淮南首创第一污水处理厂提标改造工艺设计 曹平1，王建西2，沈旺3，王冰1 (1.淮南首创有限公司，安徽淮南232001；2.中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津300074；3.首创爱华<天津

曹平1，王建西2，沈旺3，王冰1

(1.淮南首创有限公司，安徽淮南232001；2.中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津300074；3.首创爱华<天津>市政环境工程有限公司，天津300060)

摘要：淮南首创第一污水处理厂改造规模为10×104 m3/d，进水碳氮比值较低。提标改造采用ARP/SSH工艺，改造完成后出厂水质各项指标稳定达到一级A排放标准。而竣工报告显示，工程预（决）算价仅为1 577.3万元。ARP/SSH工艺对于进水氮、磷浓度较高而有机物浓度较低的污水处理厂较为适用，投资较低且可减少外加碳源量。

1 污水处理厂现状

淮南首创第一污水处理厂主要负责淮南市东部地区的污水处理，设计处理能力为10×104 m3/d，于2002年5月建成并投入运行，2007年实现满负荷运行。原设计进、出水水质及实际进、出水水质如表1所示。提标前污水厂工艺单元包括：粗格栅、提升泵站、细格栅、旋流沉砂池、配水井、厌氧选择池和卡鲁塞尔2000氧化沟、终沉池、污泥泵房和脱水机房等。

表1 第一污水处理厂进、出水水质

2 提标改造工艺方案

2.1 提标改造设计进、出水水质

经过对2008年1月—2012年4月实际进水水质的分析，提标改造工程确定淮南第一污水处理厂设计进、出水水质见表2。

表2 提标改造设计进、出水水质

2.2 工艺方案

考虑到污水处理厂现状无新建深度处理构筑物所需场地的实际情况，经综合比较，提标改造采用ARP/SSH生物处理工艺，该工艺尤其适合用于C/N值不足的情况。ARP/SSH工艺系首创爱华公司从丹麦引进的技术，ARP（Active Return Sludge Process）即回流活性污泥工艺，可提高现有工艺的水力负荷与有机负荷。SSH(Side Stream Hydrolysis)即侧流水解，在厌氧污泥水解除磷的同时为后续工艺提供额外碳源。该工艺与传统工艺相比，改造量少，仅需改建一座ARP/SSH池用于污泥回流，通过工艺调整使原有生物池结合ARP/SSH池达到技改后的脱氮、除磷的处理能力，降低了外回流污泥的回流比，提高了二沉池的出水能力，省去了深度处理的建(构)筑物。由于建(构)筑物少，所以投资节约，建设周期短。第一污水处理厂现状没有消毒设施，提标改造增加了紫外消毒装置。

2.3 SSH/ARP工艺流程

污水处理厂旋流沉砂池出水直接进入氧化沟。氧化沟内增加潜水推流器和在线自控仪表，终沉池出水经紫外线消毒后排入淮河。终沉池回流污泥分为两部分:一部分回流至ARP/SSH池（利用厌氧池改造），经好氧、厌氧交替运行后污泥进入氧化沟,另一部分污泥直接回流至氧化沟。原有厌氧池改造为ARP/SSH池后，ARP/SSH+氧化沟的处理能力即可达到10×104 m3/d。针对目前污水厂进水C/N值较低的情况，设置了碳源投加装置，碳源采用醋酸钠，必要时投加。 工艺流程见图1。

图1 ARP/SSH工艺流程

3 提标改造工艺设计

3.1 ARP/SSH池（原厌氧池改造）

将原有2座厌氧选择池均改造成为ARP/SSH池，保持选择池不变，厌氧池4格中的3格改造为ARP池，安装曝气设施，配备鼓风机供气，后面的一格保持不变，作为SSH池。其中3格ARP池可以根据实际情况留出一格运行SSH池。

曝气系统采用4台罗茨风机,分为两组分别向两个池子进行供气，每组风机出口配备有空气流量计，每台风机参数如下：Q=43.2 m3/min，H=58 kPa，N=75 kW,5台(4用1备）。采用3 m3/h曝气头，共计5 000个。

在总图配电间的位置建造鼓风机房，鼓风机房尺寸为21 m×10 m×7 m。

原污泥回流管线增加DN600连通管及阀门；增加DN600旁通管、电动阀门及电磁流量计，控制回流污泥量。

选择池进水管路利用原有管道不变。

将厌氧池改造为ARP/SSH池，进泥采用潜污泵提升，从原有污泥分配槽提升入ARP/SSH，设潜污泵2台，Q=300 m3/d，H=30 kPa。潜污泵管路增加DN300电磁流量计，共计2台。

