漯河市沙南污水处理厂二期工程设计
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摘要: 针对漯河市沙南污水处理厂二期工程进水水质特点和出水水质要求，设计采用二级强化处理+三级处理（高效澄清池+D型滤池+紫外线消毒）工艺，出水水质达到一级A标准。本文着重介绍了污水处理工艺、设计参数及运行情况。
关键词:一级A标准、污水三级处理、高效澄清池、纤维滤料高速滤池
中图分类号：TU2文献标识码： A
前言
鉴于我国城市水环境质量的持续恶化和国家治污力度的不断加大，对城市污水处理厂尤其是重点流域内的污水处理厂出水水质标准要求越来越高。国家环保总局于2006年5月“关于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）修改单”中要求“城镇污水处理厂出水排入国家和省确定的重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域时，执行一级标准的A标准”。在项目设计之初的2006年6月，河南省政府即要求漯河市沙南污水处理厂二期工程出水水质标准执行GB18918一级标准的A标准。
1、设计规模及进出水水质
漯河市沙南污水处理厂位于漯河市漯上路黑河桥南侧，一期工程已建成污水处理规模8.0万m3/d，采用的是氧化沟工艺。二期工程拟扩建污水处理规模5.0万m3/d。
因多种原因，与常规城市污水处理厂相比，本工程进水中各污染物浓度普遍较高，尤其是CODcr、TN和SS，分别高达500mg/L、65mg/L和400mg/L。
本工程处于淮河流域，又列为河南省2006年重点工程。根据国家环保总局“关于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）修改单”的要求，二期工程出水水质标准执行一级标准的A标准，设计进出水水质及各污染物去除率见下表：
表1 设计进出水水质汇总表
污染物 设计进水浓度（mg/L） 设计出水浓度(mg/L) 去除率（%）
COD 500 ≤50 ≥90
BOD5 200 ≤10 ≥95
SS 400 ≤10 ≥97.5
TN 65 ≤15 ≥87.5（80.0）
NH4-N 40 ≤5（8） ≥76.9
TP 6 ≤0.50 ≥91.7
另外，污水处理厂内为本工程预留场地东西宽约95米，南北长230米，可用地面积约21850m2，单位用地指标为0.437 m2/m3.d，远低于常规Ⅲ类二级污水处理厂建设用地0.8~1.2 m2/m3.d的标准，工程用地非常紧张。
2、污水处理工艺
根据本工程对出水TN、NH4N及TP的要求，污水二级生物处理工艺必须采用具有脱氮除磷功能的污水处理工艺，同时二级生物处理中二沉池出水BOD5、SS、TP一般只能达到一级B标准，很难达到一级A标准的要求，因此必须在二级生物处理系统后增加三级处理元。
三级处理单元通常为混合（加药）、絮凝沉淀、过滤、消毒单元的不同组合，各单元对污水中的TN、NH4N基本上没有去除能力，这就要求TN、NH4N在二级生物处理阶段必须达到一级A标准。
综合以上要求，通过多种方案的经济技术比较，并联合建设单位、运营单位对关键工艺、关键设备的实地考察，二期工程处理工艺采用二级强化处理+三级处理的工艺路线，其中二级生物处理采用改良型A2/O氧化沟+周进周出二沉池工艺，三级处理采用高效澄清池+纤维滤料高速滤池+紫外线消毒工艺。
3、主要处理构筑物设计
3.1 改良型A2/O氧化沟
改良型A2/O氧化沟是二级生物处理系统的主体单元，承担着去除污水中BOD5、COD等污染物，同时进行生物脱氮和除磷，并要求出水TN、NH4N直接达到一级A标准。
沟内设预缺氧区+厌氧区+缺氧区+好氧区，好氧区内曝气设备采用YBP1500-T型转盘曝气机，曝气盘片直径可达1.5米，使氧化沟有效深度达5.0米。为了防止在预缺氧区、厌氧区、缺氧区和好氧区的适当部位设潜水搅拌机或推进器（D2500mm）。
主要设计参数如下：
设计流量Q=5万m3/d=2083 m3/h
污泥负荷：0.086kg BOD5/kgMLSS・d
容积负荷：0.344kg BOD5/ m3・d
污泥浓度：MLSS=4000 mg/L
总污泥龄：18d
设计水温：最高30℃，最低13℃
单池有效容积18604.6m3，其中：
预缺氧区容积530.4 m3，停留时间0.5h;
厌氧区容积1512.7 m3，停留时间1.5h;
缺氧区容积4981.0m3，停留时间4.8h;
好氧区容积11580.5m3，停留时间11.1h;
单池总停留时间：tc=17.9 h
