1 工程概況
仙(xian)石污水處(chu)理(li)廠已(yi)建工(gong)程(cheng)(cheng)處(chu)理(li)規模為15萬t/d，已(yi)建工(gong)程(cheng)(cheng)主體(ti)處(chu)理(li)工(gong)藝為A/O+二沉(chen)池+紫外線消毒，設計(ji)尾(wei)水水質執(zhi)行GB 18918—2002中的一(yi)級B標準(zhun)。考慮到泉(quan)州灣水體(ti)已(yi)無環境容量可用，為今后污水回用做準(zhun)備，該(gai)污水處(chu)理(li)廠的尾(wei)水排(pai)放標準(zhun)擬執(zhi)行GB 18918—2002中一(yi)級A標準(zhun)。已(yi)建工(gong)程(cheng)(cheng)的進(jin)水、尾(wei)水水質及相(xiang)應的排(pai)放標準(zhun)詳見表(biao) 1所示。
通過(guo)表(biao) 1可知，已建工程(cheng)的尾水水質(zhi)指(zhi)標中除TP和SS外，其余(yu)水質(zhi)指(zhi)標均能達到(dao)GB 18918—2002中一級A標準。因此，此次改造工程(cheng)設計以去(qu)除水中的TP及(ji)SS為主(zhu)要目的。
從除(chu)磷(lin)(lin)(lin)的(de)(de)(de)(de)(de)機理(li)來(lai)分析(xi)，生物(wu)(wu)除(chu)磷(lin)(lin)(lin)是(shi)把(ba)液相的(de)(de)(de)(de)(de)磷(lin)(lin)(lin)轉移到生物(wu)(wu)固相，但是(shi)生物(wu)(wu)固相具有不穩定性(xing)，如果富磷(lin)(lin)(lin)的(de)(de)(de)(de)(de)生物(wu)(wu)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)在(zai)(zai)缺氧(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)環境中(zhong)，聚(ju)磷(lin)(lin)(lin)菌(jun)(jun)將可逆(ni)性(xing)地進(jin)行二(er)次(ci)(ci)釋磷(lin)(lin)(lin)，或者微(wei)生物(wu)(wu)死亡也會因自溶發生不可逆(ni)的(de)(de)(de)(de)(de)二(er)次(ci)(ci)釋磷(lin)(lin)(lin)。由于包括污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)濃縮、污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)消化在(zai)(zai)內(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)系(xi)列污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)處(chu)置都(dou)會產(chan)生缺氧(yang)(yang)環境，伴隨部(bu)分聚(ju)磷(lin)(lin)(lin)菌(jun)(jun)的(de)(de)(de)(de)(de)死亡，都(dou)導致污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)處(chu)理(li)出現二(er)次(ci)(ci)釋磷(lin)(lin)(lin)的(de)(de)(de)(de)(de)問題。一(yi)般的(de)(de)(de)(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)理(li)廠基本上(shang)將部(bu)分剩(sheng)余(yu)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)回流(liu)以及剩(sheng)余(yu)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)壓(ya)濾液回流(liu)處(chu)理(li)，從而使磷(lin)(lin)(lin)在(zai)(zai)水(shui)系(xi)統和污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)系(xi)統中(zhong)形成(cheng)閉(bi)路(lu)循(xun)環。因此(ci)，隨著污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)理(li)廠運行，處(chu)理(li)系(xi)統中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)TP不斷地積累，導致處(chu)理(li)系(xi)統對生物(wu)(wu)除(chu)磷(lin)(lin)(lin)的(de)(de)(de)(de)(de)負(fu)荷(he)越來(lai)越高(gao)，從而處(chu)理(li)系(xi)統磷(lin)(lin)(lin)的(de)(de)(de)(de)(de)排放(fang)無法達標〔1〕。為此(ci)，改造工程的(de)(de)(de)(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)中(zhong)總磷(lin)(lin)(lin)的(de)(de)(de)(de)(de)去除(chu)是(shi)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)能否夠達標排放(fang)的(de)(de)(de)(de)(de)重要因素。
2 處理工(gong)藝設計
2.1 處(chu)理(li)工藝選擇
