太和县污水处理厂改扩建工程设计

张峰++杜海涛+颜伟康+李云+欧阳匡中+江云++左明明++姜宇

摘 要：该次针对太和县污水处理厂改扩建工程的建设规模：污水厂一期工程2×104m3/d的提标改造；污水厂二期2×104m3/d的扩建工程，介绍了太和县污水处理厂污水处理工程的改扩建设计，设计中对现有污水处理脱水构筑物及设备进行了改造，解决了其污水处理效果较差尤其是氮、磷不能达标的问题，充分发挥了现有设施的处理能力。

关键词：污水处理厂；氧化沟；工程设计；太和县

中图分类号 TU992.3 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）05-0086-03

1 污水处理厂一期工程简介

1.1 一期工程概况 太和县污水处理厂位于安徽省太和县沙河东路与曙光路交口向东200m处，建设总规模4万m3/d，配套管网51.6km。其中一期建设规模为2万m3/d，配套管网32.3km，其工艺流程见表1。2004年12月完成污水厂土建与设备安装，2005年4月调试，2005年5月试运行，2008年9月通过安徽省环保局组织的环保验收，投入试运行阶段处理负荷率达到75%，2009年运行负荷达到90%，目前已接近满负荷，部分月份平均日处理量已超过2万m3/d。污水厂运行稳定，出水水质达到原设计的《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的二级排放标准，其中部分指标某些月份可达到现行的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准。

近年来，随着太和县的城市发展，城区人口迅速增加，现有污水厂污水处理负荷率已几近饱和。根据太和县城市总体规划，以及国家对排入淮河城镇污水处理厂的排放标准由一级B提升至一级A，有必要对太和县污水处理厂进行改扩建工程。

1.2 现状评述及存在问题 根据太和县污水处理厂近年的水质检测数值，选取了2011年2月至2012年2月1年内的实际检测的水质浓度作为评价该厂实际出水水质的标准（表1）。根据现状进水水量及水质的分析，污水厂现状问题总结如下：（1）進水水量基本达到设计规模，某些月份平均日处理量已超过设计规模；（2）进水水质浓度未达到原设计标准；（3）根据最新标准规定，尾水水质需达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准后才能排放水体，需进行提标改造以满足新的出水水质标准的要求；（4）进水氨氮，TN偏高，高于同类型污水厂进水氨氮浓度。缺少必要的反硝化阶段，生化系统脱氮效果差；（5）原有细格栅间隙为8mm过大，造成后续工段漂浮物过多。

2 二期扩建与一期升级改造衔接方案

2.1 总图设计

2.1.1 概述 太和县位于安徽省西北部，地理位置为东经115°37′，北纬33°11′，阜阳、亳州、界首三市之间。县城区域环境优越，是河南省进入皖北地区的必经之路，也是省内阜阳至亳州、界首的必经之道，内外交通十分有利。污水处理厂厂址设于县城的东南郊区、沙河东路以南，长征南路以西处。厂区主要处理构筑物包括厌氧池、氧化沟、二沉池规模为20 000m3/d，其他附属构（建）筑物规模40 000m3/d，水处理工艺采用氧化沟工艺，污泥处理工艺采用浓缩脱水一体机后外运，尾水直接排入厂区南侧的陶沟后进入颍河，最终入淮河。

2.1.2 总平面布置 污水处理厂设计最终规模为4×104m3/d，其中一期工程已实施2×104m3/d，本次扩建2×104m3/d。一期污水处理采用二级处理工艺，本次改扩建工程新增氧化沟1座以及二沉池2座，污水深度处理部分采用“深床滤池+接触消毒”工艺。因此，在总平面布置中，考虑一、二期工程布置的协调性、合理性及实施近期工程的独立性、完整性来进行总平面布置。厂区的南侧紧靠颍河支流排水河道，污水的出厂水管、超越管都十分便利。按照现场地形地貌，主导风向及处理功能，本次污水处理厂平面布置根据原有厂区规划分期建设的原则，降低近期工程占地面积，按照生产功能的不同，分为2个区域即为厂前区和污水处理生产区。厂前区新增一幢附属楼和一座机修间位于一期综合楼的西侧。污水处理生产区新增氧化沟，二沉池位于一期氧化沟二沉池的东侧，新增深度处理构筑物位于一期二沉池的西南侧，新增板框压滤机脱水机房，二期配电房则位于一期氧化沟二沉池的西侧。原有的脱水机房改建为深床滤池的反冲洗鼓风机房和PAC加药间以及空压机房。

