案例：總磷限值0.05mg/L的污水廠升級改造怎么做？
昆明市第十四污水處理廠設(shè)計規(guī)模20萬m³/d，配套建設(shè)一級強化處理設(shè)施規(guī)模40萬m³/d，采用全地下建設(shè)型式，出水水質(zhì)標準優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)中一級A標準，其中TN為5mg/L，TP為0.05mg/L。處理工藝采用二級生化+生物濾池+氣浮池+炭砂濾池+消毒工藝，處理后的尾水排至金汁河，回補河道滿足景觀水體要求。
1工程概況
昆明市第十四污水處理廠服務范圍位于昆明主城北片區(qū)，北至西北繞城線-松華壩水庫，南至長虹路-圓通山-聯(lián)盟路，西至云南警官學院-長蟲山，東至穿金路-清水河-金渾公路-支161公路，規(guī)劃面積約69.3km²，規(guī)劃人口117萬人。轄區(qū)內(nèi)已建2座污水處理廠，分別為第四污水處理廠，設(shè)計規(guī)模6萬m³/d;第五污水處理廠，設(shè)計規(guī)模18.5萬m³/d，污水收集管網(wǎng)干管系統(tǒng)基本形成。目前第四、第五污水處理廠均滿負荷運行，且兩廠均無擴建用地。根據(jù)服務流域內(nèi)水量監(jiān)測污水量已達到30萬m³/d左右，考慮到北片區(qū)地塊快速發(fā)展趨勢，規(guī)劃年限污水量將增加到44.5萬m³/d。現(xiàn)狀污水處理設(shè)施無法滿足片區(qū)污水處理需求，有必要盡快新建污水處理廠，擬建的第十四污水廠位于盤龍江東側(cè)、寶云路南側(cè)、灃源路北側(cè)，盤龍區(qū)政府的西側(cè)，總用地約7.83hm²，現(xiàn)狀為公園綠地及待建空地，地勢較低。
2設(shè)計進出水質(zhì)
2.1旱季出水水質(zhì)
按照《滇池流域水環(huán)境保護治理“十三五”規(guī)劃(2016~2020年)》及《滇池保護治理三年攻堅行動計劃實施方案(2018~2020年)》的要求，結(jié)合國內(nèi)其他地區(qū)高標準城鎮(zhèn)污水處理廠尾水排放標準及滇池藍藻暴發(fā)成因研究成果，昆明市第十四污水處理廠出水水質(zhì)要求達到昆明市實施的《昆明市城鎮(zhèn)污水處理廠主要水污染物排放標準》A級標準(水質(zhì)指標見表1)。
2.2雨季出水水質(zhì)
目前，第十四污水處理廠服務范圍內(nèi)，即主城北片區(qū)存在著嚴重的雨季合流污水溢流污染問題，對盤龍江的水質(zhì)保護和滇池水環(huán)境的改善造成了不利影響，因此，本工程在確定雨季處理規(guī)模時，充分考慮了服務范圍內(nèi)雨季面源污染負荷的削減。但是，考慮到節(jié)約污水處理廠建設(shè)投資和運行成本，同時考慮到本工程尾水受納水體金汁河、盤龍江在雨季時流量增大，水體環(huán)境容量增加，雨季時合流污水處理工藝進行了分類，在充分利用旱季污水處理設(shè)施高峰能力，并達到旱季出水標準的前提下，對超量合流污水采用一級強化處理，最大限度減少合流污水的污染。出水水質(zhì)達到昆明市實施的《昆明市城鎮(zhèn)污水處理廠主要水污染物排放標準》E級標準(水質(zhì)指標見表1)。
2.3設(shè)計進出水水質(zhì)
根據(jù)昆明北片區(qū)已建的第四、第五污水處理廠旱季及雨季現(xiàn)狀水質(zhì)統(tǒng)計分析，考慮周邊發(fā)展區(qū)域的性質(zhì)，設(shè)計進出水水質(zhì)匯總?cè)缦?水質(zhì)指標見表1)。
由表1分析可見，旱季出水標準執(zhí)行更為嚴格的昆明市地方標準《昆明市城鎮(zhèn)污水處理廠主要水污染物排放限值》中A級標準，尤其COD、TN、TP優(yōu)于GB18918-2002一級A指標。雨季超量的合流污水出水標準執(zhí)行《昆明市城鎮(zhèn)污水處理廠主要水污染物排放限值》中E級標準。
3處理工藝
本工程出水水質(zhì)要求較高，僅靠常規(guī)二級生化脫氮除磷功能的污水處理工藝，無法大幅度削減COD、BOD5、SS、TN、NH3-N、TP等污染物濃度，要達到昆明地標A級排放標準，在二級生化處理的基礎(chǔ)上，還要增加深度處理工藝。
