戚墅堰污水厂提标改造工程设计

全国城镇污水处理厂除磷脱氮及深度处理技术交流大会论文集II-98江苏无锡2010年7月戚墅堰污水厂提标改造工程设计刘科军1，张丹1，朱迪2，任亮1，蒋留平1（1.常州市市政工程设计研究院有限公司，江苏常州213003；2.常州市排水管理处，江苏常州213017）摘要：介绍了常州市戚墅堰污水厂提标改造工程的设计特点。采用泥法-膜法联用，对一期工程进行了改造，并在原有工艺流程基础上增加了三级深度处理单元；同时采用扩容减荷，进行了二期扩建工程；最后出水采用臭氧消毒，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。关键词：污水厂；提标改造；臭氧消毒1工程背景2007年5月太湖发生了大规模蓝藻爆发事件。根据国务院、江苏省委、江苏省政府的要求，为进一步加大太湖流域水环境的保护力度，太湖流域范围内的城镇污水厂必须提高出水水质标准，限期在2008年12月前达到《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》（DB32/1072-2007）限值标准。常州戚墅堰污水厂一期规模2.5万m3/d。随着城市的快速发展，污水厂现有的处理能力已不能满足发展的需要。为贯彻落实太湖流域水环境保护的政策，同时进一步改善水环境和投资环境，戚墅堰污水厂扩建及提标改造工程势在必行。2提标改造方案常州戚墅堰污水厂一期设计规模为2.5万m3/d，本次二期扩建及提标改造工程设计规模如下：扩建规模2.5万m3/d，提标改造规模5万m3/d。2.1设计进、出水水质根据《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》（DB32/1072—2007）要求，本区域属于太湖流域，因此设计出水水质采用《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）中的一级A排放标准。具体进、出水水质见表1。表1污水厂提标改造工程设计进、出水水质mg·L-1水质指标进水水质设计值出水水质设计值水质指标进水水质设计值出水水质设计值COD400≤50TN45≤15BOD5180≤10NH3-N35≤5（8）SS250≤10TP4≤0.5从上表中可以分析出：1）BOD5、TP、NH3-N、SS、COD控制要求较高。2）TN控制要求非常高，冬天水温≤12℃时仍要控制在15mg/L以下。3）对于以上BOD5、NH3-N、COD和TN指标可以强化城镇污水厂目前普遍采用的二级处理工艺来进一步去除，但对于SS和TP必须采用三全国城镇污水处理厂除磷脱氮及深度处理技术交流大会论文集II-99江苏无锡2010年7月级处理工艺才能实现稳定达标排放。因为常规的生物除磷很难使TP的去除到达0.5mg/L的限值[1]，必须采用化学除磷；而在不影响现有工艺的生物去污效应，化学除磷应考虑放在三级处理工艺中。此外，城镇污水厂二级处理中的常规重力沉淀也很难保证SS的稳定达标排放，因此也应考虑采用三级处理[2]。2.2现状工艺流程戚墅堰污水厂现状工艺采用的是改良A2/O工艺，具体流程见图1。上清液泥法－膜法联用及生化池扩容二沉池提升泵房静态混合器V型滤池臭氧消毒出水反冲洗泵房反冲洗水沉淀池回流污泥剩余污泥除磷药剂粗格栅和进水泵房进水细格栅和旋流沉砂池改良A2/O池二沉池出水紫外消毒进水上清液泥法－膜法联用及生化池扩容二沉池提升泵房静态混合器V型滤池臭氧消毒出水反冲洗泵房反冲洗水沉淀池回流污泥剩余污泥除磷药剂上清液泥法－膜法联用及生化池扩容二沉池提升泵房静态混合器V型滤池臭氧消毒出水反冲洗泵房反冲洗水沉淀池回流污泥剩余污泥除磷药剂粗格栅和进水泵房进水细格栅和旋流沉砂池改良A2/O池二沉池出水紫外消毒粗格栅和进水泵房进水细格栅和旋流沉砂池改良A2/O池二沉池出水紫外消毒进水图1现有工艺流程2.3提标改造技术方案通过对污水厂进出水水质以及污水厂现状工艺的分析，本次提标改造工程可以分为两部分：一是对现状污水厂普遍采用的二级处理工艺进行改造，来强化处理效果；二是新建三级处理构筑物，来进一步去除污染物，进而做到稳定达标排放。