兴隆污水处理厂二期扩建工程设计方案

朱晓超

(江苏东华市政工程设计有限公司，江苏南京 210019)

1 工程概况

1.1 工程背景

扬中市城区目前已建成2 座污水厂，分别为沙家港污水厂和兴隆污水厂。沙家港污水厂设计规模为2.5 万m3/d，主要收集城区生活污水，采用CAST 工艺，出水执行《城镇污水厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级B 排放标准;兴隆污水厂设计总规模为5.0 万m3/d，一期工程建设规模为1.0 万m3/d，主要收集经济开发区工业废水，采用厌氧水解池+ SBR 池+ 虹吸滤池处理工艺，2009 年4 月开始试运行，出水执行一级A 排放标准。《扬中市城乡污水规划(2012 ～2020 年)》确定将沙家港污水厂服务范围内的污水输送至兴隆污水厂进行处理，对兴隆污水厂进行扩建，扩建后总规模达到5. 0 万m3/d，工艺流程如图1所示。

1.2 实际运行情况

两座污水厂实际进水水质情况如表1 所示。兴隆污水厂进水中有机物浓度较高;氮磷浓度均较低，C、N、P 比例不平衡，这与污水厂进水主要为工业废水有关。沙家港污水厂主要收集生活污水，由于污水收集系统不完善、地下水渗入等原因，进水中有机物浓度偏低，碳源不足导致反硝化脱氮效果不佳，实际运行中需投加碳源。

1.3 设计进出水水质指标

扬中市近几年对污水处理系统工程投入较大，随着污水收集系统的逐步改造，污水厂进水污染物浓度会相应提高。根据预测，生活污水和工业废水比例为1.8 ∶1，且污水厂服务范围内企业均为一、二类企业，今后也不会引入化工产业和重污染企业，综合以上诸多因素，可研阶段确定污水厂进水水质如表2 所示。出水最终排入夹江，根据环评报告出水必须达到一级A 标准。

图1 兴隆污水厂一期工程工艺流程Fig.1 Process of Phase I Project of Xinglong Wastewater Treatment Plant

表1 2012 年1 ～8 月两座污水厂平均进水水质Tab.1 Water Quality of Two Sewage Plant Average from January to August in 2012

表2 设计进出水水质Tab.2 Design Water Quality of Influent and Effluent

2 处理工艺及流程

2.1 一期工程实际运行存在问题

对兴隆污水厂现场调研，发现运行中存在如下几个方面问题。

(1)SBR 区采用滗水器出水，出水SS 稳定性相对较差。SBR 区未设置搅拌器，沉淀后的污泥容易在池底淤积，堵塞曝气管，影响正常曝气，也降低了曝气管使用寿命，目前曝气管已经全部更换一次。沉积在池底的污泥容易成团上浮，影响出水水质。

(2)SBR 池出水经提升后进入虹吸滤池，在虹吸滤池前投加FeSO4·7H2O 絮凝剂，由于SBR 池原本出水SS 较高，工艺流程上又未设置絮凝沉淀池，导致虹吸滤池进水SS 较高，且虹吸滤池冲洗水头较小，冲洗强度受其余几格滤池的过滤水量影响，冲洗效果不稳定，诸多因素造成了滤池堵塞严重。由于未设计超越滤池的管道，目前滤池已拆卸滤料，仅起过水作用。

(3)由于污水处理工艺对SS 的去除未达到预期效果，而排江泵房土建规模为5 万m3/d，集水池容积较大，导致悬浮物在集水池中继续沉积，沉积物上浮，使出水中SS 不能够稳定达标排放且细菌学指标易超标。

2.2 处理工艺及流程确定

可研阶段通过技术经济比选，二期工程推荐采用更为稳定可靠的A/A/O 处理工艺。外加具备很强去除油污和浮渣能力的曝气沉砂池，高效沉淀池+转盘滤池深度处理工艺，紫外线消毒［1］。污泥采用深度脱水处理工艺。对主要构筑物加盖除臭，采用生物土壤除臭法。

