Question

对城市污水处理厂工程设计的相关探讨？

Answer 1

本文主要阐述了污水处理的特点及难点，提出了污水处理工艺设计，并结合作者多年的工作经验，对AAO污水处理工艺流程以及各主要构筑物工程设计相关参数进行了分析。对今后类似的工程设计具有一定的借鉴意义。
1 工程概况
本污水处理厂规划用地面积约12km2，分两期建设，总规模为30万m3/d( Kz=1.3)，近期工程设计规模为10万m3/d，雨季合流污水规模为18万m3/d；而远期工程设计规模为20万m3/d，雨季合流污水规模为30万m3/d。纳污范围内服务面积约60km2。污水厂出水水质执行GB 18918-2002城市污水处理厂污染物排放标准的一级A标准；大气污染物排放执行GB 18918-2002的二级标准； 污泥直接浓缩脱水外运处置，含水率小于80%。污水厂总进水管道为φ2 000钢筋混凝土管，出厂尾水排放管为φ1 800排入附近河流，作为河流的生态补水，尾水排放管长度约1100 m。
2工程污水处理的特点和难点
本工程污水处理的特点和难点主要有:（1）本工程出水排放标准较高，由于SS，BOD5，CODCr，TP等污染物均可通过三级深度处理去除，而化学加药、过滤等三级处理手段对 TN 的去除是基本无效的，只有通过强化生物处理手段进行去除。（2）有限碳源的合理分配问题，解决近期进水碳源可能较低的问题。（3）近期雨季合流污水对污水厂水量水质的冲击问题。（4）雨季合流制污水 SS 值和含砂量较高的问题。以上问题是本工程技术路线重点考虑的技术问题。
3 工艺流程
本工程设计为了满足进水水质的变化和雨季合流污水量的冲击，推荐采用AAO污水处理工艺(见图1)，该工艺具有水质水量变化及负荷冲击适应性强、处理效果稳定可靠、运行模式灵活等优点。二级处理出水后采用三级深度处理(微絮凝过滤)和紫外线消毒+ClO2辅助消毒。污泥处理采用机械离心浓缩脱水一体机，除臭采用生物除臭工艺，对全厂有恶臭产生的构筑物进行加盖除臭，最大限度降低污水厂的生产运行对周围环境的影响。
4 各段主要构筑物工程设计及设计参数
4.1 预处理构筑物设计
预处理构筑物包括粗格栅及进水泵房、细格栅及曝气沉砂池，主要功能包括:
1) 去除污水中较大漂浮物，并拦截直径大于20mm的杂物，以保证潜水泵正常运行，将污水进行提升后，使污水籍重力依次流过处理构筑物，以保证污水厂正常运转( 粗格栅及进水泵房)；
2)去除污水中较大漂浮物，并拦截直径大于6mm的固体物，以保证生物处理及污泥处理系统正常运行，同时去除污水中比重大于2.65，粒径不小于0.2mm的砂粒，使无机砂粒与有机物分离开来，便于后续生物处理，兼带除油撇渣功能(细格栅及曝气沉砂池)。
设计参数:
1) 粗格栅及进水泵房。地下式钢筋混凝土结构，格栅采用轻质加罩除臭； 内净尺寸: L×B=23m×22.6m，池深10.5m。主要设备为: 2台钢丝绳格栅除污机；单台过栅流量:Qmax=1.04m3/s。4台潜污泵，单泵性能参数:流量:580L/s，扬程:13.5m，功率:125kW。
2) 细格栅及曝气沉砂池。钢筋混凝土构筑物，内净尺寸: L×B=16.8m×10.8m。停留时间:近期旱季污水停留时间:约5.8 min(高峰流量)；近期雨季合流污水停留时间:约4.2 min。曝气沉砂池共两格，单格净宽4.0m，设计有效水深2.7m，有效长度24m。曝气量按0.2 m3空气/m3污水配置，在细格栅的架空渠道下设鼓风机房间，内设3台罗茨风机(2用1 备)，单机风量750m3/h，风压4.5m，功率15kW。
4.2 水处理构筑物设计
