【摘要】新華污水處理廠現(xiàn)狀規(guī)模20萬噸/日，在對(duì)廠區(qū)現(xiàn)狀水量、水質(zhì)、處理工藝的調(diào)查和分析的基礎(chǔ)上，通過深度處理工藝-高效沉淀池+纖維濾布轉(zhuǎn)盤過濾，對(duì)SS和TP進(jìn)行去除，使出水水質(zhì)由一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)提升到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目對(duì)國內(nèi)類似改造項(xiàng)目有一定的借鑒作用。

　　【關(guān)鍵詞】期刊論文,提標(biāo)改造,深度處理設(shè)計(jì),高效沉淀池,濾布濾池

　　1. 引言

　　新華污水處理廠是目前廣州市花都區(qū)規(guī)模最大的污水處理廠，總設(shè)計(jì)規(guī)模48萬噸/日，一期工程設(shè)計(jì)規(guī)模10萬噸/日、二期工程設(shè)計(jì)規(guī)模10萬噸/日，總投資1億元人民幣。采用與改良型A/A/O工藝，出水經(jīng)紫外線消毒后排入天馬河。污水排放執(zhí)行廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《水污染物排放限值》第二時(shí)段一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的B標(biāo)準(zhǔn)，要求兩者之中較嚴(yán)的標(biāo)準(zhǔn)。總服務(wù)面積為197.4km2。隨著國家政策的調(diào)整，總體規(guī)劃要求新華污水處理廠尾水按照一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)排放，因此必須實(shí)行提標(biāo)改造，方可滿足廣州市污水治理總體規(guī)劃的要求。

　　2. 污水廠水質(zhì)、水量

　　2.1 現(xiàn)狀運(yùn)行水質(zhì)與分析

　　污水廠在2010年1月至12月期間的實(shí)際進(jìn)出水平均值如表1所示。

　　表1 2010年實(shí)際運(yùn)行進(jìn)出水水質(zhì)情況

　　指標(biāo)CODBOD5SSTNNH3-NTP

　　進(jìn)水平均值(mg/L)154.7262.57108.15 18.3013.281.80

　　出水最高值(mg/L)22.435.049.999.160.880.59

　　去除率(%)869291509367

　　新華污水處理廠現(xiàn)狀出水水質(zhì)如表2所示。

　　表2 現(xiàn)狀出水水質(zhì)

　　指標(biāo)CODCrBOD5SSTNNH3-NTP糞大腸菌群數(shù)(個(gè)/L)

　　目前出水≤25≤10≤20≤15≤5≤1.010000個(gè)

　　由污水廠運(yùn)行數(shù)據(jù)可知，進(jìn)、出水各項(xiàng)指標(biāo)隨季節(jié)呈現(xiàn)周期性變化。對(duì)比設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，目前的實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)偏低。現(xiàn)狀運(yùn)行出水水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)可穩(wěn)定滿足一級(jí)B和廣東地標(biāo)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)高值的要求。對(duì)于一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，出水水質(zhì)中很多指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到或者接近，尤其是NH4+-N及TN指標(biāo)除極少天外，均可達(dá)到一級(jí)A指標(biāo)，但SS和TP超標(biāo)。

　　2.2 水量

　　根據(jù)廠區(qū)運(yùn)行單位提供的水量數(shù)據(jù)，一期工程平均進(jìn)水量10萬m3/d，高峰水量約13萬m3/d，;二期工程進(jìn)水量約8萬m3/d。預(yù)計(jì)2013年后會(huì)達(dá)到設(shè)計(jì)水量。

　　本次提標(biāo)改造主要針對(duì)一、二期已建工藝流程和構(gòu)筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)處理能力應(yīng)與已建構(gòu)筑物處理能力匹配，因此本次提標(biāo)改造工程按平均日20萬m3/d，高峰時(shí)段26萬m3/d進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　3. 設(shè)計(jì)思路

