北部工业区污水处理系统改造工程初步方案研究

170节能环保Energysaving北部工业区污水处理系统改造工程初步方案研究文/许珊珊济南市市政工程设计研究院（集团）有限责任公司山东济南250101常志宇青岛第一市政工程有限公司山东青岛266555【摘要】近年来，人们对水资源处理与利用越来越重视。本文就北部工业区污水系统改造工程初步方案研究进行如下探讨。【关键词】污水处理；氯离子；设计1、工程概况龙泉河污水处理厂因现状进水氯化物严重超标导致处理厂生化系统无法启用，处理后尾水排入龙泉河后造成河道两侧树木枯萎。本工程主要为北部工业区污水处理系统改造研究，解决龙泉河污水处理厂进水氯化物超标问题及提高污水收集率，保证龙泉河污水处理厂正常运行。2、现状情况调研分析①龙泉河污水处理厂现状运行概况《青岛经济技术开发区分区规划》远期（2020年）确定的整个龙泉河污水系统，包括开发区北部新区青兰线以西区域、王台居住区和黄山工业区。龙泉河污水处理厂于2010年年底完成近期建设任务，并在12年4月26日试生产。龙泉河污水处理厂运行最低水量要求为4千m3/d，对进水氯化物含量要求为不超过3千mg/L。污水厂试运行期间进水量约3300m3/d，进水氯化物含量12368mg/L,因进水氯化物严重超标导致污水处理厂生化系统无法启用，处理后污水排入龙泉河后造成河道两侧树木枯萎。②北部工业区现状污水管网概况北部工业区现状污水，经珠宋路D800污水管道、红石崖十一号路D600污水管道、昆仑山路D1000污水管道收集后，自南向北进入红石崖八号路D1200及红石崖十三号路D1200污水主干管，最终排入龙泉河污水处理厂。其中红石崖八号路D1200主干管为UPVC管，红石崖十三号路D1200主干管为钢筋砼管。前期市政养护部门初步查勘，人工进入管道对现状污水管道拍照及录像，发现红石崖八号路及十三号路D1200污水主干管局部管道接口处和检查井有外水内渗现象，且渗漏量较大。③周边区域、污水厂、泵站现状情况2.1王台黄山片区概况经过与王台镇建设方对接，王台规划污水处理厂因土地及环保等因素制约，暂不具备实施条件。随着王台镇截污工程建设，污水管线逐步实施至规划处理厂位置;根据《青岛经济技术开发区龙泉河污水处理厂一期初步设计》，王台居住区及黄山工业区至2020年总水量达到13.06万m3/d（居住3.46万m3/d，工业区9.6万m3/d），该部分污水规划均接纳进入龙泉河污水处理厂。王台镇及黄山工业区污水可沿现状路经泵站提升后接至八号线主干管，进入龙泉河污水处理厂。2.2镰湾河污水处理厂概况镰湾河污水处理厂位于黄河路以南、江山路以东，服务范围为开发区中部城区；镰湾河污水处理厂一期采用A/O生物脱氮工艺，处理规模为4万m3/d，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。二期采用深井曝气活性污泥法，处理规模为4万m3/d，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。2.3黄张路泵站概况黄张路泵站位于黄张中路，服务重石化工业区，设计日均提升能力为7.2万m3/d，泵站出水排入镰湾河污水处理厂。该泵站于06年运行，实际运行日均提升能力为2千m3/d。3、水质资料分析2015年7月上旬，对工业区内正常生产用户排出污水及市政现状污水管道内污水氯化物含量进行了检测及分析。8月15日对十一号线、昆仑山路污水水质再次抽样检测。依据北部工业区污水管道水质检测电视录像及区域水质检测结果，已确认存在外水内渗现象的污水管道。红石崖八号路及十三号线现状管道污水氯离子含量1万-2万mg/L；珠宋路、昆仑山路现状管道污水氯离子含量5千-9千mg/L。4、现存问题及原因分析①龙泉河污水处理厂无法正常运行②北部工业区内部分现状污水管道内渗现象严重③北部工业区内污水管道建设目前尚未形成系统④区域污水管网未形成系统，现状污水量较少，地下水外水压力较大造成现状管道内渗。