北京市某污水處理廠二期工程出水執(zhí)行北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水處理廠水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB11/890—2012)表1中的A標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)要求極為嚴(yán)格。設(shè)計(jì)中二級生物處理工藝采用改良型五段Bardenpho工藝，深度處理工藝采用混凝+高密度沉淀池+超濾膜+臭氧工藝。

主要介紹了工藝流程、設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)特點(diǎn)，運(yùn)行實(shí)踐表明，組合工藝處理效果良好，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，出水各項(xiàng)指標(biāo)全年穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

1、工程概況

北京市房山區(qū)某污水處理廠二期工程于2013年9月獲得北京市房山區(qū)發(fā)展和改革委員會簽發(fā)的項(xiàng)目核準(zhǔn)批復(fù)。由于該廠二期工程的受納水體——刺猬河屬于Ⅲ類水體，因此該污水處理廠二期工程出水必須達(dá)到DB11/890—2012表1中的A標(biāo)準(zhǔn)。

2、設(shè)計(jì)規(guī)模及水質(zhì)

污水處理廠二期工程設(shè)計(jì)規(guī)模為4萬m³/d，進(jìn)水以生活污水為主，收水范圍與一期工程相同。設(shè)計(jì)中進(jìn)水水質(zhì)這一基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的確定是否合理，直接關(guān)系到工藝流程的選擇，也關(guān)系到處理構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)選擇的合理性，進(jìn)而影響出水水質(zhì)。

本工程設(shè)計(jì)中，對該廠一期工程近3年的進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，同時結(jié)合現(xiàn)狀情況，既考慮到區(qū)域發(fā)展可能帶來的水質(zhì)變化，又避免因保證率取值過高而導(dǎo)致的處理設(shè)施和設(shè)備配置過大所造成的浪費(fèi)，最終確定的進(jìn)出水水質(zhì)見表1。

將出水執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)與集中式生活飲用水地表水源地二級保護(hù)區(qū)(即地表水Ⅲ類水體)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比，除SS在《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)中未作明確要求，以及對出水總氮指標(biāo)有所放寬外，其余指標(biāo)均與地表水Ⅲ類水體標(biāo)準(zhǔn)持平，可謂國內(nèi)最嚴(yán)格的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

3、工藝流程及主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

3.1工藝流程

在設(shè)計(jì)中，對進(jìn)出水水質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行了充分比較論證，明確了如下設(shè)計(jì)原則：

(1)二級生物處理工藝必須采用具有深度除碳、脫氮、除磷功能的生物處理工藝，力爭在二級處理段全部解決氮(TN、NH3-N)的問題，絕大部分解決碳(COD、BOD5)的去除，兼顧解決部分磷(TP)的去除。

(2)必須設(shè)置深度處理工藝，著重解決經(jīng)前序工藝處理后水中殘余的污染物，如：TP、SS、COD，同時還應(yīng)有脫色、消毒功能。

(3)在確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的前提下，兼顧工藝運(yùn)行的穩(wěn)定性和靈活性、操作管理的方便性，并盡可能節(jié)約投資和運(yùn)行成本。

經(jīng)過對各種工藝的充分比選，最終確定了如圖1所示的工藝流程。

3.2主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

3.2.1粗格柵及進(jìn)水泵站

對一期工程粗格柵及進(jìn)水泵站進(jìn)行改造，更換2臺格柵機(jī)，增設(shè)3臺潛水離心泵(2用1備，2臺變頻)。格柵寬度800mm，柵條間隙20mm;潛水泵單泵流量1083m3/h，揚(yáng)程14.5m。

3.2.2細(xì)格柵間及曝氣沉砂池

一期工程預(yù)處理階段未設(shè)置沉砂池，污水經(jīng)進(jìn)水泵提升后進(jìn)入柵隙寬度為1mm的轉(zhuǎn)鼓式細(xì)格柵，然后直接進(jìn)入后續(xù)處理流程。經(jīng)多年運(yùn)行，轉(zhuǎn)鼓細(xì)格柵柵條損壞嚴(yán)重，影響了其截留效果。二期工程細(xì)格柵間及曝氣沉砂池將對一期工程污水一并進(jìn)行處理，處理后出水分兩路，分別進(jìn)入兩期工程后續(xù)處理流程。細(xì)格柵間與曝氣沉砂池連建，為地上式構(gòu)筑物。平面尺寸41.4m×10.6m。

