高效沉淀＋精密过滤工艺用于生活污水提标改造

刘玉莎 汪滨

（ 湖南博世科环保科技有限公司，湖南长沙 410000）

1 引言

根据国务院《 关于印发水污染防治行动计划的通知》（ 国发〔 2015〕17 号）和《 水污染防治行动计划》（ 简称“ 水十条”）相关要求，敏感区域（ 重点湖泊、重点水库、近岸海域汇水区域）城镇污水处理设施应于2017 年底前全面达到一级A 排放标准，新建城镇污水处理设施要执行一级A 排放标准。 因此，对县市级原有的污水处理厂进行提标改造， 改善城区周边自然水体水质意义重大。

污水厂的提标改造可以根据实际的水质水量情况，主要从稳定进水、强化预处理、优化主体生化处理工艺、尾水深度处理等方面着手［1］。对于部分中低浓度污水以及生活污水占比较大的污水， 经生化处理后的二级出水主要指标中COD，BOD5，NH4＋-N 已经接近甚至可以达到一级A 标准， 但生物除磷作用有限，出水SS 不稳定且需要化学除磷时，宜采用混凝/沉淀/过滤工艺流程，以确保出水各项水质指标稳定达标［2］。 因此本工程采用“ 混凝＋沉淀＋过滤”工艺作为深度处理工艺，具有投资省、维护管理简便、运行稳定的优点［3］。

2 工程概况及工艺设计

2.1 项目概况及工艺流程

京山市某污水处理厂处理规模3×104m3/d，原设计采用水解酸化预处理＋A/A/O＋二沉池＋紫外消毒处理工艺，出水水质执行国家《 城镇污水处理厂污染物排放标准》（ GB 18918—2002）一级B 标准。为满足国家对城镇污水排放的高要求，特别是解决前段处理工艺TP 去除效果有限的问题，对原污水处理厂的二级处理出水进行深度处理， 提标改造后出水水质达到一级A 标准。 本研究提标改造考虑采用高效沉淀＋精密过滤的处理工艺，设计进出水水质见表1。

表1 提标改造设计进出水水质 mg/L

原污水处理厂的二级处理出水通过重力流管道进入三级处理段，经混凝、沉淀、过滤后，进入原系统紫外消毒处理达标排放，工艺流程见图1。

图1 提标改造工艺流程

2.2 核心单元设计参数

本工程在原有污水处理系统的基础上， 新建核心处理单元高效沉淀池和精密过滤器， 辅助单元包括污泥浓缩池、回用水池和加药间，在原处理系统的基础上改造紫外消毒池和供配电系统。 核心单元设计参数如下：

（ 1）高效沉淀池：接二沉池出水至精密过滤器，共设1 座2 组，设计规模3×104m3/d，池体尺寸27.30 m×23.10 m×7.30 m， 总停留时间HRT=50.8 min。池体为钢筋混凝土结构，由混合区、絮凝区和澄清区组成，配置污泥和加药系统。

混合区采用机械搅拌，使投加的絮凝剂PAC 与原水充分混合。絮凝区内部安装一个钢制反应筒，投加的助凝剂PAM 与原水、回流污泥在此形成絮凝反应，搅拌提升进入后续的澄清区。澄清区采用斜管沉淀，斜管区面积为8.3 m×7.7 m，污水实际上升流速为14.2 m/h；设置中心传动浓缩机，刮臂直径为9.7 m，功率1.1 kW。

污泥系统设置污泥循环回流系数为0.04， 配置偏心螺杆泵6 台， 污泥系统剩余污泥泵和污泥回流泵各3 台，均2 用1 备。

加药系统：PAC 的投加量10～30 mg/L， 投加浓度5%；PAM 的投加量0.5～1.0 mg/L，投加浓度0.2%。

（ 2）精密过滤器：接高效沉淀池出水至紫外消毒池，设1 座2 组，设计规模3×104m3/d，池体尺寸12.50 m×8.70 m×2.90 m。池体为钢筋混凝土结构，内置精密过滤器2 台。

精密过滤器是一种去除悬浮固体的过滤装置，由设备主体模块、核心过滤模块、反冲洗系统、驱动系统、自控系统组成，滚筒上装有可方便拆卸的滤网。 单台处理能力2.0 万m3/d， 进水水质要求SS≤20 mg/L，出水水质要求SS≤10 mg/L，冲洗压力0.60 MPa，水头损失＜30 cm，内进外出。

3 运行效果及经济性评价

3.1 运行效果

该提标改造工程于2019 年3 月完工，调试2 个月后系统进入稳定运行期， 各项出水指标稳定达到一级A 标准。 连续观测2019 年6 月至2020 年1 月的进出水情况，COD，NH3-N，TP 和TN 4 项指标取月平均值的运行效果见图2。

图2 提标改造运行效果

从图2 看出， 进水NH3-N和TP 变化较大，COD在150 mg/L 以内，负荷并不高，其中7，8，9 月COD低于100 mg/L，主要受正值雨季、城区雨污未完全分流的影响。污水处理厂前段A/A/O 处理工艺对COD,NH3-N 和TN 的处理效果明显， 平均去除率分别达到67.57%,88.34%和48.81%， 基本上可以稳定达到一级A 标准，但TP 去除效果仅为46.48%。深度处理的化学除磷效果明显，对TP 的去除率达到86.85%，同时进一步降解COD， 最终出水稳定在20 mg/L 左右。该厂进水为城市生活污水，没有城区工业污水混入，水质组分较简单，可生化性好，因此二沉池出水水质稳定。 提标改造段主要是进一步降低水中的COD，TP 和SS，而高效沉淀池是一种集混合、絮凝、沉淀和浓缩为一体的构筑物，强化了化学除磷效果。沉淀后的出水再经过精密过滤器， 进一步截留小分子物质及胶体微团，泥水高效分离，确保出水稳定达标［4］。

3.2 经济性评价

该提标改造工程总投资2 166.59 万元， 其中土建工程费用1 298.12 万元，设备购置费705.1 万元，工程建设其他费用113.37 万元， 建设投资指标为722.2 元/m3。

污水处理厂直接运营成本主要由人工费、电费、药剂费和污泥处置费组成。 将8 个月的费用数据对比提标前的运营成本，见表2。

表2 直接运营成本 元/m3

运行成本由提标前的0.34 元/m3增加至提标后的0.44 元/m3，在行业内同规模的城市污水处理厂的运行成本方面处于领先水平［5-6］。提标改造前后增加的成本主要是电费和药剂费， 增加高效沉淀处理段，使得污泥量有小量增加，根据实际进水量和水质情况优化运行工艺和管理模式， 还有降本增效的空间［7］。

4 结论

（ 1）将生活污水处理厂出水由一级B 标准提高至一级A 标准时，采用高效沉淀＋精密过滤的工艺路线是可行的，出水水质稳定可靠。

（ 2）提标改造段进一步降低水中的COD，TP 和SS，强化了化学除磷效果。

（ 3）提标改造工程总投资2 166.59 万元，运行成本由提标前的0.34 元/m3增加至提标后的0.44 元/m3。