2.1.3 厂区高程设计 污水厂场地原设计标高为33m。本次设计厂区室外地坪标高仍为33m，由于厂区所处地区位于颍河防洪堤内，厂区防洪不存在问题。

2.1.4 改扩建工程建设实施方案 设计指导原则：充分利用现有管道、尽量不破坏原来地下管线，实施扩建工程的时候不影响到污水厂一期工程的正常运行。

本次工程施工时暂施工扩建工程及深度处理工程，待扩建的氧化沟和深度处理构筑物施工完毕后，再对一期氧化沟实施改造。

3 改扩建工程设计

3.1 工程设计基础数据

3.1.1 设计规模 污水厂一期工程2×104m3/d的提标改造；污水厂二期2×104m3/d的扩建工程；工程设计总规模：4.0×104m/d；设计流量：Qavg=40000m3/d=1667.7m3/h；总变系数Kz=1.37。

3.2 工艺流程和工程内容

3.2.1 改造方案总体思路 出水标准提高到一级A标准，提高了工艺对脱氮的要求。提高脱氮效果常用的方法有生物法和化学法两种。比较而言，化学法投资和日常运行费用较高，而生物法可以通过对现有的氧化沟进行适当的改造，优化氧化沟的反硝化条件，进一步提高脱氮效果，实现新标准下的达标排放。生物学方法对原有的处理工艺调整很小，通过合理安排，基本上可不影响原有处理工艺的正常运行，经济上也最为节省。

污水处理厂一期工程生化处理采用的是氧化沟工艺。由于氧化沟自身的特点，沟中不断形成缺氧区和好氧区，这正是氨氮进行硝化反硝化的必要条件，因此该工艺除具有降解CODCr、BOD5、SS的功能外，还有一定的脱氮功能，对不易降解的有机物也有较好的处理能力[1]。

Carrousel氧化沟适用于处理规模较大的污水处理厂，在所有氧化沟处理工艺中应用最为广泛，是目前世界上最流行的氧化沟系统[2]，因而可通过从卡鲁塞尔氧化沟的演变看氧化沟工艺深度处理脱氮除磷工艺的发展[3，4]。因此，此次设计将原氧化沟工艺改建为改良型卡鲁塞尔2000型氧化沟，以提高脱氮效果。Carrousel 2000氧化沟是一种反硝化脱氮工艺，通过预反硝化区（前置缺氧段，其所需要的容积取决于进水水质及所要求的氮去除率，在缺氧条件下进水与一定量的混合液混合进行反硝化脱氮[5]。另外，第二代卡鲁塞尔—2000氧化沟系统强化了普通卡鲁塞尔氧化沟系统的脱氮除磷功能，此系统在普通卡鲁塞尔氧化沟前增加一个厌氧池和一个缺氧池，以更利于脱氮除磷[6]。根据污水厂现状运行情况以及存在问题，考虑到一期二期的工艺设备相衔接，本次只对现状构筑物加以改造维护，在现状氧化沟内修建出一段缺氧区，以达到进一步脫氮除磷的目的。

分析太和污水处理厂进水水质，呈现合流制污水系统水质特点，因此，在工艺选择上，应充分考虑处理工艺能够适应水质大幅度变化，尤其是要适应在低（下转95页）（上接87页）水质浓度时能过达标排放。为了达到脱氮除磷的目的，采用A2/O改良型氧化沟工艺将其中一条沟道隔出缺氧区，不仅具有较强的水质水量适应能力，而且达到了生化阶段脱氮的效果。设置缺氧区，首先充分利用了现状氧化沟本身的结构，减少了施工难度，在省去回流设备的情况下，通过内回流闸门达到了回流的目的，使硝化液在反硝化区得到充分的脱氮。改造后的氧化沟流程如图2所示。污水从①进入厌氧池，污泥外回流从②进入厌氧池，混合液回流从③进入缺氧池，形成了生物脱氮除磷。