通過(guo)對已建工(gong)(gong)程工(gong)(gong)藝(yi)及(ji)實際運行(xing)情況的(de)分(fen)析可知，儲泥池上清液(ye)和脫水(shui)(shui)車間(jian)污(wu)(wu)泥壓濾(lv)液(ye)含有較高(gao)濃度的(de)磷(lin)，這部分(fen)濾(lv)液(ye)被送回污(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)廠的(de)進(jin)水(shui)(shui)處(chu)(chu)與原(yuan)水(shui)(shui)混(hun)合再進(jin)入水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)系(xi)統(tong)，使污(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)系(xi)統(tong)的(de)磷(lin)負(fu)荷增加50%~75%，這是導致污(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)廠尾水(shui)(shui)中TP超標的(de)主要原(yuan)因。為了(le)防止(zhi)磷(lin)在污(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)系(xi)統(tong)的(de)積(ji)累，并充分(fen)利用已建工(gong)(gong)程各處(chu)(chu)理(li)(li)單元，不對已建工(gong)(gong)程構筑(zhu)物進(jin)行(xing)較大改(gai)造，保留(liu)已建工(gong)(gong)程的(de)初級(ji)處(chu)(chu)理(li)(li)以及(ji)二(er)級(ji)處(chu)(chu)理(li)(li)工(gong)(gong)藝(yi)的(de)基礎上，增設深度處(chu)(chu)理(li)(li)工(gong)(gong)藝(yi)，進(jin)一步去(qu)除污(wu)(wu)水(shui)(shui)中的(de)SS，使污(wu)(wu)水(shui)(shui)中SS指標達標排放。改(gai)造工(gong)(gong)程采用濾(lv)布濾(lv)池作為深度處(chu)(chu)理(li)(li)設施，其具(ju)有去(qu)除效(xiao)果好、占地面積(ji)小等(deng)優點。
根據儲泥池上清液(ye)和脫(tuo)水車間濾(lv)液(ye)含(han)磷(lin)(lin)(lin)量(liang)比較高、水量(liang)相對小(xiao)的特點，新建(jian)旁路化學除(chu)(chu)磷(lin)(lin)(lin)系統，去除(chu)(chu)濾(lv)液(ye)中含(han)有的高濃度磷(lin)(lin)(lin)，以減少生化系統除(chu)(chu)磷(lin)(lin)(lin)的負擔，從而保證TP指標符合相應的排放標準。
一般(ban)的(de)城市污(wu)(wu)水(shui)處(chu)理廠對剩(sheng)余(yu)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)采用(yong)的(de)處(chu)理工(gong)藝(yi)為：消(xiao)(xiao)化→濃縮→脫水(shui)→制成泥(ni)(ni)餅(bing)外運(yun)。而在改造工(gong)程(cheng)中，由于(yu)污(wu)(wu)水(shui)處(chu)理采用(yong)了生(sheng)物脫氮除磷工(gong)藝(yi)，其污(wu)(wu)泥(ni)(ni)具有泥(ni)(ni)齡較(jiao)(jiao)(jiao)長、污(wu)(wu)泥(ni)(ni)性質(zhi)較(jiao)(jiao)(jiao)為穩定、剩(sheng)余(yu)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)量(liang)較(jiao)(jiao)(jiao)少的(de)特點，使(shi)剩(sheng)余(yu)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)進行消(xiao)(xiao)化處(chu)理的(de)效果(guo)較(jiao)(jiao)(jiao)差。此外，若采用(yong)消(xiao)(xiao)化處(chu)理，需增加消(xiao)(xiao)化池(chi)、加熱、攪(jiao)拌和沼(zhao)氣處(chu)理利(li)用(yong)等一系列構筑物及設備，使(shi)投資(zi)及運(yun)營成本增加〔2〕。因(yin)此，改造工(gong)程(cheng)的(de)剩(sheng)余(yu)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)將(jiang)不設置消(xiao)(xiao)化處(chu)理系統，剩(sheng)余(yu)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)直接進行濃縮、脫水(shui)后，統一外運(yun)處(chu)置。
已建(jian)工程的剩(sheng)余污(wu)泥(ni)采用(yong)帶式濃(nong)縮一體化設備處理(li)，且運行穩定可靠(kao)，出廠(chang)污(wu)泥(ni)含(han)水率為80%。仙石污(wu)水處理(li)廠(chang)附近(jin)的某垃(la)圾發(fa)電廠(chang)其發(fa)電工藝中正好需要利(li)用(yong)由(you)板框壓濾機脫(tuo)(tuo)水后(hou)的污(wu)泥(ni)，因此(ci)改造(zao)工程將剩(sheng)余污(wu)泥(ni)進(jin)行濃(nong)縮脫(tuo)(tuo)水后(hou)(含(han)水率為80%)，運至垃(la)圾發(fa)電廠(chang)經(jing)再(zai)燃(ran)燒用(yong)于(yu)發(fa)電。
2.2 工藝流程(cheng)
