基于連續(xù)砂濾池的污水廠提標(biāo)改造工程設(shè)計

李志鵬（廣東省建筑設(shè)計研究院，廣東廣州510010）

基于連續(xù)砂濾池的污水廠提標(biāo)改造工程設(shè)計

李志鵬（廣東省建筑設(shè)計研究院，廣東廣州510010）

以中山三鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠為例，新增以連續(xù)砂濾池為主要處理構(gòu)筑物的深度處理工藝，對污水廠一期、二期出水進行提標(biāo)改造，使出水由《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級B標(biāo)準(zhǔn)達到一級A標(biāo)準(zhǔn)。本文主要從現(xiàn)狀存在問題、設(shè)計方案選擇、構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)等方面進行了論述。

污水廠；連續(xù)砂濾池；提標(biāo)改造

1 項目概括

三鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠位于鴉崗運河下游、沙坦公路與105國道的交叉口，污水廠一、二期工程分別于2007年和2010年建成投產(chǎn)，總規(guī)模為7萬m3/d，其中一期2萬m3/d，二期5萬m3/d，一、二期工程均采用CASS工藝，處理后出水水質(zhì)達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級B標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)廠外排洪溝排至鴉崗運河。

三鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠總用地112395m2，其中一期構(gòu)筑物用地面積6397m2，二期構(gòu)筑物用地面積7780.22m2；總建筑面積3253.81m2，其中一期總建筑面積3016.5m2，二期總建筑面積237.31m2。

2 現(xiàn)狀及存在問題

2.1 現(xiàn)狀水量

根據(jù)廠區(qū)運行水量數(shù)據(jù)，一期工程自2007年運行以來，水量逐漸穩(wěn)定，目前平均進水量約1.93萬m3/d，二期工程2010年底投產(chǎn)運行，目前平均進水量約5.17萬m3/d。污水處理廠一二期現(xiàn)狀運行總水量為7.1萬m3/d，廠區(qū)基本滿負(fù)荷運行。

2.2 現(xiàn)狀水質(zhì)

根據(jù)運行單位提供的2015年期間的實際進出水?dāng)?shù)據(jù)進行分析，該時間段進出水情況如表1。

表1 2015年實際運行進出水水質(zhì)情況

由表1看出，大部分時間段進出水水質(zhì)在設(shè)計范圍內(nèi)，偶爾水質(zhì)波動。實際運行出水水質(zhì)情況已穩(wěn)定達到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級B標(biāo)準(zhǔn)，部分指標(biāo)未能達到一級A和廣東地標(biāo)一級標(biāo)準(zhǔn)高值的要求。

2.3 現(xiàn)狀工藝流程

三鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠一期、二期工程均采用CASS工藝，工藝流程如圖1～2所示。

2.4 存在問題

2.4.1 SS指標(biāo)

根據(jù)運行數(shù)據(jù)，SS的進水平均值48mg/L，波動范圍25～110mg/L；經(jīng)生化處理后，出水SS濃度均值接近10mg/L，波動范圍在2～15mg/L，已穩(wěn)定達到了一級B標(biāo)準(zhǔn)，但不能達到一級A和廣東地標(biāo)一級標(biāo)準(zhǔn)高值的要求，因此SS指標(biāo)屬于提標(biāo)改造工程的目標(biāo)指標(biāo)。

2.4.2 TP指標(biāo)

根據(jù)運行數(shù)據(jù)，TP的進水平均值3.2mg/L，波動范圍1.5～6mg/L；經(jīng)生化處理后，出水TP均值為0.42mg/L，波動范圍在0.5～0.9mg/L，已穩(wěn)定達到了一級B標(biāo)準(zhǔn)，但不能達到一級A和廣東地標(biāo)一級標(biāo)準(zhǔn)高值的要求，因此TP指標(biāo)屬于提標(biāo)改造工程的目標(biāo)指標(biāo)。

圖1 一期工藝流程圖[1]

圖2 二期工藝流程圖[2]

2.4.3 TN和NH4-N指標(biāo)

根據(jù)運行數(shù)據(jù)，NH4-N的進水平均值21.6mg/L，波動范圍80～310mg/L；經(jīng)生化處理后，出水NH4-N均值為1.6mg/L，波動范圍0.1～11mg/L，平均去除率92.6%，常規(guī)生化反應(yīng)能穩(wěn)定實現(xiàn)NH4-N的一級A達標(biāo)排放。

