江门某生活污水处理厂二期工程工艺设计

梁仁礼，温泽军，谭绮娜，李斯伟

(1. 开平市潭江环境投资有限公司，广东开平 529300；2. 开平粤海水务有限公司，广东开平 529300)

广东江门某生活污水处理厂一期工程工程于2007年8月份竣工，设计规模为5×104m3/d，主体处理工艺采用改良型曝气氧化沟，排放标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级B标准及《广东省地方标准水污染物排放限值》(DB 44/26—2001)第二时段一级标准的较严值。自2015年起，一期工程已满负荷运行，已不能满足服务范围内日益增加的污水量处理需要，需实施二期工程。

1 工艺方案

1.1 设计水量、水质

二期工程设计规模为2.5×104m3/d，工程建成后，该污水厂总处理规模为7.5×104m3/d。根据当前环保要求，二期工程的排放标准将执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准及《广东省地方标准水污染物排放限值》(DB 44/26—2001)的第二时段一级标准的较严值。针对南方河网地带城市进水水质浓度偏低的特点和一期工程历年来的监测数据，二期工程的主要设计进、出水水质指标如表1所示。

表1 设计进、出水水质 (单位：mg/L)Tab.1 Design Influent and Effluent Water Quality (Unit：mg/L)

注：括号外数为水温>12 ℃时的控制指标；括号内数为水温≤12 ℃时控制指标

1.2 工程方案

1.2.1 一期工程工艺流程及现状分析

从历年监测数据看，一期工程出水水质基本能满足国家一级B标及相应地方标准要求，但BOD5、NH3-N、TN、SS四类污染物指标不能稳定符合国家一级A标准及相应广东省地方标准要求，其工艺流程图如图1所示。因此，二期工程的设计要注重上述四类污染物的去除，并整体上提高系统的处理能力和稳定性。

图1 一期工程工艺流程图Fig.1 Flow Chart of the First-Stage Project

1.2.2 二期工程工艺流程

二期工程工艺应具有高效、稳定、成熟的技术特点，为确保能同时满足国标一级A标准及相应广东地方标准要求，需在传统二级生物处理工艺的基础上，增加深度处理单元。为节约用地和便于管理，深度处理、消毒处理单元采用占地少、技术成熟先进的工艺。

经吸取成功案例经验和经济、技术分析[1-2]，确定污水处理采用“AAO二沉池+高效沉淀池滤布滤池+紫外光消毒”工艺，污泥处理采用“重力浓缩+板框压滤”工艺。工艺流程如图2所示。

图2 二期工程工艺流程图Fig.2 Flow Chart of the Second-Stage Project

2 工艺设计方案

一期工程中的进水井、粗格栅和细格栅间、提升泵房、旋流沉砂池、鼓风机房、配电房、综合楼等设施的土建规模已按远期预留，二期工程仅需增加设备即可。二期工程建设内容主要包括：新建AAO反应池、二沉池、高效沉淀池、滤布滤池、污泥脱水车间、紫外线消毒槽、除臭设施等。为便于远期扩展，上述除AAO池和二沉池外，其余设施的土建按均远期(5.0×104m3/d)规模预留。

(1)AAO反应池

新建1座AAO反应池(半地下式)，平面尺寸为75.40 m×30.55 m，池深为7.15 m，由预缺氧、厌氧、缺氧和好氧四个分区组成，设计总停留时间为11.5 h。

预缺氧区设计停留时间为0.5 h，配置潜水叶轮搅拌器1台。厌氧区设计停留时间为1.5 h，配置推流器2台；为降低回流污泥对厌氧稀磷的影响，采用分多格串联设计。缺氧区设计停留时间为3.0 h，池体采用循环跑道式氧化沟，内设潜水搅拌器4台；为降低搅拌功率、减轻污泥上浮，采用大叶轮低速推流器。好氧区设计停留时间为6.5 h，为节省用地和投资，池体采用推流廊式池体设计；设计污泥负荷0.08 kg BOD5/(kg MLSS·d)，混合液污泥浓度3.0 g/L，泥龄18.5 d，内设回流潜水泵2台，回流比为50%～100%，用于将好氧池区污泥回流到缺氧区；采用可提升式管式微孔曝气器，提高曝气效率、节能降耗。

(2)二沉池

新建1座二沉池，直径为35 m，池边水深为4.5 m，平均表面负荷为1.08 m3/(m2·h)，沉淀时间为3.69 h。二沉池采用辐流式，周边进水、周边出水设计，负荷较高，大大节省了占地[3]。

(3)高效沉淀池

为进一步降低悬浮物、胶体和色度等，新建高效沉淀池1座：设计表面负荷为5.42 m3/(m2·h)，反应絮凝池停留时间为20 min；池体平面尺寸为15.0 m×15.0 m，池内水深为6.5 m，池内配置搅拌机、斜管组件、吸刮泥机和污泥回流泵等。为提高运行灵活性和节约运行成本，设置了穿越管道，可根据工况使高效沉淀池和滤布滤池联动或单独运行。

(4)滤布滤池

新建滤布滤池1座，平面尺寸为14.05 m×13.3 m，池深为5 m，为节约用地，与高效沉淀池合建。设计采用“外进水”过滤方式，重力运行，利用自然沉降和与滤布截留相结合的方式去除SS，并可根据水位差进行自动反冲洗。

(5)紫外光消毒槽

一期工程采用接触消毒池，其占地大、投药管理不便，且敞开式布置容易招至和滋生蚊虫，二期工程改用渠道式紫外线消毒槽。槽体单渠宽度为0.81 m，有效水深为1.05 m。

