基于连续砂滤池的污水厂提标改造工程设计

李志鹏（广东省建筑设计研究院，广东广州510010）

基于连续砂滤池的污水厂提标改造工程设计

李志鹏（广东省建筑设计研究院，广东广州510010）

以中山三乡镇污水处理厂为例，新增以连续砂滤池为主要处理构筑物的深度处理工艺，对污水厂一期、二期出水进行提标改造，使出水由《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级B标准达到一级A标准。本文主要从现状存在问题、设计方案选择、构筑物设计参数等方面进行了论述。

污水厂；连续砂滤池；提标改造

1 项目概括

三乡镇污水处理厂位于鸦岗运河下游、沙坦公路与105国道的交叉口，污水厂一、二期工程分别于2007年和2010年建成投产，总规模为7万m3/d，其中一期2万m3/d，二期5万m3/d，一、二期工程均采用CASS工艺，处理后出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准，经厂外排洪沟排至鸦岗运河。

三乡镇污水处理厂总用地112395m2，其中一期构筑物用地面积6397m2，二期构筑物用地面积7780.22m2；总建筑面积3253.81m2，其中一期总建筑面积3016.5m2，二期总建筑面积237.31m2。

2 现状及存在问题

2.1 现状水量

根据厂区运行水量数据，一期工程自2007年运行以来，水量逐渐稳定，目前平均进水量约1.93万m3/d，二期工程2010年底投产运行，目前平均进水量约5.17万m3/d。污水处理厂一二期现状运行总水量为7.1万m3/d，厂区基本满负荷运行。

2.2 现状水质

根据运行单位提供的2015年期间的实际进出水数据进行分析，该时间段进出水情况如表1。

表1 2015年实际运行进出水水质情况

由表1看出，大部分时间段进出水水质在设计范围内，偶尔水质波动。实际运行出水水质情况已稳定达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级B标准，部分指标未能达到一级A和广东地标一级标准高值的要求。

2.3 现状工艺流程

三乡镇污水处理厂一期、二期工程均采用CASS工艺，工艺流程如图1～2所示。

2.4 存在问题

2.4.1 SS指标

根据运行数据，SS的进水平均值48mg/L，波动范围25～110mg/L；经生化处理后，出水SS浓度均值接近10mg/L，波动范围在2～15mg/L，已稳定达到了一级B标准，但不能达到一级A和广东地标一级标准高值的要求，因此SS指标属于提标改造工程的目标指标。

2.4.2 TP指标

根据运行数据，TP的进水平均值3.2mg/L，波动范围1.5～6mg/L；经生化处理后，出水TP均值为0.42mg/L，波动范围在0.5～0.9mg/L，已稳定达到了一级B标准，但不能达到一级A和广东地标一级标准高值的要求，因此TP指标属于提标改造工程的目标指标。

图1 一期工艺流程图[1]

图2 二期工艺流程图[2]

2.4.3 TN和NH4-N指标

根据运行数据，NH4-N的进水平均值21.6mg/L，波动范围80～310mg/L；经生化处理后，出水NH4-N均值为1.6mg/L，波动范围0.1～11mg/L，平均去除率92.6%，常规生化反应能稳定实现NH4-N的一级A达标排放。

进水TN均值为27.55mg/L，波动范围21.3～41.4mg/L；经生化处理后，出水TN均值为10.30mg/L，波动范围 5.02～19.0mg/L，TN去除效率在正常范围内，年均值满足一级A排放标准的要求。但在每年冬季低温时段，TN出现偶尔超标的情况，分析其超标原因为，此时段天气较为寒冷，降雨量少，污水厂进水水质浓度高，水量低。

从技术可行性和经济合理性角度考虑，有机物（CODCr、BOD5）和氮的达标去除应尽量在二级生物处理工艺单元中完成，特别是NH4+-N和TN的去除。

根据一、二期工程的设计参数及现状运行情况，本工程可以通过控制运行参数，在实现完全硝化的基础上，充分保证反硝化的环境，合理分配碳源、充分利用活性菌种的自养降解作为反硝化碳源，控制出水TN达标。根据经验数据CASS工艺对TN的去除效率一般在55～75%之间，通过调整运行参数可实现对TN的去除率达到65%以上，则TN出水可以实现一级A达标排放，不需增加深度处理设施。

因此，本次提标改造的主要目标污染物为SS、TP，需增加三级处理设施，以满足一级A和广东地标一级标准高值的要求。

3 技术方案比选

连续流砂滤池、V型砂滤池及滤布滤池在提标改造工程中使用率较高，本工程考虑将V型砂滤池、滤布滤池与连续流砂滤池进行比较，具体如表2所示。

表2 滤池比较表

滤布滤池具有占地面积小、前期投资费用低的优势，但滤布滤池单独使用时抗冲击负荷能力较差，且后期维护管理复杂。一般与高效沉淀池联用，联用后占地面积、投资及运行费用均有增加。

