【摘要】新華污水處理廠現狀規模20萬噸/日，在對廠區現狀水量、水質、處理工藝的調查和分析的基礎上，通過深度處理工藝-高效沉淀池+纖維濾布轉盤過濾，對SS和TP進行去除，使出水水質由一級B標準提升到一級A標準，項目對國內類似改造項目有一定的借鑒作用。

　　【關鍵詞】期刊論文,提標改造,深度處理設計,高效沉淀池,濾布濾池

　　1. 引言

　　新華污水處理廠是目前廣州市花都區規模最大的污水處理廠，總設計規模48萬噸/日，一期工程設計規模10萬噸/日、二期工程設計規模10萬噸/日，總投資1億元人民幣。采用與改良型A/A/O工藝，出水經紫外線消毒后排入天馬河。污水排放執行廣東省地方標準《水污染物排放限值》第二時段一級標準和《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級標準的B標準，要求兩者之中較嚴的標準。總服務面積為197.4km2。隨著國家政策的調整，總體規劃要求新華污水處理廠尾水按照一級A標準排放，因此必須實行提標改造，方可滿足廣州市污水治理總體規劃的要求。

　　2. 污水廠水質、水量

　　2.1 現狀運行水質與分析

　　污水廠在2010年1月至12月期間的實際進出水平均值如表1所示。

　　表1 2010年實際運行進出水水質情況

　　指標CODBOD5SSTNNH3-NTP

　　進水平均值(mg/L)154.7262.57108.15 18.3013.281.80

　　出水最高值(mg/L)22.435.049.999.160.880.59

　　去除率(%)869291509367

　　新華污水處理廠現狀出水水質如表2所示。

　　表2 現狀出水水質

　　指標CODCrBOD5SSTNNH3-NTP糞大腸菌群數(個/L)

　　目前出水≤25≤10≤20≤15≤5≤1.010000個

　　由污水廠運行數據可知，進、出水各項指標隨季節呈現周期性變化。對比設計進水水質，目前的實際進水水質偏低。現狀運行出水水質各項指標可穩定滿足一級B和廣東地標一級標準高值的要求。對于一級A標準，出水水質中很多指標已經達到或者接近，尤其是NH4+-N及TN指標除極少天外，均可達到一級A指標，但SS和TP超標。

　　2.2 水量

　　根據廠區運行單位提供的水量數據，一期工程平均進水量10萬m3/d，高峰水量約13萬m3/d，;二期工程進水量約8萬m3/d。預計2013年后會達到設計水量。

　　本次提標改造主要針對一、二期已建工藝流程和構筑物進行設計，設計處理能力應與已建構筑物處理能力匹配，因此本次提標改造工程按平均日20萬m3/d，高峰時段26萬m3/d進行設計。

　　3. 設計思路

　　根據本項目的特點及對改造工程確定的進出水水質分析，要達到一級A排放的處理目標，須對以下幾方面進行考慮：深度去除總磷，使磷的去除率達到85%以上，除加強生物除磷效果外，還需要進行輔助的化學除磷;深度去除懸浮物，去除率達到95%以上，常規的二次處理無法滿足其需要，尚需要增加深度處理系統方能滿足要求。

　　根據本廠的實際運行情況，二級處理已經采用了較先進的除磷脫氮工藝，本次升級改造工程要充分利用已有的設施，以盡可能的減少工作工程量、減少投資和運行費用，實現升級目標。為達到上述處理目標，結合廠區實際情況，本次升級改造的總體工藝方案思路確定為：增加深度處理工藝，使出水的SS、TP滿足一級A標準。

　　4. 深度處理工藝方案的選擇

　　根據對新華污水廠現狀水質及需要達標的指標進行分析后，認為本工程BOD和NH4+-N可穩定達標，COD及TN可通過調整運行參數達到穩定達標，暫不需考慮增加反硝化或補充外加碳源等生物深度處理措施[1]。本次提標改造的目標主要是針對SS和TP通過深度處理去除。深度處理常用方法主要有絮凝沉淀、過濾及膜處理技術等。

　　(1)絮凝—沉淀

　　化學絮凝是在二級生物處理基礎上的深度處理技術，其有兩方面的作用，一是通過投加堿式氯化鋁等主要針對水中溶解性磷酸鹽，通過化學反應形成難溶性的沉淀，排出系統，達到除磷的目的;二是通過投加混凝劑使部分懸浮物質凝聚成絮凝體沉淀下來，因此對懸浮物質也有一定的去除。

　　(2)過濾

　　過濾一般是指以濾料層截留水中懸浮雜質，從而使水獲得澄清的工藝過程。過濾的功效，不僅在于進一步降低水的濁度，使濁度達到10mg/L以下，而且水中有機物、細菌乃至病毒等將隨水的濁度降低而被部分去除。至于殘留于濾后水中的細菌、病毒等在失去渾濁物的保護或依附時，在濾后消毒過程中也將容易被殺滅，為濾后消毒創造了良好條件。