接納的(de)污(wu)(wu)(wu)水(shui)通過(guo)市政污(wu)(wu)(wu)水(shui)管網收集(ji)(ji)，進(jin)(jin)入污(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)理(li)廠的(de)初(chu)級處(chu)理(li)設施，即污(wu)(wu)(wu)水(shui)分別進(jin)(jin)入升泵(beng)房、細(xi)格(ge)柵、曝氣沉(chen)砂(sha)池(chi)。經(jing)初(chu)級處(chu)理(li)后(hou)(hou)污(wu)(wu)(wu)水(shui)進(jin)(jin)入配(pei)水(shui)井，再進(jin)(jin)入后(hou)(hou)續的(de)生化處(chu)理(li)系統。在A/O生化池(chi)中(zhong)，污(wu)(wu)(wu)水(shui)依次進(jin)(jin)入厭(yan)氧區和好氧區，去除大(da)部分的(de)BOD、COD、氨氮(dan)和磷后(hou)(hou)的(de)污(wu)(wu)(wu)水(shui)流(liu)經(jing)二(er)沉(chen)池(chi)，污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)沉(chen)積在二(er)沉(chen)池(chi)底部并(bing)通過(guo)刮泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)機刮到(dao)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)斗，在重力作用(yong)下排放到(dao)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)泵(beng)房，部分通過(guo)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)泵(beng)部分回(hui)流(liu)到(dao)A/O生化池(chi)的(de)厭(yan)氧區，剩余污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)則排放到(dao)儲泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)池(chi)。儲泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)池(chi)的(de)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)經(jing)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)計量泵(beng)抽到(dao)帶式濃縮脫水(shui)一體化設備(bei)，經(jing)濃縮脫水(shui)成(cheng)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)餅，由皮(pi)帶輸(shu)(shu)送(song)機送(song)至污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)堆(dui)棚(peng)，定期由專用(yong)運輸(shu)(shu)車輛外運處(chu)置。改造工(gong)程采用(yong)旁路除磷工(gong)藝(yi)，將儲泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)池(chi)上(shang)清(qing)液(ye)(ye)、污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)脫水(shui)機房濾液(ye)(ye)收集(ji)(ji)至已建工(gong)程的(de)2座機械澄清(qing)池(chi)，然后(hou)(hou)投(tou)加(jia)混凝劑硫(liu)酸亞(ya)鐵以(yi)去除上(shang)清(qing)液(ye)(ye)和濾液(ye)(ye)中(zhong)富集(ji)(ji)的(de)磷。污(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)理(li)廠的(de)工(gong)藝(yi)流(liu)程見圖 1所示。
圖 1 污泥處理工藝流程
3 構筑物設(she)計參(can)數
(1)污(wu)泥(ni)濃(nong)(nong)(nong)縮系統。用于(yu)污(wu)泥(ni)濃(nong)(nong)(nong)縮和污(wu)泥(ni)脫水前的(de)調(diao)蓄。為(wei)了(le)避(bi)免高(gao)含磷量的(de)剩(sheng)余污(wu)泥(ni)中的(de)磷在(zai)厭氧(yang)條件下重(zhong)新釋放(fang)，改(gai)造(zao)工(gong)程(cheng)(cheng)主要(yao)采用機(ji)(ji)械方式濃(nong)(nong)(nong)縮污(wu)泥(ni)，并(bing)輔助重(zhong)力濃(nong)(nong)(nong)縮。因此(ci)，污(wu)泥(ni)濃(nong)(nong)(nong)縮池的(de)停留(liu)時間不宜過長，改(gai)造(zao)工(gong)程(cheng)(cheng)將污(wu)泥(ni)濃(nong)(nong)(nong)縮池的(de)停留(liu)時間控制在(zai)4 h以內〔3〕。工(gong)程(cheng)(cheng)剩(sheng)余污(wu)泥(ni)量約967 m3/d，含水率(lv)99.6%，停留(liu)時間3.0 h。設(she)計建(jian)設(she)污(wu)泥(ni)濃(nong)(nong)(nong)縮池1座(zuo)，采用圓形半地下式鋼筋混(hun)凝土(tu)結構，每座(zuo)直(zhi)徑(jing)13.6 m，高(gao)度4.25 m。配置刮泥(ni)機(ji)(ji)1臺，功率(lv)2.2 kW。