水处理构筑物主要为 A/A/O 生物反应池，主要功能为在生物反应池中营造厌氧、缺氧、好氧环境，利用生物反应池中大量繁殖的活性污泥，降解水中污染物，以达到净化水质的目的。本构筑物也是本污水处理厂工程的核心部分。
设计参数:
1) 生物反应池。内净尺寸: L×B×H=100 m×88.8m×7.0m。设计参数:设计流量:10万m3/d，最低水温:15℃最高水温:25℃，系统设计泥龄:13d,污泥负荷:0.07kgBOD5/( kgMLSS・d)，容积负荷:0.245 kgBOD5/（m3・d），MLSS:3.5 g/L，MLVSS:2.45g/L，污泥生成系数: 1.1 kgMLSS/( kgBOD5・d) ，有效水深: 7.0 m，总水力停留时间: 13.46 h，高峰时供气量:24167m3/ h，气水比: 5.80∶1，剩余污泥量:15.4 t/d。
2)二沉池。周进周出二沉池: 直径38 m，共4 座。单池流量: Qmax=1354m3/ h，最大表面负荷( 雨季) : qmax= 1.38m3/(m2・h)，最大表面负荷(旱季):qmax=1.19 m3/( m2・h)，平均表面负荷( 旱季):qav=0.92 m3/( m2・h)，池边有效水深:4.0m，设计流量停留时间:3.4hr，平均流量停留时间:4.4hr。
4.3 深度处理构筑物设计
深度处理构筑物包括自动反冲洗滤池、紫外线消毒渠，其主要功能为:
1)通过过滤进一步去除二沉池出水中的污染物质，确保污水处理厂的出水达标。
2) 杀灭细菌，使细菌指标达到国家排放标准。
设计参数:
1) 自动反冲洗滤池。滤池单元数: 1座，每座分4条廊道； 设计规模: 5417m3/h(旱季高峰)；单池滤池单元面积:169.4 m2；单池结构尺寸:34.77m×4.9m×1.5 m；设计滤速:8.0m/h(高峰)，9.23 m/h(雨天)。
2) 紫外线消毒渠。内净尺寸: L×B=13.0m×5.54m；Qmax=5417m3/h；BOD5:10mg/L；SS:10mg/L；进水粪大肠菌群数106个/L～107个/L；出水粪大肠菌群数小于103个/L。
4.4 污泥处理构筑物设计
污泥处理构筑物主要包括污泥浓缩池、污泥浓缩脱水机房及料仓，主要功能为:
1) 储存一定量污泥，保证脱水装置稳定运行，撇除污泥内游离水，缩小污泥体积。
2) 降低污泥含水率，减少污泥体积，帮助污泥固化并外运。
设计参数:
1) 污泥浓缩池。2座直径8m圆池，进泥量:16.8 TDs/d( 旱季)，20.2TDs/d( 雨季)；进泥含水率:99.3%；进泥体积: 2400m3/d(旱季)，2880m3/d(雨季)；出泥含水率:98.5%；出泥体积:1120 m3/d(旱季)，1344m3/d(雨季)；停留时间:3.5h(旱季)，2.9h(雨季)。
2) 污泥浓缩脱水机房及料仓。构筑物外尺寸:30m×15.2m，层高11.7m。污泥量:16.8TDs/d(旱季)，20.2TDs/d(雨季)；进泥含水率: 98.5%；进泥体积:1120m3/d(旱季)，1344m3/d(雨季)；出泥含固率:≥20%；出泥体积:84m3/d(旱季)，101m3/d(雨季)。
5 结语
本污水处理厂工程是一座较大规模的污水处理厂，所采用的工艺必须是成熟、可靠的，同时也要考虑工艺的先进性、运行的稳定性、调整的多样性和出水的安全性。推荐的 AAO 系列处理工艺可衍生出多种运行模式，如改良AAO可强化除磷，倒置AAO处理工艺可强化脱氮效果，每个工艺均各有特点，适用于不同的环境和工况。
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