池内水深：5.0m
单池实际需氧量：AOR=7000kg/d
单池标准需氧量：SOR=12500kg/d
两池剩余污泥干重：12 t/d
主要工程内容有：
氧化沟设2座，单座平面尺寸：111.45m×37.80m，池内水深5.0m，总高5.8m。两座总有效池容37209.2 m3。
单池设备：预缺氧区内设1台潜水搅拌器，N=4.0kW；厌氧区内设2台潜水推流器，N=4.0kW；缺氧区内设4台潜水推流器，N=5.5kW；好氧区曝气采用转碟曝气机8台，单台L=9m，D=1.5m,单机充氧能力为65kgO2/h，N=37kW，其中3台采用变频调速。好氧区内还设3台潜水推流器，N=5.5kW。
氧化沟为连续进水，连续曝气。曝气量可由设置于池内的DO仪反馈控制转碟，调节运行转碟台数。
3.2 二沉池
二沉池采用40米直径周进周出二沉池两座，内设单管吸泥机。
设计流量：Q=1.3×2083m3/h =2708m3/h
表面负荷：0.83m3/m2・h（平均流量），1.08m3/m2・h（最大流量）
总水力停留时间：4.3h
3.3 高效澄清池
高效澄清池集混合、絮凝、沉淀、污泥浓缩于一体。混合区内设筒状反应器配合底部环形的PAM投加器和推流区可以实现良好的混合、絮凝效果；沉淀区外方内圆的构造实现了上部为斜管沉淀池，下部为污泥浓缩池的集合；适当比例的活性污泥内回流可以大大节约药剂投加量，实现对澄清池进水SS负荷冲击的高耐性。
设计流量：Q＝1.3×2083m3/h =2708m3/h
混合反应区停留时间：6.09～4.69min
沉淀区面积：145 m2，斜管区上升流速16.42～12.64m/ h。
污泥浓缩区固体负荷：12kg/ m2.h
3.4 纤维滤料高速滤池
采用慧核式纤维滤料，可以实现16-20m/h的高滤速，滤层的纳污量可达30kg/m3，过滤精度可达5µm，滤池反冲洗水量仅为处理水量的1.2%左右。
设纤维滤料滤池1座，分6格，双排布置。单格内空尺寸6.04m×5.28m，过滤面积24m2。
滤池反冲洗采用气水反冲洗，反冲洗泵及鼓风机设在反冲洗设备间内。单独气冲洗强度23.0L/s.m2，冲洗时间3～5min；气水联冲时水冲强度6.0L/s.m2，气冲洗强度23.0L/s.m2，冲洗时间8～10min；单独水冲强度6L/s.m2，冲洗时间3～4min。设反冲洗泵2台（1用1备）；水泵性能为：Q=520m3/h，H=10.5m， N=22kW。设2台罗茨风机（1用1备）；性能为32m3/min，风压50kPa，N=37kW。冲洗总历时12～16min，冲洗周期12~24小时。
滤池单格进水及排水采用气动闸板控制；滤后出水、反冲进水及反冲进气采用气动动阀门控制。在反冲洗设备间内设螺杆式空气压缩机两台（1用1备），单机性能为：Q=1.0m3/h，风压0.7MPa， N=7.5kW。每台空气压缩机配用0.9 m3的储气罐1个。
3.5 紫外线消毒渠
出水采用自动可调式出水堰门，实现了消毒渠内相对恒定的水位，大大地保护紫外线消毒模块的安全运行。
设计流量：Qmax=1.3×2083 m3/h＝2708m3/h
紫外线剂量：15-22mws/cm2
4、工程投资及运行情况
本项目概算总投资为6617.49万元，工程结算总投资为5849.17万元，实际单位投资为1169.83元/m3.d。
本项目于2008年3月开工建设，2009年1月二级生物处理系统通水试运行，2009年5月深度处理系统通水试运行，2009年9月顺利通过河南省环境保护局的环保验收和质量监督部门的竣工验收。工程建成投产五年多来，各构筑物及主要设备运行正常，出水稳定达标，经受了各种恶劣工况的检验。
另外，由于二期工程出水达到一级A标准，水质较好，已实现了二期出水向华电集团漯河电厂的输水和回用，产生了较好的经济效益。
5、结语
本工程进水各污染物浓度高，为国内较早要求出水水质标准执行一级A标准的污水处理厂。设计二级生物处理采用改良型A2/O氧化沟+周进周出二沉池工艺，三级处理采用高效澄清池+纤维滤料高速滤池+紫外线消毒工艺。氧化沟采用新型转蝶曝气机，沟内有效水深达5.0米；高效澄清池集混合、絮凝、沉淀和污泥浓缩于一体，具有沉淀区负荷高、耐负荷冲击能力高、药剂投加量省等特点；纤维滤料高速滤池滤速可达20m/h。通过以上工程措施，做到了出水水质的稳定达标，在有限的用地范围内实现工艺流程顺畅、功能分区明确的总图布置，并达到新建构筑物与一期构（建）筑物的协调统一。
[1]张自杰主编 排水工程下册（第四版）
[2]高俊发、周艳、吕平海、高伟、田海燕；改良倒置A²／o 工艺脱氮效率的研究与分析；应用化工，2005年08期