(2)脫(tuo)水(shui)(shui)車間(jian)和(he)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)堆棚(peng)(peng)。脫(tuo)水(shui)(shui)機(ji)房(fang)和(he)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)堆棚(peng)(peng)與二沉池排泥(ni)(ni)協調運行。將污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)理過程(cheng)中產生的(de)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)進行濃(nong)縮、脫(tuo)水(shui)(shui)，降(jiang)低(di)含(han)水(shui)(shui)率(lv)，便于污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)運輸(shu)和(he)最終處(chu)理。絮(xu)凝(ning)劑投加量(liang)：3.0 kg/(t·d);濃(nong)縮脫(tuo)水(shui)(shui)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)量(liang)967 m3/d，含(han)水(shui)(shui)率(lv)99.6%;濃(nong)縮脫(tuo)水(shui)(shui)后污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)量(liang)19.3 m3/d，含(han)水(shui)(shui)率(lv)80%;污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)堆棚(peng)(peng)：堆高1.5 m;存(cun)放時間(jian)：4 d;絮(xu)凝(ning)劑投加量(liang)：1.8 kg/(t·d)。脫(tuo)水(shui)(shui)機(ji)房(fang)平面尺寸50.10 m×30.90 m，高度6.1 m。土建為(wei)單(dan)層磚混結構(gou)。污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)螺桿(gan)泵：3臺(tai)(2用1備)，流量(liang)15～25 m3/h，揚程(cheng)20 m，功(gong)率(lv)7.5 kW。溶藥機(ji)、加藥計量(liang)泵、絮(xu)凝(ning)反應器各2套。污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)濃(nong)縮脫(tuo)水(shui)(shui)一體(ti)機(ji)：2臺(tai)(1用1備)，帶寬2 m。
(3)旁(pang)路化學(xue)除磷系統。儲泥(ni)池(chi)(chi)上清(qing)(qing)液(ye)和脫水(shui)車間壓濾水(shui)總(zong)量約(yue)3 000 m3/d。利(li)用(yong)(yong)廠內已建工程的2座(zuo)機械(xie)澄清(qing)(qing)池(chi)(chi)(直徑25.6 m，總(zong)高8.0 m)作(zuo)為混凝沉淀池(chi)(chi)。進(jin)料集(ji)水(shui)池(chi)(chi)4.5 m×4.5 m×4.0 m。增(zeng)設進(jin)料泵3臺(tai)，2用(yong)(yong)1備(bei)(bei)，流量62.5 m3/h，揚(yang)(yang)程12 m，功(gong)率4 kW。增(zeng)設排(pai)泥(ni)泵3臺(tai)，2用(yong)(yong)1備(bei)(bei)，流量15 m3/h，揚(yang)(yang)程3 m，功(gong)率1.1 kW。
(4)濾(lv)(lv)(lv)布(bu)濾(lv)(lv)(lv)池(chi)。為(wei)(wei)進一步去(qu)除BOD5、TP、SS等污染物，使尾水達到要(yao)求(qiu)，濾(lv)(lv)(lv)布(bu)濾(lv)(lv)(lv)池(chi)作為(wei)(wei)改造(zao)工程(cheng)的深度處理單元(yuan)。濾(lv)(lv)(lv)布(bu)濾(lv)(lv)(lv)池(chi)1組6格并聯運行，總(zong)(zong)平(ping)面尺寸20.00 m×16.00 m，有(you)效水深3.90 m，總(zong)(zong)高度4.50 m，設計濾(lv)(lv)(lv)速8 m/h〔4〕。濾(lv)(lv)(lv)池(chi)內(nei)部(bu)水頭損失(shi)(shi)0.3 m，進水閘(zha)門至尾水井總(zong)(zong)水頭損失(shi)(shi)約0.9 m。單盤濾(lv)(lv)(lv)盤直徑2.5 m，單盤有(you)效過濾(lv)(lv)(lv)面積8.8 m2，每格16盤，共96盤。反洗泵流量50 m3/h，揚程(cheng)7 m，功率(lv)2.2 kW，選(xuan)用(yong)6臺。濾(lv)(lv)(lv)盤驅動電機功率(lv)0.75 kW，選(xuan)用(yong)6臺。濾(lv)(lv)(lv)布(bu)濾(lv)(lv)(lv)池(chi)上部(bu)操作間采(cai)用(yong)磚(zhuan)混結構，總(zong)(zong)高度9.0 m。
4 運行效果
污水(shui)(shui)處理(li)廠經(jing)竣工、調試、正式運行后，根據污水(shui)(shui)處理(li)廠的(de)水(shui)(shui)質(zhi)監(jian)測資料，經(jing)處理(li)的(de)尾水(shui)(shui)平均水(shui)(shui)質(zhi)如表 2所(suo)示。污水(shui)(shui)經(jing)各單元處理(li)后的(de)尾水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)能夠滿足GB 18918—2002中一級A標準。