(1)細(xì)格柵間。設(shè)4條渠道，選用轉(zhuǎn)鼓式格柵除污機(jī)，格柵后配套無軸螺旋輸送壓榨機(jī)1臺。根據(jù)格柵前后水位差或定時控制細(xì)格柵和輸送壓實(shí)機(jī)聯(lián)動運(yùn)行。柵渠寬度1.5m，柵條間隙3mm，安裝角度35°。

(2)曝氣沉砂池。曝氣沉砂池分2池。水力停留時間6min，水平流速0.1m/s，單位供氣量0.1～0.2Nm3/m3。池上設(shè)桁車式吸砂機(jī)2臺，單臺跨度3.6m，吸砂泵2臺，單泵流量20m3/h，揚(yáng)程10m，砂水分離器2臺，羅茨鼓風(fēng)機(jī)3臺(2用1備)，風(fēng)量5.5m3/min，壓力3.9m。

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3.2.3改良型五段Dardenpho生物池及污泥泵站

將生物池與回流及剩余污泥泵站合建，平面尺寸約80m×75.3m，有效水深6m。

生物池分2組，每組按預(yù)缺氧區(qū)/厭氧區(qū)/缺氧區(qū)/好氧區(qū)/后缺氧區(qū)/好氧區(qū)的順序布置各池體。混合液由第一好氧區(qū)回流，在厭氧區(qū)和缺氧區(qū)均設(shè)置了混合液內(nèi)回流點(diǎn)，在預(yù)缺氧區(qū)、厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、后缺氧區(qū)均設(shè)置了進(jìn)水點(diǎn)，方便根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的變化靈活調(diào)整進(jìn)水點(diǎn)和內(nèi)回流點(diǎn)，污泥由二沉池經(jīng)回流污泥泵提升回流至預(yù)缺氧區(qū)，剩余污泥由剩余污泥泵排放至污泥處理系統(tǒng)，外加碳源投加至后缺氧區(qū)。非曝氣區(qū)設(shè)水下攪拌器，曝氣區(qū)設(shè)穿孔曝氣管。

3.2.4二沉池及配水井

采用輻流式周進(jìn)周出二沉池2座，單池直徑36m，每池設(shè)中心驅(qū)動單管吸泥機(jī)1臺。最大表面負(fù)荷1.06m3/(m2˙h)。

3.2.5二次提升泵站

為滿足深度處理及尾水排放的水力要求，在二沉池后設(shè)置二次提升泵站1座。為節(jié)省用地，將二次提升泵站與深度處理的混合、絮凝池、高密度沉淀池合建。泵站內(nèi)設(shè)潛水離心泵4臺(3用1備，全部變頻)，單泵流量Q=722m3/h，揚(yáng)程6m。

3.2.6混合、絮凝、高密度沉淀池

高密度沉淀池分為2池，每池前端均設(shè)置機(jī)械混合池1座、機(jī)械絮凝池3座，機(jī)械混合池混合時間60s，機(jī)械絮凝池總絮凝時間15.1min，高密度沉淀池斜管區(qū)上升流速7.93m/h。

底泥排放和回流泵房與高密度沉淀池合建，內(nèi)設(shè)污泥螺桿泵6臺(4用2備)，單泵流量20～80m3/h，揚(yáng)程20m。

3.2.7壓力式超濾膜凈水間

凈水間內(nèi)設(shè)置壓力式超濾膜組件10組，膜孔徑0.03μm;在膜組件前設(shè)置自清洗過濾器3套，過濾精度200μm對污水處理廠二級出水進(jìn)行精細(xì)過濾;反沖洗廢水排入廠區(qū)污水系統(tǒng);超濾膜出水先進(jìn)入儲水池再進(jìn)入后續(xù)流程，儲水池為廠區(qū)回用水和膜池反沖洗水提供水源。

