設(shè)計(jì)案例 | 東營(yíng)市某污水處理廠一期工程設(shè)計(jì)與運(yùn)行

水處理網(wǎng)訊:01 項(xiàng)目概況

東營(yíng)市某污水處理廠占地約7.67萬(wàn)m2，總規(guī)模為12.0萬(wàn)m³/d。其中一期規(guī)模為6.0萬(wàn)m³/d（均分兩組），2011年開(kāi)始建設(shè)，2013年底建成，因水量不足無(wú)法連續(xù)運(yùn)行，通過(guò)完善管網(wǎng)到2015年10月水量增加到3.0萬(wàn)m³/d左右開(kāi)始調(diào)試，2016年初正常運(yùn)行；出水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。一期工程（包括部分與二期共用建構(gòu)筑物）投資20 113.29萬(wàn)元，其中建筑安裝15 629.90萬(wàn)元。合計(jì)電耗、藥劑、污泥處置、人工等直接處理成本1.37元/m³污水。

1.1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

該服務(wù)城區(qū)屬于鹽堿地區(qū)、采油區(qū)，河道距入?？诒容^近，河道水屬于淡咸水，Cl-濃度高，污水中Cl-濃度較其他地區(qū)也偏高，為1 000~1 200 mg/L。其他設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)常規(guī)控制指標(biāo)如表1所示。

1.2 工藝流程

污水處理工藝流程如圖1所示。

現(xiàn)有生產(chǎn)建、構(gòu)筑物情況：細(xì)格柵曝氣沉砂池、AAO反應(yīng)池、二沉池配水井（污泥回流及剩余污泥泵房）、二沉池、污泥濃縮池、中間提升泵房、高效沉淀池、V 型濾池、鼓風(fēng)機(jī)房只按照一期工程6.0萬(wàn)m3/d規(guī)模設(shè)計(jì)；廠區(qū)總配水井、污泥脫水機(jī)房、加藥間、紫外消毒池土建按遠(yuǎn)期總規(guī)模12.0萬(wàn)m3/d設(shè)計(jì)，其中設(shè)備只按照一期工程6.0萬(wàn)m3/d規(guī)模配置。

02 主要處理單元

2.1 細(xì)格柵及曝氣沉砂池

細(xì)格柵間設(shè)有寬1 800 mm的回轉(zhuǎn)式細(xì)格柵除污機(jī)2臺(tái)，曝氣沉砂池與細(xì)格柵合建，共1座，平面尺寸14 m×41 m，設(shè)計(jì)規(guī)模為6萬(wàn)m3/d，1座2池，每池可獨(dú)立運(yùn)行。單池平面尺寸26.0 m×4.8 m，有效水深為3.45 m，最大停留時(shí)間約為6 min，曝氣沉砂池頂部設(shè)有桁車泵吸式吸砂機(jī)。

2.2 多模式AAO生化池

AAO生化池在充氧氣條件下，并在生物反應(yīng)池中營(yíng)造厭氧、缺氧、好氧環(huán)境，利用生物反應(yīng)池中大量繁殖的活性污泥，降解水中污染物，以達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。AAO生化池設(shè)計(jì)規(guī)模為6萬(wàn)m³/d，1座2池，單池平面凈尺寸為54.5 m×80 m，有效水深為6.0 m；總停留時(shí)間為18.93 h，厭氧區(qū)停留時(shí)間為1.5 h，缺氧區(qū)停留時(shí)間為4.56 h，缺氧/好氧段（過(guò)渡段）停留時(shí)間為1.48 h，好氧區(qū)停留時(shí)間為11.33 h；污泥負(fù)荷0.089 kg BOD5/（kg MLSS∙d），MLSS夏季3 g/L，冬季5 g/L，污泥產(chǎn)率0.45 kg DS/（kg BOD5），剩余污泥量為5 T/d，剩余污泥濃度為10 g/L，剩余污泥流量為1 250m³/d，好氧池至缺氧池混合液回流100%~400%，缺氧池至厭氧池混合液回流為50%~100%，污泥回流為50%~200%。AAO生化池根據(jù)不同閘板閥的開(kāi)啟，可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)AAO、分點(diǎn)進(jìn)水倒置AAO、UCT、預(yù)缺氧+AAO四種運(yùn)行模式。

