韓　亮

(遼寧省阜新水文局，遼寧 阜新 123000)

營口市東部污水處理廠一期工程設(shè)計

韓亮

(遼寧省阜新水文局，遼寧 阜新 123000)

[摘要]營口市東部污水處理廠一期工程規(guī)模為10×104 m3/d，通過方案比選確定采用改良 A / A / O 工藝，設(shè)計出水水質(zhì)達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB 18918-2002) 的一級B 標(biāo)準(zhǔn)。介紹了處理工藝流程及其設(shè)計特點，主要處理構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)及附屬構(gòu)筑物，為相關(guān)工程設(shè)計人員提供參考。

[關(guān)鍵詞]污水處理廠；工程設(shè)計；改良 A / A / O 工藝；設(shè)計參數(shù)

營口市位于遼寧省西南部，松遼平原南端，渤海遼東灣東北岸。營口市屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候。主要特點是：四季分明，日照充足，雨量集中，春秋季短，寒冷期長，春季風(fēng)大。年降水量多集中在7、8兩月，全年降雨量650～800 mm，平均704.4 mm。年平均氣溫9℃，極端最高氣溫36.9℃，極端最低氣溫-31℃。境內(nèi)屬東亞季風(fēng)范圍，冬季多北風(fēng)和東北風(fēng)，春、夏、秋三季多西南風(fēng)和偏南風(fēng)，極限最大風(fēng)速達40 m/s。土壤凍結(jié)深度1 m左右。地震基本裂度7度。

隨著城市的經(jīng)濟發(fā)展，人口的增加，城市排水量逐年增加，結(jié)合國家環(huán)渤海治理總體規(guī)劃要求，為緩解城市污水對水體的污染，營口市東部污水治理工程項目建設(shè)已迫在眉睫。營口市東部污水廠規(guī)模確定30萬 m3/d，其中本期只考慮一期10萬 m3/d。廠址位于營口市東部，距莊林路3 km處，，老邊區(qū)前塘村南側(cè)，營口廢棄鹽廠的蒸發(fā)池內(nèi)，占地8.71 ha。

1設(shè)計進、出水水質(zhì)

根據(jù)規(guī)劃，污水處理廠處理水作為中水水源，經(jīng)進一步深度處理后再生為中水回用城市。為節(jié)約總運行成本，本期處理出水水質(zhì)按下一步深度處理不再進行二次生化為原則，確定出水標(biāo)準(zhǔn)達到國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)的“一級標(biāo)準(zhǔn)B標(biāo)準(zhǔn)”。設(shè)計進、出水質(zhì)如表1所示。

表1　設(shè)計進、出水水質(zhì)　mg/L

2工藝方案比選及確定

污水處理方案是在確定污水水質(zhì)、出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、污水處理工藝選擇的基礎(chǔ)上制定的。出水水質(zhì)超過這個標(biāo)準(zhǔn)使工程造價大幅度上升的方案和大大低于此標(biāo)準(zhǔn)的方案均不能入選。在此前提下制定了以下兩個處理方案：第一方案為改進的A2/O工藝方案，第二方案為改良型“氧化溝”方案。

