廣西蒼梧縣六堡鎮(zhèn)污水處理工程設計技術概述

廣西蒼梧縣六堡鎮(zhèn)污水處理工程設計技術概述摘要：廣西蒼梧縣六堡鎮(zhèn)污水處理工程屬于新建工程，遠期設計規(guī)模為3000m3/d，其中污水廠部分分二期進行建設，一期1500m3/d，二期增加1500m3/d。污水處理工藝采用新型污水處理處理工藝多級復合移動床生物膜。配套污水管網DN300～DN500污水管5.6km，DN250壓力管道0.363km，改造原有合流排水系統2km，合計7.963km。詳細介紹了污水廠各構、建筑物的工藝參數及采用的關鍵技術。

關鍵字：多級復合移動床生物膜；配套污水管網；關鍵技術；處理工藝

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工程概況

六堡鎮(zhèn)雖為廣西蒼梧縣一小城鎮(zhèn)，但它有著濃厚的茶文化，為發(fā)展壯大六堡旅游事業(yè)，打造茶文化產業(yè)特色鎮(zhèn)，也應該以長遠發(fā)展的眼光推進城市現代化建設。建設蒼梧縣六堡鎮(zhèn)污水處理廠及配套的排水管網工程既是城市現代化的基礎設施，也是推動六堡鎮(zhèn)城現代化進程、打造茶文化產業(yè)特色鎮(zhèn)的不可缺少的具體措施。

蒼梧縣六堡鎮(zhèn)污水處理工程污水處理廠最終設計規(guī)模為3000m3/d，共分二期進行建設，近期至2020年，設計處理規(guī)模為1500m3/d，遠期至2030年，設計規(guī)模為3000m3/d。廠外配套污水管網配套污水管網DN300～DN500污水管5.6km，DN250壓力管道0.363km，改造原有合流排水系統2km，合計7.963km。

蒼梧縣六堡鎮(zhèn)污水處理廠處理工藝采用新型污水處理工藝多級復合移動床生物膜，設計進水水質為：BOD5為120mg/L，SS為150mg/L，CODcr為220mg/L，TN為35mg/L，TP為3.0mg/L，NH3-N為30mg/L，PH為6~9。本工程出水水水質標準執(zhí)行國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級標準（B標準），具體指標為：CODCr：≤60mg/L，BOD5：≤20mg/L，SS：≤20mg/L，NH3-N：≤8mg/L，TP：≤1.0mg/L，TN：≤20mg/L，pH：6.0～9.0

，大腸桿菌個數≤10000（個/升）。

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處理工藝及流程的確定

根據我國現行《室外排水設計規(guī)范》和大量的污水廠實際運行經驗來看，一級處理達不到上述出水水質要求。常規(guī)二級處理工藝對BOD5和SS均可以達到60～90%，而對N和P的去除則有一定的限度。因此，本工程必須選擇具有較好除磷脫氮效果的污水處理工藝。

根據對水質的分析，本工程污水處理廠進水水質BOD5=120mg/L，CODcr=220mg/L，BOD5/CODcr=120/220=0.55，表明本工程污水處理廠可以采用生化處理工藝，并且可生化性較好；本工程進水水質BOD5/TN=3.4，滿足生物脫氮要求；分析本工程進水水質，BOD5/TP=120/3.5=34.3，完全可以采用生物除磷工藝，由此以上分析可知，蒼梧縣六堡鎮(zhèn)污水處理廠進水水質不僅適宜采用二級生化處理工藝，而且可以采用生物脫氮除磷工藝。