2.3 二沉池及配水井

二沉池設(shè)計(jì)規(guī)模為6萬(wàn)m³/d，分2座，采用中心進(jìn)水周邊出水的輻流式，二沉池用于對(duì)生化池出水進(jìn)行泥水分離。池子直徑為48 m，平均時(shí)表面負(fù)荷：0.69m³/（m2·h），高峰時(shí)表面負(fù)荷：0.90m³/(m2·h)。

二沉池配水井設(shè)計(jì)規(guī)模為6萬(wàn)m³/d，1座，配水井與回流污泥泵房及剩余污泥泵房合建，將生化池的出水均分配給兩座二沉池，將二沉池的濃縮污泥回流提升至生化池，并將剩余污泥提升至污泥濃縮池。內(nèi)設(shè)污泥回流泵（潛水軸流泵）4臺(tái)，可全開(kāi)、變頻，單臺(tái)流量為1 250m³/h，揚(yáng)程為5.0 m，電機(jī)功率為30 kW；剩余污泥泵（潛水離心泵）3臺(tái)，2用1備，單臺(tái)流量為180m³/h，揚(yáng)程為15 m，電機(jī)功率為11 kW。

2.4 中間提升泵房

中間提升泵房將二沉池出水提升至高效沉淀池，也可超越至V型濾池或超越至紫外線消毒池。設(shè)計(jì)規(guī)模6萬(wàn)m³/d，共1座，平面尺寸為11.8 m×1.8 m，池深為6.3 m，集水池最小容積為161.92m³，∶內(nèi)設(shè)提升泵（潛水離心泵）4臺(tái)，3用1備，1臺(tái)變頻，單臺(tái)流量為1 085m³/h，揚(yáng)程為8 m，電機(jī)功率為30 kW。

2.5 高效沉淀池

高效沉淀池將二沉池出水混凝沉淀，去除易于沉降的無(wú)機(jī)懸浮顆粒、部分顆粒性BOD5同時(shí)除磷。設(shè)計(jì)規(guī)模為6萬(wàn)m3/d，1座2池，平面尺寸為24.3 m×429.65 m，池深為8 m，混合區(qū)停留時(shí)間為180 s，絮凝區(qū)停留時(shí)間為6 min，沉淀區(qū)顆粒沉降速度M0=0.35 mm/s，斜管沉淀區(qū)高峰表面負(fù)荷取14.3m3/（m2·h），污泥回流量按10％計(jì)，即回流比1∶1。

2.6 V型濾池

V型濾池將高效沉淀池出水進(jìn)行過(guò)濾，確保出水SS達(dá)標(biāo)。本工程V型濾池與反沖洗泵房與鼓風(fēng)機(jī)房合建。V型濾池設(shè)計(jì)規(guī)模為6.0萬(wàn)m³/d，1座6格，雙排布置，單格尺寸：9.6 m×6 m ，濾速：8.4 m/h，小水沖強(qiáng)度：8m³/（m2·h），大水沖強(qiáng)度：16m³/（㎡·h），氣沖強(qiáng)度：53m³/（㎡·h）。一期每格濾池反沖洗產(chǎn)生的廢水量約為149.4m³。

2.7 紫外線消毒池

紫外線消毒池設(shè)計(jì)規(guī)模12萬(wàn)m³/d，1座2格，平面凈尺寸為10 m×4.5 m，每格渠寬為2.5 m，渠深0.8 m，一期出水接至西側(cè)渠道，渠道內(nèi)設(shè)置紫外線燈，對(duì)V型濾池出水消毒。一期安裝1組模塊，功率為55 kW，每組模塊有23個(gè)模塊，每個(gè)模塊有8根燈管，共184根燈管。

