案例分析丨污水处理厂应急提标工程实例
慧聪水工业网 摘要：根据天津市发布DB12/599-2015标准，要求区域内污水处理厂执行其相关标准，天津市很多污水处理厂实施了提标改造工程。本文介绍一例针对特殊情况而进行的提标工程。
关键词：污水处理;提标;类Ⅳ类水
由于我国在工业发展起步时对污水治理重视程度不够，多年的严重污染造成了区域环境容量急剧下降，很多地方生态功能已非常脆弱，甚至基本丧失功能，为了改善区域环境，区域治理成为必然选择，其中海河流域治理已成为国家发展战略的一部分。2015年4月，国务院出台了[国发2015]17号文《水污染防治计划》(简称水十条)，提出了水污染治理的严格要求和目标。为了贯彻水十条，天津市于2015年9月25日发布实施了严格的污水处理厂地方排放标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》(DB12/599-2015)，要求区域内各污水处理厂在2018年1月1日起开始执行相关标准;2015年12月天津市又出台了《天津市水污染防治工作方案》，提出了更为严格的区域水污染控制要求从而将天津市的污水治理工作提高到前所未有的高度。为此，天津辖区内各污水处理厂的提标改造成为过去两年的重要工作，很多提标改造工程在快节奏中实施。下面介绍一例应急提标改造工程。
1项目现状
本文所述项目位于天津市某区，项目始建于2007年10月，2008年10月竣工并通过环保验收，其处理对象为某高新技术产业园区污水。
1.1设计概况
1)设计处理规模为5万m3/d;
2)设计进水水质如表1：
3)设计出水水质
设计出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级B标准。
4)现状工艺流程
污水处理厂现状工艺采用“粗格栅+提升泵+细格栅+旋流沉砂池+初沉池+厌氧/卡鲁赛尔氧化沟+二沉池+紫外消毒”工艺。
1.2实际运行状况
1)实际处理水量
根据建设方提供资料，目前该污水处理厂处理水量基本处于满负荷运行状况，而收水范围内的实际处理水量平均在4.5万m3/d，处理水量大时超过5万m3/d。
2)实际进水水质
根据建设提供的资料，目前该污水处理厂实际主要进水水质统计如表2。
3)实际出水水质
根据建设方提供资料，目前科技园区污水处理厂在目前状况下出水水质可基本达到GB18918-2002的一级B标准出水，部分指标已达到DB12/599-2015的A标准。
2提标基本条件与要求
2.1提标基本条件
1)该提标项目为短期应急项目
根据该区最新排水规划，该污水处理厂污水与收水范围内其他污水纳入新建大规模污水处理厂进行处理，而新污水处理厂及相关排水管道无法在2018年1月1日建设完成，为此本提标工程为过度工程，计划提标后运营2~3年，届时再并入新建污水处理厂。
2)无法在污水处理厂内完成提标
原污水处理厂采用BOT合作模式，合作经营期为25年，政府提出提标要求时项目尚在BOT协议期内，政府与BOT运营单位多次进行协商，但无法就协议价格、实施周期等问题在短期内达成一致意见。致使政府采用搁置争议，最终采用我司提出的技术方案：在现状污水处理厂外实施提标，即将现状污水处理厂出水引入新建应急提标污水处理厂，处理后使出水达到DB12/599-2015的A标准。
3)实施时间短，难度大
项目启动时间为2017年4月，要求在2017年12月31日前完成提标工程，包括项目设施方案及论证、选址、设计、招投标、施工、调试等。
4)选址
由于无法在现有污水处理厂内实施提标工程，而需另外选址。
选址牵涉土地性质、引水管线路由、供电、可利用建设用地、场地面积是否合适、受纳水体等因素，经优化技术方案最终选址在距现状污水处理厂500m的工业建设用地处，可利用场地尺寸为280m×40m。
2.2提标要求
1)时间要求
自我司2017年6月介入本提标项目，政府要求在2018年1月1日前完成本项目并使出水达到DB12/599-2015的A标准要求，且还需完成相关程序。
2)项目无缝衔接要求
项目建设完成后，一旦进水则必须保证运行状态，不允许停水超过2h。多方面因素致使对本项目的设计及施工质量(土建、设备、安装等)提出了较高要求。
3)场地布置要求
根据规划，在拟选的场址处需预留D1600管道施工作业面。