(6)污泥处理设施

新建污泥浓缩池1座，采用重力浓缩，池直径10 m，配置搅拌机和加药装置。

一期工程的污泥脱水车间配置带式压滤机2台(泥饼含水率≤80%)，但土建预留的空间不足，不能满足二期工程需要。因此，需新建脱水车间，配置高压板框压滤机2台，单台过滤面积为200 m2，设计污泥总干固量为2.65 DS/d，配套进泥泵、加药装置、冲洗装置等，要求泥饼含水率≤60%。

(7)除臭系统

一期工程没有设置除臭系统，因臭气问题，已引致过附近居民的投诉。为满足环保对厂界废弃气排放标准的要求，保障周边居民生活不受影响，二期工程新建了UV光解和生物各1套除臭系统。粗细格栅间、提升泵房、旋流沉砂池、污泥脱水车间等采用了UV光解除臭装置，处理风量为2 000 m3/h，旁设喷淋塔，塔内设风机、填料、喷淋系统等；臭源设施经封闭后，采用抽风机和304不锈钢管道进行收集。AAO反应池的预缺氧池、厌氧池、缺氧池等采用了一体化生物除臭装置，处理风量为4 000 m3/h，设备尺寸为5.0 m×2.6 m×2.8 m，配置除臭主体设备、风机、喷淋系统及自控系统等；对臭源池体上方采用弧形有机玻璃板封盖后，利用抽风机和玻璃钢夹砂管道进行收集。

3 运行效果及技术经济指标

二期工程于2017年1月1日起动工建设，2017 年10月1日正式投入运行。运行至今，出水水质各指标均能稳定满足设计标准、达标排放。2017年10月～2018年7月的主要运行监测指标如表2所示。

二期工程总投资为6 467.28 万元，其中第一部分费用为4 828.55 万元，第二部分费用为1 491.37 万元，基本预备费28 万元。建成运营后，单位经营直接成本0.48 元/m3，污水单位电耗为0.31 kW·h /m3，为同类型项目的较低水平。

4 技术分析和经验总结

(1)一期工程采用改良曝气氧化沟工艺，但由于存在曝气充氧效率较低、抗冲击能力较弱、工况调节困难等问题，二期工程改用AAO工艺。AAO工艺可根据进水水质特点灵活调节运行方式，具有较好的脱氮除磷能力[3]。为解决当进水量、进水浓度波动较大时，曝气过度将导致溶解氧偏高、浪费，或曝气不足将导致溶解氧不足等问题，曝气装置设计采用管式橡胶膜可提升式微孔曝气器，采用梯度布置曝气方式。该种曝气装置可根据工况灵活调节曝气强度，避免了溶解氧的浪费或不足，提高了曝气效率和氧利用率，降低了能耗，同时可提升式设计便于曝气系统的局部维修或更换，避免导致整体停产。

表2 实际进、出水质监测指标 (单位：mg/L)Tab.2 Actual Monitoring Indicators of Influent/Effluent Water Quality (Unit: mg/L)

(2)一期工程采用国产罗茨鼓风机，但由于存在工作环境差、噪音大、能耗高等问题，二期工程改用噪音低、动力效率高、调节灵活的进口空气悬浮离心鼓风机。结合上述微孔梯度曝气措施，使单位水量的曝气能耗较一期工程降低了24%，大幅降低了运行成本。

(3)一期工程没有设置除臭设施，臭气对周边环境产生一定污染。二期工程增设了除臭系统，对主要臭气源的臭气进行收集后，通过抽风机、管道等设施输送到除臭装置进行处理，厂界(防护带边缘)废气排放最高允许浓度满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》的要求，减少了对周边环境的污染。

(4)与传统活性砂滤池相比，二期工程采用的滤布滤池具有投资省、运行管理简单、运行费用低、耐冲击负荷高、出水水质良好稳定等特点，SS平均出水浓度仅为2.7 mg/L，单体运行电费用仅为0.01元/t左右。

(5)二期工程的污泥经脱水至含水率60%以下后，外运至邻近的水泥厂进行水泥窑协同处置。利用水泥窑内高温、强碱、对流、涡旋环境，可实现污泥的100%处置。通过水泥窑协同处置，不但资源化利用了污泥中的碳，节约了煤燃料，而且通过高温燃烧，污泥中的重金属元素将以固态化合物形式固化后，将连同其他无机物全部融入水泥熟料中，从而真正实现了“减量化、无害化、资源化”处置。

(6)二期工程新建设施布局紧凑、流程顺畅，提高了土地利用率，总占地面积仅为2.45 hm2，远远低于《城市污水处理工程项目建设标准》。平面设计布局合理，既能充分利用了既有设施，又能与一期工程较好地协调和融合，实现了一期、二期工程资源的整合，达到投资省、管理便利和降低管理运行成本的目的。

(7)高效沉淀池、滤布滤池、污泥脱水车间、紫外线消毒槽等设施的土建按远期规模(5.0×104m3/d)预留，可便于后期的扩容发展，同时节约土地和投资成本。

5 结论

二期工程污水处理采用“AAO +高效沉淀+ 滤布滤池”主体工艺，运行稳定可靠、操作灵活，出水水质达到了设计排放标准；污泥采用深度板框压滤工艺，泥饼含水率55.93%，便于外运至邻近的水泥窑协同处置，彻底解决了二次环境污染问题。工程投产后，显著减少了排入潭江河流的污染物排放总量，改善了城市的水环境状况。