紅坎污水處理廠升級改造工藝設計研究范文

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摘要：為滿足國家的環保要求，北海市紅坎污水處理廠在充分利用原有處理設施的基礎上進行提標升級改造。本文介紹了升級改造部分的工藝流程、各主體構筑物的設計參數及相關配套設備配置情況。改造后，出水水質可穩定達到《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：后置反硝化生物濾池；高效斜管沉淀池；深度處理；升級改造

1工程背景

北海市紅坎污水處理廠位于北海市西北，北距市區地角路500m，距北海港約1500m。北海市紅坎污水處理廠處理規模為20×104m3/d，分兩期建設，均采用微曝氧化溝工藝，出水水質可穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中的一級B標準。隨著社會的發展和環保標準的不斷提高，當地環保部門要求城市污水處理廠排放廢水應達到一級A標準。因此，為滿足環保要求，需對該污水廠進行提標改造，將污水廠出水進行深度處理，確保出水達標排放。

2深度處理單元設計進、出水水質

根據北海市紅坎污水處理廠運行現狀，處理出水可達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）的一級B標準。因此，以一級B標準作為深度處理單元的設計進水水質，以一級A標準作為深度處理單元設計出水水質。具體水質指標見表1。

3升級改造工程污水處理工藝設計

3.1升級改造思路

北海市紅坎污水處理廠改造前整體運行狀態穩定，主體工藝處理效果良好，處理出水水質和改造后需達到的排放標準差距較小，廠區內有剩余空間可供新建池體。因此，綜合考慮改造的處理效果和改造費用，采取保持現有二級處理工藝不變，增加深度處理單元的方式進行升級改造。通過對比分析表1中的設計進出水水質，升級改造的重點和難點為廢水的脫氮。在進深度處理單元之前，廢水已經過二級生化處理，廢水中的廢水的B/C較低，僅為1/3左右，廢水中多為難降解有機物。廢水中的BOD5/TN過低，僅為1左右，脫氮難度較大。考慮到排放標準要求TP≤0.5mg/L，為保證出水穩定達標，需進行化學除磷。

3.2深度處理工藝的選擇和確定

目前，深度處理常用的工藝主要有：①二級出水+混凝+過濾+消毒；②二級出水+混凝沉淀+過濾+消毒；③二級出水+混凝沉淀+過濾+活性炭吸附+消毒；④反硝化深床濾池工藝；⑤后置反硝化生物濾池+高效絮凝斜管沉淀工藝；⑥以膜分離為主的高級深度處理工藝等。工藝①、②投資相對較低，但脫氮效果相對較差，出水穩定性差；工藝③以去除微量有機污染物、金屬離子、色度和病毒等污染物為主；工藝④脫氮效果好，但除磷效果相對較差；工藝⑤兼具脫氮除磷功能，投資費用較低；工藝⑥投資及運行成本較高，適用于對回用水質要求較高的深度處理廠，不適用于本工程。結合北海市紅坎污水處理廠運行現狀及廠內用地情況，本工程采用后置反硝化生物濾池+高效斜管沉淀工藝作為深度處理單元的主體工藝。該工藝整體布置較緊湊、占地較小、一次性投資較低、可根據水質水量變化連續工作，出水水質較好，可根據進水水質調整不同的運行模式，運轉靈活，高效斜管沉淀池底部設置回流泵，使投加藥劑充分得到利用，節約成本。

3.3深度處理單元工藝流程

一期、二期二沉池出水通過超細格柵后進入提升泵房，經潛污泵提升后進入后置反硝化生物濾池、高效斜管沉淀池，最后通過紫外線消毒后排入內港。工藝流程見圖1。

4升級改造工程設計

4.1超細格柵

設置2套內進式網板超細格柵，柵隙2mm，超細格柵沖洗配套中壓沖洗泵2臺，高壓沖洗泵2臺。運行方式按時間定時和設定的水位差運行，由PLC自動控制，也可以現場控制。4.2提升泵房設1座提升泵房，提升泵房面積436.5m2，池深6.0m，有效水深4.0m；配套潛水排污泵5臺，4用1備，單臺泵流量：2800m3/h；揚程：10.0m，功率：110KW，運行方式根據提升泵房內液位，由PLC自動控制，水泵按順序輪值運行，也可現場手動控制。

