西安市第一污水处理厂升级改造工程设计

李蓉，王海玮，刘凯

（1.陕西广播电视大学，陕西西安710119；2.西咸新区泾河新城规划建设环保局，陕西西安713700；3.西安市环境监测站，陕西西安710054）

工程实例

西安市第一污水处理厂升级改造工程设计

李蓉1，王海玮2，刘凯3

（1.陕西广播电视大学，陕西西安710119；2.西咸新区泾河新城规划建设环保局，陕西西安713700；3.西安市环境监测站，陕西西安710054）

介绍了西安市第一污水处理厂升级改造工程的工艺流程和建构物设计。工程设计中充分考虑利用原有工程场地，新建多段多级AO池，与原有A2O工艺、中负荷系统工艺并行处理污水，处理量为4×104t/d，原有A2O工艺、中负荷工艺的处理负荷均由原本的6×104t/d降低为4×104t/d，大幅度提高了污水处理厂的净化能力。最终升级改造后的污水厂出水水质达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A排放标准。

污水处理厂；升级改造；工程设计；多段多级AO池

西安创业水务有限公司邓家村污水处理厂是西安市第一污水处理厂，该厂始建于1956年，最初为一级处理，处理能力为4×104t/d。经过1963年和1979年两次扩建后，处理能力达到1.2×105t/d，并由一级处理提高到二级生物处理，采用传统活性污泥法。1999年引进丹麦克鲁格公司技术对该污水厂再次进行改造，将二级处理的1.2×105t/d分为两部分，其中6×104t/d进入中负荷系统处理，另外6×104t/d采用A2O系统处理。2012年西安市环保部门要求西安市第一污水处理厂出水水质必须达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A排放标准，因此邓家村污水处理厂决定对其2套水处理系统再次进行升级改造，改造后采用多段多级AO处理工艺，强化污水处理能力。

本厂升级改造项目只提高出水水质，处理规模仍为1.2×105t/d。旨在使污水处理厂出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中的一级A排放标准。本次升级改造项目充分挖潜污水处理厂现有构（建）筑物的处理能力，最大程度地利用或改造现有处理构筑物，提高污水处理工艺生物脱氮除磷及有效去除SS的能力。

1 原有污水厂基本情况

1.1 原有工艺流程

本工程原有污水处理采用A2O+中负荷工艺，污泥处理采用重力浓缩＋机械脱水工艺。污泥经重力浓缩后，直接脱水外运处置。原工艺流程如图1所示。

图1 原工艺流程

1.2 原污水厂存在的问题

污水厂改造前存在的问题：（1）出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级B排放标准，尤其是SS、TN和TP指标不能满足一级A标准；（2）原有大部分自动化构筑物的噪声、恶臭如氨气、硫化氢和臭气排放对厂内和厂区边界环境造成不利影响；（3）格栅、各类机房、分水井、调节池等工艺、机械设备存在老化现象，缺少维护；（4）现状实际进水水质劣于设计值，各构筑物超负荷运行。

2 设计水质

根据西安市第一污水处理厂的运行经验和对污水厂2008—2012年运行数据的分析，该厂的污水进水水温≥12℃，pH 6～9；污水处理厂出水水质严格执行GB 18918—2002中的一级A标准，由此确定了升级改造工程的进、出水水质，见表1。

表1 西安市第一污水处理厂设计进、出水水质mg/L

3 升级改造内容及工艺流程

改造项目充分利用原有构（建）筑物，保留曝气沉砂池、生物池配水井、终沉池配水井、终沉池、回流及剩余污泥泵房、变电所等；对原有A2O生物池、中负荷生物池、鼓风机房、消化池、脱水机房、进水分流井、粗格栅间、细格栅间、污泥浓缩池进行改造；新建1个多段多级AO池、微絮凝滤池、化学除磷池、紫外消毒渠。在环保工程方面，采用全过程除臭（CYYF）技术，绿化面积6 060m2。

升级改造后，新建多段多级AO池工艺与原有中负荷工艺并行处理污水，处理量为4×104t/d，原有中负荷系统和A2O工艺的处理负荷均由6×104t/d降低为4×104t/d。改造工艺流程如图2所示。