　　根據(jù)本項(xiàng)目的特點(diǎn)及對(duì)改造工程確定的進(jìn)出水水質(zhì)分析，要達(dá)到一級(jí)A排放的處理目標(biāo)，須對(duì)以下幾方面進(jìn)行考慮：深度去除總磷，使磷的去除率達(dá)到85%以上，除加強(qiáng)生物除磷效果外，還需要進(jìn)行輔助的化學(xué)除磷;深度去除懸浮物，去除率達(dá)到95%以上，常規(guī)的二次處理無法滿足其需要，尚需要增加深度處理系統(tǒng)方能滿足要求。

　　根據(jù)本廠的實(shí)際運(yùn)行情況，二級(jí)處理已經(jīng)采用了較先進(jìn)的除磷脫氮工藝，本次升級(jí)改造工程要充分利用已有的設(shè)施，以盡可能的減少工作工程量、減少投資和運(yùn)行費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)升級(jí)目標(biāo)。為達(dá)到上述處理目標(biāo)，結(jié)合廠區(qū)實(shí)際情況，本次升級(jí)改造的總體工藝方案思路確定為：增加深度處理工藝，使出水的SS、TP滿足一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

　　4. 深度處理工藝方案的選擇

　　根據(jù)對(duì)新華污水廠現(xiàn)狀水質(zhì)及需要達(dá)標(biāo)的指標(biāo)進(jìn)行分析后，認(rèn)為本工程BOD和NH4+-N可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，COD及TN可通過調(diào)整運(yùn)行參數(shù)達(dá)到穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，暫不需考慮增加反硝化或補(bǔ)充外加碳源等生物深度處理措施[1]。本次提標(biāo)改造的目標(biāo)主要是針對(duì)SS和TP通過深度處理去除。深度處理常用方法主要有絮凝沉淀、過濾及膜處理技術(shù)等。

　　(1)絮凝—沉淀

　　化學(xué)絮凝是在二級(jí)生物處理基礎(chǔ)上的深度處理技術(shù)，其有兩方面的作用，一是通過投加堿式氯化鋁等主要針對(duì)水中溶解性磷酸鹽，通過化學(xué)反應(yīng)形成難溶性的沉淀，排出系統(tǒng)，達(dá)到除磷的目的;二是通過投加混凝劑使部分懸浮物質(zhì)凝聚成絮凝體沉淀下來，因此對(duì)懸浮物質(zhì)也有一定的去除。

　　(2)過濾

　　過濾一般是指以濾料層截留水中懸浮雜質(zhì)，從而使水獲得澄清的工藝過程。過濾的功效，不僅在于進(jìn)一步降低水的濁度，使?jié)岫冗_(dá)到10mg/L以下，而且水中有機(jī)物、細(xì)菌乃至病毒等將隨水的濁度降低而被部分去除。至于殘留于濾后水中的細(xì)菌、病毒等在失去渾濁物的保護(hù)或依附時(shí)，在濾后消毒過程中也將容易被殺滅，為濾后消毒創(chuàng)造了良好條件。

　　(3)膜處理技術(shù)

　　膜處理技術(shù)由于高效、實(shí)用、可調(diào)、節(jié)能和工藝簡(jiǎn)便，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于水處理領(lǐng)域。目前開發(fā)應(yīng)用較多的有超濾、納濾和反滲透三種。超濾膜具有攔截細(xì)菌和藻類、小顆粒懸浮物、濁度、色度及大分子有機(jī)物的功能。通常攔截分子量在6000～3000以上。納濾膜能去除如消毒生成物、農(nóng)藥和殺蟲劑等合成有機(jī)物和天然有機(jī)物、硬度成分、及其它離子(NO3-、Fe、砷)等。反滲透是常用于脫鹽和小分子有機(jī)污染物的方法之一,當(dāng)然也具有脫除色度、濁度、SS和細(xì)菌的能力。但是為了反滲透的穩(wěn)定運(yùn)行,水在進(jìn)反滲透以前要進(jìn)行預(yù)處理。反滲透的優(yōu)點(diǎn)是脫除鹽及污染物的效率高,缺點(diǎn)是投資高,運(yùn)行成本高,產(chǎn)水率低。