4.3后置反硝化生物濾池

后置反硝化生物濾池處于非好氧狀態，通過廢水中的硝酸根離子給微生物提供氧，在反硝化細菌的作用下硝酸根離子跟污水中的碳源（BOD5）發生反硝化反應，在去除污水中污染物（BOD5）的同時硝酸根離子被還原成氮氣（N2）。由于廢水中的碳源（BOD5）較少，在進入后置反硝化生物濾池之前，需投加一定量的甲醇。為保持生物濾池的活性及去掉部分固體懸浮物和污泥，需定期對生物濾池進行反沖洗。反沖洗采用氣水聯合反沖洗的方式，反沖洗水泵和鼓風機可供生物濾池共同使用。后置反硝化生物濾池設1座10格，單格凈尺寸B×L×H=10.5×6.0×10.0m。設計參數：單格濾池面積：63m2；濾料厚度：3m；濾料尺寸：4-8mm；設計濾速：13m/h；強制濾速：14m/h；反沖洗周期：48h；反沖洗用水量：1890m3/h；反沖洗用氣量：5670Nm3/h。單池配套防濾料流失裝置1套，L=6.0m，材質為不銹鋼和PPH；空氣布氣裝置1套，L=10.5m，材質為不銹鋼；電動閘板B×H=600×600mm，1套，功率N=1.0KW；配套濾板54塊。

4.4LHPS高效斜管沉淀池

LHPS高效斜管沉淀池是混凝區、絮凝區、沉淀濃縮區和斜管分離區的組合體，集混凝、絮凝、沉淀、濃縮功能于一體，可代替功能單一的沉淀池。與傳統工藝相比，LHPS高效斜管沉淀池池體體積和占地面積大大縮小，可有效提高有機物和懸浮物的去除率。沉淀池設有污泥回流泵可將部分污泥回流，使投加藥劑得到充分利用，顯著提高絮凝效果，有效降低運行成本。本工程設置4座高效斜管沉淀池，設計參數及配套設備如下：單座凈尺寸B×L×H=15×23×7.4m混凝停留時間：3min；絮凝停留時間：10min；沉淀池的面積：225m2；上升流速：9.2m/h；安裝斜管的面積：140m2；斜管上升流速：14.9m/h單座效斜管沉淀池配套設備：混凝攪拌器1臺，單臺功率N=15kW；絮凝攪拌器1臺，單臺功率15kW（配有變頻器）；導流桶1個；斜管面積：140m2；集油管根（DN300，L=15m）；刮泥機臺（直徑15m，0.75kW）；回流污泥泵：2臺，1用1備，Q=110m3/h，H=2bar；剩余污泥泵2臺，1用1備，Q=25m3/h，H=3bar。

4.5紫外線消毒渠

設一座紫外線消毒渠，尺寸B×L×H=15.6×7.7×1.60m，有效紫外劑量為Dose=22（mWs/cm2）。配套紫外線消毒設備2套，單套功率P=70KW。4.6鼓風機房設1座反沖洗鼓風機房，平面尺寸B×L=15.2×13.2m，配套反沖洗鼓風機：3臺（2用1備），單臺風機流量2850m3/h，揚程0.85bar，功率N=132KW。

4.7加藥間

設1座加藥間，平面尺寸B×L=17.1×8.6m，混凝劑為聚合FeCl3，投加量為10.5mgFe/L溶液；配套儲罐2個，單個容積50m3，配套投加計量泵4臺（3用1備），單臺泵流量Q=200L/h，H=20m，功率N=5.5KW。助凝劑采用聚丙烯酰胺（PAM），投加量0.5mg/L溶液，配套聚丙烯酰胺（PAM）制備單元：2臺，制備容積4000L/臺，配套功率N=4.0KW；配套螺桿泵：5臺（4用1備），單臺投加泵流量Q=1500L/h，H=20m，功率N=7.5KW。

4.8碳源投加間

設1座碳源投加間，平面尺寸B×L=6.0×8.6m，投加量18.0g/m3；配套甲醇儲罐：2個，容積50m3，配套甲醇投加泵：3臺（2用1備，變頻調速、防火防爆），單臺泵流量Q=300L/h，H=20m，功率N=2.2KW。

5技術經濟指標

項目總投資約15324.00萬元，折合766.2元/m3；深度處理單元運行直接成本0.368元/m3，折合2686.4萬元/a。

6結語

北海市紅坎污水處理廠提標改造工藝運轉靈活、節能降耗、節約成本，處理出水可穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）的一級A標準，可有效降低排入近海的污染負荷，顯著改善北海市地表水環境質量，有力維護居民的用水安全。

作者：張林峰 單位：蘭州市城市建設設計院