進水TN均值為27.55mg/L，波動范圍21.3～41.4mg/L；經(jīng)生化處理后，出水TN均值為10.30mg/L，波動范圍 5.02～19.0mg/L，TN去除效率在正常范圍內(nèi)，年均值滿足一級A排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。但在每年冬季低溫時段，TN出現(xiàn)偶爾超標(biāo)的情況，分析其超標(biāo)原因為，此時段天氣較為寒冷，降雨量少，污水廠進水水質(zhì)濃度高，水量低。

從技術(shù)可行性和經(jīng)濟合理性角度考慮，有機物（CODCr、BOD5）和氮的達標(biāo)去除應(yīng)盡量在二級生物處理工藝單元中完成，特別是NH4+-N和TN的去除。

根據(jù)一、二期工程的設(shè)計參數(shù)及現(xiàn)狀運行情況，本工程可以通過控制運行參數(shù)，在實現(xiàn)完全硝化的基礎(chǔ)上，充分保證反硝化的環(huán)境，合理分配碳源、充分利用活性菌種的自養(yǎng)降解作為反硝化碳源，控制出水TN達標(biāo)。根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)CASS工藝對TN的去除效率一般在55～75%之間，通過調(diào)整運行參數(shù)可實現(xiàn)對TN的去除率達到65%以上，則TN出水可以實現(xiàn)一級A達標(biāo)排放，不需增加深度處理設(shè)施。

因此，本次提標(biāo)改造的主要目標(biāo)污染物為SS、TP，需增加三級處理設(shè)施，以滿足一級A和廣東地標(biāo)一級標(biāo)準(zhǔn)高值的要求。

3 技術(shù)方案比選

連續(xù)流砂濾池、V型砂濾池及濾布濾池在提標(biāo)改造工程中使用率較高，本工程考慮將V型砂濾池、濾布濾池與連續(xù)流砂濾池進行比較，具體如表2所示。

表2 濾池比較表

濾布濾池具有占地面積小、前期投資費用低的優(yōu)勢，但濾布濾池單獨使用時抗沖擊負(fù)荷能力較差，且后期維護管理復(fù)雜。一般與高效沉淀池聯(lián)用，聯(lián)用后占地面積、投資及運行費用均有增加。

連續(xù)流砂濾池與V型砂濾池的抗沖擊負(fù)荷能力、處理效果的可靠性要優(yōu)于濾布濾池，管理維護上也較濾布濾池簡單，兩種砂濾池的設(shè)備更換費用較低，連續(xù)流砂濾池與V型濾池相比，連續(xù)流砂濾池的占地面積更小、水頭損失更低，在已建污水廠的升級改造工程中更具應(yīng)用優(yōu)勢，而且連續(xù)流砂濾池抗沖擊負(fù)荷能力更強，對藻類、微纖維、油脂影響適應(yīng)能力較強，出水效果穩(wěn)定，無需反沖洗，操作控制簡單，維護管養(yǎng)少，自動化程度高。

因此，推薦采用連續(xù)砂濾池作為本次設(shè)計的主體過濾工藝。

4 工程技術(shù)方案

4.1 設(shè)計規(guī)模

根據(jù)《中山市污水工程建設(shè)規(guī)劃修編（2010～2020年）》，2020年中山三鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠規(guī)模為11萬m3/d。因此，本次提標(biāo)改造按照土建規(guī)模11萬m3/d，設(shè)備規(guī)模7萬m3/d設(shè)計，總變化系數(shù)為1.3。

4.2 設(shè)計進水水質(zhì)

綜合考慮原有設(shè)計出水標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)狀實際出水水質(zhì)確定本工程設(shè)計進水水質(zhì)，其中TN和NH4-N等不作為本次提標(biāo)改造的控制因素，設(shè)計進水水質(zhì)如表3。