　　綜上所述，若使用超濾膜的話，平均造價(jià)近1000元/m3，對(duì)于新華這種大型污水廠來說造價(jià)過于昂貴，在水質(zhì)沒有特殊要求的情況下，一般不考慮采用。本次提標(biāo)改造的主要任務(wù)是解決TP和SS，因此應(yīng)主要考慮物理化學(xué)手段，從投資及運(yùn)行成本分析，為節(jié)約土地，應(yīng)盡量選用占地較小的構(gòu)筑物，同時(shí)應(yīng)盡量選擇水頭損失較小的構(gòu)筑物以降低能耗，此外為便于管理應(yīng)考慮自動(dòng)化程度較高的處理方式。因此，符合上述要求的污水深度處理工藝中，采用混凝沉淀過濾、直接過濾和微過濾是合適的。考慮到本工程改造重點(diǎn)是除磷，而除磷加藥量較大，使得微過濾過程中易發(fā)生水質(zhì)穿透，混凝沉淀過濾工藝穩(wěn)定，可靠性高、能去除二級(jí)處理出水中的絕大部分污染物，減輕了過濾的負(fù)擔(dān)，因此本工程選擇過濾前增加混凝沉淀是有必要的。在充分考慮各方面因素后，本次改造工程新建深度處理采用了高效沉淀池(快速混合、慢速絮凝、強(qiáng)化沉淀)+纖維濾布轉(zhuǎn)盤濾池工藝。

　　高效沉淀池是一種集快速混合、慢速絮凝、強(qiáng)化沉淀于一體[2]的強(qiáng)化沉淀技術(shù)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。其特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，高效沉淀池其占地面積大約只有平流沉淀池的1/5;啟動(dòng)速度快;處理性能穩(wěn)定，能夠有效抵抗水量、水質(zhì)的忽然變化;排泥濃度高，無需濃縮，可直接脫水;適用于高濁水、低溫低濁水、高藻水。同時(shí)，由于有污泥回流系統(tǒng)，可節(jié)約藥耗。

　　圖1 高效沉淀池結(jié)構(gòu)圖

　　濾布濾池采用纖維濾布轉(zhuǎn)盤濾池，如圖2所示。該設(shè)備的核心裝置是中間的過濾轉(zhuǎn)盤，它由多塊扇形組成，上面包裹著濾布，屬于插拔式結(jié)構(gòu)，運(yùn)輸維修特別方便。驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，水流經(jīng)過濾盤后實(shí)現(xiàn)清水和泥水分離，泥水通過集泥槽排走，清水進(jìn)入出水廊道。轉(zhuǎn)盤濾池常見的形式有內(nèi)進(jìn)外出和外進(jìn)內(nèi)出兩種，差異在于進(jìn)出水方式的不同。濾布材料有平絨和長絨兩種。同孔徑時(shí)長絨相對(duì)截留率更高，但反沖洗難度更大，使用時(shí)間久后清洗會(huì)變得困難。纖維轉(zhuǎn)盤濾池的運(yùn)行狀態(tài)包括：過濾、反沖洗、排泥狀態(tài)[3]。

　　(1)過濾：污水經(jīng)進(jìn)水堰后重力流進(jìn)入濾池，通過濾布過濾，過濾液經(jīng)中空管收集后，經(jīng)過出水堰排出濾池。在清洗過程中，過濾仍在進(jìn)行中，整個(gè)運(yùn)行過程中過濾均為連續(xù)的。

　　(2)清洗：過濾中部分污泥吸附于纖維濾布表面中，逐漸形成污泥層。隨著濾布上污泥的積聚，濾布過濾阻力增加，濾池水位逐漸升高。濾池內(nèi)的壓力傳感器監(jiān)測(cè)池內(nèi)液位變化，當(dāng)該池內(nèi)液位到達(dá)清洗設(shè)定值(高水位)時(shí)，PLC即可啟動(dòng)反洗泵，開始清洗過程。反洗時(shí)間和周期可以調(diào)整，進(jìn)水濃度較高時(shí)也可連續(xù)反沖洗。

　　(3)排泥：纖維轉(zhuǎn)盤濾池的過濾轉(zhuǎn)盤下設(shè)有集泥槽，通過高壓反沖洗噴頭將濾布上的污泥沖落成泥水進(jìn)入集泥槽，通過出泥管排出。