2.8 鼓風(fēng)機(jī)房及加藥間

一期鼓風(fēng)機(jī)房與一期變配電中心合建，設(shè)計(jì)規(guī)模為6.0萬(wàn)m³/d，平面尺寸48 m×12 m。鼓風(fēng)機(jī)采用磁懸浮離心風(fēng)機(jī)，數(shù)量4臺(tái)，3用1備，單臺(tái)流量為105m³/min，揚(yáng)程為7 m，電機(jī)功率為150 kW。

綜合加藥間土建按12萬(wàn)m³/d規(guī)模設(shè)計(jì)，設(shè)備安裝規(guī)模6萬(wàn)m³/d，綜合加藥間內(nèi)設(shè)除磷劑及PAM投加系統(tǒng)，投加點(diǎn)位于一期高效沉淀池。除磷采用復(fù)合除磷劑，為商品液體，內(nèi)含鋁鹽和鐵鹽的混合物。投加量為90 mg/L。房間內(nèi)設(shè)除磷劑儲(chǔ)罐1個(gè)，有效容積約15m³。PAM投加量為1 mg/L，PAM制備濃度2‰，投加濃度0.1‰。

2.9 污泥濃縮池

污泥濃縮池設(shè)計(jì)規(guī)模6萬(wàn)m³/d，1座2池，面尺寸為29.4 m×4 m，有效水深4.0 m，將剩余污泥重力濃縮脫水，污泥含水率從99.6%降至97.5%。污泥濃縮池的設(shè)計(jì)總泥量為1 760m³/d，固體負(fù)荷為30 kg/（㎡·d），單座池長(zhǎng)為13 m，停留時(shí)間為18 h。

2.10 污泥脫水間

污泥脫水間土建按12萬(wàn)m3/d規(guī)模設(shè)計(jì)，設(shè)備安裝規(guī)模6萬(wàn)m3/d，平面尺寸42 m×12 m，將濃縮后的污泥加藥后脫水，污泥含水率從97.5%降至75%~80%，脫水后的污泥進(jìn)入污泥料倉(cāng)存放，由污泥運(yùn)輸車外運(yùn)。目前日均干泥量約為38m³。設(shè)離心脫水機(jī)2臺(tái)（1用1備），處理能力：40~55m³/h；污泥切割機(jī)2臺(tái)（1用1備），處理能力：60m3/h；污泥進(jìn)料泵（凸輪泵）2臺(tái)（1用1備），設(shè)備規(guī)格：Q=60m³/h，H=30 m；絮凝劑制備裝置1套，設(shè)備規(guī)格：Q=60m³/h，H=30 m；加藥泵（螺桿泵）2套（1用1備），設(shè)備規(guī)格：Q=0~2m³/h，H=30 m，在線稀釋裝置2套（1用1備）包括稀釋流量計(jì)、電磁閥等與加藥泵配套；清洗水泵2套（1用1備），設(shè)備規(guī)格：Q=10~15m³/h，H=30 m。

03 實(shí)際運(yùn)行分析

3.1 實(shí)際進(jìn)水量分析

該污水處理廠一期工程進(jìn)水量增長(zhǎng)變化如圖2所示。

該污水處理廠2013年底建成，水量不足無(wú)法單組運(yùn)行；2015年政府在匯水區(qū)域?qū)嵤┪鬯芫W(wǎng)完善建設(shè)，到10月水量增加到3.0萬(wàn)m³/d左右，2016年后水量呈現(xiàn)逐漸上升趨勢(shì)，2018年雨季接近6.0萬(wàn)m³/d；同年度夏季水量明顯大于其它季節(jié)，說(shuō)明部分雨水與河道水進(jìn)入污水系統(tǒng)。

3.2 Cl-濃度變化分析

該污水處理廠一期工程Cl-濃度變化如圖3所示。

可行性研究和設(shè)計(jì)階段通過(guò)調(diào)研、檢測(cè)等途徑，已知污水中Cl-濃度會(huì)比其它城市要偏高約為1 200 mg/L左右，但是實(shí)際運(yùn)行中非采暖季Cl-濃度為1 200~2000 mg/L，采暖季Cl-濃度為4 000~5 000 mg/L，個(gè)別時(shí)段超過(guò)6 000 mg/L。