4)污泥处理
系统产生的污泥经浓缩脱水或其它方式处理后外运至政府指定场所进行处置。
3实施提标方案
3.1提标基本情况
1)提标工程规模
本次提标工程规模为5万m3/d，考虑到原污水处理厂工艺及输水管线等因素，总变化系数设计为Kz=1.3。
2)设计进出水水质
设计进出水水质表如表3：
3.2提标工艺方案
1)工艺选择原则
a.研究与分析现状污水处理厂工程设计选型、设计参数及实际运行情况，尽可能降低对提标工程的影响，选择技术可行、经济节约的工艺。
b.提标方案应能保证在规定期限内实施完成，还应兼顾提标工程的时效性与生命周期。
c.方案选择应考虑运行管理的便捷性、运行费用的节约性。
d.选择方案时应尽可能减少土建工程量，以设备方式为主考虑工艺选择方案。
e.选择处理方案在满足工艺要求的前提下，应优先考虑选用国产化设备及技术，但要考虑设备选型的节能型。
2)方案选择
a.针对NH3-N、TN的进一步去除，考虑采用生化法去除，本次选用了生物膜法A/O脱氮工艺(即在生化系统设置填料，在A段采用流化填料，在O段脱氮填料)，辅以碳源投加。
b.针对TP、SS，采用“磁絮凝沉淀+超细纤维转盘”组合工艺形式。该工艺形式去除TP效果非常好，抗污泥冲击负荷强。
c.针对COD，结合污水处理厂运行状况，则采用“活性炭+磁絮凝沉淀”组合形式。
d.消毒工艺选择了次氯酸钠消毒工艺。
e.污泥处理主要是去除磁絮凝沉淀系统污泥，选择采用叠螺式脱水机形式。
3)提标工艺流程
综合考虑建设及使用时间、占地、现状运行情况、设计进出水水质等因素，最终采用工艺流程如图1。
3.3提标工艺设计
1)进水提升泵池
a.设计参数
设计流量：Q=2100m3/h，Kz=1.3。
b.泵池
尺寸：15.00m×8.00m，有效调节高度2.5m，池深4.50m，1座。
c.主要设备
潜污泵Q=1400m3/h，H=6m，N=30kW，3台，2用1备，变频。
2)生化池
a.设计参数
Q=2100m3/h，混合液回流比r=200%。
b.构筑物
缺氧池工艺尺寸：45.00m×18.00m×6.00m，有效水深5.50m，钢筋砼结构，1座分2系，每系分5格。
好氧池工艺尺寸：25.00m×18.00m×6.00m，有效水深5.50m，钢筋砼结构，1座分2系，每系分3格。
c.主要设备
球型填料：比表面积不小于240m2/m3，1120m3。
固定填料：比表面积不小于240m2/m3，辫式脱氮型，2000m3。
双曲面搅拌器：Φ2500，玻璃钢材质，N=5.5kW，10台。
穿墙回流泵：，Q=2100m3/h，H=0.8m，N=5.5kW，4台。
微孔曝气器：φ215，通气能力1~3m3/个˙h，960个。
罗茨鼓风机：Q=25m3/min，H=7m，N=75kW，3套，2用1备，1台变频。
3)磁絮凝沉淀池
a.设计参数
设计流量：Q=2100m3/h，Kz=1.3。
混凝池：15min;沉淀池上升流速v=3mm/s。
b.构筑物(一体化设备供应)
絮凝池：2座，每座分4格，单格尺寸3.5m×3.50m×6.00m，钢结构形式。
沉淀池：2座，单座Φ11m，池深7.2m，钢结构形式。
c.主要设备
絮凝搅拌机：N=2.2、4kW，桨叶式，各4台;
刮泥机：适用φ11m圆池，N=1.5kW，中心传动，2台。
污泥循环及排泥泵：Q=35m3/h，H=20m，N=5.5kW，4台，2用2备。
另包括配套集水槽、导流筒、磁分离机、高剪机及活性碳投加装置。
4)纤维转盘滤池
a.设计参数
设计流量：Q=2100m3/h，Kz=1.3。
滤速：v=5m/h。
b.滤池采用钢制成套设备，滤布采用新一代精细滤布，孔径可达到1μm以下。
5)消毒池
设计流量：Q=2100m3/h，消毒接触时间T=30min。
消毒池池尺寸：30.00m×9.00m×4.30m，1座，钢筋砼结构。
6)污泥储池
污泥储池有效容积V=30m3，1座，钢结构。
潜水搅拌器：N1.5kW，1台。
7)设备用房
a.碳源投加及鼓风机房
该房间分2部分，分别放置鼓风机、碳源投加装置，碳源采用固体乙酸钠。
b.综合设备间
综合设备间采用轻钢结构，外做保温形式。
