某經濟開發區汙水處理廠工程設計案例分析

北極星水處理網訊:經濟開發區處理廠位於湘西某旅遊城市，服務範圍內的汙水主要是生活汙水和部分工業廢水的城市綜合汙水。工業廢水以植物提取工業廢水為主，廢水通常含有高濃度的有機物、色度和懸浮物等汙染物，處理難度較大。汙水廠近期服務面積為5.59 k㎡，規劃人口為5萬人；遠期服務面積為8.70 k㎡，規劃人口為8萬人。汙水處理廠總佔地面積（含遠期預留用地）為45 556 ㎡，建設規模為4萬m³/d，總投資為14 306.79萬元。汙水收集採用雨汙分流制，尾水處理達到GB 19818—2002一級A標準後排入醴水（地表水Ⅲ類水體）。

01 設計進、出水水質

汙水處理廠工業廢水近期佔12.5%，遠期佔37.5%。結合園區工業廢水排放情況及當地類似生活汙水廠水質，本汙水廠設計進出水水質如表1所示。各工藝段汙染物去除率如表2所示。

02 工藝流程

本項目處理對象為生活汙水和部分工業廢水的混合汙水，廢水成份複雜，有毒有害和難以降解的物質較多，CODCr高（40 000~43 000 mg/L），部分廢水色度高（5 000倍），這部分廢水B/C僅為0.35，可生化性一般，與生活汙水混合後B/C為0.44，進水仍需水解酸化。廢水工藝選擇原則：（1）加強預處理（2）強化生物處理（3）配套深度處理。

工藝流程如圖1所示。

03 工藝參數

3.1 粗格柵與提升泵站

（1）粗格柵

1座，鋼筋混凝土結構，與提升泵站合建，粗格柵渠尺寸：L×B×H=10.5 m×3.2 m×9 m，分2格。設格柵除汙機2臺，並聯運行。柵寬B＝0.8 m，柵縫寬為20 mm，柵前水深為0.85 m，過柵流速V=0.72 m/s，N=1.1 kW。格柵前後設鑄鐵鑲銅方閘門4臺，閘門規格為0.7 m×0.7 m，配手動啟閉機。

在粗格柵前後安裝超聲波液位差計，用於監控格柵前後水位差，根據格柵前後的水位差或時間間隔周期控制粗格柵自動運轉，柵渣排入柵渣小車內，定期外運。

（2）提升泵站

1座，鋼筋混凝土結構，與粗格柵合建。設計規模Q=4.0萬m3/d。

集水井尺寸：L×B×H＝10 m×10.5 m×11.8 m，有效水深為1.95 m，有效容積V=205 m3。

設計流量：平均日Q=1 667 m3/h，KZ=1.41。安裝4臺潛汙泵，3用1備，規格：Q=785 m3/h，H=18 m，N=55 kW，潛汙泵帶自動耦合裝置。

集水井設超聲波液位計，監測集水池水位，並按設計水位自動啟閉潛汙泵。

3.2 細格柵與旋流沉砂池

細格柵與旋流沉砂池合建，建設1座，鋼筋混凝土結構，土建和設備規模按Q=4.0萬m3/d設計。

（1）細格柵渠

細格柵渠尺寸：L×B×H＝8.9 m×3.5 m×1.6 m，分2格。設轉鼓式格柵除汙機2臺，並聯運轉。轉鼓直徑Φ＝1.4 m，柵縫寬為3 mm，柵前水深為0.6 m，過柵流速V=0.8 m/s，N=1.5 kW/臺。配無軸螺旋輸送壓榨機1套，帶2個料鬥，功率N=1.1 kW，材質為不鏽鋼。細格柵柵前和柵後共設置4套插板閘門，閘門規格為1.0 m×1.5 m，材質：不鏽鋼。

在細格柵前後安裝有超聲波液位差計，用於監控格柵前後水位差，根據格柵前後的水位差或時間間隔控制格柵自動運轉，並聯動無軸螺旋輸送壓榨機，完成柵渣的收集、輸送。

（2）旋流沉砂池

設旋流沉砂池1座，分2組，鋼筋混凝土結構，與細格柵渠合建。土建和設備均按4萬m³/d規模設計。

旋流沉砂池上部直徑Φ=3.65 m，下部直徑Φ=1.50 m，總高度為4.35 m。停留時間為50.7 s。每座旋流沉砂池設有除砂機1臺，N=1.5 kW；氣提吸砂裝置1套。螺旋式砂水分離器1臺，處理量為Q=12~20 L/s，N=0.75 kW。為保證沉砂池所需水位，旋流沉砂池出水渠設溢流堰，保證沉砂池所需水位。

