许昌某产业集聚区污水处理厂升级改造工程 出水水质能够稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的一级A标准

摘要：为了满足产业集聚区的发展需求和严格的排放标准,许昌某产业集聚区污水处理厂在充分利用原处理设施的基础上,实施了升级改造工程。针对进水多为造纸废水的特点,强化预处理并将原有的SBR池改为水解酸化—完全混合式曝气池,增加混凝沉淀/过滤深度处理设施。实际运行结果表明,出水水质能够稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的一级A标准。

关键词：造纸废水，完全混合式曝气，水解酸化，深度处理

1 工程背景

　　许昌某产业集聚区污水处理厂目前处理规模为3万mm³/d，主要接纳该民营科技园区排污企业的污水和附近居民及服务行业生活污水，目前实际进水量为2.2万mm³/d，其中造纸废水量约1.3万mm³/d，主要贡献因子为COD、SS、色度，发制品生产废水量约1000mm³/d，生活污水量约8000mm³/d。

　　污水处理厂现采用格栅—初沉池—SBR—气浮工艺处理废水，出水COD为60~100mg/L，尾水排入清潩河。由于现有系统预处理效果差，且初沉池不能及时排泥，导致污泥厌氧酸化，增加后续的生化处理负荷；SBR池系统运行不稳定，进水负荷高，需氧量大，运行成本较高；气浮系统停留时间短，反应不彻底，导致出水不能稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）的二级标准（COD≤70mg/L）。

　　根据许昌市政府的环境环保目标要求，污水处理厂出水水质应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）中的一级A排放标准。因此，该污水处理厂结合产业集聚区发展和排水规划调整，决定对该产业集聚区污水处理厂进行升级改造。

2 升级改造工程设计

2.1 设计规模及进、出水水质

　　出水按《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）中的一级A排放标准设计，污水处理厂设计进、出水水质见表 1。

表 1 设计进出水水质mg/L

　　根据水质水量情况和工程目标要求，本工程重点解决废水中COD、SS和色度问题，并坚持以下原则：

　　（1）坚持充分利用现有构（建）筑物和厂内管道、道路，新建构（建）筑物尽量利用现有空地、减少新增土地的原则。

　　（2）强化预处理，新增自动清污格栅机，去除大尺寸的漂浮物和悬浮物以保护后续处理设施的运行安全；新建初沉池，并设置行车式泵吸泥机，对初沉池进行强制排泥，避免污泥厌氧，降低废水中污染物负荷；增设污泥处理系统对初沉污泥进行及时处理。

　　（3）将现有沉淀池改造为水解酸化池，多种水解菌能够改变分子结构，把大分子有机物转化为小分子有机物，提高废水的可生化性，增设弹性填料，增大生物量，提高污染物的去除率^〔1〕。

　　（4）将SBR池改造为完全混合式好氧曝气池，并增设二沉池进行泥水分离，该法可迅速混合稀释，适应水量水质变化；池内各点水质相同，F/M比值相等，微生物组成数量一致，便于将整个工况控制在最佳状态；池内需氧速度均衡，动力消耗较低^〔2〕。

　　（5）深度处理采用“混凝沉淀+快滤池+消毒氧化”系统，能去除很小的胶体颗粒及悬浮物，而且二氧化氯消毒具有一定的脱色功能，进一步保证出水水质满足排放要求^{〔3, 4〕}。

2.2 工艺确定

　　改造后的污水及污泥处理工艺流程如图 1所示。

图1 改造后的污水尧污泥处理工艺流程

　　（1）格栅渠。新建格栅渠2道，为地下式钢筋混凝土结构，设计流量1500m³/h，平面尺寸10.2m×3.6m，池深4.2m，配套2套齿耙回转式不锈钢机械格栅，栅隙10mm，用以去除废水中悬浮物。栅渣由1套无轴螺旋输送机运送。2.3主要构筑物及设备

　　（2）平流沉淀池。新建沉淀池，设计流量1500m³/h，池前端设置混凝区，尺寸30.5m×5.0m×5.0m，沉淀池分为2格，单格尺寸60m×15m×5m，表面负荷0.83m3/（m²·h）。沉淀区设置桁车泵吸泥机1套，配套电机功率5.5kW。

　　运行前期投加PAC、PAM进行絮凝沉淀，系统稳定后可利用二沉池剩余污泥和混凝沉淀池污泥作为絮凝剂，去除废水中部分COD、SS，降低有机污染物浓度。

　　（3）提升泵房。利用现有设施，提升泵3台，2用1备，1台设置变频调速装置以适应来水水量的变化。

　　（4）水解酸化池。利用现有沉淀池改造，数量2座，单座尺寸55m×17m×5m，设计流量1250m³/h，停留时间7.03h，上升流速0.67m/h，池底设置布水设施，采用分支式配水方式。池内设置弹性立体填料，为水解污泥提供载体，防止污泥流失。

　　（5）曝气池。利用现有SBR池改造，SBR池共12格，单格尺寸63m×12m×5m。本次改造后曝气池为两组，6个SBR池为1组曝气池，停留时间32.7h，污泥负荷（以BOD5/MLSS计）为0.054kg/（kg·d）。