2.3.1二级处理工艺的改造二级处理工艺的改造，主要是为了提高对BOD5、COD和氮磷的去除效果，因此改造的重点在于生化池。针对本工程中生化池的改造主要有减荷增效和增设填料。具体方案为：（1）一期生化池采用增设填料，实现泥法-膜法联用[3]。该工艺可以在不增加工程建设用地，对现有运行管理影响有限的条件下，完成污水厂的提标改造，实现出水的达标排放。（2）二期生化池采用减荷增效，具体为增加生化池容积，降低负荷，延长污泥泥龄和水力停留时间。根据活性污泥法的反应器理论[4]，当生化池进水污染物负荷降低时，能够有效提高微生物的去污效果，使出水中污染物的各类指标进一步降低。2.3.2三级处理工艺的新建新建三级处理工艺主要是为了去除二级处理中不能有效稳定去除的污染物，如SS和TP。二沉池出水中的SS一般波动较大，很难有良好的保证率；而TP的去除在二级处理中主要依靠生化池的生物效应，而冬季太湖流域水温一般在10～12℃，单独的生物效应很难保证达标排放。本次工程通过技术经济的比较分析，采用微絮凝－过滤工艺。二级出水经提升后，采用管式静态混合器使水与药剂混合，然后直接进入V型滤池过滤，滤池出水经臭氧消毒处理后排放。滤全国城镇污水处理厂除磷脱氮及深度处理技术交流大会论文集II-100江苏无锡2010年7月池定期反冲洗，反冲洗出水经反冲洗水沉淀池后，上清液回流至提升泵房，剩余污泥进脱水机房由带式浓缩脱水机脱水后外运。化学除磷药剂采用聚合氯化铝（PAC）。本次工程提标改造具体工艺流程见图2所示。上清液泥法－膜法联用及生化池扩容二沉池提升泵房静态混合器V型滤池臭氧消毒出水反冲洗泵房反冲洗水沉淀池回流污泥剩余污泥除磷药剂进水图2提标改造工艺流程图3提标改造工艺设计3.1原构筑物改造设计3.1.1粗格栅及进水泵房一期工程土建已按10万m3/d建成，设备按5万m3/d配置，本次不需调整。3.1.2细格栅及沉砂池细格栅与沉砂池合建。细格栅土建已按5万m3/d建成。设计流量：Qmax=0.40m3/s；过栅流速：v=0.60m/s；栅条间隙：b=6mm；栅前水深：h=1.0m。本期需增加阶梯式细格栅1台N=0.37kw/台，宽B=2000mm，格栅间隙6mm。沉砂池采用旋流式沉砂池，土建已按5万m3/d建成。设计流量：Qmax=0.40m3/s；水力停留时间：60秒；水力表面负荷：150m3/m2.h；有效水深：1.5m；本期需增加旋流式刮砂机1台，直径Φ＝4.5m，N=0.75kW，吸砂泵1台，N=3.7KW，沉砂量为0.75m3/d。3.1.3生物反应池①泥法－膜法联用改造生化池为提高生物反应池硝化反硝化脱氮能力，采取以下措施对现有生物反应池进行改造。1）调整第二段厌氧池为缺氧池，增加反硝化停留时间。2）在缺氧池第一段充填悬浮颗粒填料，其水力停留时间、池容和填料填充率为：1.08h，1040m3，43％；填料负荷：2kgBOD5/(m3填料.d），0.41kgTKN/(m3填料.d）。3）在好氧池四段中的最后一段充填悬浮颗粒填料，其水力停留时间、池容和填料填充率为：2.15h，2244m3，33％；填料设计负荷：2kgBOD5/(m3填料.d），0.41kgTKN/(m3填料.d）。增加水下搅拌器4台，单台功率4.0kw。在好氧池内投加生物填料后，好氧池内的生物量大大增加，除保证BOD5、COD的去除、氨氮的硝化外，由于在填料上能聚集较多的硝化菌和反硝化菌，实现同步硝化，反硝化[5]，从而达到提高脱氮的效果。4）好氧池到缺氧池的内回流增加一台回流泵，Q=1044m3/h，H=1.5m，N=11kw，将回流比提高至300%，提高脱氮率至70%以上[6]。5）增全国城镇污水处理厂除磷脱氮及深度处理技术交流大会论文集II-101江苏无锡2010年7月加供氧量。