常見二級生物脫氮除磷工藝有AAO、氧化溝、MSBR和MBR等工藝，每種處理工藝各有特點，在國內(nèi)外均有較多成功案例，考慮到本工程為地下污水處理廠，重點比選了多段AAO+雙層二沉池和MSBR工藝，為盡量減少地下箱體的占地面積，推薦二級生化處理工藝采用MSBR工藝。
深度處理工藝包括生物深度處理和物化深度處理，生物深度處理主要用于進一步降低COD、BOD5、TN及NH3-N等指標，通常采用生物濾池、MBBR工藝等，其中生物濾池應用較廣。物化深度處理主要用于去除SS、TP、COD、BOD5、重金屬、細菌、病毒等，通常采用混凝沉淀、混凝氣浮、過濾、活性炭吸附、臭氧氧化及膜技術(shù)等，視處理目標的不同，可以采用以上工藝的組合？紤]到高速氣浮處理占地小、表面負荷高、除磷效果好等特點，物理除磷技術(shù)采用混凝+高速氣浮工藝;臭氧氧化和膜技術(shù)雖然對COD、SS、色度等處理效果好，但是運行成本較高，為保證COD、SS指標達標推薦采用砂過濾+活性炭吸附工藝，視出水水質(zhì)可超越活性炭濾池。
綜合以上分析，本工程對旱季出水指標較高，處理工藝經(jīng)多方案比選，推薦采用MSBR+生物濾池+混凝氣浮+砂過濾+活性炭吸附+消毒工藝，工藝流程如圖1所示。
4建設(shè)型式及平面布置
昆明主城北片區(qū)地勢北高南低，東西兩側(cè)地勢較高，向中部盤龍江落坡，擬建污水處理廠靠近城北片區(qū)南側(cè)，片區(qū)地勢較低，并且靠近河道，方便尾水排放和中水回用。由于北片區(qū)開發(fā)強度較高，可供建廠的空地較少，經(jīng)多廠址比選，現(xiàn)狀田溪公園地勢開闊，拆遷量較小，地勢較低，適合建廠，總控制用地約7.83hm²，按照綠地規(guī)劃要求，不能因污水處理廠建設(shè)減少綠地面積，因此污水處理廠建設(shè)型式采用地下式，污水處理廠建成后原狀恢復公園。
根據(jù)現(xiàn)場建筑物、河道、地下管線實際情況，地下污水處理廠南北向布置，南北長500m，東西寬177m，地下箱體形狀不規(guī)則。地下箱體總平面布置如圖2。
5主要設(shè)計參數(shù)
5.1預處理構(gòu)筑物
預處理構(gòu)筑物包括粗格柵間及進水泵房、細格柵及曝氣沉砂池，設(shè)計規(guī)模按照旱季20萬m³/d，雨季增加40萬m³/d，一次建成。
5.2一級加強處理構(gòu)筑物
一級加強處理設(shè)計規(guī)模40萬m³/d一次建成，構(gòu)筑物型式采用高效沉淀池，共4座，每座2池，總尺寸L×B×H=60.1m×53m×9.3m，沉淀區(qū)表面負荷9.3m³/(m²·h)，混合區(qū)水力停留時間51s;絮凝池水力停留時間13.1min。
5.3MSBR反應池
設(shè)計規(guī)模20萬m³/d，混合液濃度MLSS為3.5g/L，污泥負荷LS為0.064kgBOD5/(kgMLSS·d)，總停留時間HRT為25h(含沉淀時間)，最大氣水比7.4∶1，剩余污泥產(chǎn)量23551kg/d，碳需氧量125kgO2/kgBOD5，氮需氧量4.6kgO2/kgTKN，空氣堰堰口負荷7.95L/(m·s)(平均)、10.34L/(m·s)(高峰)，有效水深8m。
5.4反硝化生物濾池
設(shè)計規(guī)模20萬m³/d，設(shè)計濾速(高峰)為8m/h，強制濾速(高峰、一格反沖洗)為8.7m/h，反硝化負荷為0.13kgNO-3-N/(m³·d)，空床接觸時間(高峰)為26.2min;碳源為30%有效含量的液態(tài)乙酸鈉。
5.5高速氣浮池
設(shè)計規(guī)模20萬m³/d，接觸區(qū)上升流速表面負荷為60～70m³/(m²·h)，分離區(qū)向下流速表面負荷為9～10m³/(m²·h)，溶氣壓力為0.35～0.4MPa，回流比為20%～30%。
5.6氣水反沖洗砂濾池
