秦 川，戴 紅，郝 靜，龔 正

（1.中國市政工程西南設(shè)計研究總院有限公司，四川成都 610081；2.成都市市政工程設(shè)計研究院有限公司，四川成都 610023）

梓潼縣隸屬于四川省綿陽市，位于綿陽市東北方。2014年7月設(shè)立四川梓潼經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，以食品、輕紡和機械制造為主導產(chǎn)業(yè)，兼顧城市副中心功能，包括安置區(qū)、城市居住小區(qū)和配套公共服務(wù)設(shè)施。經(jīng)濟開發(fā)區(qū)目前有1座處理規(guī)模為5 000 m3/d的臨時污水處理廠，處理規(guī)模和出水水質(zhì)均不能完全滿足要求。多余污水排至縣城生活污水處理廠，同時又對生活污水處理廠運行造成較大沖擊。根據(jù)經(jīng)開區(qū)產(chǎn)業(yè)布局及環(huán)保要求，需新建工業(yè)污水處理廠。

1 項目概況

1.1 設(shè)計規(guī)模及進出水水質(zhì)

工業(yè)污水處理廠位于經(jīng)開區(qū)最南邊，與潼江相鄰，根據(jù)規(guī)劃，工業(yè)污水處理廠一期和二期規(guī)模均為2×104m3/d，遠期污水處理總能力達到4×104m3/d，其中工業(yè)污水量為2.5×104m3/d，生活污水為1.5×104m3/d。本次設(shè)計為一期工程，出水水質(zhì)除TN和NH3?N以外，其余均執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A標準，TN≤10 mg/L，NH3?N≤1.5 mg/L。本 工 程 設(shè) 計 進 出 水 水 質(zhì)見表1。

表1 設(shè)計進出水水質(zhì)Table 1 Design influent and effluent quality mg/L

1.2 工藝選擇及流程

工藝選擇需要考慮以下因素：（1）廠區(qū)中間有110 kV高壓線橫穿，土地利用率較低；（2）BOD5/COD平均值為0.31，生化性較差；（3）工業(yè)污水來水水量、水質(zhì)不均勻，波動幅度大；（4）經(jīng)開區(qū)企業(yè)偷排現(xiàn)象較多，對污水廠運行沖擊較大；（5）出水TN≤10 mg/L，僅靠常規(guī)的硝化和反硝化生化處理無法穩(wěn)定達標〔1〕。

考慮到污水廠占地面積小、出水水質(zhì)低，因此考慮選用工藝流程短、處理效果好的A2/O/A+MBR工藝。MBR較高的回流污泥濃度使得生化池池內(nèi)污泥濃度高，生物池處理能力強、設(shè)計池體容積相對減小〔2〕。經(jīng)工藝比選，最終確定本工程污水處理工藝流程為：預處理+調(diào)節(jié)池+水解酸化池+A2/O/A+MBR池+接觸消毒。消毒采用次氯酸鈉，污泥采用離心脫水至含水率為80%后外運處置，工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程Fig. 1 Process flow chart

2 工程設(shè)計

2.1 預處理系統(tǒng)

預處理系統(tǒng)分為3個部分，包括：粗格柵+提升泵房、細格柵+曝氣沉砂池、調(diào)節(jié)池及事故池。

（1）粗格柵+提升泵房。粗格柵設(shè)計規(guī)模為4×104m3/d，設(shè)置2臺回轉(zhuǎn)式格柵除污機，柵條間隙20 mm，主要去除污水中較大的漂浮物。提升泵房近期設(shè)置3臺潛污泵，2用1備，1臺為變頻泵，遠期增加3臺。潛污泵的Q=600 m3/h，H=13.0 m，N=45 kW。粗格柵和提升泵房為全地下結(jié)構(gòu)。

（2）細格柵+曝氣沉砂池。設(shè)計規(guī)模為4×104m3/d，細格柵設(shè)置2臺循環(huán)齒耙格柵除污機，柵條間隙3 mm，主要用于截留污水中較小的漂、懸浮物，以保證后續(xù)處理流程正常。曝氣沉砂池1座分2格，設(shè)計停留時間為4 min，最大流量時水平流速為0.08 m/s，供氣量為4 m3/min。