因此根據各個處理單元工藝的對比，本工程最終確定處理工藝流程如下：

工藝流程簡述：

廠外污水經鎮(zhèn)東污水提升泵站提升至廠內壓力釋放井，在經細格柵、調節(jié)池后進入多級復合移動床生物膜反應器。其中細格柵與調節(jié)池合建。多級復合移動床生物膜反應器在曝氣區(qū)內投加比表面積巨大的納米懸浮生物填料，并接種硝化菌、反硝化菌和其他生物菌群，通過間歇曝氣，在曝氣區(qū)營造好氧、兼氧和厭氧環(huán)境，不同的微生物菌群在納米懸浮填料和活性污泥中生長繁殖，曝氣時懸浮生物填料呈流化態(tài)在反應器內無序狀翻滾流動，氣、液、固三相充分接觸，污水中的污染物作為生物菌群的營養(yǎng)源，在其生長繁殖過程中被消化吸收，污水得以凈化。凈化后污水排至消毒渠進行消毒反應，最終流經巴氏計量槽達標排放。

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污水廠主要構筑物的工藝參數的確定及采用的關鍵技術

多級復合移動床生物膜反應器是本設計的的關鍵技術環(huán)節(jié)，本設計通過cass工藝、IBR工藝和本工藝進行對比，通過經濟、占地、定員、電耗、直接處理成本、處理效果及污泥產量等五個方面的對比，多級復合移動床生物膜工藝在造價、電耗、直接處理成本、處理效果方面均優(yōu)于cass工藝和IBR工藝，因此本設計確定二級處理工藝采用多級復合移動床生物膜工藝。

3.1分期、分組及流量

3.1.1水量總變化系數KZ=1.30。

3.1.2蒼梧縣六堡鎮(zhèn)污水處理廠預處理單元（含細格柵、提升泵站、調節(jié)池）土建按遠期總規(guī)模（3000m3/d）最高日最高時流量（總變化系數1.3，流量163m3/h）設計；脫水機房、綜合樓及維修間等土建按兩期總規(guī)模（3000m3/d）設計，設備按首期(1500m3/d)設計；多級復合移動床生物膜反應器（MC-MBBR）按首期(1500m3/d)設計。

3.1.3污染物去除率及去除量

3.2主要構筑物選型

本工程主要生產構筑物包括：調節(jié)池（包括細格柵渠），多級復合移動床生物膜反應器（MC-MBBR），污泥濃縮脫水機房、污泥池等。

3.2.1調節(jié)池、細格柵渠

（1）調節(jié)池：

調節(jié)池調節(jié)容積按遠期流量4小時停留時間設計。

本工程設有廠內調節(jié)池一座，近年來由于潛污泵具有直接安裝在調節(jié)池里，不需單獨設水泵間，可節(jié)省土建費用20-40％等優(yōu)點，潛污泵技術發(fā)展很快，效率不斷提高，應用日益增多。因此，本工程污水泵選用潛污泵。

1）設計參數

設計規(guī)模：按遠期設計Q=3000m3/d，Kz=1.97

停留時間：HRT=4.1h；

設備配置：按近期配置。

2）主要工程內容

構筑物：

調節(jié)池平面尺寸：B×L×H=11.4×16.0×6.5m

調節(jié)池有效水深：2.8米

調節(jié)池有效容積：510.72m3

設備配置：

進水閘門：Φ400mm，材質鑄鐵，硬密封，配手動啟閉機一臺，啟閉力1.5t。

潛水泵：Q=50m3/h；H=10m；N=3.0KW，共三臺，（二用一備）。

潛水攪拌機：Φ320mm，n=740rpm，N=2.2kW，一臺。

（2）格柵井：

格柵機按格柵柵條間距的大小不同，格柵分為粗格柵、中格柵和細格柵3類。按格柵的清渣方法，有人工格柵、機械格柵和水力清除格柵三種。按格柵構造特點不同可分為抓耙式、循環(huán)式、弧形、回轉式、轉鼓式、旋轉式、齒耙式和階梯式等多種形式。