　　(3)膜處理技術

　　膜處理技術由于高效、實用、可調、節能和工藝簡便，已經被廣泛地應用于水處理領域。目前開發應用較多的有超濾、納濾和反滲透三種。超濾膜具有攔截細菌和藻類、小顆粒懸浮物、濁度、色度及大分子有機物的功能。通常攔截分子量在6000～3000以上。納濾膜能去除如消毒生成物、農藥和殺蟲劑等合成有機物和天然有機物、硬度成分、及其它離子(NO3-、Fe、砷)等。反滲透是常用于脫鹽和小分子有機污染物的方法之一,當然也具有脫除色度、濁度、SS和細菌的能力。但是為了反滲透的穩定運行,水在進反滲透以前要進行預處理。反滲透的優點是脫除鹽及污染物的效率高,缺點是投資高,運行成本高,產水率低。

　　綜上所述，若使用超濾膜的話，平均造價近1000元/m3，對于新華這種大型污水廠來說造價過于昂貴，在水質沒有特殊要求的情況下，一般不考慮采用。本次提標改造的主要任務是解決TP和SS，因此應主要考慮物理化學手段，從投資及運行成本分析，為節約土地，應盡量選用占地較小的構筑物，同時應盡量選擇水頭損失較小的構筑物以降低能耗，此外為便于管理應考慮自動化程度較高的處理方式。因此，符合上述要求的污水深度處理工藝中，采用混凝沉淀過濾、直接過濾和微過濾是合適的。考慮到本工程改造重點是除磷，而除磷加藥量較大，使得微過濾過程中易發生水質穿透，混凝沉淀過濾工藝穩定，可靠性高、能去除二級處理出水中的絕大部分污染物，減輕了過濾的負擔，因此本工程選擇過濾前增加混凝沉淀是有必要的。在充分考慮各方面因素后，本次改造工程新建深度處理采用了高效沉淀池(快速混合、慢速絮凝、強化沉淀)+纖維濾布轉盤濾池工藝。

　　高效沉淀池是一種集快速混合、慢速絮凝、強化沉淀于一體[2]的強化沉淀技術，其結構如圖1所示。其特點是：結構緊湊，占地面積小，高效沉淀池其占地面積大約只有平流沉淀池的1/5;啟動速度快;處理性能穩定，能夠有效抵抗水量、水質的忽然變化;排泥濃度高，無需濃縮，可直接脫水;適用于高濁水、低溫低濁水、高藻水。同時，由于有污泥回流系統，可節約藥耗。

　　圖1 高效沉淀池結構圖

　　濾布濾池采用纖維濾布轉盤濾池，如圖2所示。該設備的核心裝置是中間的過濾轉盤，它由多塊扇形組成，上面包裹著濾布，屬于插拔式結構，運輸維修特別方便。驅動電機帶動轉盤旋轉，水流經過濾盤后實現清水和泥水分離，泥水通過集泥槽排走，清水進入出水廊道。轉盤濾池常見的形式有內進外出和外進內出兩種，差異在于進出水方式的不同。濾布材料有平絨和長絨兩種。同孔徑時長絨相對截留率更高，但反沖洗難度更大，使用時間久后清洗會變得困難。纖維轉盤濾池的運行狀態包括：過濾、反沖洗、排泥狀態[3]。

　　(1)過濾：污水經進水堰后重力流進入濾池，通過濾布過濾，過濾液經中空管收集后，經過出水堰排出濾池。在清洗過程中，過濾仍在進行中，整個運行過程中過濾均為連續的。

　　(2)清洗：過濾中部分污泥吸附于纖維濾布表面中，逐漸形成污泥層。隨著濾布上污泥的積聚，濾布過濾阻力增加，濾池水位逐漸升高。濾池內的壓力傳感器監測池內液位變化，當該池內液位到達清洗設定值(高水位)時，PLC即可啟動反洗泵，開始清洗過程。反洗時間和周期可以調整，進水濃度較高時也可連續反沖洗。

　　(3)排泥：纖維轉盤濾池的過濾轉盤下設有集泥槽，通過高壓反沖洗噴頭將濾布上的污泥沖落成泥水進入集泥槽，通過出泥管排出。

　　本次纖維轉盤的過濾介質為尼龍纖維毛濾布，濾布以聚酯纖維作為絨毛支撐體，其標稱孔徑為10μm，濾布介質有3～5mm的有效過濾深度，可使固體粒子在有效過濾厚度中與過濾介質充分接觸，將超過尺寸的粒子截獲，濾布的有效深度還能夠存儲捕獲的粒子，減少反沖洗流量，同時還可減少正常運行時的水頭損失。進水方式為內進外出。

　　圖2纖維濾布轉盤濾池圖

　　5. 工藝設計

　　本次提標改造的構筑物有：提升泵房(改建)、高效沉淀池、濾布濾池及紫外消毒池、污泥脫水機房及加藥間、變配電間、儲泥池、出水流量計井、出水在線監測間等八座構筑物。下面就主要構筑物的設計進行描述。