3.3 實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)分析

該污水處理廠一期工程自2015年12月到2018年12月每天進(jìn)出水CODCr、BOD5、NH3-N、TN、SS、TP常規(guī)控制指標(biāo)如圖4所示，實(shí)際進(jìn)出水特征值分析如表2所示。

由表2、圖4可知，實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)與設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)比較，BOD5濃度偏離較大，比設(shè)計(jì)值低的較多；CODCr濃度偏離較小，比預(yù)測(cè)略低，NH3-N、TN、SS、TP與設(shè)計(jì)值基本吻合。處理后出水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，其中BOD5、NH3-N濃度遠(yuǎn)優(yōu)于出水標(biāo)準(zhǔn)。

04 設(shè)計(jì)與運(yùn)行總結(jié)

4.1 設(shè)計(jì)與實(shí)際水量水質(zhì)偏差

（1）因?yàn)楣芫W(wǎng)建設(shè)滯后，實(shí)際進(jìn)水水量比預(yù)測(cè)水量小，污水處理廠建成2年后才達(dá)到預(yù)測(cè)水量。

（2）服務(wù)的老城區(qū)內(nèi)，雨污分流不徹底，污水管及合流管道接排入河道或截污主干管，河道水再通過(guò)截流泵站提升至該污水處理廠，使部分河道水和汛期部分雨水進(jìn)入污水處理廠，增加污水量，稀釋進(jìn)水水質(zhì)。

（3）該區(qū)域生活污水大部分經(jīng)過(guò)化糞池后進(jìn)入市政污水管網(wǎng)，據(jù)統(tǒng)計(jì)化糞池會(huì)消耗40%以上的碳源，污水經(jīng)污水管網(wǎng)的長(zhǎng)距離運(yùn)輸消耗15%以上的碳源，合計(jì)損失碳源約55%以上。

（4）該片區(qū)污水管線老化、污水檢查井大多為磚砌，破損及滲漏嚴(yán)重，地下水位較高，致使地下水進(jìn)入污水處理廠，增加污水量；同時(shí)該區(qū)域?qū)儆诟啕}堿地區(qū)域，高濃度氯離子的地下水滲入污水管網(wǎng)，以致污水處理廠進(jìn)水氯離子含量較高，非采暖季為1 000~2 000 mg/L。

（5）該區(qū)域采暖季相當(dāng)量的深井地源熱泵的尾水排入污水管網(wǎng)，氯離子含量急劇增高達(dá)到為4 000~5 000 mg/L，個(gè)別時(shí)段超過(guò)突破6 000 mg/L左右。

因此污水管網(wǎng)要與污水處理廠同步建設(shè)，而且還需雨污分流、清濁分流，控制污水管網(wǎng)漏損率，才能充分發(fā)揮污水處理廠的效能。

4.2 進(jìn)水BOD5偏低，碳源不足

針對(duì)進(jìn)水BOD5值低，碳源不足，按照設(shè)計(jì)進(jìn)水TN＝50 mg/L、出水TN＝15 mg/L、BOD5＝90 mg/L（85％保證率）、B/N≥6（保證充分反硝化）進(jìn)行計(jì)算，按照常規(guī)投加濃度25％乙酸鈉，日投加量為32m3/d,市場(chǎng)價(jià)1100元/m3，合計(jì)35200元/d。實(shí)際運(yùn)行自2017年11月起，在生化池缺氧段投加復(fù)合補(bǔ)碳劑（當(dāng)?shù)鼗て髽I(yè)生產(chǎn)的一種單糖與二糖復(fù)合的副產(chǎn)品）替代乙酸鈉，日投加量約13.5m3，市場(chǎng)價(jià)1550元/m3，合計(jì)20925元/d；比投加乙酸鈉節(jié)約41％的費(fèi)用。運(yùn)行效果良好，出水TN全部達(dá)標(biāo)。下一步還需在雨污分流、修復(fù)老舊管線、內(nèi)碳源開(kāi)發(fā)利用等方面做工作，降低管網(wǎng)漏損率，提高進(jìn)水BOD5值，減少碳源損耗及碳源投加量，以降低運(yùn)行成本。

