引言

近年來，隨著水環(huán)境改善要求提高，許多地區(qū)的污水處理廠執(zhí)行的排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格，一些環(huán)境脆弱的區(qū)域及缺水地區(qū)要求出水達(dá)到地表水準(zhǔn)IV類甚至是III類標(biāo)準(zhǔn)。這要求較高的有機(jī)污染物去除效果及脫氮除磷水平。目前國內(nèi)污水廠大多采用的A/A/O或以其為基礎(chǔ)的脫氮除磷工藝及后續(xù)強(qiáng)化處理工藝，難以達(dá)到上述要求。通常需要采用二級強(qiáng)化處理工藝盡可能提高二級處理段的脫氮除磷能力；另一方面，需引入深度處理工藝，尤其是以膜技術(shù)及其組合工藝為代表的深度回用水處理工藝來滿足排放要求。

1 工程概況

高新區(qū)某污水廠建設(shè)規(guī)模為25000 m3/d(變化系數(shù)1.47)，遠(yuǎn)期總規(guī)模為50000 m3/d，主要處理高新區(qū)中心區(qū)高新大道以南及部分村莊生活污水及部分預(yù)處理后排放的電子類、機(jī)械五金材料類等生產(chǎn)廢水。由于污水廠排放水域水量較小，納污能力弱，且為河源東江一級支流，因此出水執(zhí)行國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級標(biāo)準(zhǔn)(A標(biāo)準(zhǔn))及《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)III類標(biāo)準(zhǔn)[2-3]的最嚴(yán)值(其中總氮≤15 mg/L)。設(shè)計水質(zhì)見表1。

2 工藝設(shè)計

2.1 設(shè)計思路該工程難點(diǎn)在于進(jìn)水水質(zhì)高，出水指標(biāo)要求嚴(yán)格，除TN外其它指標(biāo)去除率要求均高于95%；同時工程的噸水用地僅為1 m2/ m3(污水)，導(dǎo)致占地較大的傳統(tǒng)工藝無法用于該項目中。針對工程特點(diǎn)，采用占地面積少的A/A/O-MBR(膜生物反應(yīng)器)作為二級處理工藝；在二級處理后采用反硝化深床濾池作為深度處理，在濾池進(jìn)水前端攪拌池投加聚合氯化鋁(PAC)及根據(jù)碳氮比補(bǔ)充碳源乙酸鈉，進(jìn)一步去除TP、TN及COD，保證出水達(dá)標(biāo)。

2.2 核心工藝

2.2.1 膜生物反應(yīng)器膜生物反應(yīng)器(MBR)是將膜分離技術(shù)和生物反應(yīng)器的生物降解作用集于一體的生物化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，是屬于傳統(tǒng)活性污泥法的一種發(fā)展工藝。其工藝流程短，占地少；污泥濃度及容積負(fù)荷高于傳統(tǒng)活性污泥法；對水質(zhì)、水量負(fù)荷變化適應(yīng)性強(qiáng)；與A/A/O工藝組合脫氮除磷效果顯著，出水水質(zhì)好。

2.2.2 反硝化深床濾池反硝化深床濾池采用特殊規(guī)格及形狀的石英砂作為反硝化生物的掛膜介質(zhì)，利用填料上的微生物，在缺氧條件完成反硝化脫氮；同時利用石英砂深床的過濾作用完成懸浮物的截留，配合前端投加除磷劑可完成總磷去除。反硝化深床濾池具有占地面積小、動力消耗低、脫氮效果好等特點(diǎn)，已成為城鎮(zhèn)污水廠深度處理的主流工藝之一。

2.3 工藝流程污水處理的主體工藝流程：預(yù)處理+A/A/O-MBR+反硝化深床濾池+紫外消毒，詳細(xì)流程見圖1。污泥處理流程：污泥濃縮+污泥調(diào)理+污泥脫水，含水率將至60 %后外運(yùn)處置，壓濾水及污泥濃縮池分離水進(jìn)入除磷反應(yīng)池除磷，再回流至粗格柵。

2.4 主要工藝構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)

2.4.1 粗格柵及提升泵站粗格柵及提升泵站包括格柵渠及集水池，通過粗格柵攔截較大雜質(zhì)，再通過提升泵將污水提升至細(xì)格柵。土建按50000 m3/d設(shè)計，設(shè)備按25000 m3/d設(shè)計，占地面積214.7 m2，格 柵 渠3條。主要設(shè)備配置鋼絲繩牽引格柵2臺(1用1備)，柵條間隙20 mm，柵寬1.5 m，渠寬1.6 m，渠深9.4 m，功率1.87 kW；提升泵3臺(2用1備)，流量766 m3/h，揚(yáng)程16.5 m，功率48 kW。