　　(1)提升泵房(改建)設計

　　本次工程采取二次提升方式，對原退水泵房進行改造，使其成為深度處理的提升泵房。原退水泵房為洪水期間污水廠排水所用，年運行使用次數為三至四次。將其改造為深度處理的提升泵房，雖然對現狀水廠運行有一定干擾，但通過聯通泵房進出水管以及在枯水期施工，可以將影響降至最低，可以避免對廠區管線大規模的改造而影響生產和運營管理。提升泵房設計規模為20.0萬m³/d，并考慮1.3倍的峰值系數。泵房主要設備：潛污泵6臺，4用2備;單泵流量3000m3/h，揚程8m;功率160Kw。根據集水池液位，由PLC自動控制。水泵按順序輪值運行，也可現場手動控制，配變頻器控制。

　　(2)高效沉淀池設計

　　混合、絮凝、斜板沉淀一體化鋼筋混凝土池;設計規模20萬m³/d;2座，分4池;單座設計流量Qmax=5416.67m³/h;單座各段有效尺寸，混合池凈尺寸：L×B×h=5.8m×4.5m×5.8m/池，2池;絮凝池尺寸：L×B×h=16.0m×6.0m×7.85m/池，2池;斜板沉淀池：L×B×h=16.0m×16.0m×7.80m/池，2池;斜管安裝面積512 m2，斜管L=1.5m，H=1.3m，安裝角度60°。

　　(3)濾布濾池及紫外消毒池設計

　　濾布濾池與紫外消毒渠合建，為矩形鋼筋混凝土槽式結構。濾布濾池的反沖洗泥水回流至高效沉淀池進水區。濾布濾池1座，分8池;單池設計流量：1354.2m³/h;單組尺寸：L×B×h=8.87m×3.0m×1.56m/池。紫外消毒系統采用低壓高強型，單組Q=10×104m3/d，共兩組，峰值系數1.3，按出水一級A標準糞大腸桿菌低于1000個/L來設計。

　　6. 工藝設計特點

　　(1)采用了高效沉淀池和濾布濾池的組合模式

　　濾布濾池具有出水水質好，反沖洗高效，占地面積相對較小以及水頭損失小等顯著特點。但使用濾布濾池時必須控制進入過濾系統的懸浮物濃度，懸浮物濃度過高容易導致過濾和清洗系統頻繁啟動。使用化學藥劑對懸浮物進行絮凝，化學藥劑對濾布有粘附作用，因此在使用濾布濾池過濾工藝時，應在混凝工藝后增加沉淀，使大量懸浮物在沉淀階段沉降下來，保證懸浮物濃度不會超過后續過濾系統的要求。同時，沉淀可攜帶10%左右的COD以污泥沉降下來，同期加入除P化學藥劑，可使TP同步降低。采用高效沉淀池，同時滿足了絮凝和沉淀的要求。

　　(2)對自控設備進行了優化設計，增強自控水平

　　為了增加脫氮除磷效果，本次升級改造工程在生化池增加了自動投藥設備以及硝氮儀等自控設備，應用這些傳感設計的控制系統具有較好的靈活性，可以在水質情況產生較大波動的時候，通過加藥、控制回流比和外加碳源投加量，達到保證處理效果，節能減排和提高自動化運行水平的效果

　　(3)設計充分考慮與原廠的統籌結合，施工組合合理有序

　　本工程設計中充分考慮與原廠構筑物的結合，統籌布置、維持工藝完整性、統一性。考慮污水廠用地緊張的現狀，在盡可能減少擾動原有構筑物的前提下進行必要的改造或擴建，同時注重與現有污水廠設施的協調。并結合工程實施地點的地質情況，對工藝的選擇、對構筑物的高程確定，進行深入的分析。與運行方進行協商協調，最大程度的減少對原有設施的影響，減少對已建構筑物的土建改造、減少改造期間的停水時間，保證正常運行。

　　7. 結語

　　新華污水處理廠一級A標升級改造工程規模較大，改造難度較高。升級改造對污染物去除率的要求很高，從而對工藝的選擇要求高。本次升級改造目標是去除SS和TP，深度處理采用了高效沉淀池(快速混合、慢速絮凝、強化沉淀)+濾布濾池工藝。本次升級改造設計中注重對新工藝、新技術、新產品的應用。工程運行后預計出水效果如表3所示

　　表3 新華污水廠理論預測進出水水質

　　BOD5CODSSTNNH4+-NTP

　　設計進水水質(mg/L)18030018034304

　　平均去除率(%)869291509367

　　理論出水水質預測(mg/L)14.54316.6171.981.32

　　在保證出水效果的前提下，節省工程投資，降低運行成本;處理工藝因地制宜并力求技術先進可靠、經理合理、高效節能、操作方便，項目為國內相關污水處理廠的升級改造提供參考。

　　參考文獻

　　1 王阿華，城鎮污水處理廠提標改造的若干問題探討，給水排水，2012.02：38～40

　　2 李慧，高效沉淀池的工藝設計與應用案例，凈水技術2012，31(2)：84-87

　　3 洪俊明，濾布濾池系統在城市污水深度處理的中試研究，環境工程學報，2008.10