4.3 高濃度Cl-的影響

針對(duì)進(jìn)水高濃度氯離子對(duì)活性污泥微生物活性的負(fù)面影響較大的情況，活性污泥培養(yǎng)階段充分利用原污水管道中土著微生物較好耐鹽性的特點(diǎn)，接種少量活性污泥，以悶曝培養(yǎng)耐鹽性微生物為主，悶曝過(guò)程為每天進(jìn)水4 h、悶曝4 h、沉淀2 h、排空一半上清液，連續(xù)進(jìn)行20多d，活性污泥培養(yǎng)成功，污泥濃度達(dá)到設(shè)計(jì)要求3 g/L，然后進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月采暖季高濃度氯離子連續(xù)進(jìn)水連續(xù)出水馴化調(diào)試，并將污泥濃度提高到5 g/L，使活性污泥中的微生物徹底適應(yīng)高濃度氯離子環(huán)境，各項(xiàng)出水控制指標(biāo)正常達(dá)標(biāo)，效果良好。采暖季結(jié)束后將污泥濃度降到3 g/L運(yùn)行，各項(xiàng)出水控制指標(biāo)也正常達(dá)標(biāo)。

4.4 AAO生化池運(yùn)行

（1）在活性污泥培養(yǎng)馴化成功后，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)生化系統(tǒng)進(jìn)行了較長(zhǎng)時(shí)間四種模式運(yùn)行嘗試探索。在進(jìn)水BOD5偏低卻未投加碳源的情況下，UCT模式除TN略好于其它模式，其他指標(biāo)不如傳統(tǒng) AAO模式，但其內(nèi)回流量大，電耗較高；預(yù)缺氧+AAO模式和分點(diǎn)進(jìn)水倒置AAO模式未表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)，最終選用傳統(tǒng)AAO模式運(yùn)行。

（2）在投加碳源后，為進(jìn)一步強(qiáng)化反硝化脫氮效果，將生化池過(guò)渡段改成缺氧池運(yùn)行，使缺氧池的HRT由4.5 h延長(zhǎng)到6.0 h，實(shí)際運(yùn)行效果良好。

（3）非冬季MLSS濃度3 g/L，鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量80~105m3/min；冬季低溫運(yùn)行時(shí)，提高外回流和內(nèi)回流比，提高M(jìn)LSS濃度5 g/L，同時(shí)因氯離子濃度大幅度增高，使氧的轉(zhuǎn)移效率降低，因此風(fēng)量增加到200~210m3/min。

（4）進(jìn)水BOD5值低，生化池好氧池末端溶解氧濃度偏高，混合液回流至缺氧池不利于反硝化脫氮，采取減少生化池末端曝氣量，下一步需增設(shè)攪拌器避免污泥沉積。

05 結(jié)語(yǔ)

該污水處理廠采用“預(yù)處理+多模式AAO生化+中間提升+深度處理+消毒”工藝，在2015年底至2018年12月實(shí)際運(yùn)行期間通過(guò)完善管網(wǎng)增加水量、投加碳源、培養(yǎng)馴化微生物適應(yīng)高濃度氯離子環(huán)境、選用增加缺氧池HRT的傳統(tǒng)AAO模式運(yùn)行、冬季提高污泥濃度運(yùn)行等措施，處理后出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。下一步需進(jìn)一步實(shí)施雨污分流、清濁分流，完善污水管網(wǎng)，提高進(jìn)水底物濃度，同時(shí)進(jìn)一步完善生產(chǎn)設(shè)施，改善出水水質(zhì)。

原標(biāo)題:設(shè)計(jì)案例|東營(yíng)市某污水處理廠一期工程設(shè)計(jì)與運(yùn)行