为解决浮渣问题，在SSH池安装有浮渣出口，浮渣可直接进入氧化沟。

目前,污水厂污泥回流比为50%~100％，平均为70％左右。现有每条线设2台污泥回流泵，已经配置有1台变频，改造后增加一台变频。ARP+SSH工艺的回流污泥根据进水参数及具体运行工况数值变频调节，因此原有及新增的变频控制接入中控室。

改造工程对原有厌氧池的进水及进泥线路进行更改。改造后厌氧池进水直接通过原有超越管道进入卡鲁塞尔氧化沟，将原有外回流污泥管道也直接接入卡鲁塞尔氧化沟。原有的厌氧池改造为ARP/SSH池，新建一条外回流污泥管直接接入。改造示意见图2。

图2 厌氧池进水及进泥管路改造示意

3.2 氧化沟（改造）

一共有两组卡鲁塞尔2000型氧化沟，每组需增加6台推流器,共计12台，每台推流器的功率为4 kW，其目的是在氧化沟反硝化时保持污泥悬浮。

氧化沟的曝气设备通过在线仪表测量氨氮、硝态氮及溶解氧数值进行控制。控制过程在原有污水厂的PLC直接编写控制程序，这样氧化沟的曝气设备及内回流就可以根据在线仪表检测的数据运行。

氧化沟为钢筋混凝土结构,尺寸（L×B×H）=105 m×55.25 m×5.5 m,有效水深为5 m,停留时间为12 h,设计流量为1.16 m3/s。

主要设备：立式表曝机8台（4台变频），叶轮直径为3.75 m，单台功率为160 kW,转速为36 r/min,动力效率为2.0 kgO2/(kW·h)。现有推进器８台，叶轮直径为2.5 m,单机功率为5.88 kW,转速为6 r/min;新增推进器12台，叶轮直径为2.5 m,单机功率为4 kW。

3.3 污泥泵池（改造）

根据现有工艺调整，将原有回流比变为根据进水量情况进行调整。

原有4台污泥回流泵，Q=1 740 m3/d，H=60 kPa，N=30 kW，分为2组，每组1台变频，1台恒速。提标改造为了达到更好的变频回流控制，将原有2台恒速泵也更换为变频泵（Q=800 m3/d，H=30 kPa，N=15 kW），变为4台变频控制。

由于回流污泥量大幅减少，原有管路上的电磁流量计(DN1 000)计量不准，因而增加DN600旁通管、电动阀及电磁流量计，结合进水流量及污水厂进水负荷进行变频控制。

为了更好地控制外回流及ARP/SSH进泥量，每组管路分别增加1台DN250的电磁流量计，共计2台。

3.4 紫外线消毒渠（新建）

设紫外灯管共176支，总装机容量为51.2 kV·A。配套：系统配电/控制中心、在线机械加化学自动清洗系统及液压中心、紫外光强监测系统、低水位传感器及自动水位控制系统等全套设备。

3.5 加药装置（新增）

利用原脱水机房空置用地。在必要时由业主自行采购安装。

① PAC制备及投加装置

混凝剂采用聚合铝，设计投加量为30 mg/L。加药设备采用溶药、储存、投加一体化成套设备，可视进水量的变化调节投药量。在实际运行中，可根据实际情况灵活运行或采用季节性投药方式运行。药剂库按30 d储量设计。投加设备共2套,设计最大投加量为3 000 kg/d;投加浓度为10％。

② 醋酸钠制备投加装置

碳源采用醋酸钠，设计最大投加量为1.23 t/d。加药设备采用溶药、储存、投加一体化成套设备，可视进水量的变化调节投药量。在实际运行中，可根据实际情况灵活运行或采用季节性投药方式运行。药剂库按30 d储量设计。

投加设备共2套,设计投加量为1.23 t/d。

3.6 鼓风机房（新建）

鼓风机房包括鼓风机房、控制室等,钢筋混凝土排架结构,尺寸(L×B×H)为21 m×10 m×7 m。

设罗茨鼓风机5台（4用1备），Q=43.2 m3/min,H=58 kPa,P=75 kW。

4 工艺运行效果评价

4.1 水处理效果

淮南第一污水处理厂升级改造项目于2013年底通水，2014年2月按照新的工艺模式粗放式运行，2014年3月中旬开始工艺调试。2014年3月21日—3月31日，丹麦技术代表到污水处理厂指导工艺调试和技术培训。改造后污水厂运行参数见表3。从污水处理厂提供的化验数据可以看出，2014年3月以后，淮南首创第一污水厂提标改造工程运行状况稳定，各项出水水质指标稳定达到一级A标准。提标改造后近5个月（2015年1月—5月）污水处理厂运行化验数据见表4。ARP/SSH池运行数据见表5。

