石家庄滹沱河污水处理厂工程设计与运行

４６　　　给水排水　Ｖｏｌ．３８　Ｎｏ．２　２０１２石家庄滹沱河污水处理厂工程设计与运行杨　清　刘　琳　舒　昕（天津市市政工程设计研究院，天津　３０００５１）　　摘要　石家庄滹沱河污水处理厂是石家庄第一个ＢＯＴ项目，设计采用了Ａ２／Ｏ底曝氧化沟—高效澄清池—变孔隙滤池处理工艺，出水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（ＧＢ　１８９１８—２００２）中的一级Ａ标准。经过调试和运行，出水各项指标均达到设计要求。介绍了工程的设计参数及调试运行中应注意的问题。关键词　污水处理厂　底曝氧化沟　变孔隙滤池　化学除磷　ＢＯＴ模式　　随着我国对水体环境保护的不断重视，目前国内新建污水处理厂绝大部分要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（ＧＢ　１８９１８—２００２）一级Ａ标准，对污水处理工艺提出了更高要求。近年来根据我国国情引进和自主改进的新型处理工艺发展很快，底曝氧化沟工艺就是其中一种，另外给水工程中的沉淀、过滤工艺近年来也得到了广泛应用。这些工艺具有适应我国新兴城市污水管网不完善，污水进水水质、水量变化较大，且出水水质要求较高等特点。本文介绍了石家庄滹沱河污水处理工程底曝氧化沟和沉淀过滤处理工艺的设计与调试运行情况。１　工程概况滹沱河污水处理厂工程是石家庄市第一个采用ＢＯＴ模式建设的污水处理工程，建设规模为７万ｍ３／ｄ，近期规模４．６７万ｍ３／ｄ。其中预处理、深度处理构筑物及附属建筑物土建规模为７万ｍ３／ｄ，二级处理构筑物土建规模为４．６７万ｍ３／ｄ，出水作为火力发电厂回用水。污水处理厂占地面积８．５５ｈｍ２，工程总投资９　１０８万元。该工程于２０１０年４月投入试运行，同年６月正式投入商业运行。２　设计进出水水质与工艺流程２．１　设计进出水水质工程服务范围内主要为生活污水和部分制药工业废水，出水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（ＧＢ　１８９１８—２００２）中的一级Ａ标准，详见表１。２．２　工艺流程工程采用多点进水多点回流Ａ２／Ｏ底曝氧化沟—高效澄清池—变孔隙滤池工艺，其工艺流程见图１檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿。池中平均溶解氧浓度值Ｃｓｍ，并与清水表面饱和溶解氧浓度值Ｃｓｗ对比，检验是否与常规理论依据矛盾；并按不同计算值分别计算标准氧转移速率及供气量（ＧＳ）；同时应在计算供气量时除以当地空气中含氧量与标况时空气中含氧量比值θ，作为最终鼓风机供气量。（３）对采用不同计算式的供气量计算结果，应从工程费用及运行费用等方面综合对比，确定最终所使用的鼓风机最佳工况运行参数。参考文献１　中国市政工程西南设计研究院主编．《给水排水设计手册》第１册—常用资料．第２版．北京：中国建筑工业出版社，２０００２　北京市市政工程设计研究总院主编．《给水排水设计手册》第５册—城镇排水．第２版．北京：中国建筑工业出版社，２００４３　上海市建设和交通委员会主编．《室外排水设计规范》ＧＢ５００１４—２００６，北京：中国计划出版社，２００６４　北京水环境技术与设备研究中心，北京市环境保护科学研究院，国家城市环境污染控制工程技术研究中心主编．三废处理工程技术手册（废水卷），北京：化学工业出版社，２０００５　Ｍｅｔｃａｌｆ　＆Ｅｄｄｙ，ＩＮＣ．主编．