在旋流沉砂池出水井設置COD、pH在線檢測儀，檢測汙水廠進水的COD、pH，在出水管上設置電磁流量計，檢測汙水廠的進水水量。

3.3 水解酸化池及AAO池

（1）水解酸化池

設水解酸化池2座，與AAO池合建，每座設計規模Q=2萬m³/d。鋼筋混凝土結構。單座水解酸化池尺寸：L×B×H＝39.2 m×9.4 m×5.7 m，有效水深H=5.2 m，水力停留時間HRT=2.3 h。水解酸化池出水採用三角堰出水。

（2）AAO池

設2座，與水解酸化池合建，鋼筋混凝土結構，每座設計流量為Q=2萬m3/d。每座平面尺寸：L×B×H＝87.5 m×39.2 m×5.7 m，有效水深為5.0m，總深度為5.7m，總有效容積為15 590 m³，總水力停留時間HRT=18.5h。包括厭氧區、缺氧區和好氧區。

汙泥負荷為0.04 kg BOD5/(kg MLSS·d)，混合液濃度MLSS濃度為3 500 mg/L，採用鼓風曝氣。

厭氧區有效容積1 560 m³，水力停留時間HRT=1.86 h，工藝尺寸：L×B×H=8 m×39.2 m×5.7 m。設立式渦輪攪拌機5臺，葉輪直徑2 000 mm，N=2.2 KW。

缺氧區有效容積為2 100 m³，水力停留時間HRT=2.5 h，工藝平面尺寸：L×B×H=12.3 m×39.2 m×5.7 m。設潛水推進器2臺，葉輪直徑為2.5m，N=4.5KW。

好氧區有效容積為1 1920 m³，水力停留時間HRT=14.2 h，工藝平面尺寸：L×B×H=65.8 m×39.2 m×5.7 m。採用微孔曝氣器曝氣，每池安裝1 620個，曝氣器充氧能力為0.14~0.22 kg O2/(h·個)。

AAO生化池設混合液回流，回流比為200%~400%，每座設內回流潛水泵3臺（2用1備，其中1臺變頻控制）。型號為：Q=2 100 m³/h，H=0.8 m，N=7.5 kW。池內設有DO在線測定儀，汙泥濃度、MLSS濃度在線測定儀等檢測儀表。在AAO生化池進風管上設蝶閥，根據DO在線測定儀檢測結果調節、控制風機房鼓風機的風量。

3.4 二沉池

設2座二沉池，並聯運行，鋼筋混凝土結構。每座設計流量Q=2.0×104 m³/d。每座工藝尺寸：Φ=40.0 m×5.1 m。沉澱時間T=2 h，有效水深H=2.10 m，平均時表面負荷q=0.66 m³/(㎡∙h)（最大流量時負荷q=0.94 m³/(㎡∙h)。每座設中心傳動吸泥機泥機1臺，Φ=40m，N=0.55 kW，周邊線速為3 m/min。排泥：重力排泥。

控制方式：由PLC控制自動運行，也可現場手動控制。

3.5 汙泥泵站

設1座，鋼筋混凝土結構，設計規模Q=4萬m³/d

汙泥泵站集水池有效容積為V=250 m³，汙泥回流比按R=50%~100%設計。設置回流汙泥泵3臺，2用1備，單臺技術參數：Q=833 m³/h，H=7 m，N=37 kW。設剩餘汙泥泵2臺，1用1備，單臺技術參數：Q=60 m³/h，H＝18 m，N＝5.5 kW。