　　池底曝气装置利用现有12台55kW风机进行供氧，10用2备。每格池中增加1套低速推流器，配套功率5.5kW，使泥水混合均匀，避免淤积，且有利于提高充氧效率。

　　（6）二沉池。新建二沉池1座，钢砼结构，采用辐流沉淀池。设计流量1250m³/h，尺寸D45.0m×3.5m，表面负荷0.79m³/（m²·h），配套带浮渣撇除装置的全桥刮泥机1套，配套电机功率3kW。设置污泥回流井1座，尺寸8.0m×5.0m×5.9m，设潜污泵3台对污泥进行回流提升，回流比100%，单台流量600m³/h，扬程9m，功率30kW，2用1备；另设潜污泵2台用于排除剩余污泥，1用1备，单台流量80m³/h，扬程10m，功率4kW。

　　（7）混凝沉淀池。新建混凝沉淀池1座，采用折板反应斜管沉淀池，投加PAC进行絮凝沉淀。设计流量1250m³/h；前端设混凝反应池，尺寸20.0m×5.0m×5.3m；沉淀池尺寸25.0m×20.0m×5.3m，表面负荷2.75m3/（m²·h）；内置斜管填料；斜管沉淀池设置自吸式排泥泵2台，单台流量30m³/h，扬程 18m，功率4kW，1用1备。

　　（8）中间水池。新建，数量1座，钢砼结构，设计流量1250m³/h，尺寸8.0m×7.0m×4.3m，内置潜污泵3台对废水进行提升，单台流量600m³/h，扬程 9m，功率30kW，2用1备。另设潜污泵3台对滤池进行反冲水洗，单台流量250m³/h，扬程22m，功率30kW，2用1备。

　　（9）普通快滤池。新建，数量1座，钢砼结构，设计流量1250m³/h。滤池共分为6格，单格尺寸8m×4m×4m，滤速7.8m/h，滤池过滤周期为12h，反冲洗时间为10min，采用气水联合反冲洗，气洗强度15L/（m²·s），水洗强度8L/（m²·s）。

　　滤料层采用石英砂，粒径0.9~1.2mm，层厚 500mm，承托层采用粒径2～4、4～8、8～16、16～25mm的卵石不等，层厚300mm，铺设192块970mm× 970mm×100mm的专用滤板（配长柄滤头）。

　　（10）接触池。新建，数量1座，钢砼结构，尺寸14.0m×9.0m×5.3m，停留时间0.5h，为了保证污水与二氧化氯充分接触，池内设置多个廊道进行水力混合。

　　（11）污泥贮池。新建，数量1座，钢砼结构，尺寸10m×7m×5m，有效容积315m3；池内设1台高速推流器搅拌污泥，配套功率2.2kW。

　　（12）污泥脱水间。新建，数量1座，砖混，平面尺寸为19.8m×9.0m。本工程物化污泥产生量为480mm³/d，含水率96%；生化污泥产生量120mm³/d，含水率99.2%。共设污泥脱水一体机2套对污泥进行脱水处置，其中新增1套浓缩脱水一体机，带宽2.5m，处理能力10～16.5m³/h，配套功率30kW，另外1套利用厂区原有带式压滤机。

　　（13）鼓风机房。利用现有鼓风机房，砖混，房内设有三叶罗茨鼓风机12台。鼓风机设置变频装置，供气量大小可自动调节，节省运转能耗。

　　（14）加药加氯间。加药间和二氧化氯消毒间合建，单层框架结构，平面尺寸13.2m×7.2m，设双室加药装置2套，配套功率15kW，设置1套二氧化氯发生器和配套的化料器等设备。

3 运行效果

　　该工程于2012年9月结束施工，交付厂方使用后开始进水进行污泥培养和工艺调试，4个月后系统投入正常稳定运行。当地环境监测站多次对出水水质进行监测，结果表明设施运行稳定，处理效果良好，出水水质达到设计标准，2013年2月—7月监测系统进、出水水质结果见表 2。

表 2 升级改造后进、出水水质

4 工程投资及运行费用

　　本工程总投资1698.60万元，包括构（建）筑物、设备等直接投资1549.80万元；设计费、调试费等间接投资148.80万元。

　　本工程总运行功率885.57kW，日耗电量17505.28kW/h，电价0.63元/（kW·h），则每日电费为11028.3元/d；污水处理站工作人员18人，工资为1500元/（人·月），则人工工资为900元/d；水处理投加PAC、PAM药剂费用约17750元/d；污泥脱水投加PAM药剂费为2040元/d，污泥外运费为700元/d，直接运行费为31518.3元/d，折合吨水成本为1.05元/t。处理成本在同行业中处于领先水平。

5 结语

　　（1）在升级改造过程中，充分利用原有构筑物，如将初沉池—SBR池改造为水解酸化池—完全混合式曝气池，节省了工程投资。

　　（2）构筑物布置紧凑，管道无迂回，减少连络管渠的水头损失，节省污水提升能耗；提升泵和鼓风机设置变频装置，以适应来水水量的变化，节省运转能耗。

　　（3）将二沉池剩余活性污泥作为絮凝剂回流至初沉池，具有良好的吸附性能和沉降性能，可减少运行中的药剂投加量，节省药剂费用，降低工程运行成本。深度处理工艺采用混凝沉淀与过滤消毒相结合，进一步去除了SS并增强了脱色效果。

（来源：刊载于《工业水处理》2015年第3期，参考文献略）