表3 改造后污水厂运行参数

表4 提标改造工程2015年1月—5月水质数据

表5 第一污水处理厂ARP/SSH池调试运行数据

第一污水厂的进水BOD5/TN值低（平均比值不超过3）。理论上BOD5/N>2.86才能有效地进行脱氮反应，实际运行中，一般在BOD5/TN＞4时对氮和磷的去除率才能达到60%左右，出水TN和TP才能保证基本达标。因此，从本项目的进水水质来看，常规处理工艺下，要想实现出水的稳定达标应投加一定的外碳源，而这会造成运行费用的大大增加。本项目在没有额外投加碳源的情况下同样实现了达到出水一级A标准。应该指出的是当前水量只有9×104 m3/d，尚未满负荷运行。

运行数据表明，本厂ARP及SSH工艺不仅增加了整个生物处理系统的生物量，改善了菌种适应性，提高了污水处理厂的耐冲击负荷，使生物处理系统的运行效果和稳定性大大提高，而且对系统的内碳源进行了充分挖掘，为生物处理系统增加了一些可利用的优质碳源，在没有外加碳源的条件下实现了出水TN、TP的稳定达标。

2014年4月—12月，污水厂化验室针对ARP及SSH池的运行效果进行了检测(见表5)。外方调试前，污水厂化验室针对SSH池厌氧水解出的COD（主要为优质碳源挥发性脂肪酸VFA）进行了3天的检测。结果表明，水解效果明显，折合补充有效碳源超过60 mg/L。丹麦技术人员到现场后，出于综合考虑，对污水厂的运行工况进行了调整。运行工况调整后，虽然SSH池的水解COD有所降低（稳定后折合补充碳源约10 mg/L），但SSH池释磷效果明显，池内滤后液TP含量达到10 mg/L左右，污水厂的整体运行效果更加稳定，TN、TP及其他各项出水指标都能稳定达标。

目前，由于淮南市亚行管网改造项目还在进行中，第一污水厂的进水水质水量还未达到设计值，相应ARP/SSH池的处理能力也没有完全发挥，预计随着进水水质浓度提高，ARP/SSH工艺的更多潜力也会被充分地挖掘出来。

4.2 节能效果

2014年处于调试运行，不能保证完全按新工艺运行，单耗不完全有代表性，故未采用。采用2012年、2013年、2015年1月—5月的数据进行比较，结果见表6。

表6 第一污水处理厂能耗

提标后比提标前吨水运行费仅提高0.040 9元。如果不采用ARP/SSH工艺，按照可行性研究报告，需投加PAC（聚合铝）30 mg/L，醋酸钠平均为6.2 t/d。按PAC为1 600 元/t、醋酸钠为3 300 元/t、电价为0.70 元/(kW·h)计算，各单项需增加的运行费用：PAC为0.048 元/m3,醋酸钠为0.204 6 元/m3,紫外消毒为0.015 6 元/m3,总共需增加的运行费为0.268 2元/m3。

5 结论

该项目改造规模为10×104 m3/d。采用ARP/SSH工艺改造完成后，污水处理厂水质检测显示出水各项指标稳定达到一级A排放标准。而竣工报告显示，工程预（决）算价仅为1 577.3万元。

我国有相当一部分污水处理厂进水氮、磷浓度较高，而有机物浓度较低。ARP/SSH工艺适用于这部分污水处理厂升级改造，不仅投资较低，且运行中可减少外加碳源量，具有较显著的节能意义。

（本文发表于《中国给水排水》杂志2015年第20期“工程实例”栏目）=====================================================

如果您需要在微信公众平台或其他公众媒体转载、部分或全文引用本文，请在文章开头处注明出处（来源：《中国给水排水》杂志社官方微信，微信号:cnww1985)

杂志简介

《中国给水排水》是面向全国给水排水和环境工程界的专业性科技期刊，具有较高的理论导向性和较强的工程实践性，被称为中国水行业的“首席杂志”、中文核心期刊、“中国百强科技期刊”中国精品科技期刊、中国科学引文数据库来源期刊（CSTP）。

杂志订阅

《中国给水排水》杂志全年24期，定价：15元/册。

《中国给水排水》杂志在线订阅网址：

http://www.watergasheat.com/dingyue.asp

杂志社地址

天津市和平区新兴路52号都市花园大厦5号楼21层

编辑部电话

022-27835450、022-27836225

022-27835913、022-27835707

022-27832819

广告咨询电话

022-27835639、022-27835592

发行部电话

022-27832819

投稿邮箱

cnwater@vip.163.com