该单元内包括PAC投加系统、次氯酸钠投加系统、APM制备及投加系统、活性炭溶解与投加系统各1套;污泥脱水机也放置在综合设备间内，采用1台双筒式叠螺脱水机及配套2台污泥泵和1台无轴螺旋输送机。
4调试及运行效果
由于各种原因，项目于2017年12月16日基本完成设备安装及单机调试，12月22日开始进水。由于外管网未按照约定预留事故排放口，致使系统不能停水，甚至不允许降水量运行，这给调试及后期运行带来很多困难。
4.1系统调试
1)生化系统调试
生化系统采用生物膜法工艺，此时处于冬季，填料挂膜有一定难度，但污水处理厂出水各项指标相对较好，很多指标基本可稳定达到新标准，水温在11℃左右，为本系统调试减轻了很多压力，采用引进部分接种污泥和投加碳源的联合方式进行培养挂膜。2星期后固定填料挂膜已有明显生物膜，但缺氧池硫化填料因选型及质量等问题而无法挂膜。
2)磁絮凝系统调试
磁絮凝系统调试条件较为苛刻，系统无法降低水量运行，厂区无自来水。最终采用如下过程：
利用滤后水进行PAM溶液制备。
磁絮凝系统联动调试。
小试确定药剂、磁粉厂家及投配比例。
单系降水量调试，将1系水量降至500m3/h，并投加20吨污水厂沉淀污泥后进行生产调试。
逐步提升1系水量至设计水量(按每3h提升水量100m3/h)1d即调试完成。
稳定运行1d后开始调试2系，根据1系调试经验，我方协调原污水厂适当降低水量6h后完成本系统调试。
3)纤维转盘滤池
纤维转盘滤池调试非常顺利，磁絮凝调试完成后，其出水SS可稳定达到5mg/L以下。
项目于2018年1月11日调试完成，出水所有指标均能达到DB12/599-2015的A标准。
4.2运行效果
1)实际处理水量
自2017年12月22调试至2018年7月份，处理水量在4.2~5.2万m3/d，水量较为稳定。
2)实际进出水水质
自2018年1月11日正式运行至目前调试及运行期间污水处理厂出水即提标工程实际进水水质如下：
CODCr：21~42mg/L;BOD：3.6~7.2mg/L;
NH3-N：0.21~2.8mg/L;TP：0.25~0.8mg/L;
TN：8.5~15.6mg/L;SS：15~62mg/L。
提标工程出水水质如下：
CODCr：13.6~25.6mg/L;BOD：2.9~5.5mg/L;
NH3-N：0.1~2.6mg/L(冬季指标为3.0mg/L);TP：0.17~0.27mg/L;
TN：5.67~9.85mg/L;SS：2.2~4.5mg/L。
3)系统运行成本
2018年1-7月的平均药耗与电耗如下：
a.平均药耗
PAM投加量：1.0mg/L;10%PAC溶液：150mg/L;补充磁粉：80kg/d;8%次氯酸钠：40mg/L;乙酸钠：15mg/L。
b.平均电耗
运行平均电耗：0.08kW。
4)问题与解决对策
由于系统未进行带负荷联动调试和试运营，在运营过程中出现了一些问题并采取了应对措施如下：
a.政府在外管网设计中未按约定设计事故溢流口。建立与原污水处理厂沟通机制，高液位报警，强化巡检。
b.进水SS有时过高，对系统冲击大短期关闭缺氧池搅拌器和风机，使SS在生化池沉降1h，后逐步开启风机与搅拌器。
c.进水漂浮物多，堵塞拦截滤网在3月份，增加了网板式进水细格栅;在过水墙壁上部设置过水孔。
5总结
1)工程方案选择时，因地制宜，充分结合了项目特点，遵循简洁、实用、有效的原则，选用了占地小、施工快的有效解决方案。
2)采用新型生物膜法工艺进行强化脱氮，为今后提标改造及优化工艺积累了工程经验。
3)“磁絮凝+纤维转盘过滤”的组合工艺用用取得了良好效果，尤其除磷、脱色、SS去除，为选择深度处理工艺提供了一种新型方案。
4)提标工程应充分结合现状条件，对其进行针对性分析，切实提出多种可行方案，进行分析与比较，否则容易提出“水土不服”的方案，无法达到预期。
5)工艺参数的选择应充分考虑原水水质特点，以有效保障系统运行的稳定性为前提。
参考文献：
[1]张自杰，林荣忱，金儒霖.排水工程下册(第4版)[M]，北京：中国建筑工业出版社，2000.
[2]霍槐槐.SediMagTM磁絮凝沉淀用于污水处理提标改造和深度除磷[J].中国给水排水，2017,33(8)53-56.
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