新建及改造工艺段的主体构筑物是多段多级AO反应池，具有如下优点：（1）池内污泥浓度高。进水分多段流入池内，剩余污泥回流进入生物池前端厌氧区，由此形成污泥浓度从高到低的梯度，整体池内平均污泥浓度较高，而污泥负荷低，这使得硝化菌和反硝化菌、聚磷菌都处于良好生长环境，促进除磷

脱氮能力。（2）充分利用碳源。进水分多段进入厌氧区和缺氧区，可以将污水中的碳源利用程度最大化，保证反硝化反应、释磷反应充分进行。（3）理想的抗冲击负荷能力。由于进水是多段进入池内，且池内平均污泥浓度较高，池内微生物可以应对水质、水量的变化，保证稳定的处理效果。（4）工程投资省、运行费用低。根据相关研究，反应池容积较一般工艺缩小20%左右，使得同等条件下，反应池容积小，可以节省投资，而池内各段好氧区的污水经硝化后直接流入相邻缺氧区，不同于A2O工艺中需要内回流及搅拌，所以设备的运行费和维护费可明显降低。

图2 升级改造工艺流程

4 改造设计

（1）进水分流井（改造）：更换闸门，规格DN 1500，材质铸铁镶铜，1套。

（2）截砖井（改造）：更换格栅，规格B=1500mm，b=80 mm，不锈钢材质，1台，起重设备规格T=1 t，H=5m，N=1.7 kW，1台。

（3）粗格栅间（改造）：更换背耙式格栅除污机2台，规格B=1 500mm，b=15mm，N=1.5 kW。

猪种的好坏直接关系到生猪的生长速度，繁殖性能等。就以育肥猪场而言，三元杂交猪种就比低代杂交猪生长速度快，从出生到90 kg一般4～5个月就可完成，而一般猪种6个月也长不到90 kg。实际生产过程中，一些散户养的猪8个月、满年甚至1年多才出栏的现象屡见不鲜。实践证明，每头良种猪比一般猪最少多收入300～500元。

（4）细格栅间（改造）：更换6台回转式细格栅，规格B=1.05m，b=5mm，N=1.1 kW。

（5）多段多级AO池1（原有中负荷生物池改造）：增加橡胶膜片盘式曝气器3 000套；DN300型电动调节闸阀，4个；DN300型、DN600型手动闸阀各4个；生物导流板均为HIPS材质，尺寸为9 700mm×4 700mm的生物导流板18块，尺寸为9 300mm×4 700mm的生物导流板18块，尺寸为5 000 mm×4 700 mm的生物导流板3块，尺寸为4 600 mm×4 700mm的生物导流板3块，尺寸为9000mm×4800mm的生物导流板4块。

（6）多段多级AO池2（原A2O生物池改造）：增加橡胶膜片盘式曝气器6 600套；DN400型、DN350D型、N300型电动调节闸阀各4个；DN250型电动调节闸阀2个、DN250型手动蝶阀4个，DN300型手动闸阀4个；生物导流板均为HIPS材质，其中尺寸为2 900mm×4 600mm的生物导流板20块，尺寸为2900mm×5100mm的生物导流板6块，尺寸为6 100mm×5 100mm的生物导流板4块，尺寸为1 450mm×5 100mm的生物导流板6块，尺寸为4 100mm×5 100mm的生物导流板2块，尺寸为6 000mm×4 500mm的生物导流板56块。

（7）多段多级AO池3（新建）：1座，分2池，单池尺寸为65m×30m×5.6m；配有盘式微孔曝气器4800个，单个曝气器直径260mm，曝气流量2~3m3/h；DN400型电动调节闸阀6个，配水使用；DN150型手动蝶阀18个，配水使用；DN300型电动调节蝶阀6个，配气使用；尺寸为8 000mm×4 700mm，的生物导流板68块。

（8）微絮凝滤池（新建）：1座，分为2格，由51.3m× 3.3m×4.0m的混合絮凝池和51.3m×18.7m×4.0m的滤池组成，配有双曲面搅拌机，规格N=2.2 kW，D=1 000mm，1台；悬浮滤料规格粒径0.8~1.2mm，EPS材质，总表面积404 m3；滤头规格D=25mm，28 224个；DN600型、DN300型电动蝶阀各24个。