回轉式機械格柵自動化程度高、分離效果好、動力能耗小。因此本工程選用回轉式機械格柵作為細格柵。柵條間隙為5mm。

1）設計尺寸

平面尺寸：B×L×H=2.30×11.4×4.3m，1座

2）主要工程內容

設備配置：

粗格柵：選擇寬度0.5m、間隙15mm的回轉式機械格柵一臺，功率0.55kW。

垃圾桶：V=0.5m3，材質玻璃鋼，二只。

3.2.2多級復合移動床生物膜反應器

1）設計參數

Q=1500m3/d

2）主要工程內容

構筑物：

鋼筋混凝土基礎：B×L×H=1.0×5.0×1.85m，1座

設備配置：

MC-MBBR處理器：Q=300m3/d，共5套

曝氣機：共5臺；回流泵WQ15-7-0.75：共5套；污泥泵：共5臺。

以上設備屬于多級復合移動床生物膜反應器配套設備。

3.2.3消毒池

本工程消毒采用紫外線消毒。

設計參數：

土建按3000m3/d規(guī)模建設，設備按1500m3/d規(guī)模安裝，變化系數取1.75。

主要工程內容

明渠：B×L×H=1.25×9.6×0.90（m）

主要設備：

一體化明渠式紫外消毒設備，2個消毒模塊，每模塊3支燈管，總計6支燈管，配自控系統、鎮(zhèn)流器柜、空壓機等，單套總功率3.3kW。

3.2.4污泥池

1）設計參數：

污泥池土建設計：（按遠期設計，設備按近期配置）

近期剩余污泥量：20.34m3/d，含水率99.3%，停留時

間按12小時計算。

2）主要工程內容：

設污泥池1座，平面尺寸B×L×H=3.0×3.0×3.5m，有效高度3.0m。

3）主要設備：

潛水攪拌機：Φ260mm，n=740rpm，N=0.85kW，一臺。

3.2.5污泥脫水間

1）設計參數

剩余污泥干重149.49kg/d；需濃縮污泥量20.34m3/d，含水率99.3%；脫水后含水率60%；絮凝劑（聚丙烯酰胺）投加量：10-20mg/L，投加濃度為0.5%。

2）主要工程內容

構筑物：

污泥脫水間尺寸為：B×L×H=8.64×10.44×4.5m

3）主要設備：

帶式壓濾機DNDYQ1000一臺，配用電機功率0.75kW。

沖洗泵一臺，Q=6.3m3/h，H=50m，N=4.0kW。

污泥泵一臺，Q=5.0m3/h，H=60.0m，N=2.2kW。

空壓機一臺，Q=0.3m3/min，H=1.0MPa，N=3.0kW。

加藥泵二臺，Q=0.3m3/h，H=60.0m，N=0.25kW。

溶藥裝置：碳鋼板材表面環(huán)氧樹脂防腐。V=0.4m3，攪拌機功率N=0.55kW。

泥藥混合器：碳鋼板材表面環(huán)氧樹脂防腐。

軸流風機兩臺，單臺流量2100m3/h，電機功率0.12kW。

4.主要技術特點

4.1技術原理

多級復合移動床生物膜反應器在充分發(fā)揮生物接觸氧化法的優(yōu)點基礎上，從優(yōu)化設備結構、優(yōu)選懸浮型仿水草生物填料、添加優(yōu)勢菌種以強化微生物代謝功能、提高活性污泥凝聚沉淀性能入手，具有同步硝化反硝化功能，在降解有機污染物的同時實現了良好的脫氮除磷，具體如圖2所示。

在曝氣區(qū)內投加比表面積巨大的納米懸浮生物填料，并接種硝化菌、反硝化菌和其他生物菌群，通過間歇曝氣，在曝氣區(qū)營造好氧、兼氧和厭氧環(huán)境，不同的微生物菌群在納米懸浮填料和活性污泥中生長繁殖，曝氣時懸浮生物填料呈流化態(tài)在反應器內無序狀翻滾流動，氣、液、固三相充分接觸，污水中的污染物作為生物菌群的營養(yǎng)源，在其生長繁殖過程中被消化吸收，污水得以凈化。