3.2.8臭氧接觸池及出水計(jì)量槽

臭氧接觸池與巴氏計(jì)量槽合建，臭氧接觸池為加蓋封閉池體，有效水深6m，接觸時間30min，臭氧投加濃度為16mg/L。

3.2.9鼓風(fēng)機(jī)房

鼓風(fēng)機(jī)房與變配電站合建，內(nèi)設(shè)多級離心鼓風(fēng)機(jī)3臺(2用1備)，均變頻調(diào)速，總供氣量13500Nm3/h，風(fēng)壓6.7m。

3.2.10綜合加藥間

綜合加藥間設(shè)在超濾膜凈水間內(nèi)，設(shè)置兩種藥劑的投加系統(tǒng)：PAC投加系統(tǒng)和碳源投加系統(tǒng)。

(1)PAC投加系統(tǒng)。化學(xué)除磷及深度處理絮凝劑采用液體PAC，商品濃度為10%，投加濃度為5%，投加量為55mg/L(液態(tài)商品計(jì))，投加泵采用氣動隔膜計(jì)量泵，投藥點(diǎn)設(shè)置在機(jī)械混合池。

(2)碳源投加系統(tǒng)。采用乙酸鈉作為補(bǔ)充碳源，固態(tài)商品乙酸鈉的純度為60%，投加濃度為10%，投加量為245mg/L(固態(tài)商品計(jì))。投加泵采用氣動隔膜計(jì)量泵，投加點(diǎn)在生物池的后缺氧區(qū)。

3.2.11粉炭投加間及臭氧發(fā)生器間

粉末活性炭最大設(shè)計(jì)投加量為30mg/L，采用一體化制備投加裝置，干式投加，通過水射器投加至機(jī)械混合池。臭氧最大設(shè)計(jì)投加量為16mg/L，設(shè)臭氧發(fā)生器2套，不設(shè)備用，采用流量比例控制臭氧發(fā)生量和投加量。

3.2.12污泥處理系統(tǒng)

二期工程借鑒了一期工程的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，采用了重力濃縮+帶式濃縮脫水一體機(jī)工藝作為污泥處理工藝。

本工程污泥干固量為9227kgDS/d，濃縮池進(jìn)泥含水率為99.5%，脫水機(jī)進(jìn)泥含水率為98%，脫水機(jī)出泥含水率為80%。

設(shè)置輻流式濃縮池2座，單池直徑10m，固體負(fù)荷為58.74kgDS/(m2˙d)，每池上設(shè)中心傳動?xùn)虐椅勰酀饪s機(jī)1臺，脫水機(jī)進(jìn)泥采用污泥螺桿泵，設(shè)置3臺(2用1備)，單泵流量30m3/h，揚(yáng)程25m。

污泥脫水機(jī)房內(nèi)設(shè)帶式濃縮脫水機(jī)2臺，單臺能力30m3/h。配套設(shè)備包括沖洗水泵、空壓機(jī)、絮凝劑制備裝置、加藥螺桿泵及螺旋輸送機(jī)等。

3.2.13除臭設(shè)計(jì)

采用全流程除臭工藝。除臭系統(tǒng)由微生物培養(yǎng)系統(tǒng)和除臭污泥投加系統(tǒng)組成。微生物培養(yǎng)系統(tǒng)由微生物培養(yǎng)箱、生物填料和供氣系統(tǒng)組成，培養(yǎng)箱內(nèi)安裝AB組合填料，培養(yǎng)箱供氣管道就近接自生物池曝氣管道，溶解氧控制在0.15～0.5mg/L。除臭污泥投加系統(tǒng)包括除臭污泥泵和污泥管道，除臭污泥投加量為生物池進(jìn)水量的2%～6%，可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況適當(dāng)調(diào)整。

生物培養(yǎng)箱布置在生物池的厭氧、缺氧段，空氣由好氧段空氣干管提供，除臭污泥回流泵設(shè)置在回流及剩余污泥泵站，除臭污泥通過管道回流至粗格柵前進(jìn)水井。設(shè)除臭污泥回流泵2臺(1用1備)，單泵流量70m3/h，揚(yáng)程12m。