（3）調(diào)節(jié)池、事故池。調(diào)節(jié)池主要用于調(diào)節(jié)進水水量與水質(zhì)，事故池主要用于收集突發(fā)性水質(zhì)和水量激增所產(chǎn)生的污水。調(diào)節(jié)池一期設(shè)置1座，二期增加1座，1座分2格，半地下式結(jié)構(gòu)，設(shè)計停留時間為8 h，土建尺寸為53.35 m×41.75 m×6.7 m，潛污泵2用1備，Q=600 m3/h，H=9.0 m，N=22 kW，2臺變頻。

2.2 水解酸化池及膜格柵

（1）水解酸化池。水解酸化池設(shè)計停留時間為6 h，土建尺寸為44.9 m×28.9 m×6.7 m，主要將有機物厭氧處理過程控制在水解酸化階段，將大分子難降解有機物分解為簡單有機物，提高廢水的可生化性。采用多點布水器均勻布水，池內(nèi)設(shè)有酶浮填料，增加微生物量。

（2）膜格柵。膜格柵采用內(nèi)徑流板式膜格柵2套，柵條間隙1 mm。格柵渠2條，采用地上式結(jié)構(gòu)，與水解酸化池合建。

2.3 A2/O/A?MBR系統(tǒng)

（1）A2/O/A生化池+膜池。生物反應(yīng)池是本工程的核心處理構(gòu)筑物，包括厭氧池、一級缺氧池、好氧池、二級缺氧池和膜池?？偼Ａ魰r間13.6 h，厭氧區(qū)停留時間1.7 h，一級缺氧區(qū)停留時間2.4 h，好氧區(qū)停留時間6.5 h，二級缺氧區(qū)停留時間1.5 h，膜池停留時間1.5 h，總尺寸為55 m×36.5 m×7.3 m?；亓鞅葹椋耗こ鼗亓髦梁醚醭?00%～400%、好氧池回流至一級缺氧池150%～300%、二級缺氧池至厭氧池100%～200%。污泥設(shè)計質(zhì)量濃度為：膜池10 g/L、好氧區(qū)和二級缺氧區(qū)8.0 g/L、一級缺氧區(qū)6.0 g/L、厭氧區(qū)5.3 g/L。設(shè)計泥齡22 d，單位質(zhì)量MLSS的污泥負荷0.04 kg/（kg·d）（以BOD5計），生化池氣水比為6.9∶1。膜池共有8個廊道，并列運行，每個廊道4個膜組器，單組膜面積為1 650 m2。設(shè)計膜通量≤16 L/（m2·h），膜組件采用中空纖維PVDF膜，孔徑≤0.4 μm。

（2）膜生產(chǎn)車間。膜生產(chǎn)車間主要進行產(chǎn)水、超濾膜反洗。配產(chǎn)水泵5臺（4用1備），Q為210～300 m3/h，H=10 m，N=18.5 kW；膜系統(tǒng)過濾周期：過濾7 min、空曝氣1 min。膜清洗泵3臺（2用1備），Q=280 m3/h，H=10 m，N=15 kW。膜吹掃鼓風機5臺（4用1備），Q=20 m3/min，風壓60 kPa，N=30 kW；配有次氯酸鈉和檸檬酸投加系統(tǒng)。

2.4 消毒與加氯系統(tǒng)

接觸消毒池設(shè)計停留時間為40 min，采用次氯酸鈉消毒（投加量為15 mg/L），出水可作為廠內(nèi)中水回用，主要用于加氯、加藥、污泥脫水等生產(chǎn)使用，以及廠內(nèi)綠化灌溉、景觀、道路沖洗和建筑沖廁使用。

加氯間1座，配有次氯酸鈉發(fā)生器2臺，1用1備，有效氯產(chǎn)量12.5 kg/h。計量泵2臺，1用1備，Q=90 L/min，H=8 m，N=0.37 kW。