连续流砂滤池与V型砂滤池的抗冲击负荷能力、处理效果的可靠性要优于滤布滤池，管理维护上也较滤布滤池简单，两种砂滤池的设备更换费用较低，连续流砂滤池与V型滤池相比，连续流砂滤池的占地面积更小、水头损失更低，在已建污水厂的升级改造工程中更具应用优势，而且连续流砂滤池抗冲击负荷能力更强，对藻类、微纤维、油脂影响适应能力较强，出水效果稳定，无需反冲洗，操作控制简单，维护管养少，自动化程度高。

因此，推荐采用连续砂滤池作为本次设计的主体过滤工艺。

4 工程技术方案

4.1 设计规模

根据《中山市污水工程建设规划修编（2010～2020年）》，2020年中山三乡镇污水处理厂规模为11万m3/d。因此，本次提标改造按照土建规模11万m3/d，设备规模7万m3/d设计，总变化系数为1.3。

4.2 设计进水水质

综合考虑原有设计出水标准及现状实际出水水质确定本工程设计进水水质，其中TN和NH4-N等不作为本次提标改造的控制因素，设计进水水质如表3。

表3 进水水质表

4.3 提标改造方案

根据上述分析，本工程针对SS及TP主要采用的工艺方案如下所示：

（1）污水处理工艺：连续砂滤池工艺。

（2）消毒工艺：采用紫外线消毒工艺（见图3）。

4.4 污泥处理方案

提标改造区新增的污泥量主要有化学污泥和去除SS产生的污泥两部分组成，经计算，本工程新增污泥量约0.74tDS/ d，仍考虑通过原有污泥脱水系统进行处理，原带式浓缩脱水一体机的运行时间将延长。

5 构筑物设计

5.1 细格栅及提升泵房

图3 提标改造工艺流程图

为减少占地面积，本工程考虑将细格栅及提升泵房联合设置，网板式细格栅可有效去除二次沉淀池难以去除的微纤维、悬浮物等杂质，以保障连续流砂滤池高效运行；提升泵房的设置，可减少后续构筑物埋深，减少基坑支护费用，同时保证出水水位大于鸦岗运河50年一遇洪水位，避免设置退水泵房。

该构筑物平面尺寸为13.20m×8.20m，深度为4.50m，其中网板式阶梯格栅3台 （远期增加1台），直径1700mm，功率0.37kW+0.75kW，栅条间隙3mm；轴流泵配置3台（2用1备），流量为1530m3/h，设计扬程4.0m，最大扬程6m，功率为24kW。

5.2 连续砂滤池

为进一步去除出水的污染物质，保障污水处理厂出水达标。本工程连续流砂过滤器共分18组，每组安装8套，共计144套。本次设计安装80套，平面尺寸为38.83m×29.20m，深度为 4.50m，设计滤速为v=8.39m/h，滤层有效厚度为 h= 2.00m，粒径为1.2～2.0mm。

5.3 紫外线消毒渠

紫外线消毒渠共分为3渠，其中1渠为超越渠，本次安装紫外线消毒设备1套，远期增加1套。紫外线灯采用低压高强型灯管，消毒后出水粪大肠菌群数≤1000个/L。紫外线有效剂量不应低于20m J/cm2。

5.4 风机房

风机房为连续流砂滤池的配套设施，平面尺寸为13.30m× 12.40m，为连续流砂滤池的反洗提供压缩空气，压缩空气量为6.7～13.3m?/min，设置空气压缩机3台，2用1备，远期增加1台。

5.5 加药间

为使出水TP≤0.5mg/L，需设置化学除磷设施。本工程加药间为现状已建，除磷药剂推荐采用液体PAC，药剂投量为20～40mg/L。

6 结论

污水处理厂使用连续砂滤工艺作为提标改造主体工艺在中山市尚属首例，对其它镇提标改造工程具有指导性意义。连续砂滤工艺具有土建造价低、占地省、施工简单、使用寿命长、控制简单等优点[3]，相较于其它工艺优势明显。

[1]李亚选，贠英伟，仝致琦，刘亚超.中山市三乡镇污水处理厂工程设计[J].给水排水，2007，33（12）：32～35.

[2]郭 坤.中山市三乡镇污水处理厂改扩建设计经验总结[J].城市建设理论研究（电子版），2012（2）.

[3]杨磊三，李骏飞，余 涛，李德强，周炜峙.广州市新华污水处理厂提标改造工程设计[J].中国给水排水，2016，32（8）：47～50.

所获荣誉及奖励：2015年度广东省优秀工程勘察设计奖三等奖；2015年度广东省优秀工程勘察设计奖二等奖。

X703

A

2095-2066（2016）32-0001-02

2016-11-2

李志鹏（1985-），男，汉族，工程师，硕士研究生，主要从事市政工程设计工作。