4.2技術優(yōu)勢分析

（1）多級處理，提高處理效率、提升降解能力

設備采用3個（或3個以上）罐體串聯而成，分為第1處理單元、第2處理單元（或第N處理單元）和深度澄清/消毒單元。第1處理單元充分利用微生物處于對數增長期的吸附特性，以低能耗、高負荷、快速的生物吸附和合成為主，能夠去除污水中70%～80%的有機物，稱為吸附合成期；第2處理單元在低負荷下利用微生物的氧化分解作用，對污水中殘留的有機物進行氧化分解，以進一步改善出水水質，稱為氧化分解階段。

污水經2級（或者多級）處理，增加了與生物填料的接觸次數，同時每個處理單元在流態(tài)上基本上屬于完全混合式，可以提高生化效率，縮短生物氧化時間，適應原水水質的變化，使處理水水質趨于穩(wěn)定。而上一級和下一級處理單元之間由于污水的濃度差而可以看成是推流式，實現不同生長階段和不同功能的微生物在空間上的選擇分配，可充分發(fā)揮同類微生物種群間的協同作用，克服不同微生物種群間的拮抗作用，故處理效率大大提高。

（2）無動力自動污泥回流，工藝流程簡潔

每個處理單元曝氣區(qū)內仿水草生物填料上棲息著大量的高活性微生物，它們能夠高效快速地吸附合成和氧化分解污水中的有機物。由于曝氣的攪動，仿水草生物前后左右搖擺，填料上老化的生物膜會不斷脫落，新的生物膜不斷生長，即使沒有污泥回流，填料上附著的生物膜也能較長時間地保持高活性和高濃度。

又由于每個處理單元的沉淀區(qū)巧妙地設置在曝氣區(qū)的外層，泥水分離后，脫落的生物膜及活性污泥大部分自然沉降到曝氣區(qū)（回流無需動力），繼續(xù)參與曝氣區(qū)的生物氧化作用，細小的懸浮物被沉淀區(qū)內的懸浮過濾層截留，這樣既減低了下一級處理單元的懸浮物負荷，又能始終保證曝氣區(qū)的活性污泥不至于流失。

（3）污泥產量低、無污泥膨脹、運行穩(wěn)定

與活性污泥法和氧化溝工藝相比，“多級復合移動床生物膜反應器”雖然容積負荷高，但污泥產量較低，主要是因為：

a.氧化池內的微生物鏈比較完整和穩(wěn)定；

b.微生物內源呼吸進行得較充分，合成物質被進一步氧化；

c.生物填料內部存在缺氧和厭氧區(qū)，能部分分解、轉化有機物。

另外，在活性污泥法中容易產生膨脹的菌種(如絲狀菌)在“多級復合移動床生物膜反應器”中不僅不產生膨脹，而且能充分發(fā)揮其分解、氧化能力強的特點。

（4）特殊仿水草生物填料同步硝化反硝化，脫氮除磷效率高

設備內特殊仿水草生物填料附著大量生物膜，生物膜內部存在著溶解氧濃度梯度，從外至內生物膜可以分為好氧層、缺氧層和厭氧層。由于厭氧和缺氧微環(huán)境的存在，系統內存在同步硝化反硝化現象，聚磷菌的厭氧釋磷和好氧攝磷過程同時存在，磷作為微生物自身的一部分，在微生物死亡后以生物污泥的形式沉積在設備底部，排泥時排出體系。

（5）設備采用玻璃鋼材質，永不腐蝕，使用壽命長

機械纏繞成型的玻璃鋼罐體使用壽命大于30年，在保證及時更換部件的情況下屬于可永久使用的產品，與建筑物同期壽命。

（6）仿水草生物填料性能優(yōu)越

仿生水草形態(tài)設計，比表面積高達6500m2/m3，具有掛膜快、生物膜發(fā)育良好的特性，吸附能力極強，微生物易于附著，掛膜速度及性能遠超過彈性填料及組合式填料；親水、親油、對氣泡有很好的切割作用，有儲氧功能。同時由于受水流和氣流的沖動，填料前后左右擺動，填料上的生物膜不斷更新，生物活性高，傳質效率高。

曝氣系統性能優(yōu)越，曝氣管采用可提升式設計，維修簡便，系