2.5 污泥脫水與加藥系統(tǒng)

（1）污泥脫水車間。污泥脫水車間1座。剩余污泥干重為3.1 t/d，設(shè)計進泥含水率99%，脫水后含水率為80%。采用離心濃縮脫水一體機2臺，1用1備，水力負荷為20 m3/h，固體負荷為195 kg/h。絮凝劑采用聚丙烯酰胺，投加量為16 kg/d。

（2）加藥間。①化學除磷。除磷藥劑采用聚合氯化鋁（PAC），投加量為17 mg/L，投加至生化池出水堰處，配比體積分數(shù)為10%。安裝隔膜計量泵3臺，2用1備，Q為100～300 L/h，P=0.3 MPa，N=0.25 kW。②碳源投加間?？紤]進水水質(zhì)C/N、BOD5/TP的比值小于設(shè)計值，容易造成出水TN不達標，因此需考慮進水碳源不足時，投加乙酸鈉作為補充碳源。普遍認為C/N≥4時，反硝化完全，本工程設(shè)計進水C/N=2.5，因此需要補充碳源。

乙酸鈉投加量(mg/L)=(4?CBOD5/CN)×CN/η〔3〕，其中：CBOD5為設(shè)計進水BOD5，mg/L；CN設(shè)計進水TN，mg/L；η為單位乙酸鈉折合成BOD的量，取0.52。

乙酸鈉最大投加量為145 mg/L，采用乙酸鈉固體溶解后投加，安裝一體化乙酸鈉制備裝置1套，制備能力為2 000 L/h，N=5 kW。

3 設(shè)計特點

（1）為了應(yīng)對工業(yè)污水處理廠進水水量和水質(zhì)的劇烈變化，設(shè)置調(diào)節(jié)池均衡水量和水質(zhì)，由于缺少進水量變化曲線，因此設(shè)計停留時間為8 h。為應(yīng)對突發(fā)性進水水質(zhì)變化和水量激增的情況，設(shè)置事故池收集水質(zhì)超標或多余廢水〔4〕。

（2）采用水解酸化池提高廢水可生化性。本工程設(shè)計進水B/C僅為0.31，不利于生物脫氮除磷。采用水解酸化工藝對難降解或大分子有機物進行水解發(fā)酵，可以提高污水的B/C〔5〕。枝江市城西污水處理廠采用水解酸化作為預處理工藝，明顯提高了污水的可生化性，運行結(jié)果表明停留時間為6 h時運行效果最好〔6〕。

（3）優(yōu)化設(shè)置厭氧池、一級缺氧池、好氧池、二級缺氧池和膜池，強化深度脫氮，形成兩級A/O串聯(lián)反應(yīng)；二級缺氧池實現(xiàn)內(nèi)源反硝化，節(jié)省碳源投加〔7〕；膜池兼做好氧池，進一步降解有機物和去除氨氮。設(shè)置兩段配水技術(shù)，在運行時將進水靈活地分配到厭氧區(qū)和一級缺氧區(qū)，為厭氧釋磷和反硝化脫氮充分提供碳源，增加系統(tǒng)的靈活性。本工程設(shè)置三段回流：第一段膜池污泥回流至好氧池前端，以維持好氧池的污泥濃度，污泥回流比為200%～400%；第二段好氧池末端混合液回流至一級缺氧池前端，進行反硝化脫氮，混合液回流比為150%～300%；第三段二級缺氧池末端回流至厭氧池進水端，維持厭氧池污泥濃度，該段混合液硝態(tài)氮最低，可以消除硝態(tài)氮對除磷的影響，同時該段污泥濃度高，可以減少回流污泥量節(jié)省能耗，污泥回流比為100%～200%。