2.4.2 細(xì)格柵池、沉砂池、膜格柵池細(xì)格柵池主要通過細(xì)格柵攔截較小的雜質(zhì)，沉砂池主要去除無機(jī)顆粒物，膜格柵主要攔截細(xì)小纖維物質(zhì)，保證后續(xù)MBR膜的正常運(yùn)行。土建按50000 m3/d設(shè)計，設(shè)備按25000 m3/d設(shè)計，占地面積439.4 m2，細(xì)格柵渠和膜格柵渠各3條，渠寬分別為1.8 m和1.6 m，旋流沉砂池兩座。主要設(shè)備配置內(nèi)進(jìn)流網(wǎng)板格柵1個，柵寬1.8 m，網(wǎng)孔直徑為5 mm，功率1.1 kW；事故格柵1個，柵條間隙為10 mm；旋流沉砂器一套，流量1980 m3/h，電機(jī)功率1.5 kW，池內(nèi)徑及池深分別為3.65 m及4.3 m；砂水分離器1臺，處理量20~27 L/s，功率0.75 kW；內(nèi)進(jìn)流網(wǎng)板膜格柵2個，柵寬2.0 m，網(wǎng)孔直徑為1 mm，功率1.1 kW。

2.4.3 MBR生化池及設(shè)備間MBR生化池及設(shè)備間包括A/A/O生化池、膜池、風(fēng)機(jī)房、泵房、膜洗車間及出水池，主要在A/A/O生化池完成污水的脫氮除磷，在MBR完成泥水分離。土建及設(shè)備均按25000 m3/d設(shè)計，占地面積4700.4 m2，A/A/O生化池為兩格，膜池6格，每個膜池安裝7個MBR膜組件。停留時間：厭氧池1.62 h，缺氧池3.6 h，好氧池7.2 h，膜池1 h。生化池有效水深為5.25 m，膜池有效水深為4.3 m，設(shè)計膜通量為19.84 L/m2·h。膜池污泥濃度為7000 mgMLSS/L。從膜池至好氧池污泥回流比600 %，好氧池至缺氧池內(nèi)回流比250 %，缺氧池至厭氧池內(nèi)回流比100 %。聚合氯化鋁(PAC)投加點(diǎn)在好氧池的出水端。設(shè)備配置方面，厭氧池推流器2臺，轉(zhuǎn)速40 r/min，葉輪直徑2.3 m，功率2.6 kW；缺氧池推流器4臺，轉(zhuǎn)速45 r/min，葉輪直徑2.3 m，功率3.6 kW；好氧池推流器8臺，轉(zhuǎn)速51 r/min，葉輪直徑1.8 m，功率2.6 kW。曝氣部分，盤式曝氣器912個，流量6.84 m3/h，氧利用率≥25 %；空氣懸浮風(fēng)機(jī)(曝氣)3臺(2用1備)，風(fēng)量52 Nm3/min，風(fēng)壓63 kPa，功率75 kW。膜系統(tǒng)部分，浸沒式平板超濾膜組件42組，膜材質(zhì)為聚偏氟乙烯，膜孔徑0.03 μm，膜通量19.84 L/m2·h，單組膜面積1200 m2；膜池吹掃的空氣懸浮風(fēng)機(jī)3臺(2用1備)，風(fēng)量84 Nm3/min，風(fēng)壓44.1 kPa，功率93.75 kW；雙向泵(用于抽吸及膜反洗)7臺(6用1備)，流量84 m3/h，揚(yáng)程-10~+10 m，功率93.75 kW。膜化學(xué)清洗部分，10 m3檸檬酸儲罐及10 m3次氯酸鈉儲罐各1個；檸檬酸鈉計量泵及次氯酸鈉計量泵各3臺(均為2用1備)，流量1800 L/h，壓力0.3 MPa，功率0.75 kW。

2.4.4 反硝化深床濾池反硝化深床濾池通過缺氧條件下生物膜的反硝化作用完成總氮去除，進(jìn)水端反應(yīng)池添加乙酸鈉作為補(bǔ)充碳源；通過進(jìn)水端混凝反應(yīng)池投加PAC及濾料過濾完成總磷及懸浮物的去除。土建及設(shè)備均按25000 m3/d設(shè)計，占地面積550.7 m2。進(jìn)水端端反應(yīng)攪拌池兩個；濾池4格，每格尺寸為13.5×2.9 m，石英砂濾料厚度為2.44 m，濾速為6.65~8.87 m3/m2·h，濾料粒徑為2~3 mm；乙酸鈉儲藥池及PAC儲藥池各一個；反沖洗廢水池1個，有效容積322 m3。設(shè)備配置方面，乙酸鈉加藥螺桿泵及PAC加藥螺桿泵各2臺(均1用1備)，流量均為100~1000 L/h，壓力均為0.2 MPa，功率為0.75 kW；儲藥池攪拌器2臺，葉輪直徑0.8 m，功率3 kW；進(jìn)水端混合攪拌器兩臺，葉輪直徑1.2 m，功率4 kW；反洗水泵2臺(1用1備)，流量574 m3/h，揚(yáng)程9 m，功率30 kW；反洗鼓風(fēng)機(jī)3臺(2用1備)，風(fēng)量35.83 m3/min，風(fēng)壓78.4 kPa，功率75 kW；反洗廢水排污泵2臺(1用1備)，流 量119 m3/h，揚(yáng) 程7.6 m，功率5.5 kW；放空排污泵1臺，流量110 m3/h，揚(yáng)程7.0 m，功率5.5 kW。