废水工程———处理及回用．第４版．秦裕珩等译．北京：化学工业出版社，２００４　　＆通讯处：１０００８２北京市西直门北大街３２号市政大厦Ｅ－ｍａｉｌ：[e-mail]收稿日期：２０１１－１０－２４给水排水　Ｖｏｌ．３８　Ｎｏ．２　２０１２４７　　　表１　设计进出水水质项目ＣＯＤＣｒ／ｍｇ／ＬＢＯＤ５／ｍｇ／ＬＳＳ／ｍｇ／ＬＴＮ／ｍｇ／ＬＮＨ３—Ｎ／ｍｇ／ＬＴＰ／ｍｇ／ＬｐＨ进水出水４５０≤４０２００≤１０２００≤１０５０≤１５３０≤５５≤０．５６～９６．５～９图１　滹沱河污水处理厂工艺流程３　主要构筑物及设计参数３．１　预处理构筑物该工程服务范围内污水管网不完善，且有工业废水排入，故进水水量、水质存在波动。鉴于本工程为ＢＯＴ项目，且出水作为火电厂冷却回用水，需保证污水处理厂运营期内出水水质时刻达标。综合这些因素，设计选用抗冲击负荷较好的氧化沟池型；同时为保证ＢＯＤ５、ＴＮ较高的去除率，设计在氧化沟前增设了预缺氧区、厌氧区、缺氧区，组合形成改良型的Ａ２／Ｏ底曝氧化沟工艺。为保证出水ＴＰ和ＳＳ达到一级Ａ标准，在深度处理中采用高效澄清池，用化学除磷的方式去除ＴＰ，采用变孔隙滤池的深床过滤去除ＳＳ，从而保证了回用水水质。同时设计采用多点进水和多点回流的工艺流程，可根据进水实际情况实现多种运行模式，达到较高去除效率和节省能耗的目的。预处理构筑物按照远期７万ｍ３／ｄ进行设计。粗格栅为３套１．１ｍ宽的回转式格栅除污机，栅条间距２０ｍｍ；进水泵房按高日高时污水量３　９０８ｍ３／ｈ设计，近期４台泵（３用１备），远期增加２台泵（４用２备），其中２台设置变频调速；细格栅为３套直径１．４４ｍ的转鼓式格栅，栅条间距６ｍｍ；钟式沉砂池２座，直径４．８７ｍ，除砂效率≥９５％（砂粒粒径≥０．２９７ｍｍ），有机物分离效果≥９５％。３．２　底曝氧化沟近期工程为２个系列（远期增加１个系列），单系列按２．３３万ｍ３／ｄ规模设计。每座反应池设预缺氧区、厌氧区、缺氧区和好氧区。生化反应池可按多点进水、多点回流Ａ２／Ｏ工艺运行。设计参数：ＭＬＳＳ３．５ｇ／Ｌ；有效水深６ｍ；污泥负荷为０．１ｋｇＢＯＤ５／（ｋｇＭＬＳＳ·ｄ）；总泥龄１５．５ｄ；水力停留时间１６．４３ｈ（其中预缺氧区０．６ｈ、缺氧区４．１５ｈ、厌氧区２ｈ、好氧区９．６８ｈ）。采用微孔鼓风曝气充氧，最大供气量为２６　４００Ｎｍ３／ｈ（气水比９∶１）。总的污泥外回流比为５０％～１１５％，污泥内回流比为１３０％～２６０％。３．３　二沉池及污泥泵房二沉池２座，按近期高日高时水量２　７２４ｍ３／ｈ设计，远期增加１座。选用直径４５ｍ、中心进水周边出水辐流式沉淀池，池边水深４．２ｍ，表面负荷０．８６ｍ３／（ｍ２·ｈ）；沉淀时间４．８８ｈ。污泥泵房设置污泥回流泵３台（２用１备），单台流量１　１６７ｍ３／ｈ，扬程８ｍ。剩余污泥泵３台（２用１备），单台流量６０ｍ３／ｈ，扬程１３ｍ。３．４　高效澄清池高效澄清池按远期规模３　２４０ｍ３／ｈ建设，共２个系列。原水与药剂混合后进入机械絮凝区，通过机械搅拌与ＰＡＭ、回流污泥均匀混合、絮凝，然后进入斜管沉淀池，出水由上部集水槽收集后自流进入后混凝池。设计参数：前混合池１座，停留时间３ｍｉｎ，混凝剂（液态硫酸铝）投加量为２０～３０ｍｇ／Ｌ；高效澄清池２座，机械絮凝区停留时间１５ｍｉｎ，沉淀浓缩区斜管面积２８０ｍ２，最大流量时表面负荷１１．５ｍ３／（ｍ２·ｈ）；后混凝池１座，停留时间１ｍｉｎ。４８　　　给水排水　Ｖｏｌ．３８　Ｎｏ．２　２０１２表２　污水处理厂５～１　１月实际进出水水质项目ＣＯＤＣｒＢＯＤ５ＳＳ　ＴＮ　ＮＨ３—Ｎ　ＴＰ进水水质／ｍｇ／Ｌ２２４．