　　本次纖維轉(zhuǎn)盤的過濾介質(zhì)為尼龍纖維毛濾布，濾布以聚酯纖維作為絨毛支撐體，其標(biāo)稱孔徑為10μm，濾布介質(zhì)有3～5mm的有效過濾深度，可使固體粒子在有效過濾厚度中與過濾介質(zhì)充分接觸，將超過尺寸的粒子截獲，濾布的有效深度還能夠存儲(chǔ)捕獲的粒子，減少反沖洗流量，同時(shí)還可減少正常運(yùn)行時(shí)的水頭損失。進(jìn)水方式為內(nèi)進(jìn)外出。

　　圖2纖維濾布轉(zhuǎn)盤濾池圖

　　5. 工藝設(shè)計(jì)

　　本次提標(biāo)改造的構(gòu)筑物有：提升泵房(改建)、高效沉淀池、濾布濾池及紫外消毒池、污泥脫水機(jī)房及加藥間、變配電間、儲(chǔ)泥池、出水流量計(jì)井、出水在線監(jiān)測(cè)間等八座構(gòu)筑物。下面就主要構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)進(jìn)行描述。

　　(1)提升泵房(改建)設(shè)計(jì)

　　本次工程采取二次提升方式，對(duì)原退水泵房進(jìn)行改造，使其成為深度處理的提升泵房。原退水泵房為洪水期間污水廠排水所用，年運(yùn)行使用次數(shù)為三至四次。將其改造為深度處理的提升泵房，雖然對(duì)現(xiàn)狀水廠運(yùn)行有一定干擾，但通過聯(lián)通泵房進(jìn)出水管以及在枯水期施工，可以將影響降至最低，可以避免對(duì)廠區(qū)管線大規(guī)模的改造而影響生產(chǎn)和運(yùn)營管理。提升泵房設(shè)計(jì)規(guī)模為20.0萬m³/d，并考慮1.3倍的峰值系數(shù)。泵房主要設(shè)備：潛污泵6臺(tái)，4用2備;單泵流量3000m3/h，揚(yáng)程8m;功率160Kw。根據(jù)集水池液位，由PLC自動(dòng)控制。水泵按順序輪值運(yùn)行，也可現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制，配變頻器控制。

　　(2)高效沉淀池設(shè)計(jì)

　　混合、絮凝、斜板沉淀一體化鋼筋混凝土池;設(shè)計(jì)規(guī)模20萬m³/d;2座，分4池;單座設(shè)計(jì)流量Qmax=5416.67m³/h;單座各段有效尺寸，混合池凈尺寸：L×B×h=5.8m×4.5m×5.8m/池，2池;絮凝池尺寸：L×B×h=16.0m×6.0m×7.85m/池，2池;斜板沉淀池：L×B×h=16.0m×16.0m×7.80m/池，2池;斜管安裝面積512 m2，斜管L=1.5m，H=1.3m，安裝角度60°。

　　(3)濾布濾池及紫外消毒池設(shè)計(jì)

　　濾布濾池與紫外消毒渠合建，為矩形鋼筋混凝土槽式結(jié)構(gòu)。濾布濾池的反沖洗泥水回流至高效沉淀池進(jìn)水區(qū)。濾布濾池1座，分8池;單池設(shè)計(jì)流量：1354.2m³/h;單組尺寸：L×B×h=8.87m×3.0m×1.56m/池。紫外消毒系統(tǒng)采用低壓高強(qiáng)型，單組Q=10×104m3/d，共兩組，峰值系數(shù)1.3，按出水一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)糞大腸桿菌低于1000個(gè)/L來設(shè)計(jì)。

　　6. 工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn)