兩個方案都能使處理水達到出水水質(zhì)要求，且都能脫氮除磷。氧化溝活性污泥法，具有處理流程簡單構(gòu)筑物少，一般情況下可不建初沉池和污泥消化池，運行管理簡單，可承受水量、水質(zhì)沖擊負荷，污泥量少等特點，但要求溫度最好在13℃以上，污水溫度小于7℃基本沒有處理效果，特別是冬季轉(zhuǎn)刷曝氣很容易結(jié)冰，不適合污水低溫生化處理，東北地區(qū)除撫順石油二廠因水溫高采用氧化溝外，城市污水包括大連市均未建氧化溝，因此，寒冷的營口市也不宜建氧化溝。改進的A2/O工藝是綜合A2/O工藝和UCT工藝的優(yōu)點，A2/O在池前面增設(shè)了厭氧/缺氧調(diào)節(jié)池。該工藝的曝氣池和一般鼓風(fēng)曝氣池不同的是曝氣廊道首尾相連，水深一般可達到6米，曝氣池內(nèi)分好氧區(qū)和缺氧區(qū)，好氧區(qū)池底安裝有微孔曝氣頭，只安裝潛水?dāng)嚢杵?，潛水?dāng)嚢枰环矫娣乐谷毖鯀^(qū)污泥沉淀，一方面可使混合液在封閉的廊道內(nèi)循環(huán)流動。并且溫度對脫氮除磷的影響小，水質(zhì)穩(wěn)定[1-2]。因此，設(shè)計推薦改進的A2/O工藝方案。具體工藝流程如圖1所示。

圖1　改進的A2/O方案流程圖

本工程處理工藝包括一級處理和二級處理。一級處理設(shè)置格柵、沉砂池和初沉池。城市污水首先通過中格柵來截留大塊的呈懸浮或漂浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)，再由污水提升泵將污水提升至曝氣沉砂池去除比重較大的無機顆粒，曝氣沉砂池的出水進入輻流初沉池，輻流初沉池能去除污水中15%左右的BOD5，從而減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物負荷，降低污水廠運轉(zhuǎn)費用。二級處理采用改進的A2/O工藝，能脫氮除磷，其中曝氣系統(tǒng)采用鼓風(fēng)曝氣中氧利用率較高的微孔曝氣器。經(jīng)生化池處理的水，在輻流二沉池中沉淀，然后進入液氯消毒池進行消毒處理，達標(biāo)水最后排入到受納水體中。

沉淀池排出的污泥經(jīng)污泥回流系統(tǒng)部分回流至生化反應(yīng)池，部分作為剩余污泥排入貯泥池，經(jīng)離心濃縮脫水一體機脫水，泥餅采用堆肥處理，利用嗜熱微生物，使污泥中的有機物和水分好氧分解，達到腐化穩(wěn)定有機物、殺死病原體、破壞污泥中的惡臭成分和脫水的目的，最終供農(nóng)業(yè)利用[3]。

3主要構(gòu)筑物設(shè)計

污水廠根據(jù)推薦方案進行工藝設(shè)計，污水處理構(gòu)筑物按表2中的設(shè)計流量進行設(shè)計。污水廠具體工藝設(shè)計參考室外排水設(shè)計規(guī)范及給水排水設(shè)計手冊完成[4-8]。

表2　污水廠構(gòu)筑物設(shè)計流量表

3.1格柵

污水廠的污水由一根φ1500的污水管從城區(qū)直接接入格柵間。設(shè)計采用中格柵2個，用隔墻隔開，以便檢修。污水過柵流速0.9 m/s，格柵傾角α=60°，格柵柵條寬度為S=10 mm，柵條間距b=20 mm，柵條間隙數(shù)n=106個，柵槽寬度B=3.2 m，進水渠寬B1=1.50 m，進水渠道漸寬部分的長度l1=2.30，柵槽與出水管渠連接處的漸窄部分長度l2=1.15,通過格柵的水頭損失h1=0.1,柵后槽總高度H=1.135,柵槽總長度L=5.6 m。每日柵渣量5.0 m3/d, 宜采用機械清渣。每個格柵設(shè)置1臺除渣設(shè)備。刮除的柵渣經(jīng)無軸螺旋輸送機送至柵渣壓榨間，壓榨后打包外運至場外與污泥一起填埋。格柵除污機選擇三索式，三索式格柵除污機(寬度1.3～3.5 m，安裝傾角60°～90°)無水下運動部件，維護檢修方便，可應(yīng)用于各種寬度、深度的格柵，范圍廣泛。格柵間設(shè)置一臺手動單梁懸掛起重機，起重量2噸，以便安裝和檢修格柵。