一期工程进水主要为工业废水(含危险废物)，产泥存在危废风险，若二期工程产泥按危废处置，一、二期污水、污泥处理工艺流程需完全分开。一期工程污水仍进入一期工程处理系统，将一期工程改良SBR 池改造利用，虹吸滤池改为转盘滤池。工艺流程设计上，一、二期工程污水、污泥既可完全分开又可相互混合的运行模式，具体如图2 ～图4 所示。

图2 一、二期污水分开处理工艺流程图Fig.2 Flow Chart of Separated Treatment Process of Xinglong Wastewater Treatment Plant

图3 一、二期污水混合处理工艺流程图Fig.3 Flow Chart of Mixed Treatment Process of Xinglong Wastewater Treatment Plant

图4 一、二期污泥处理工艺流程图Fig.4 Flow Chart of Process of Sludge Treatment

3 二期工程主要构筑物设计

3.1 细格栅及曝气沉砂池

细格栅和曝气沉砂池合建，规模为5.0 万m3/d，分2 组。细格栅平面尺寸为10.2 m ×4.6 m，曝气沉砂池平面尺寸为16.3 m×8.5 m。设2 台网板式细格栅，栅渠宽1.60 m，过水孔径3 mm，配套中、高压冲洗泵、输渣溜槽和高排水型螺旋压榨机。曝气沉砂池水力停留时间(HRT)为3 min，安装链板式刮砂机2 台，宽1 000 mm，吸砂泵(Q =6 L /s、H =5.0 m、N=4.0 kW)3 台，2 用1 备，砂水分离器1套，管式撇渣器2 只。细格栅间内安装罗茨鼓风机(Q=12 m3/min、H =5.0 m、N =15 kW)2 台，1 用1 备。

3.2 改良A/A/O 生化池

规模为4.0 万m3/d，分2 座，每座总平面尺寸为55.2 m×44.2 m，有效水深6.0 m。主要设计参数:水温为12 ℃，污泥浓度为3.5 g /L，污泥龄为15 d，污泥负荷为0.063 kg BOD5/kg MLSS·d，好氧混合液回流比为200% ～300%，污泥回流比为50%～100%;设计总HRT 为15.2 h(其中预兼氧区为0.7 h、厌氧区为1.5 h、缺氧区为4.5 h、好氧为8.5 h);气水比为7.8 ∶1。

每座厌、缺氧池中安装高速搅拌器1 台，低速推流器6 台，好氧池中安装橡胶膜片式微孔曝气器共3 624 只，内回流污泥泵(Q =840 m3/h、H =1.2 m、N= 10 kW)3 台。

预兼氧段、厌氧段、缺氧段设钢筋混凝土顶板，在构筑物池顶以下抽气除臭，好氧段采用钢筋混凝土框架结构上部建筑，整个房间内密封抽气除臭。

3.3 二沉池

二沉池采用中心进水周边出水的辐流式沉淀池，2 座，每座处理规模均为2.0 万m3/d。直径为40 m。表面负荷为0. 93 m3/m2·h(最高日最大时)，0.66 m3/m2·h(最高日平均时)。安装周边传动吸泥机(全桥)2 台，N=2.2 kW。

3.4 污泥回流泵房

规模为4.0 万m3/d，1 座，圆形，直径为10 m。安装外回流污泥泵(Q = 840 m3/h、H = 6 m、N =22 kW)3 台，2 用1 备，将回流污泥送至生化池;剩余污泥泵(Q=50 m3/h、H=8 m、N=2.2 kW)2 台，1用1 备，将剩余污泥送至污泥浓缩池。安装潜水搅拌器1 台。

3.5 深度处理组合池

规模为5.0 万m3/d，1 座，包括高效沉淀池、滤布滤池、紫外线消毒渠和加药间，总平面尺寸为46.6 m× 27.2 m。

(1)高效沉淀池

平面尺寸为27.2 m ×22.7 m，分2 组，中间设置管廊，沉淀池直径为11 m，水深为6.60 m。主要设计参数:机械混合时间为2.4 min，絮凝反应时间为14.1 min，分离区表面负荷为8.6 m3/m2·h。