　　(1)采用了高效沉淀池和濾布濾池的組合模式

　　濾布濾池具有出水水質(zhì)好，反沖洗高效，占地面積相對(duì)較小以及水頭損失小等顯著特點(diǎn)。但使用濾布濾池時(shí)必須控制進(jìn)入過濾系統(tǒng)的懸浮物濃度，懸浮物濃度過高容易導(dǎo)致過濾和清洗系統(tǒng)頻繁啟動(dòng)。使用化學(xué)藥劑對(duì)懸浮物進(jìn)行絮凝，化學(xué)藥劑對(duì)濾布有粘附作用，因此在使用濾布濾池過濾工藝時(shí)，應(yīng)在混凝工藝后增加沉淀，使大量懸浮物在沉淀階段沉降下來，保證懸浮物濃度不會(huì)超過后續(xù)過濾系統(tǒng)的要求。同時(shí)，沉淀可攜帶10%左右的COD以污泥沉降下來，同期加入除P化學(xué)藥劑，可使TP同步降低。采用高效沉淀池，同時(shí)滿足了絮凝和沉淀的要求。

　　(2)對(duì)自控設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，增強(qiáng)自控水平

　　為了增加脫氮除磷效果，本次升級(jí)改造工程在生化池增加了自動(dòng)投藥設(shè)備以及硝氮儀等自控設(shè)備，應(yīng)用這些傳感設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)具有較好的靈活性，可以在水質(zhì)情況產(chǎn)生較大波動(dòng)的時(shí)候，通過加藥、控制回流比和外加碳源投加量，達(dá)到保證處理效果，節(jié)能減排和提高自動(dòng)化運(yùn)行水平的效果

　　(3)設(shè)計(jì)充分考慮與原廠的統(tǒng)籌結(jié)合，施工組合合理有序

　　本工程設(shè)計(jì)中充分考慮與原廠構(gòu)筑物的結(jié)合，統(tǒng)籌布置、維持工藝完整性、統(tǒng)一性。考慮污水廠用地緊張的現(xiàn)狀，在盡可能減少擾動(dòng)原有構(gòu)筑物的前提下進(jìn)行必要的改造或擴(kuò)建，同時(shí)注重與現(xiàn)有污水廠設(shè)施的協(xié)調(diào)。并結(jié)合工程實(shí)施地點(diǎn)的地質(zhì)情況，對(duì)工藝的選擇、對(duì)構(gòu)筑物的高程確定，進(jìn)行深入的分析。與運(yùn)行方進(jìn)行協(xié)商協(xié)調(diào)，最大程度的減少對(duì)原有設(shè)施的影響，減少對(duì)已建構(gòu)筑物的土建改造、減少改造期間的停水時(shí)間，保證正常運(yùn)行。

　　7. 結(jié)語

　　新華污水處理廠一級(jí)A標(biāo)升級(jí)改造工程規(guī)模較大，改造難度較高。升級(jí)改造對(duì)污染物去除率的要求很高，從而對(duì)工藝的選擇要求高。本次升級(jí)改造目標(biāo)是去除SS和TP，深度處理采用了高效沉淀池(快速混合、慢速絮凝、強(qiáng)化沉淀)+濾布濾池工藝。本次升級(jí)改造設(shè)計(jì)中注重對(duì)新工藝、新技術(shù)、新產(chǎn)品的應(yīng)用。工程運(yùn)行后預(yù)計(jì)出水效果如表3所示

　　表3 新華污水廠理論預(yù)測(cè)進(jìn)出水水質(zhì)

　　BOD5CODSSTNNH4+-NTP

　　設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)(mg/L)18030018034304

　　平均去除率(%)869291509367

　　理論出水水質(zhì)預(yù)測(cè)(mg/L)14.54316.6171.981.32

　　在保證出水效果的前提下，節(jié)省工程投資，降低運(yùn)行成本;處理工藝因地制宜并力求技術(shù)先進(jìn)可靠、經(jīng)理合理、高效節(jié)能、操作方便，項(xiàng)目為國內(nèi)相關(guān)污水處理廠的升級(jí)改造提供參考。

　　參考文獻(xiàn)

　　1 王阿華，城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造的若干問題探討，給水排水，2012.02：38～40

　　2 李慧，高效沉淀池的工藝設(shè)計(jì)與應(yīng)用案例，凈水技術(shù)2012，31(2)：84-87

　　3 洪俊明，濾布濾池系統(tǒng)在城市污水深度處理的中試研究，環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2008.10