龙泉河污水处理厂现状收水管网覆盖率相对较低，收集的污水量较少。⑤现状污水管道缺陷造成内渗。依据前期市政养护部门初步查勘资料及对污水管道内水质检测显示，红石崖八号路、红石崖十三号路、珠宋路、昆仑山路管道接口及检查井内局部有地下水外水内渗现象，且渗漏量较大。5、初步方案研究5.1总体方案概述1.对北部工业区现状污水管道修复完善以及对龙泉河污水处理厂现状处理工艺进行适当提升改造相结合的方案。2.将龙泉河污水处理厂污水调至镰湾河污水处理厂处理。因镰湾河污水处理厂分二期建设，基本满负荷运行，且高含盐污水对镰湾河污水处理厂生化系统同样存在威胁，导致水厂无法运行或水质不达标问题。另外，方案二为临时措施，实施时优先考虑方案一。5.2北部工业区污水管网改造方案（1）新建管道与管道CIPP修复工艺相结合改造方案珠宋路、八号路污水管道局部重建，八号路、十三号路污水主干管封堵暂停使用，同时按照规划完善昆仑山路北段、四号路、十一号路污水管网，十三号路局部新建污水支管为两侧地块服务。此外，昆仑山路污水主干管进行CIPP修复处理。本方案污水分两路进龙泉河污水处理厂，一路为沿十一号路—四号路，另一路为沿昆仑山路北段。（2）现状污水主干管全线CIPP修复改造方案根据水质化验结果及污水管道渗漏情况的录像调查，初步判定红石崖八号路、十三号路、珠宋路、昆仑山路现状污水管道外水内渗现象严重，故对上述路段采用全线CIPP修复处理方案，需修复污水主干管总长约5.2公里。水翻工艺：管道内衬材料采用国产玻璃纤维软管，修复费用均价约6400元/延米。紫外固化工艺：管道内衬材料采用德国进口成品玻璃纤维软管，修复费用单价约11300元/延米。（3）方案比选方案一中按照规划新建红石(下转172页)172节能环保Energysaving（上接170页）崖四号路、十一号路污水管道，进一步完善了北部工业区污水管网，但施工周期长，昆仑山路北段D600管道远期需改造，八号路及十三号路D1200污水管远期投入使用，仍需进行修复处理，造价约5001万元。方案二中修复周期短、效果好；采用国产材料的水翻工艺，工程投资并不大，但采用紫外线固化工艺，使用进口材料，比新建污水管道造价高。采用水翻修复工艺造价约3321万。本次推荐采用方案二，采用水翻工艺对现状存在渗漏问题的污水主干管进行全线CIPP修复。5.3龙泉河污水处理厂工艺改造方案（1）进水水质氯化物含量不超标（＜3000mg/L）情况下的改造方案原设计40000m3/d污水处理，生物池部分已建设好日处理20000m3/d，现需日处理水量3000m3/d，生物池部分需调整功能，其余建（构）筑物可低负荷运行。现有实际水量和设计水量出入很大，本方案调整构筑物功能，设备型号，并考虑偏高盐份废水腐蚀影响，部分液下设备更换材质。（2）进水水质氯化物含量超标（＞3000mg/L）情况下的改造方案在原曝气沉砂池与生物处理段间加入离子交换处理装置，即曝气沉砂池-机械过滤器-全自动混床离子交换装置-生物处理-后继处理。（3）方案比选进水水质氯化物含量不超标（＜3000mg/L）情况下的改造方案：改造投资约352.4万元，但处理水量相对较少，单位污水处理成本增加。进水水质氯化物含量超标（＞3000mg/L）情况下的改造方案：投资约1223.8万元。此外，离子交换器阀门较多，操作复杂，对操作人员要求较高；离子交换法再生废液需进行酸碱中和后方能排放，且高浓度尾水排放口需报批规划局和环保局，落实排放口位置。龙泉河污水处理厂工艺改造方案比选从工艺改造方案实施难易程度、水厂运行经济合理性、尾水排放处置等方面综合考虑，在对污水管网进行修复完善改造后，预期龙泉河污水处理厂进水氯化物应达标，建议采用进水水质氯化物含量不超标（＜3000mg/L）情况下的改造方案。5.4其它辅助措施（1）加强王台、黄山工业园、大窑区域污水收集需新建污水管线6.5km，泵站1座，因以上局部区域正在规划建设阶段，初步估算，现状污水量约1.0万m3/d，随着该区域地块的不断开发及污水管网的不断完善，收集到龙泉河污水处理厂的污水量应进一步增加，但需尽快配套污水管网设施。