（9）紫外消毒渠（新建）：1座，尺寸13.50m×3.04m× 3.00m，配有紫外线消毒系统1套，灯管144根，N= 46 kW；插板闸尺寸1200mm×1200mm，3个；潜水推流泵规格Q=2 500m3/h，H=1.3m，N=18.5 kW，2台。

（10）污泥浓缩池（改造）：浓缩机规格D=15m，N=0.75 kW，2台。

（11）污泥均质池（原消化池改造）：配有DN50型穿孔曝气管，S304材质，总长50m；DN50型蝶阀1个。

（12）脱水机房（新建）：带式脱水机，规格B=

2 000mm，Q=20m3/h，N=3.5 kW，1台；污泥切割机，规格Q＝45m3/h，N=3.0 kW，1台；污泥螺杆泵，规格Q=4 m3/h，L=8.0m，N=4.5 kW，1台；絮凝剂制备装置，规格N=4 kW，1台；加药螺杆泵，规格Q为0.6～1.5m/h，H＝30m，N=1.0 kW，1用1备；空压机，规格Q=0.3m3/min，P=0.7MPa，N=3 kW。

（13）化学除磷池（新建）：尺寸12.75m×7.00m× 4.00m，配有双曲面搅拌机，规格D=1 000mm，N=2.2 kW，2台；蜂窝斜管填料，规格D=80mm，L=1.0m，PP材质，总表面积68 m2；污泥泵台，规格Q＝5.0 m3/h，H=10 m，N=1.5 kW；出水槽尺寸200 mm× 300mm，S304材质，总长72m。

（14）鼓风机房（新建）：单级高速离心鼓风机1台，规格Q=200m3/min，△P=60 kPa，N=280 kW。

（15）除臭装置（CYYF）：培养箱尺寸D= 1 200mm×2 000mm，覆盖全程工艺总数60台。

5 主要经济指标

本工程建设总投资约8 530万元，单位水增加总成本0.263元/m3，资金由建设单位自筹解决。通过现金流量表计算，得主要财务指标汇总如表2。

表2 财务分析主要指标汇总

由表2可以看出，从内部收益率来看，本工程可保本经营；从利润预测看，本工程有一定的企业自我发展能力。本项目国民经济效益明显，对社会的净贡献很大，各项经济指标均明显优于基准指标。

6 改造后出水水质指标

本污水处理厂经升级改造后出水水质稳定，已于2015年6月通过竣工环保验收。目前，该污水处理厂运行水量基本稳定在（1.1～1.2）×105m3/d之间。环保部门监测数据见表3。

表3 2015年西安市第一污水处理厂实际出水水质

由表3可以看出，西安市第一污水处理厂自升级改造后，调试运行以来，各项指标稳定运行并优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A排放标准，尤其是SS、总磷指标要远优于预期目标。可见，经过升级改造后，原有和新建主体构筑物的污水处理负荷减小，加之对构筑物设备的修建和改造，最终使城市污水处理厂的处理能力得到显著提高。

Engineering design of the upgrading and reconstruction ofWWTP No.1 in Xi'an City

LiRong1，Wang Haiwei2，Liu Kai3
（1.ShaanxiRadio And Television University，Xi'an 710119，China；2.Planningand Construction Bureau of XiXian New Area，Xi'an 713700，China；3.Xi'an City EnvironmentalMonitoring Station，Xi'an 710054，China）

The process flow and construct design of the upgrading and reconstruction engineering ofWWTPNo.1，in Xi'an City are introduced.The utilization of original engineering site has been fully considered in the engineering design.New multi-section andmulti-stage tank has been builtand used concurrently with the original A2O process andmedium loading process for treating the wastewater.Its treatment capacity is 4×104t/d.The treatment loads of original A2O process andmedium loading processare both decreased from original 6×104t/d to 4×104t/d，indicating that the purification capacity of theWWTP is improved greatly.The effluentwater quality of the wastewater plant after the final up-grading and reconstruction reaches the Firstclass A discharge standard，specified in the Discharge Standard ofPollutants forMunicipalWastewater TreatmentPlant（GB 18918—2002）．

WWTP；upgrading and reconstruction；engineering design；multi-section andmult-stage AO tank

X703

A

1005-829X（2016）11-0096-04

李蓉（1984—），工程师。电话：18089176833，E-mail：68199404@qq.com。

2016-08-12（修改稿）

2015年度陕西工商学院科研课题（15G-08-B14）