3.2曝氣沉砂池

設(shè)兩座沉砂池，并按并聯(lián)設(shè)計。當(dāng)水量較少時，可考慮一個工作，一個備用。最大停留時間為t=2.0 min，池子總有效容積V=180 m3，最大設(shè)計水量時的水平前進流速v1=0.1 m/s，水流斷面面積A=15 m2，池子有效水深h2=3 m，池子總寬度B=5 m；取池子個數(shù)n=2格，每格池子的寬度b=2.5 m，池長L=12 m；取每立方米污水所需的曝氣量0.2 m3，則每小時所需的空氣量1 084 m3；取清除沉砂的時間間隔為2 d，城市污水沉砂量取0.03 L/m3則沉砂斗所需容積6 m3，每個沉砂斗容積3 m3；取斗底寬a1=1.5 m，斗壁與水平面的夾角為60°，斗高h3′=1.0 m，則沉砂斗上口寬為2.8 m，沉砂斗容積為4.76 m3；取池底坡度為0.1，坡向砂斗，則沉砂室高度1.45 m；取超高h1=0.3 m，則池總高度H=4.75 m。風(fēng)量q=17.78 m3/min，最大的風(fēng)壓為4.5 mH2O，與生物反應(yīng)器一同選用鼓風(fēng)機。除砂設(shè)備采用鏈條式刮砂機(排砂能力4.5 m3/h，功率0.75 KW)，其優(yōu)點是：排泥效率高，在循環(huán)的牽引鏈上，每隔2 m左右裝有一塊刮板，因此整個鏈上的刮板較多，使刮泥保持連續(xù)；刮泥撇渣兩用，結(jié)構(gòu)簡單。

3.3輻流初沉池

采用中心進水，周邊出水的普通輻流沉淀池，該池運行穩(wěn)定，管理簡單，排泥方便，對大、中型污水廠比較經(jīng)濟。本工程共設(shè)2座沉淀池，池子直徑D=41.5 m，取沉淀時間t=1.5 h，則沉淀部分有效水深h2=3.0 m，表面負荷q′=2 m3/(m2·h)，沉淀部分水面面積F=1 354 m2，沉淀部分有效容積V′=4 062 m3；采用機械排泥，污泥在斗內(nèi)貯存時間為4 h，污泥斗部分所需容積21.3 m3，污泥斗容積12.82 m3，污泥斗以上圓錐體部分容積V2=468 m3，可貯存污泥總體積480 m3；取超高為h1=0.3 m，緩沖層為h3=0.5 m，則沉淀池總高度5.71 m。沉淀池邊高度3.8 m，徑深比10.9。刮泥機械采用周邊傳動式刮泥機(型號DZG-40，功率1.5 kw)。

3.4改進A/A/O池

1)設(shè)計參數(shù)選擇

設(shè)計參數(shù)選擇如表3所示。

表3　改進A/A/O池設(shè)計參數(shù)

2)反應(yīng)池尺寸確定

反應(yīng)池有效容積為55 167 m3。生物選擇器、厭氧段、缺氧段、好氧段的水力停留時間分別為t1，t2，t3，t4，取t1∶t2∶t3∶t4=1∶1∶3∶7，因為t=12 h，所以t1=1.0 h，t2=1.0 h，t3=3.0 h，t4=7.0 h。 設(shè)4組池子，取其中的一組池子來做計算，每組體積13 792 m3，取有效池深為5 m，超高0.5 m，則池總高5.5 m，有效面積為2 760 m2，相應(yīng)厭氧/缺氧調(diào)節(jié)池、厭氧池、缺氧池、好氧池的面積分別為S1=230 m2S2=230 m2S3=690 m2S4=1610 m2，厭氧/缺氧調(diào)節(jié)池、厭氧池、缺氧池、好氧池采用合建式，中間設(shè)隔板。每組池分三個廊道，每個廊道寬8 m，則池長為345 m，所以厭氧/缺氧調(diào)節(jié)池、厭氧池、缺氧池、好氧池的池長分別為：L1=9.58 m，L2=9.58 m，L3=28.7 m，L4=67.6 m，則池外觀長115 m。