安装混合搅拌机(N =15 kW)2 台，可调速;絮凝搅拌机(N=2.2 kW)2 台，可调速;中心传动浓缩机(N =0. 75 kW)2 台。回流污泥及剩余污泥泵(Q= 50 m3/h、H =0.2 MPa、N =11 kW)6 台，4 用2 备。

(2)转盘滤池

平面尺寸为16 m ×8. 5 m;安装转盘过滤器(Qmax=970 m3/h、N =0.5 kW)3 套;反冲泵(N =5.5 kW)6 台。

(3)紫外线消毒渠

平面尺寸为16 m ×4.2 m，渠道宽度为2.0 m，安装1 套紫外消毒设备。TSS 最大值为20 mg/L，紫外透光率在253.7 nm 处＞65%，出水粪大肠菌群＜1 000 个/L。安装潜水泵(Q =35 m3/h、H =45 m、N= 7.5 kW)3 台(中水回用)，2 用1 备，稳压隔膜罐1 套。

(4)加药间

平面尺寸为27. 4 m × 9. 6 m。混凝剂采用PAC，药剂最大投加量为40 mg /L;助凝剂采用PAM，药剂最大投加量为4 mg/L。PAC 投加点为高效沉淀池混合段(或生化池出水口)以及新脱水机房，PAM 投加点为高效沉淀池絮凝段。

絮凝剂加药泵一(Q =315 L /h、H =0.5 MPa、N= 0.55 kW)3 套，2 用1 备，带变频，用于高效沉淀池。絮凝剂加药泵二(Q =656 L /h、H =0.5 MPa、N= 0.75 kW)2 套，1 用1 备，带变频，用于脱水机房。助凝剂加药泵(Q=400 L /h、H =0.3 MPa、N =0.75 kW)3 套，2 用1 备，带变频。助凝剂制备装置1 套。液下提升泵(Q = 10 m3/h、H = 15 m、N =5.5 kW)2 套。溶液搅拌机(D = 1 500 mm、N =1.1 kW)2 套。

3.6 鼓风机房

利用一期工程鼓风机房，安装3 台离心鼓风机(Q=108 m3/min、H =7.5 m、N =185 kW)，2 用1备，新建鼓风机进风廊道。

3.7 新建污泥处理系统

二期工程产生的污泥进入新建污泥处理系统，设计规模为5.0 万m3/d，包括污泥浓缩间、储泥池、调理池、脱水机房，利用现状储泥池、浓缩间、调理池和脱水机房合建。

(1)污泥浓缩间

平面尺寸为9.3 m×6.4 m，安装螺压式浓缩机2 台，1 用1 备，处理量为400 ～600 kg DS/h;冲洗水泵(Q=12.5 m3/h、H=50 m、N=5.5 kW)2 台，1 用1 备;在浓缩机前设置PAM 和PAC 投药点，安装PAM 自动加药装置1 套，制备量为2 m3/h。浓缩机出泥排至储泥池，含固率5%左右。

(2)储泥池

利用现状储泥池，有效容积为87 m3，安装框式搅拌机1 台，直径为3 500 mm，N 为1.1 kW。储泥池出泥通过离心泵输送至调理池，安装2 台离心泵(Q=150 m3/h、H=12 m、N=11 kW)，1 用1 备。

(3)调理池

平面尺寸为8.9 m×4.6 m，1 座，分2 格，每格平面尺寸为4.0 m×4.0 m，有效水深为4.0 m，安装三层三桨式搅拌机，直径为1 500 mm，N 为18.5 kW;设置PAC、PAM 和石灰投药点，安装石灰加药装置1 套，料仓有效容积为30 m3。