表3 進水水質(zhì)表

4.3 提標(biāo)改造方案

根據(jù)上述分析，本工程針對SS及TP主要采用的工藝方案如下所示：

（1）污水處理工藝：連續(xù)砂濾池工藝。

（2）消毒工藝：采用紫外線消毒工藝（見圖3）。

4.4 污泥處理方案

提標(biāo)改造區(qū)新增的污泥量主要有化學(xué)污泥和去除SS產(chǎn)生的污泥兩部分組成，經(jīng)計算，本工程新增污泥量約0.74tDS/ d，仍考慮通過原有污泥脫水系統(tǒng)進行處理，原帶式濃縮脫水一體機的運行時間將延長。

5 構(gòu)筑物設(shè)計

5.1 細格柵及提升泵房

圖3 提標(biāo)改造工藝流程圖

為減少占地面積，本工程考慮將細格柵及提升泵房聯(lián)合設(shè)置，網(wǎng)板式細格柵可有效去除二次沉淀池難以去除的微纖維、懸浮物等雜質(zhì)，以保障連續(xù)流砂濾池高效運行；提升泵房的設(shè)置，可減少后續(xù)構(gòu)筑物埋深，減少基坑支護費用，同時保證出水水位大于鴉崗運河50年一遇洪水位，避免設(shè)置退水泵房。

該構(gòu)筑物平面尺寸為13.20m×8.20m，深度為4.50m，其中網(wǎng)板式階梯格柵3臺 （遠期增加1臺），直徑1700mm，功率0.37kW+0.75kW，柵條間隙3mm；軸流泵配置3臺（2用1備），流量為1530m3/h，設(shè)計揚程4.0m，最大揚程6m，功率為24kW。

5.2 連續(xù)砂濾池

為進一步去除出水的污染物質(zhì)，保障污水處理廠出水達標(biāo)。本工程連續(xù)流砂過濾器共分18組，每組安裝8套，共計144套。本次設(shè)計安裝80套，平面尺寸為38.83m×29.20m，深度為 4.50m，設(shè)計濾速為v=8.39m/h，濾層有效厚度為 h= 2.00m，粒徑為1.2～2.0mm。

5.3 紫外線消毒渠

紫外線消毒渠共分為3渠，其中1渠為超越渠，本次安裝紫外線消毒設(shè)備1套，遠期增加1套。紫外線燈采用低壓高強型燈管，消毒后出水糞大腸菌群數(shù)≤1000個/L。紫外線有效劑量不應(yīng)低于20m J/cm2。

5.4 風(fēng)機房

風(fēng)機房為連續(xù)流砂濾池的配套設(shè)施，平面尺寸為13.30m× 12.40m，為連續(xù)流砂濾池的反洗提供壓縮空氣，壓縮空氣量為6.7～13.3m?/min，設(shè)置空氣壓縮機3臺，2用1備，遠期增加1臺。

5.5 加藥間

為使出水TP≤0.5mg/L，需設(shè)置化學(xué)除磷設(shè)施。本工程加藥間為現(xiàn)狀已建，除磷藥劑推薦采用液體PAC，藥劑投量為20～40mg/L。

6 結(jié)論

污水處理廠使用連續(xù)砂濾工藝作為提標(biāo)改造主體工藝在中山市尚屬首例，對其它鎮(zhèn)提標(biāo)改造工程具有指導(dǎo)性意義。連續(xù)砂濾工藝具有土建造價低、占地省、施工簡單、使用壽命長、控制簡單等優(yōu)點[3]，相較于其它工藝優(yōu)勢明顯。

[1]李亞選，贠英偉，仝致琦，劉亞超.中山市三鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠工程設(shè)計[J].給水排水，2007，33（12）：32～35.

[2]郭 坤.中山市三鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠改擴建設(shè)計經(jīng)驗總結(jié)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012（2）.

[3]楊磊三，李駿飛，余 濤，李德強，周煒峙.廣州市新華污水處理廠提標(biāo)改造工程設(shè)計[J].中國給水排水，2016，32（8）：47～50.

所獲榮譽及獎勵：2015年度廣東省優(yōu)秀工程勘察設(shè)計獎三等獎；2015年度廣東省優(yōu)秀工程勘察設(shè)計獎二等獎。

X703

A

2095-2066（2016）32-0001-02

2016-11-2

李志鵬（1985-），男，漢族，工程師，碩士研究生，主要從事市政工程設(shè)計工作。