一、工程概況
株洲南部區(qū)域主要工業(yè)廢水和生活污水未經(jīng)處理就近排入楓溪港，污染湘江水源。為解決該區(qū)域污水排放，滿足城市經(jīng)濟(jì)和人口快速增長(zhǎng)需求，需新建污水處理廠。
本市污水水質(zhì)特點(diǎn)是濃度較低，但會(huì)在短時(shí)出現(xiàn)較高值，且出水執(zhí)行GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)(以下簡(jiǎn)稱一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn))，規(guī)劃污水廠出水作為再生水利用，對(duì)污水處理工藝和對(duì)水質(zhì)處理能力提出更高要求。另外工程分近、遠(yuǎn)期建設(shè)，在工藝選擇上，需考慮占地面積、工藝段布置問(wèn)題。綜合考慮株洲市同類廢水處理效果及工藝運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，深度處理工藝采用斜管沉淀池-活性砂過(guò)濾組合處理工藝方案。斜管沉淀池是一種高效、緊湊、靈活的污水處理工藝，活性砂過(guò)濾是集絮凝、澄清、過(guò)濾和生化處理功能為一體的連續(xù)運(yùn)行處理工藝。
二、設(shè)計(jì)水質(zhì)及工藝流程
2.1 主要設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)
以株洲市水質(zhì)特點(diǎn)為參考，本工程設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)如表1所示，出水水質(zhì)滿足一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。
2.2 深度處理工藝特點(diǎn)
斜管沉淀池把一系列與水平面成一定角度的管狀組件(斷面為六角形)置于池底，水流從下往上或從上往下流動(dòng)，顆粒則沉于斜管底部。當(dāng)顆粒積累到一定程度，利用重力滑下，清水上升到池頂通過(guò)出水堰流向后續(xù)構(gòu)筑物，污泥則在池底通過(guò)穿孔排泥管收集，排入污泥系統(tǒng)。各區(qū)分布詳見(jiàn)圖1。處理過(guò)程利用層流原理，增加沉淀面積、縮短顆粒沉降距離、截留速度小，從而減少沉淀時(shí)間。水流為層流，更接近理想沉淀池。與相同面積的平流沉淀池及澄清池相比，增加沉淀面積，提高處理能力和水質(zhì)效果。
活性砂過(guò)濾作為一種連續(xù)砂過(guò)濾系統(tǒng)，含有原水過(guò)濾和濾料清洗2個(gè)獨(dú)立且同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程?；钚陨斑^(guò)濾系統(tǒng)過(guò)濾水頭小、能耗低、維護(hù)費(fèi)用低，沖洗與過(guò)濾同時(shí)進(jìn)行，無(wú)需反沖洗;濾料清潔及時(shí)，承受沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，可保證高效、穩(wěn)定的出水效果，無(wú)周期性水質(zhì)波動(dòng)現(xiàn)象。
2.3 深度處理工藝流程
基于該片區(qū)污水特點(diǎn)及回用要求，采用斜管沉淀池-活性砂濾池組合處理工藝。斜管沉淀池結(jié)合格柵、攪拌器，去除較大懸浮物質(zhì)、SS、TP?；钚陨盀V池進(jìn)一步去除SS及其他污染物質(zhì)，工藝流程見(jiàn)圖2。二沉池出水先通過(guò)孔板格柵，再進(jìn)入攪拌池，在機(jī)械攪拌器的作用下，通過(guò)投加混凝劑，使微小的膠體顆粒、懸浮固體逐步脫穩(wěn)，聚集形成較大的絮體顆粒，在斜管沉淀池內(nèi)提高沉淀效率。通過(guò)渠道污水進(jìn)入活性砂濾池進(jìn)一步去除SS及其他污染物質(zhì)，濾池出水經(jīng)紫外線消毒后排放。
三、深度處理區(qū)主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)
3.1 斜管沉淀池
斜管沉淀池為異向流形式，平面尺寸11.7m×6.35m，斜管間距30~40mm，表面水力負(fù)荷15.4m3/(m2•h)。在斜管空間內(nèi)，水與顆粒物逆向流動(dòng)分離，水通過(guò)斜管實(shí)現(xiàn)淺層沉淀。清水自下而上流出出水槽，流向后續(xù)活性砂過(guò)濾工藝處理；污泥則通過(guò)斜管面下沉到渾水區(qū)底部積泥區(qū)沉淀，通過(guò)排泥管排入污泥處理系統(tǒng)。
3.2 砂濾池
池體采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)凈尺寸20.95m×11.8m，底板頂埋深4.75m，結(jié)構(gòu)高6.25m。活性砂濾池并聯(lián)設(shè)計(jì)，峰值系數(shù)1.48，設(shè)備為成套裝置，包括32套連續(xù)流砂過(guò)濾器，分為8個(gè)獨(dú)立過(guò)濾單元，通過(guò)管道配水，匯水渠統(tǒng)一出水后排入消毒池。每個(gè)單元均可單獨(dú)進(jìn)水和單獨(dú)出水。
3.3 空壓機(jī)房
空壓機(jī)房采用磚混結(jié)構(gòu)，設(shè)空壓機(jī)2臺(tái)(1用1備)、冷干機(jī)1套。空氣控制柜通過(guò)空氣壓縮系統(tǒng)壓縮空氣，再通過(guò)PP材質(zhì)空氣軟管與過(guò)濾器頂部連接。位于過(guò)濾器中央的空氣提升泵在空壓機(jī)作用下，通過(guò)壓縮空氣，將底層臟砂提升至過(guò)濾器頂部洗沙器中清洗，清洗后實(shí)現(xiàn)砂水分離，濾料回落到砂床上，清水匯入出水渠。