９６～４８８．３７（２７６．０１）６９．５６～１７９．３７（１０６．８９）８９．４５～３２６（１８０．６４）２６．３４～５０．１４（３７．１６）１４．２２～２９（２２．４２）１．４９～３．８３（２．６３）出水水质／ｍｇ／Ｌ１５．４１～３８．７（２６．９３）２．７７～６．３１（５）１．１～７．１３（２．８１）７．４７～２２．８６（１１．２１）０．２３～１５．４２（２．５）０．１９～０．４４（０．２８）去除率／％９０．２　９５．３　９８．４　６９．８　８８．８　８９．４　　注：括号内为平均值。３．５　变孔隙滤池采用单格过滤面积为２１ｍ２的变孔隙滤池，共１０格。设计流量３　２４０ｍ３／ｈ，滤速１５．５ｍ／ｈ，滤料规格为１．２～２．８，滤层高度１．６５ｍ；反冲洗水泵２台（１用１备），单台流量６００ｍ３／ｈ，扬程２０ｍ；反冲洗鼓风机２台（１用１备），单台流量２１ｍ３／ｍｉｎ，扬程６．８ｍ。３．６　污泥脱水机房脱水机房采用３套（近期２套，远期增加１套）１．６ｍ带宽的带式污泥浓缩脱水一体机，单台处理泥量为６０ｍ３／ｈ，按每日工作１２ｈ考虑。处理干污泥量１４　９６０ｋｇＤＳ／ｄ；混合污泥含水率约９９％；脱水后污泥含水率＜８０％；絮凝剂ＰＡＭ投加量为３～５ｋｇ／ｔＤＳ。　　　４　运行效果与调试中解决的主要问题４．１　运行效果该工程于２０１０年３月完工后进入调试运行阶段，６月正式投入运行。由于厂外管网还没有完善，试运行阶段处理规模１．９万～２．９万ｍ３／ｄ，能满足一个处理系列的正常运行，５～１１月运行时进出水水质如表２。由表２可见，该工程进入６月的正式运行后，各项控制指标完全能达到设计要求，ＣＯＤＣｒ、ＢＯＤ５、ＳＳ、ＴＮ、ＮＨ３—Ｎ和ＴＰ的去除率分别达到９０．２％、９５．３％、９８．４％、６９．８％、８８．８％和８９．４％。４．２　调试运行中解决的主要问题本工程调试运行初期，进水水质、水量波动较大，调试运行中解决的主要问题有：（１）出水ＴＮ有超标现象，后将氧化沟内的内回流泵由开启１台改为２台，内回流比由１３０％增大至２６０％，解决此问题。（２）进水ＴＰ均值为２．６３ｍｇ／Ｌ，低于设计值，运行中增大厌氧池的进水比例，加大二沉池的排泥频率，可基本实现生物除磷达标，大大减少了深度处理中化学除磷药剂的使用量。５　结论（１）根据该工程的实际运行效果：ＢＯＤ５、ＴＮ、ＳＳ和ＴＰ的去除率分别达到了９５．３％、６９．８％、９８．４％和８９．４％，说明采用这种改良型的底曝氧化沟工艺具有较高的除碳、脱氮效率；同时高效澄清池的化学除磷和变孔隙滤池的ＳＳ去除效果也非常显著，对于其他类似污水处理工程的设计具有一定的参考作用。（２）在污水处理厂设计中对于处理工艺和工艺流程的选择，需要紧密结合污水处理厂进出水水质的特点，同时在核心处理工艺的设计上要针对不同的处理要求采取灵活多样的运行模式。在充分利用污水中各有机物的同时节省辅助药剂的使用量，使污水处理厂在实际运行中能够节能高效地运行。参考文献１　任向锋，杭世珺．底曝氧化沟工艺在污水处理工程中的设计应用给水排水，２０１０，３６（３）：４３～４５２　周雹．活性污泥工艺简明原理及设计计算．北京：中国建筑工业出版社，２００５３　张自杰主编．排水工程（下册）．第３版．北京：中国建筑工业出版社，１９９８　　＆通讯处：３０００５１天津市和平区营口道２３９号天津市市政工程设计研究院电话：[phone]Ｅ－ｍａｉｌ：[e-mail]收稿日期：２０１１－０７－１１修回日期：２０１１－１０－０１