4 運行研究

4.1 調(diào)試期間運行效果研究

該工程于2021年3月進行調(diào)試運行，經(jīng)過30 d調(diào)試，出水水質(zhì)、污泥泥齡、回流量等指標基本達到設(shè)計要求。經(jīng)開區(qū)工業(yè)污水處理廠實際進水量為11 000～12 000 m3/d，僅為一期設(shè)計規(guī)模的55%～60%。根據(jù)建設(shè)單位統(tǒng)計，工業(yè)廢水排放量約為9 000～10 000 m3/d，生活污水排放量約為2 000 m3/d。經(jīng)開區(qū)工業(yè)廢水主要為食品、輕紡等企業(yè)排放工業(yè)廢水，由于配套城市居住小區(qū)和公共服務(wù)設(shè)施還在建設(shè)中，因此整個經(jīng)開區(qū)生活污水量較少。調(diào)試過程中最后5 d的實際進出水水質(zhì)見表2。

表2 調(diào)試過程中進出水水質(zhì)Table 2 Influent and effluent quality during commissioning operation mg/L

由表2可知，調(diào)試運行后出水主要污染物指標均能滿足設(shè)計出水水質(zhì)要求。實際進水BOD5基本在70～100 mg/L范圍內(nèi)，導致調(diào)試期間乙酸鈉投加量偏大，平均投加量約為175 mg/L，平均日投加量為3.5 t。PAC投加量約為25～30 mg/L，高于設(shè)計投加量，主要是由于生物除磷效果未達到預期水平。膜池實際污泥質(zhì)量濃度為7～8 g/L，好氧池污泥質(zhì)量濃度為5～6 g/L，均低于設(shè)計污泥濃度，主要是由于水量未達到設(shè)計規(guī)模，無法維持較高的污泥濃度。

4.2 優(yōu)化調(diào)度運行效果研究

本工程調(diào)試運行期間，由于進水BOD5較低，為保證出水TN和TP達標，乙酸鈉和PAC投藥量偏大，運行費用較高。

梓潼縣有城市生活污水處理廠（設(shè)計規(guī)模15 000 m3/d）和經(jīng)開區(qū)工業(yè)污水處理廠，城市生活污水處理廠遠期規(guī)劃規(guī)模為30 000 m3/d，目前實際運行規(guī)模為21 000 m3/d，實際出水水質(zhì)能夠達標排放，一直未進行擴建。為減少工業(yè)污水處理廠運行過程中乙酸鈉與PAC的藥耗量，擬考慮通過優(yōu)化調(diào)度，將部分生活污水分流至工業(yè)污水處理廠，待后期經(jīng)開區(qū)生活污水量增加后逐步減少分流污水量。經(jīng)開區(qū)工業(yè)污水處理廠位于城市污水處理廠下游，污水管網(wǎng)系統(tǒng)連通，通過分流井，可以每天分流約6 000～7 000 m3生活污水至工業(yè)污水處理廠。

優(yōu)化調(diào)度后4月—9月平均進出水水質(zhì)運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表3。

表3 4月—9月平均進出水水質(zhì)運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計Table 3 Average influent and effluent quality from March to September mg/L

由表3可知，從4月份進行優(yōu)化調(diào)度后，工業(yè)污水處理廠的實際進水量約為17 000～19 000 m3/d，實際進水水質(zhì)指標中，BOD5和TP均有增加，NH3?N和TN變化較小。乙酸鈉實際投加量約為1～2 t/d，在水量增加的時候，藥耗量只為調(diào)試期間的30%～50%。PAC投加量為5～10 mg/L，藥耗量減少30%～75%，主要因為生物除磷相較于調(diào)試期間得到加強。

5 結(jié)語

本工程設(shè)計規(guī)模為2×104m3/d，采用預處理+水解酸化+A2/O/A?MBR處理工藝，占地面積為86畝（約合57 334 m2），項目總投資為1.2億元，處理成本為1.74元/m3。出水水質(zhì)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A標準，其中TN≤10 mg/L，NH3?N≤1.5 mg/L。污水處理廠處理后尾水排入潼江，該工程對于改善潼江水質(zhì)、保護水生態(tài)環(huán)境，促進梓潼經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)的發(fā)展具有重大意義。