3.3工藝特點(diǎn)分析

(1)預(yù)處理段選擇了粗格柵、進(jìn)水提升泵站、細(xì)格柵、曝氣沉砂池工藝，主要作用是去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物，從大塊垃圾到顆粒粒徑為數(shù)毫米的懸浮物。

(2)二級生物處理工藝采用了具有深度除磷脫氮功能的五段Bardenpho工藝，并對該工藝進(jìn)行了如下改良設(shè)計(jì)：①在厭氧區(qū)前增設(shè)預(yù)缺氧區(qū)，按預(yù)缺氧區(qū)-厭氧區(qū)-缺氧區(qū)-好氧區(qū)-后缺氧區(qū)-好氧區(qū)的順序布置各池體，回流污泥進(jìn)入預(yù)缺氧區(qū)，從而消除了硝酸鹽對生物除磷的不利影響;

②采用多點(diǎn)進(jìn)水：在預(yù)缺氧區(qū)、厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、后缺氧區(qū)均設(shè)置了進(jìn)水點(diǎn)，方便根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)靈活調(diào)整進(jìn)水點(diǎn)和各點(diǎn)進(jìn)水量，從而提高原水中碳源的利用率，降低外加碳源使用量，外加碳源投加點(diǎn)設(shè)置在后缺氧區(qū)前端;③采用多點(diǎn)混合液回流：在厭氧區(qū)和缺氧區(qū)設(shè)置了混合液內(nèi)回流點(diǎn)，混合液自第一好氧區(qū)末端回流，可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)靈活調(diào)整回流點(diǎn)及回流量。

(3)深度處理工藝采用混凝+高密度沉淀池+超濾膜+臭氧工藝。該工藝集化學(xué)除磷、高效去除殘余SS和COD、脫色、消毒等多種功能于一體。

(4)重力濃縮池的固體負(fù)荷選擇了規(guī)范規(guī)定的上限[60kgDS/(m2d)]，既起到了預(yù)濃縮的作用又有調(diào)蓄來泥流量不均勻性的作用。

4、處理效果分析

4.1處理能力

該污水處理廠二期工程于2015年9月21日正式運(yùn)行(之前經(jīng)過了28天的調(diào)試)，實(shí)際運(yùn)行中未投加粉末活性炭。

2016年該廠二期工程處理水量統(tǒng)計(jì)分析見表2，進(jìn)水水質(zhì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。

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由表2、表3可以看出：實(shí)際處理水量已達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模，進(jìn)水各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)與原設(shè)計(jì)值較為吻合，該廠的運(yùn)行不存在所謂“大馬拉小車”的問題。

4.2出水水質(zhì)

工程2016年逐月實(shí)際出水水質(zhì)見表4;對2016年逐日實(shí)際出水水質(zhì)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見表5。

實(shí)際運(yùn)行結(jié)果顯示，該廠二期工程出水各項(xiàng)指標(biāo)全年穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，成功達(dá)到了深度高效去除各類污染物的目的。自正式投產(chǎn)運(yùn)行以來，泵、鼓風(fēng)機(jī)、攪拌器、曝氣器、臭氧發(fā)生器、超濾膜系統(tǒng)、污泥脫水系統(tǒng)等主要設(shè)備未出現(xiàn)過故障，運(yùn)行穩(wěn)定正常。

5、結(jié)論

一年多的運(yùn)行實(shí)踐表明，該工藝處理效果良好，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，無論寒暑出水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。該污水處理廠二期工程投產(chǎn)以來，極大地改善了刺猬河流域的水體水質(zhì)，取得了顯著的環(huán)境效益和社會效益，得到了房山區(qū)水務(wù)局、房山區(qū)環(huán)保局以及業(yè)內(nèi)專家的高度評價(jià)，并為出水執(zhí)行高標(biāo)準(zhǔn)的污水處理廠設(shè)計(jì)提供了成功范例。