3.2.2 一期工程处理能力复核 改变污水厂目标水质后，需要对污水处理厂生化处理的核心部分-氧化沟进行分析与核算。

污水处理厂一期工程已建氧化沟设计参数如下：

设计流量：Q=834m3/h数量：1座，泥龄θc=18d，水力停留时间t=14.7h，氧化沟总有效容积：12 250m3，混合液浓度MLSS=4 000mg/L，总需氧量SOR=371kg O2/h。

按照污水厂设计进水水质、调整后的二级处理出水水质、现有池容及设计规模校核氧化沟系统的处理程度。主要参数调整如下：

设计流量：Q=834m3/h，数量：1座，泥龄θc=18d，氧化沟总有效容积：14400m3>12250m3，混合液浓度MLSS=

4 000mg/L。

校核后的池容大于现有氧化沟池容，因此根据新的出水标准，现一期氧化沟无法满足处理要求，需重新核算处理规模。经试算，一期氧化沟处理能力为Q=17 000m3/d时，能够满足设计要求。校核后的设计参数如下：

设计流量：1.7×104m3/d，数量：1座，单沟有效容积：

12 250m3，水力停留时间：17.29hr（其中缺氧区水力停留时间：5.0hr），混合液浓度：MLSS=4 000mg/L，设计污泥负荷：0.061kgBOD5/kg MLSS·d，污泥产泥率：

Y=1.0KgDS/Kg△BOD5，设计泥龄：18d，总标准需氧量：382.5kgO2/h。

综上：改造后生化处理系仍为1组，处理规模1.7万m3/d，均由厌氧段、缺氧段和好氧段组成；厌氧段为原污水厂厌氧池，总有效容积为12 250m3，缺氧段与好氧段利用原氧化沟分隔而成，总有效容积分别为3 541m3和8 790m3。

4 结论和建议

4.1 结论 （1）本工程建成投产后，污水处理厂出水水质满足国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）中一级A标准。（2）本工程建设实施后，可有效减轻城市污水对淮河水系的污染问题，减轻对淮河的污染影响。

4.2 建议 （1）在城市总体规划指导下，对太和县污水处理厂一期工程进行升级改造建设，以及二期扩建工程及其配套管网的建设，确保全厂出厂排放水质满足国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A标准，力求本工程获得最大的环境效益、社会效益和经济效益。（2）为了保证城市污水处理厂的正常运行，避免工业废水中含有特殊的和浓度很高的污染物质或有毒有害的污染物质对城市污水处理厂的运行管理带来不利影响，其他污染物应满足《污水排入城市下水道水质标准》（CJ3082-2010）的有关规定。对于不能满足上述要求的工厂，应进行针对性的预处理。

参考文献

[1]区岳州，胡勇有.氧化沟污水处理技术及工程实例[J].北京：化学工业出版社，2005.

[2]郭昌梓，程飞，陈雪梅.氧化沟的优缺点及发展应用型式[J].安徽农业科学，2011，39（23）：14288-14291.

[3]刘俊新，夏世斌.经济高效的污水生物脱氮除磷新技术研究[J].世界科技研究与发展，2003，25（2）：37-41.

[4]黄伏根，朱炳林.微孔曝气、卡鲁塞尔-2000 型氧化沟工艺处理城市污水[J].冶金矿山设计与建设，2000，32（6）：32-36.

[5]高守有，彭永臻，胡天红，等.氧化沟工艺及其生物脱氮原理[J].哈尔滨商业大学学报：自然科学版，2005，21（4）：435-439.

[6]朱静平，柴立民.氧化沟工艺技术的发展[J].四川环境，2004，23（4）：57-60.

（责编：张宏民）