2.4.5 紫外消毒池紫外消毒池通過紫外線照射達(dá)到殺菌效果。土建按50000 m3/d設(shè)計，設(shè)備按25000 m3/d設(shè)計，占地面積76.8 m2。兩條消毒渠，其中一條兩端用磚墻封堵。設(shè)備配置紫外消毒模塊4個，每個模塊16根紫外燈管，每根燈管功率320 W。

2.4.6 巴氏計量槽通過巴氏計量槽對出水流量進(jìn)行計量。土建及設(shè)備均按50000 m3/d設(shè)計，占地面積35.91 m2。巴氏計量槽1組，喉道寬度0.6 m；回用水泵2臺(1用1備)，流量94 m3/h，揚(yáng)程12 m，功率5.5 kW。

2.4.7 污泥濃縮池污泥濃縮池主要對MBR膜池的剩余污泥進(jìn)行濃縮，降低污泥含水率。主要設(shè)計參數(shù)：土建及設(shè)備均按50000 m3/d設(shè)計，占地面積141.8 m2。直徑12 m，深度4.95 m，剩余污泥量(99.2 %含水率)337.5 m3/d(遠(yuǎn)期為675 m3/d)。設(shè)備配置中心刮泥機(jī)1臺，功率0.75 kW；污泥螺桿泵2臺(1用1備)，流量60 m3/h，壓力0.2 MPa，功率15 kW。

2.4.8 污泥調(diào)理池及除磷反應(yīng)池污泥調(diào)理池主要將濃縮后的污泥進(jìn)行調(diào)理改善脫水性能，除磷反應(yīng)池通過投加鋁鹽對濃縮池上清液及污泥脫水產(chǎn)生的壓濾水進(jìn)行除磷。土建及設(shè)備均按50000 m3/d設(shè)計，占地面積166.46 m2。包 括除磷沉淀池1格，負(fù)荷0.47 m3/m2·h(遠(yuǎn)期0.94 m3/m2·h)，污泥調(diào)理池2格，PAC儲藥池4格。設(shè)備配置絮凝攪拌機(jī)1臺，槳葉直徑700 mm，轉(zhuǎn) 速84 r/min，功 率0.75 kW；螺 桿 泵2臺(1用1備)，流量13 m3/h，壓力0.2 MPa，功率4 kW；調(diào)理池攪拌機(jī)2臺，槳葉直徑2000 mm，轉(zhuǎn)速65 r/min，功率15 kW；儲藥池攪拌機(jī)4臺(2用2備)，槳葉直徑470 mm，轉(zhuǎn)速125 r/min，功率1.5 kW；PAC計量泵4臺(2用2備)，流量100-1000 L/h，壓力0.2 MPa，功率0.75 kW。

2.4.9 污泥脫水機(jī)房(二層) 通過破膜裝置及投加化學(xué)藥劑，用廂式隔膜壓濾機(jī)將含水率約97 %的剩余污泥脫水至含水率不大于60 %。脫水間尺寸30.0 m×14.5 m，剩余污泥量2700 kgDS/d，最終泥餅量(含水率60 %)6.75 t/d，操作時間8~12 h/d。配套廂式隔膜壓濾機(jī)2臺，過濾面積180 m2，濾板尺寸1250 mm×1250 mm，濾室數(shù)量70個，濾餅厚度35 mm，壓濾機(jī)功率16 kW；高壓螺桿泵2臺，流量26-30 m3/h，壓力1.2 MPa，功率22 kW；壓榨水泵2臺，流量6 m3/h，揚(yáng)程161 m，電機(jī)功率5.5 kW；高壓沖洗泵2臺，流量10.2 m3/h，揚(yáng)程600 m，電機(jī)功率30 kW；PAM制藥裝置1臺，制藥量1 m3/h，功率2.62 kW；PAM加藥螺桿泵2臺，流量100~1000 L/h，壓力0.5 MPa，功率0.25 kW。

3 經(jīng)濟(jì)分析

3.1 項目投資污水廠提標(biāo)改造工程總投資8793.39萬元，其中工程費(fèi)用850.36萬元，工程建設(shè)其他費(fèi)用777.27萬元，預(yù)備費(fèi)22.50萬元，建設(shè)期利息148.26萬元。3.2 運(yùn)行費(fèi)用測算運(yùn)行費(fèi)用主要由水電費(fèi)、藥劑費(fèi)、人工費(fèi)用三部分組成。全年按運(yùn)行365天算。噸水電耗為0.526 kW·h。

4 結(jié)語隨著對水環(huán)境質(zhì)量要求不斷提高，傳統(tǒng)的脫氮除磷工藝及深度處理工藝組合難以滿足逐漸嚴(yán)格的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。“A/A/O-MBR+反硝化深床濾池”能夠有效去除污染物，滿足高標(biāo)準(zhǔn)的排放要求，占地面積少，可作為地表水III類出水要求的工藝選擇之一。

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