3)曝氣系統(tǒng)布置

氧化需氧量15 400 kg/d，硝化需氧量15 180 kg/d，反硝化脫氧產(chǎn)氧量8 120 kg/d, 污泥內(nèi)源呼吸需氧量778 kg/d, 維持溶解氧濃度所需要的氧量525 kg/d，則總需氧量D為23 763 kg/d。本設(shè)計采用鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)，需氧量由計算可知D=23 763 kg/d=990 kg/h，選擇HYW微孔曝氣器(直徑200 mm，曝氣量0.8～3 m3/h·個，服務(wù)面積0.3～0.75 m2/個，氧利用率20%～25%)。布置空氣管道時，在相鄰的兩個廊道的隔墻上設(shè)一根干管，一共6根干管，在每根干管上設(shè)12對配氣豎管，共有24條配氣豎管。全曝氣池共設(shè)144條配氣豎管。由微孔曝氣器的服務(wù)面積0. 6 m2可知其服務(wù)半徑為0.44 m，為保供氣安全取0.3 m，在空氣豎管下再布置9根空氣支管，支管上安裝微孔曝氣器。每根支管間距為0.9 m，與墻相距 0.4 m，所以每根支管上對稱布置10個曝氣頭，一共要布置12 960個微孔曝氣器。每根豎管的供氣量為165 m3/h，好氧區(qū)曝氣平面面積為1 622 m2，每個微孔曝氣器的服務(wù)面積為0.6 m2，所需空氣擴散器的總個數(shù)為10 814個。每個空氣擴散器的配氣量為1.84 m3/h。

4)鼓風(fēng)機選擇

空氣擴散裝置安裝在距曝氣池底0.2 m處，因此鼓風(fēng)機所需壓力為62 kpa，曝氣沉砂池所需空氣量為1 084 m3/h，壓力損失小于曝氣池所需的壓力，則鼓風(fēng)機總供氣量按最大時計為31 976 m3/h，即533 m3/min，按平均時計為24 597 m3/h，即410 m3/min。據(jù)此選定GM型單級高速離心鼓風(fēng)機(風(fēng)壓65 kpa，風(fēng)量160 m3/min，所用電動機型號YK400M-2，電動機功率280 kw)5臺，正常條件下，3臺工作，2臺備用；高負荷時，4臺工作，1臺備用。

3.5改進輻流二沉池

采用輻流式沉淀池，同時考慮到活性污泥不易沉降，中心進水周邊出水的輻流式沉淀池沉淀效率不高，所以采用改進的輻流沉淀池——周邊進水周邊出水式輻流沉淀池作為二沉池。該沉淀池沉淀效率較高，有利于泥水分離，出水效果好。

設(shè)計池子個數(shù)為4個，表面負荷為1 m/(m2·h)，沉淀時間為t=3.0 h，采用機械排泥方式排泥。沉淀部分水面面積F為1 354 m2，池子直徑D為42 m，單池設(shè)計流量Q0為1 354 m/h，堰口負荷1.36 L/(s·m)，固體負荷為118.8 kg/(m2·d)，澄清區(qū)高度3.0 m，污泥區(qū)高度1.49 m，池邊深度3.5 m，泥斗上端r為2 m，下端r2為1 m，高度h4為1.0 m。取池底坡度為0.05，則池底落差h3為1.05 m。取超高h1=0.3 m，則沉淀池高度H為5.85 m。