3.4 加藥間
加藥間采用磚混結(jié)構(gòu)，投加液態(tài)PAC，平面尺寸15.9m×9.0m。設(shè)加藥計(jì)量泵2臺(tái)(1用1備)。鑒于運(yùn)行中直接在反應(yīng)池中投加藥劑，導(dǎo)致斜管沉淀池排泥不暢，且出現(xiàn)翻泥現(xiàn)象。這可能與加藥量的多少、投加位置、斜管沉淀池沉淀時(shí)間長(zhǎng)短等因素有關(guān)。污水廠運(yùn)行人員通過(guò)技術(shù)研究，在污泥泵房處加藥，投加到二沉池前端，在一定程序上改善翻泥現(xiàn)象，節(jié)約藥劑。
四、運(yùn)行效果
本工程已于2018年4月正式運(yùn)行，出水水質(zhì)均穩(wěn)定達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。為了判斷深度處理對(duì)于排放水質(zhì)的影響，本文以二沉池出水作為該組合工藝的進(jìn)水水源，從2008年3月到2019年3月進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。該工藝的各項(xiàng)進(jìn)出水指標(biāo)見(jiàn)圖3~圖7。
深度處理前進(jìn)水SS濃度為17~26mg/L，出水SS濃度為1~2.5mg/L，SS的去除率達(dá)到87%~93%，表明此工藝對(duì)于顆粒物具有明顯的去除作用，是SS達(dá)標(biāo)的重要保障。二沉池出水COD濃度、BOD5濃度均已達(dá)到一級(jí)A相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)深度處理后，COD濃度、BOD5濃度都有不同幅度的下降(20%~45%)，分別達(dá)到14mg/L、1mg/L，此結(jié)果表明前序工藝對(duì)COD及BOD已經(jīng)有較好的去除作用，深度處理作用有限;結(jié)果也表明該組合工藝以去除污水中懸浮狀態(tài)顆粒有機(jī)物等大分子物質(zhì)為主，對(duì)通過(guò)絮凝及活性砂過(guò)濾對(duì)難降解的小分子有機(jī)物的去除效果不明顯。
由圖6可知，該廠二沉池出水經(jīng)斜管沉淀池-活性砂過(guò)濾工藝處理后，除2018年3月份出現(xiàn)波動(dòng)外，出水氨氮濃度范圍為0.33~1.81mg/L，優(yōu)于排放標(biāo)準(zhǔn)，由于此月污水廠剛開始運(yùn)行，效果尚不明顯。因本廠污水采用化學(xué)組合工藝，對(duì)氨氮去除效果有限，僅為20%~30%。若采用生物去除氨氮，可能會(huì)達(dá)到更好的去除效果。
由圖7可知，該污水廠二沉池出水經(jīng)組合工藝處理后，出水TP值為0.27mg/L左右，達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)，TP去除率為17%~35%，該組合工藝對(duì)TP去除效果不明顯，可能是因?yàn)檫\(yùn)行中調(diào)整在污泥泵房加藥，通過(guò)二沉池絮凝沉淀處理，已去除一部分TP。
五、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
本項(xiàng)目投資2.57億元，年運(yùn)行成本1519.45萬(wàn)元，噸水運(yùn)行費(fèi)用1.66元，每噸水耗電指標(biāo)0.33kW•h。斜管沉淀池占地面積小，由于該段工序延長(zhǎng)污染物在池內(nèi)反應(yīng)時(shí)間，在保障處理效果的同時(shí)，其藥劑消耗量低于常規(guī)沉淀池，投加藥濃度為10mg/L左右，低于設(shè)計(jì)值(濃度20%的PAC)?；钚陨盀V池集混凝、澄清和過(guò)濾工藝為一體，逆流沖洗過(guò)程反復(fù)循環(huán)工作，實(shí)現(xiàn)高效過(guò)濾，與V型濾池等常規(guī)工藝相比，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、占地小、裝機(jī)功率低等優(yōu)勢(shì)，可進(jìn)一步減少土建投資及后續(xù)安裝、運(yùn)行費(fèi)用。除此之外，污水廠實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，在活性砂濾池前端增加斜管沉淀池，能有效減少砂濾池底部砂床板結(jié)現(xiàn)象，降低濾池清理成本。
六、結(jié)語(yǔ)
經(jīng)過(guò)近1年運(yùn)行，其監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，采用斜管沉淀池-活性砂過(guò)濾工藝取得良好運(yùn)行效果，尤其在去除SS方面表現(xiàn)出重要的應(yīng)用價(jià)值，其出水指標(biāo)均優(yōu)于一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，出水效果穩(wěn)定。實(shí)踐證明該工程技術(shù)可行，適用株洲市污水水質(zhì)。技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析結(jié)果表明，該組合工藝具有占地面積小、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低、高效節(jié)能降耗、池底砂床板結(jié)現(xiàn)象減少等優(yōu)點(diǎn)，在中小城鎮(zhèn)污水處理廠深度處理中具有一定的推廣應(yīng)用潛力。（ >
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