控制方式：潛汙泵應有過載過熱等常規保護，均要求可以現場就地控制及遠程集中控制。回流汙泥泵、剩餘汙泥泵需具備自動輪值功能。

3.6 高密度沉澱池

1座，半地下式鋼筋混凝土結構，土建及設備均按4萬m3/d規模設計；分為2組，每組設混凝池1格，絮凝池1格，沉澱池1格。高密度沉澱池集混合、絮凝、高效沉澱為一體，同時將二次提升泵站整合入池體內。單組混合池尺寸：3 m×3 m×4m，水力停留時間HRT=1.6 min，配備一臺槳葉式攪拌機，攪拌功率為11 kW，單組絮凝池尺寸：7 m×7 m×6.9 m，配備一臺槳葉式攪拌機，攪拌功率7.5 kW，單組沉澱池沉澱區平面尺寸：12.5 m×15 m×6.9 m，配備一臺直徑為12.5 m的刮泥機，沉澱池平均流量時表面水力負荷7.89 m³/(㎡∙h)，最大流量時表面水力負荷11.05 m³/(㎡∙h)。二次提升泵站內配備3臺軸流泵，2用1備，規格：Q=1 150 m³/h，H=7 m，N=37 kW，變頻。

3.7 生物炭濾池

1座，設計規模為Q=4萬m³/d。鋼筋混凝土結構，工藝平面尺寸：L×B＝33.9 m×29.9 m。

濾池設計濾速為6.2 m/h，強制濾速為7.5 m/h，每座濾池分6格，單格尺寸：L×B×H=9 m×8.2 m×5.8 m，採用顆粒活性炭和石英砂雙層濾料，濾池底部礫石層厚度為0.2 m，砂濾層厚度為0.45 m，活性炭濾料層厚度為1.5 m。濾池採用氣水異向流運行方式，正常過濾時，水自上而下通過濾層，空氣由濾層底部向上通過濾層。

濾池的正常曝氣由鼓風機房提供空氣，反衝洗由設置於濾池內的羅茨鼓風機提供反洗空氣，正常工作時，單座濾池的總曝氣量約為38 m3/min。單格濾池反衝洗時，單獨提供的反衝洗曝氣量為57 m3/min。設置反衝洗用羅茨風機3臺，2用1備，規格：Q=30 m3/min，P=53.9 kPa，N=45 kW，濾池的衝洗周期必須根據出水水質、濾料層的水力損失綜合而定，一般為24~72 h。衝洗方式為氣水聯合反衝洗，即先氣洗，氣洗強度：15 L/(m2∙s)，氣洗時間為4 min；然後氣水聯合反洗4 min，氣洗強度：15 L/(m2∙s)，水洗強度為4.1 L/(m2∙s)；最後單獨水洗6 min，水洗強度為8.2 L/(m2∙s)。反洗空氣通過池底的配氣系統進入濾池，反洗水流方向自下而上流經濾料層。各格濾池依次進行反衝洗，以保證整個汙水處理系統不受影響而能正常運行。生物炭濾池以過濾後的水作為反衝洗水源，配備3臺濾池反衝洗水泵，2用1備，規格：Q=950 m3/h，H＝9.5 m，N＝45 kW。

3.8 紫外線消毒渠

1座，設計規模Q=4萬m³/d設計，尺寸：L×B×H＝16.8 m×4.5 m×1.5 m，分為2條渠道，每個渠道寬1 m，槽內水深為0.71 m。渠道設水位控制堰板調節水位，實現良好的水力推流條件，保證紫外線光照接觸時間不少於10 s。

安裝紫外線消毒設備2套，共12個模塊，每個模塊8根燈管，共96根燈管。總裝機功率N=16.8 kW。採用機械加化學清洗方式清洗，配套自動清洗系統1套，系統控制中心1套。

渠道進水口設插板閘門2臺，閘門規格為1 000 mm×1 100 mm，配手動啟閉機。出水渠設潛水泵2臺，Q=20 m3/h，H＝15 m，N＝2.2 kW，供汙泥脫水間回用。

3.9 汙泥脫水系統

（1）汙泥濃縮池

設2座，單座規模Q=2萬m³/d規模設計。單座尺寸Φ=9×4.8m，有效水深為4 m，單座有效容積為254 m3，設計固體負荷50 kg/(m2∙d），停留時間為14.2 h。

汙泥濃縮池接納水解酸化池與AAO池的剩餘酸化汙泥，將含水率99.3%的剩餘汙泥（約為860 m3/d）濃縮至含水率98%，濃縮後的汙泥（約為300 m3/d）輸送至汙泥脫水間。

（2）脫水間

1座，土建和設備均按總規模Q＝4萬m³/d實施，每天處理絕幹汙泥量為6.7 t，脫水後的汙泥含水率為50%。

脫水間為框架結構，3層，佔地面積為454 ㎡，總建築面積為1 135.7 ㎡，建築高度為16.8 m。一層主要為汙泥轉運區、儲藥加藥區、汙泥調理池區，二層主要為皮帶輸送區，三層主要為除臭區、汙泥脫水區、值班配電區。