3.6接觸池

處理后的城市污水，水質(zhì)已經(jīng)改善，但水中仍含有大量的致病細菌和寄生蟲卵。根據(jù)國家規(guī)定，污水處理廠出水應(yīng)進行消毒處理。設(shè)計采用液氯消毒。為了保證污水與液氯有充足的接觸時間，在加氯后設(shè)置消毒接觸池，液氯與污水接觸時間采用30 min，并保證剩余氯不小于0.5 mg/L，則接觸池的容積為2 708 m3，設(shè)兩座接觸池并聯(lián)運行，則單池容積為1 354 m3，接觸池按沉淀池來計算，采用3廊道式，廊道寬6 m，接觸池深3 m，接觸池的長寬分別定為25 m和18 m。加氯量為611.30 kg/d，即25.47 kg/h，選用兩臺REGAL型加氯機，一用一備。

4附屬構(gòu)筑物設(shè)計

4.1鼓風(fēng)機房

鼓風(fēng)機房給曝氣沉砂池、曝氣池提供空氣。采用GM型單級高速離心鼓風(fēng)機5臺，正常條件下，3臺工作，2臺備用；高負荷時，4臺工作，1臺備用。每臺鼓風(fēng)機設(shè)一個進口風(fēng)量調(diào)節(jié)設(shè)施，根據(jù)曝氣沉砂池、曝氣池需氧量，自動調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機供氣量。鼓風(fēng)機房平面尺寸約為15 m×5 m。

4.2污水泵房

水泵揚程為9.91 m，流量為5 416.7 m3/h，選用六臺400 ZZB-12，四臺并聯(lián)工作，兩臺備用，每臺流量為1 500 m3/h，揚程12.0 m，轉(zhuǎn)速980 r/min，電動機功率90 kW，效率85%，氣蝕余量4.5 m。泵房的長度約為2 0 m，寬度約為7 m。

4.3加氯間

加氯間與氯庫合建，加氯量按6 mg/L計，采用流量配比控制。加氯設(shè)備采用真空加氯機，選用兩臺，一用一備。氯庫按照加氯量考慮，儲存氯瓶12個，為10 d的加氯量。余氯測定選用微量2 000余氯分析儀，為防止漏氯事故發(fā)生，選用LX-1000型漏氯中和裝置一套，同時安裝漏氯報警儀1臺。 加氯間平面尺寸9 m×6 m，氯庫平面尺寸21 m×9 m。

4.4污泥回流泵房

污泥回流泵房平面尺寸28 m×7 m，泵池深6.5 m。內(nèi)設(shè)6臺回流污泥泵，四用二備，單臺流量1 400 m3/h,揚程6.0 m，功率61 kw，電機轉(zhuǎn)速735 rpm。污泥回流泵房與高壓配電室合建。

4.5貯泥池

設(shè)方形貯泥池一座，用于貯存污泥，貯泥池的尺寸10 m×12 m×3.5 m。貯泥池能夠貯存4 h的污泥量。

4.6污泥脫水間

污泥脫水間內(nèi)設(shè)離心濃縮脫水一體機(處理量為60～80 m3/h，長為2 900 mm，寬為2 460 m，高為2 880 mm)2臺，1用1備，每天工作時間為24 h。污泥在脫水之前投加聚丙烯酰胺。濃縮機進泥含水率為99.2%，離心脫水機進泥含水率為97%，出泥含水率為80%。污泥脫水間平面尺寸36 m×9 m。

5結(jié)語

營口市東部污水處理廠一期工程設(shè)計規(guī)模10萬 m3/d，污水處理主體采用改進A/A/O工藝，污泥處理采用濃縮脫水一體機，出水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB 18918-2002) 的一級B 標(biāo)準(zhǔn)， 經(jīng)進一步深度處理后再生為中水回用城市，目前該工程已投入運行，運行效果穩(wěn)定。

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[收稿日期]2016-03-21

[作者簡介]韓亮(1981-)，女，遼寧阜新人，工程師，主要從事水文和水質(zhì)化驗工作。

[中圖分類號]P641.2

[文獻標(biāo)識碼]A

[文章編號]1004-1184(2016)03-0196-03