(4)脱水机房

平面尺寸为24.5 m ×12.5 m，1 座，分上下2层，上层布置板框压滤机和控制室，下层布置配套设备。安装板框压滤机2 台，进泥含水率为95% ～97%，出泥含水率为≤60%，污泥处理量为5 t 干泥/d;配套安装低压污泥进料泵(Q = 80 m3/h、P ≥0.6 MPa、N=30 kW)2 台，1 用1 备，均变频;保压螺杆泵(Q=25 m3/h、P≥1.2 MPa、N=18.5 kW)2 台，1 用1 备，均变频;隔膜压榨泵(Q =16 m3/h、H =189 m、N=15 kW)2 台，1 用1 备，均变频;滤布冲洗泵(Q=16 m3/h、H=400 m、N=18.5 kW)2 台，1 用1 备;压榨储水箱1 只，容积为10 m3;清洗水罐1只，容积为5 m3;空压机(Q =3. 0 m3/min、Pmax=1.05 MPa、N=22 kW)2 台，1 用1 备;冷干机1 台;储气罐2 只，容积分别为1 和10 m3;双螺旋输送机2 只;水平和倾斜螺旋输送机各1 只;自动卸料污泥料仓1 只，有效容积为50 m3。

3.8 对一期工程改造

SBR 池SBR 区安装高速搅拌器2 台，提高混合效果，也防止污泥沉积。现状虹吸滤池改为转盘滤池，规模为1.0 万m3/d。若一、二期污水合并处理，一期SBR 池出水接入二期高效沉淀池+转盘滤池深度处理工段;若一、二期污水分开处理，一期SBR池出水接入改造后的转盘滤池处理，保证出水SS 达标排放。

3.9 生物土壤除臭系统

生物土壤除臭系统设计如表3 所示。吸气量的大小可根据是否进入，按2 ～8 次/h 换气量计算。其中除臭系统(二)、除臭系统(三)布置在生化池钢筋混凝土顶板上，其余结合厂内绿地布置。

表3 生物土壤除臭系统设计一览表Tab.3 Biological Soil Deodorization System

4 工艺设计特点

(1)针对一期工程存在问题，二期选用合适工艺

一期工程SBR 池没有稳定有效运行，二期工程通过比选后采用更为稳定可靠的A /A /O 处理工艺，为了使TP 和SS 稳定达标，二期工程采用高效沉淀池+转盘滤池深度处理工艺。

(2)运行模式灵活多样

一期工程进水主要为工业废水，存在危废风险，在工艺流程设计上，一、二期工程污水、污泥可完全分开处理，一期工程产泥单独处置。另一方面，一期工程进水以工业废水为主，有机物浓度偏高、氮磷浓度偏低，二期工程进水以生活污水为主，有机物浓度偏低、氮磷浓度偏高，污水相混合后C、N、P 达到合适的比例，将提高污水处理效率。因此，应加强监管，在不存在危废风险的情况下，一、二期工程污水、污泥可相互混合处理。

(3)采用较先进工艺、设备

采用网板式细格栅，对栅渣、纤维等物质截留效率高，有利于后续设备的运行维护。因厂内用地有限，无法建设重力浓缩池，设计采用机械浓缩机和后续调理池、高压板框压滤机组合使用，在浓缩机前设置PAM 和PAC 投药点，在调理池设置PAC、PAM 和石灰投药点，在试运行中摸索出合适的投加量。采用生物土壤除臭，在去除臭气的同时，土壤滤池表面种植草坪与厂区绿化结合，美化厂区环境。

(4)节约化布置

用于污水深度处理的高效沉淀池、滤布滤池、紫外线消毒渠和加药间合建，二期工程污泥处理的浓缩间、调理池和脱水机房合建，节约化布置，节省占地，降低造价。

5 结语

兴隆污水厂二期工程总投资约1.50 亿元，除了达到扩建4.0 万m3/d 目的外，其污水预处理、深度处理及污泥处理、除臭按照5.0 万m3/d 规模设计，对一期工程进行了整合利用，污水、污泥处理方案灵活多样，可供同类城市污水厂改造时参考借鉴。

［1］郑兴灿，尚魏.城镇污水处理厂一级A 稳定达标的工艺流程分析与建议［J］.给水排水，2009，35(5):24-28.