配置自動拉板隔膜板框壓濾機組2臺，單臺過濾面積為250 ㎡。2臺壓濾機並聯使用，壓濾機單個工作周期為4 h，脫水間每天三班兩運轉制。設置汙泥調理池2座，單座有效容積為70m³，在調理池分別投加調理藥劑。

3.10 濾液除磷系統

主要功能為去除汙泥濃縮池上清液以及汙泥脫水間汙泥壓濾液中的磷，由壓濾液集水池、水解酸化池汙泥池、多功能一體化淨水裝置組成。壓濾液集水池1座，鋼筋砼結構，尺寸5.5 m×3 m×3.5 m，有效水深為3 m，有效容積為50 m3；水解酸化池汙泥池1座，尺寸5.5 m×3 m×3.5 m，有效水深2 m；多功能一體化淨水裝置2套，每套處理能力25 m³/h。

3.11 加藥間

設1座，單層框架結構，按總規模Q＝4萬m3/d設計。加藥間尺寸：L×B＝25.2 m×10.2 m。

加藥間投加三種藥劑：PAC、PAM、碳源（乙酸鈉）。混凝劑採用PAC，設計最大投加量為30 mg/L，投加濃度為10%~15%。助凝劑採用PAM，設計最大投加量為1 mg/L，投加濃度為0.2%。碳源採用乙酸鈉，設計最大投加量為50 mg/L，投加濃度為15%。

04 設計特點

4.1 光催化除臭

本工程在汙泥脫水間及汙泥濃縮池設置臭氣收集管道，利用風機將臭氣抽吸至位於汙泥脫水間三樓的光催化除臭裝置內處理。裝置佔地小、安裝方便、反應效率高、除味效果好、設備運行穩定，受各種環境和外在的條件影響小、操作管理簡單、運行費用低。

4.2 濾液除磷

本工程採用生物同步除磷脫氮工藝，為降低汙泥濃縮的運行及投資費用，AAO池剩餘汙泥濃縮採用重力濃縮。但重力濃縮池因水力停留時間長，汙泥在池內會發生厭氧放磷，如果將汙泥水直接回流至汙水處理系統，將增加汙水處理的磷負荷，降低生物除磷的效果。因此，應將重力濃縮過程中產生的汙泥水進行除磷後再返回水處理構築物進行處理。本工程設置多功能一體化淨水裝置兩套，利用管道混合器投加PAC（投加濃度為30 mg/L）去除濾液中的磷。

4.3 採用生物炭濾池

生物炭濾技術同時具有過濾、活性炭吸附和曝氣生物濾池的三重功能，活性炭填料上生長大量的微生物，使生物炭濾裝置集生物降解、過濾和吸附為一體，先降解，再吸附。具有出水水質優良、運行維護費用低廉的特點，避免了活性炭吸附工藝活性炭耗量大的缺點。當經強化生物處理後水質達標時，可超越深度處理單元，以節約運行費用。

生物炭濾池採用顆粒活性炭和石英砂雙層濾料。濾池採用氣水異向流運行方式，定期反衝洗，不易堵塞。與普通砂濾池相比，生物炭濾池具備如下特點：集生物降解、過濾和吸附三重功能於一體；濾池納汙能力強；擴展能力強，可通過改變運行工況實現去除COD、SS，可實現反硝化脫氮功能。

4.4 汙泥深度脫水

濃縮後的汙泥採用投加石灰（汙泥幹固體質量的10%~50%）、FeCl3（汙泥幹固體質量的3%~15%）、PAM（投加濃度為1 mg/L）調理後泵入高壓隔膜板框壓濾，使汙泥含水率達50%以下，最終進入填埋場填埋。汙泥深度脫水原理圖如圖2所示。

04 運行情況及技術經濟分析

根據驗收監測報告的監測結果可知汙水廠出水可穩定達到GB 19818—2002一級A標準，監測結果如表3所示。

05 結論

現行環保政策對汙水出水標準越來越高，汙泥含水率要求也更高。工程中出水的穩定和汙泥壓榨後含水率的達標對設計提出了更高要求，本文分析了實際工程設計和運行情況，以期對環保行業工作人員提供參考。

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