設(shè)計規(guī)模20萬m³/d，濾池共2座，每座6格，高峰流量濾速為8.26m/h，強制濾速為9.92m/h。單格有效面積為110m²。氣水同時反沖洗時，氣洗強度55m³/(m²·h)，水洗強度15m³/(m²·h);單獨水反沖時強度為15m³/(m²·h)，反沖洗全過程伴有表面掃洗，表面掃洗強度8m³/(m²·h)。
5.7活性炭濾池
設(shè)計規(guī)模20萬m³/d，濾池共1座，12格，設(shè)計濾速(高峰)為14.1m/h，強制濾速(高峰、一格沖洗)為15.4m/h，活性炭濾料厚度為3m，空床接觸時間(高峰)為12.7min。連續(xù)運行，根據(jù)濾池水頭損失，對濾池進行反沖洗。
6工藝流程各階段污染物負荷消減分析計算
本工程對出水水質(zhì)要求較高，工藝流程各階段對污染物負荷消減的側(cè)重點不同，通過二級生化處理對各污染物大幅消減，反硝化濾池通過補充碳源進一步生化處理加強TN的去除。在二級生物除磷的基礎(chǔ)上通過高速氣浮池加藥除磷增強TP的消減，濾池通過砂濾和活性炭吸附加強對SS、COD等污染物的過濾和吸附去除，最后通過加氯消毒保證中水回用水質(zhì)達標，通過紫外消毒保證出水水質(zhì)達標。工藝各階段對污染物負荷削減計算過程如圖3所示。
7設(shè)計要點
由于污水處理廠位于地面下，為了防止污水處理廠水淹，總進水處需至少設(shè)置一道正向速閉閘門，并且速閉閘門現(xiàn)場按鈕箱應抬高至操作平臺以上1.5m以上。粗細格柵選型應根據(jù)格柵上部凈空高度選擇，粗格柵選型宜為回轉(zhuǎn)式、動軌式，細格柵選型宜為內(nèi)徑流式或轉(zhuǎn)鼓式。曝氣沉沙池排砂方式宜采用池底螺旋排砂，便于密封除臭，采用行車式吸砂，池體上部需要橡膠板密封除臭，效果欠佳。
地下污水處理廠反應池池型宜選擇溝流式，可以減少立柱對水流流態(tài)的影響;好氧區(qū)曝氣巡視觀察不便，曝氣盤連接管道宜選用不銹鋼管道，壽命優(yōu)于塑料管道。地下污水處理廠檢修不易，各池均宜設(shè)置單格放空措施。
為便于觀察紫外消毒池出水水質(zhì)，消毒池上部易敞開，除地下箱體照明外此處宜增加燈光照明強度。中水回用消毒劑次氯酸鈉屬危險化學品，不得放置于地下箱體內(nèi)，可放置在頂板以上，節(jié)約空間，加藥靠重力進藥，無需進藥泵。由于地下污水處理廠鼓風機散熱不易擴散，宜配備空調(diào)系統(tǒng)。受地下污水處理廠凈空限制，脫水機房污泥料倉宜采用“矮胖型”，并且此處頂板宜局部抬高，增加凈空高度。
現(xiàn)行建筑防火規(guī)范中對地下式污水處理廠地下建筑并未有明確的相關(guān)條款，消防設(shè)計需要與當?shù)叵啦块T密切溝通。地下污水處理廠在除臭系統(tǒng)及通風系統(tǒng)的作用下，產(chǎn)生的可燃性氣體遠低于該氣體的爆炸燃燒極限，并遠低于《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB50016-2014)中規(guī)定的“可不按物質(zhì)火災危險特性確定生產(chǎn)火災危險性類別的最大允許量”，地下箱體內(nèi)臭氣(可燃性氣體)將維持在一個相當?shù)偷臐舛人，一般不做防爆要求?
8小結(jié)
(1)設(shè)計出水標準要求高，出水指標COD20mg/L、TN5mg/L、TP0.05mg/L等優(yōu)于GB18918-2002一級A標準。
(2)采用MSBR工藝加反硝化生物濾池、氣浮池、過濾、活性炭吸附等組合工藝，保證處理效果？筛鶕(jù)進水水質(zhì)的變化，超越部分處理單元，運行管理方便，節(jié)省運行費用。
(3)受選址影響，為了體現(xiàn)環(huán)保、節(jié)能、節(jié)地、綠色的理念，本工程采用全地下布置型式。與地上污水處理廠相比，用地面積節(jié)省50%以上;由于設(shè)備及構(gòu)筑物均位于地下，產(chǎn)生的噪音、震動不會對周邊環(huán)境造成影響;產(chǎn)生的臭氣處于全封閉空間，便于收集處理。另外污水處理廠位于地下，溫度較恒定，有利于污水處理工藝各階段的穩(wěn)定運行。頂部建成對公眾開放的公園，美觀性較好。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
