)停留時(shí)間為4.5h，好氧區(qū)停留時(shí)間為10.7h，厭氧區(qū)設(shè)置低速潛水推流器4臺(tái)(N=2.2kW，葉輪直徑為2300mm)，預(yù)缺氧區(qū)設(shè)置低速潛水推流器4臺(tái)(N=1.7kW，葉輪直徑為2500mm)，缺氧區(qū)設(shè)置低速潛水推流器6臺(tái)(N=2.2kW，葉輪直徑為2300mm)，好氧區(qū)末端設(shè)置內(nèi)回流泵3臺(tái)(Q=840m3/h，H=1.5m，N=7.5kW)。

4.2.4配水井及污泥泵房

配水井和污泥泵房合建，設(shè)計(jì)規(guī)模為4.0×104m3/d，設(shè)置1座，半圓形布置，半地下式鋼筋混凝土構(gòu)造，尺寸L×B×H=14.5m×8.5m×6.5m，設(shè)置污泥回流泵4臺(tái)(2大2小，小泵Q=420m3/h，H=6.0m，N=18.5kW，大泵Q=840m3/h，H=6.0m，N=37kW)，剩余污泥泵4臺(tái)(Q=100m3/h，H=6.0m，N=5.5kW，2用2備)。

4.2.5二沉池

考慮到出水水質(zhì)要求較高，二沉池采用表面水力負(fù)荷較高的周邊進(jìn)水、周邊出水輻流式沉淀池，設(shè)置2座周進(jìn)周出輻流式二沉池，單座二沉池規(guī)模為2.0×104m3/d，鋼筋混凝土構(gòu)造，池徑為38m，池邊水深為4.3m，超高0.5m，設(shè)計(jì)平均表面負(fù)荷為0.70m3/(m2?h)，沉淀時(shí)間為3h。每座二沉池設(shè)置1臺(tái)中心傳動(dòng)單管吸泥機(jī)(周邊線速度≤3m/min，N=0.55kW)。

4.2.6中間提升泵房及高效沉淀池

中間提升泵房與高效沉淀池合建，設(shè)置1座，設(shè)計(jì)規(guī)模為4.0×104m3/d，鋼筋混凝土構(gòu)造，平面尺寸L×B=28.6m×30.5m，有效水深為6.85~7.2m。高效沉淀池機(jī)械混合時(shí)間為2min，絮凝反應(yīng)時(shí)間為12min，分離區(qū)表面負(fù)荷為9.0m3/(m2?h)。設(shè)置潛水軸流泵3臺(tái)(Q=1133m3/h，H=3.5m，N=15kW，2用1備)，機(jī)械混合攪拌器2臺(tái)(500~1000s-1，N=15kW)，絮凝攪拌器4臺(tái)(30~60s-1，N=3kW)，中心傳動(dòng)濃縮機(jī)2臺(tái)(Φ=11.3m，N=0.75kW)，污泥回流螺桿泵4臺(tái)(Q=42m3/h，H=10m，N=7.5kW，2用2備)，剩余污泥螺桿泵4臺(tái)(Q=15m3/h，H=20m，N=5.5kW，2用2備)。

4.2.7氣水反沖洗濾池及反沖洗泵房

氣水反沖洗濾池與反沖洗泵房合建，設(shè)置1座，設(shè)計(jì)規(guī)模為4.0×104m3/d，鋼筋混凝土構(gòu)造。濾池平面尺寸L×B=36.1m×28.8m，分2組，每組3格，分兩側(cè)對(duì)稱布置，中間為管廊，單格濾池面積為70m2，設(shè)計(jì)濾速約為4.0m/h。采用先氣沖洗、再氣水同時(shí)沖洗、最后水沖洗，同時(shí)表面橫向水掃洗持續(xù)全過程。氣沖強(qiáng)度為15L/(s?m2)，歷時(shí)3min，水沖強(qiáng)度為8L/(s?m2)，歷時(shí)6min。反沖洗泵房尺寸L×B×H=22.3m×7.3m×5.3m(地下2.7m)，設(shè)置反沖洗水泵3臺(tái)(Q=882m3/h，H=10m，N=45kW，2用1備)，羅茨鼓風(fēng)機(jī)3臺(tái)(Q=31.5m3/min，H=0.05MPa，N=45kW，2用1備)。

4.2.8紫外消毒渠

設(shè)計(jì)1座紫外消毒渠，規(guī)模為4.0×104m3/d，分兩格，鋼筋混凝土構(gòu)造，尺寸L×B×H=11.0m×4.0m×5.0m(地下2.2m)，設(shè)置80根UV3000PLUS燈管(N=15kW)，紫外穿透率≥65%。

五、經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

本工程預(yù)計(jì)總投