工程改造的具体设计参数为：设计流量：Qave=0.29m3/s；设计水温：T=12℃；污泥负荷：0.08kgBOD5/（kgMLSS.d）；污泥浓度：3500mg/L；污泥龄：10d；总停留时间：13h；有效水深：5.5m；污泥产率系数：0.6kgMLVSS/kgBOD5；标准需氧量：115m3/min，厌氧、缺氧、好氧池的停留时间为＝1.08h：3.26h：8.66h。②扩容减荷新建生化池新建的生物反应池考虑扩大容积，增加停留时间，延长泥龄，以保证出水脱氮效果。设计流量：Qave=0.29m3/s；设计水温：T=12℃；污泥负荷：0.065kgBOD5/（kgMLSS.d）；污泥浓度：3500mg/L；污泥龄：15d；总停留时间：16h；有效水深：5.5m；污泥产率系数：0.6kgMLVSS/kgBOD5；标准需氧量：115m3/min；剩余污泥量：4500kg/d；厌氧：缺氧：好氧＝1.33h：4h：10.66h；内回流：300%；外回流：100%；水下搅拌器4台，单台功率2.7kw；污泥内回流泵3台：单台Q=1044m3/h，H=1.5m，N=11kw；污泥外回流泵3台：单台Q=522m3/hr，H=3.5m，N=9.2kw。3.1.4二沉池采用中心进水、周边出水的辐流式沉淀池，表面负荷：1.10m3/m2h；沉淀时间：2.5h；有效水深：2.75m；沉淀池直径为40m，设一全桥式吸泥机Φ40m一套，N=1.5kW。3.2新建构筑物设计3.2.1二次提升泵房将二沉池出水提升入V型滤池。土建按10万m3/d设计，设备按5万m3/d配备。平面尺寸18.2×9.6m，根据集水井的水位自动控制水泵的开停。3.2.2加药间采用计量泵将药剂投加入静态混合器，进行混合。土建按10万m3/d设计，设备按5万m3/d配备。平面尺寸20×9.6m。混凝剂采用聚合氯化铝。聚合氯化铝设计投加量25mg/l，实际投加量根据生产性实验确定。3.2.3V型滤池为确保出水水质达标排放，采用V型滤池，共1座，按5万m3/d设计。尺寸46.5m×23m×4.15m，分5格，单格尺寸13.2m×8.8m，并配有反冲洗泵房、反冲鼓风机房和配电间。滤池进出水设置堰板。反冲洗采用气冲、气水反冲、水冲，并结合表面扫洗。设计流量：Qmax=0.40m3/s；滤料层厚1.2m；滤速：v=5.7m/h；反冲周期：24h；反冲时间：12min；气反冲强度15L/s.m2，4min；气水共冲：气冲强度15L/s.m2；水冲强度2L/s.m2，共4min；水反冲强度：4L/s.m2，4min；表面横扫强度2.2L/s.m2，12min。3.2.4反冲洗泵房与反冲鼓风机房反冲洗泵房与反冲鼓风机房合建。土建规模为10万m3/d，设备规模为5万m3/d，平面尺寸46m×12m。3.2.5反冲洗水沉淀池滤池反冲洗后的废水排入反冲洗水沉淀池，沉淀后的污泥进入贮泥池，上清液进入二次提升全国城镇污水处理厂除磷脱氮及深度处理技术交流大会论文集II-102江苏无锡2010年7月泵房。规模按5万m3/d设计，一座，直径12m，有效水深4m，配刮泥机1台，单台功率N=1.1kw。3.2.6鼓风机房（用于生物反应池）土建一期土建规模10万m3/d，本期工程选用进口多级离心风机，其主要设计参数为：标准需氧量：115m3空气/min；增加风机一台，单台性能参数Q＝120m3空气/min，升压P＝68.6Kpa，配套功率为200kw，风管进口设空气过滤器，进出风管设消音器，和现有风机组成三用一备。3.2.7脱水机房一期土建规模10万m3/d，已配备带式浓缩一体化脱水机2套，本期考虑增设2.5m带式浓缩脱水机一套。主要设计参数为：剩余污泥干重：4500kg/d；化学污泥干重：700kg/d；污泥含水率：99.3%；脱水前污泥量：743m3/d；脱水后污泥含水率：80%；脱水后污泥量：26m3/d；絮凝剂投加量：3.0-5.0kg/TDS。3.2.8臭氧接触池目前，城镇污水厂尾水消毒一般采用液氯、二氧化氯或紫外线。本工程采用臭氧消毒，是本工程积极运用国内外先进消毒技术的一个亮点。工程的投产运行将为臭氧在污水厂尾水消毒方面