（2）从黄张路污水泵站调水至龙泉河污水处理厂初步估算，调水水量约2000m3/d，需改造泵站及污水管线，新建污水压力管道布置在车行道下，可作为污水厂运行时水量及水质调节的辅助措施，并可调蓄与镰湾河污水处理厂水量关系。因该措施需新建压力污水管网10.3km及对现有黄张路泵站进行改造，总投资约4100万元，造价太高,远期水量较大时，可作为龙泉河污水处理厂补充水源的选择。（3）在黄张路与昆仑山路相交周边道路增设截污管道。因黄张路与昆仑山路相交周边道路现状已基本建成，但该区域内现状污水管道破损严重或未配套污水管网，导致该区域内污水目前未接入市政污水管网。建议在黄张路与昆仑山路相交周边道路增设截污管道，收集周边现状居住区及企业污水，提高污水收集率。近期可结合现状实际情况，通过在黄张路与昆仑山路相交周边道路增加污水截污管道进一步提高污水收集率，保证污水厂正常运行。结论：本工程推荐方案为：现状污水管道全线CIPP水翻工艺修复+龙泉河污水处理厂内部改造（进水水质氯化物含量不超标（小于3000mg/L）情况下的改造）+新建截污管道方案。参考文献：[1]《室外排水设计规范》（GB50014-2016）.中华人民共和国建设部作者简介：许珊珊，济南市市政工程设计研究院（集团）有限责任公司，山东济南；常志宇，青岛第一市政工程有限公司，山东青岛。从而平衡河道内部的生态环境体系，促进河道之中生态体系的不断完善。在实践过程之中我们可以发现，生态浮床技术与人工湿地技术在应用过程之中，其技术的净水效率可以比人工湿地技术的净水效率高出70%以上[4]。3.4微生物技术在进行黑臭河道的治理过程之中，最关键的问题在于将污染物进行硝化、吸收和降解，防止河道内受到外来污染物的侵入。而根据生物学原理，采用河道内部的水生生态植物以及微生物的自我净化能力进行水体之中污染物的吸收能够达到最佳的水质净化的作用。根据我国目前黑臭河道整治的技术来说，微生物技术是一种更加科学合理，且投资较少，能够建立较为长效的修复机制，因此得到了较为广泛的应用。选用的微生物一般成份为生物活性酶和发酵过程之中特选微生物组成，尤其对于激活和优化水体之中的生物过滤体系有着较高的效力。微生物技术能够运用在水体之中富营养化严重、有机物污染程度较高的情况，同时也能够起到降解河道底泥，净化水体质量的作用。再进行微生物技术的应用过程之中，应该从自然界之中进行优势菌种的筛选，然后进行分离、驯化和适应性培养，最后在其处于活体状态下进行浓缩和固化。经过这种处理后，微生物对于环境具有很强的适应能力，同时能够具有更强的分解污染物的能力，而且不会产生二次污染，对于人和水生动物也不会产生毒副作用。目前微生物技术已经在多个地区有着较为广泛的实践应用，其优势在于适应环境能力较强，分解硝化有机物的能力更强，如果在PH值为6.5到7.2，水温高于150℃的环境下，效果将会达到最佳。结语：综上所述，水体生态修复技术是在物理治理法和化学治理法的基础上演变而来的黑臭河道治理技术，其具有较好的水体修复效果，能够改善水体富营养化，修复生态环境的多种作用。经过多年的技术实践我们可以得知，在黑臭河道之中运用水体生态修复技术，能够全面提升水体净化的质量，促进黑臭河道生态环境的修复，从而为城市居民提供一个更加健康舒适的生活条件，推动我国可持续性发展战略的进一步部署。参考文献：[1]韩大巍,张广会,马超.曝气对生物促生剂修复城市黑臭河道水体的影响[J].科技创新导报,2016,13(7):93-94.[2]胡湛波,刘成,周权能,武春辉,涂玮灵,梁益聪.曝气对生物促生剂修复城市黑臭河道水体的影响[J].环境工程学报,2012,6(12):4281-4288.[3]高艳.基于曝气技术与生物促生剂结合的城市黑臭河道治理研究[J].水利技术监督,2017,(5).[4]李继洲,嵇浩然,袁旭音,姜万.投加生物促生剂、葡萄糖和氨基酸修复黑臭水体的效果[J].湖北农业科学,2