城市污水处理厂升级改造工程设计

李静

摘 要：结合工程应用实例，重点围绕进、出水水质、改造思路的确定、工艺技术的确定和构筑物设备等方面对城市污水处理厂的升级、改造工程的设计工作进行探讨。实际运行效果表明，设计工艺可行性高，且污水处理厂的出水水质也可以达到（GB 18918—2002）的一级A标准。

关键词：污水处理厂；氧化沟；工艺确定；运行效果

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）03-0067-02

随着我国经济建设的快速发展，相关部门加大了对城市基础设施建设的投资力度。污水处理厂作为一项重要的基础设施，担负着城市工业废水、农业废水和生活废水的排放重任，在促进城市经济发展、改善生态环境等方面发挥着不可替代的作用。目前，城市污水排放总量逐渐增加，远远超过了污水厂的处理负荷，加上许多污水处理厂存在设备老化、工艺技术落后、能耗高和故障率高等问题，导致污水处理厂的出水水质无法达标。这不仅严重影响了城市生态环境的可持续发展，而且也给城市的日常生活带来诸多不便。因此，相关部门应对现有的污水厂进行必要的升级、改造，通过制订合理的设计方案，提高污水处理厂的出水水质，从而确保污水处理厂综合效益的发挥。

1 工程背景

某污水处理厂处理规模为500 m3/d，服务范围主要为城区河岸的工业废水和生活污水，原工艺流程是粗格栅和进水泵房—平流式沉砂池—初沉池—曝气池—二沉池。由于污水处理厂本身存在一些问题，加上该厂的出水水质由执行GB18918—2002的二级标准改为一级A标准。因此，有必要对污水处理厂进行升级、扩建。

2 扩建改造工程设计

2.1 设计规模和进、出水水质

该污水处理厂进水由70%的工业废水、30%的生活污水组成。根据该镇的建设规划和实际情况，扩建改造工程分两期进行，工程设计规模一期为5 000 m3/d，二期为5 000 m3/d。设计进、出水水质情况详见表1.

2.2 改造思路

具体的改造思路有以下几点：①坚持充分利用现有建（构）筑物和厂内管道、道路，新建（构）筑物尽量利用厂区现有空地，减少新征土地的原则。②经过核算，原进水泵房容积可满足规范要求，所以，只需更换设备和其基础，并预留出二期设备基础，原出水系统和格栅都保留。③继续使用原沉砂池和进水系统，仅需增设提砂泵、砂水分离器和相应的除砂管道系统，在对出水系统进行改造后使用。④预处理阶段需增设调节池，调节水量，均化水质。该池可合建原初沉池—曝气池—二沉池，拆除内部设备等改造而成，设计有效水深为4.2 m，核算停留时间为6.5 h，符合规范要求。池内再增设提升泵和潜水搅拌机。⑤现进水主要为染纺工业废水，采用水解酸化处理工艺，将不溶性大分子有机物水解成溶解性有机物、小分子物质，更要使其适宜于后续生化处理。⑥将原曝气池改为调节池，为保证脱氮除磷效果，需增加好氧生化池。本工程采用具有高效脱氮除磷功能的合建式氧化沟（C-Orbel氧化沟），与传统Orbal氧化沟相比，该工艺的耐水量、水质冲击，可有效节约用地，节省系统内动力损耗，从而有效降低建设造价和运行费用。⑦由于进水色度较高，所以，要先采用混凝沉淀、药剂除色，而后采用普通砂滤池过滤（底层主要采用石英砂，表层采用活性炭），达到吸附脱色和去除水质中悬浮物（SS）的目的。采用二氧化氯消毒具有一定的脱色功能，这为出水水质达标提供了保障。⑧尽量采用重力流设计，节省能耗。

2.3 工艺确定

改造后的污水和污泥处理工艺如下：污水自流进入装有粗格栅的格栅井，污水中较大杂质在此被拦截，然后经泵提升至平流沉砂池，去除砂粒。平流沉砂池出水先进入调节池（当进水流量稳定时，平流沉砂池出水直接自流进入水解酸化池），然后进入水解酸化池，通过水解酸化作用，将污水中难溶性大分子污染物降解为可溶性小分子物质。水解酸化池出水进入C-Orbel氧化沟时，先进入厌氧区，在水下推进搅拌器的作用下与回流污泥混合，回流污泥中的聚磷菌在厌氧池内可吸收一部分有机物，同时释放大量的磷，之后再进入氧化沟，进行生化反应。出水进入混凝沉淀池，在混凝沉淀池内投入聚合氯化铝（PAC）进行混凝反应，形成矾花，以便于沉淀段沉淀。最后，污水经过提升进入普通滤池过滤，过滤后的水进入二氧化氯消毒池，消毒后将达标的出水排放出去。

2.4 主要构筑物及设备

粗格栅和进水泵房：粗格栅和进水泵房合建，为地下式钢筋混凝土结构，是原污水厂已建（构）筑物，土建规模为5 000 m3/d，提升泵房平面尺寸为8.0 m×8.0 m，地下部分深约7.8 m，地上部分净高为4.0 m。

平流沉砂池：分两组运行，每组处理水量为2 500 m3/d，单组长为12 m，宽为1 m。沉砂池出水分两部分，一部分进入调节池，一部分进入水解酸化池。池内设提砂泵1台，流量为6.2 L/s，扬程为58 kPa，功率为1.5 kW；砂水分离机1组，处理量为5～12 L/s，分离效率为98%，配电功率为0.37 kW。

调节池：设计处理水量为5 000 m3/d，有效水深为4.2 m，停留时间为6.5 h，平面尺寸为20 m×16 m。池内安装5台功率为4 kW的潜水搅拌机（4用1备），防止沉淀；安装3台潜污泵（2用1备），单泵流量为105 m3/h，扬程为40 kPa，功率为4 kW。

水解酸化池：土建按5 000 m3/d建成，水力停留时间设计为12 h，有效水深为5.5 m，有效容积为2 500 m3。采用钢筋混凝土结构，廊道推流式，内设潜水搅拌机6台，功率为4.0 kW，污泥泵1台，功率为2.2 kW。

C-Orbel氧化沟：设计1座规模为5 000 m3/d的C-Orbel氧化沟，污泥负荷为0.072 kgBOD5/MLSS· d，容积负荷为0.25 kg BOD5/m3· d，污泥龄为23.8 d，污泥浓度（MLSS）为3 500 mg/L，污泥产率为0.8 kgMLSS/kg-BOD5，硝化液回流比为50%～200%.

混凝沉淀池：它分为混凝反应和沉淀两部分。混凝反应段采用机械搅拌，投加PAC。沉淀段采用斜板沉淀池。

普通砂滤池：设计滤速为5.0 m/h，水冲强度为15 L/m2·s。设1座砂滤池，将其分成分2格，单格有效过滤面积为19.50 m2。滤料层采用活性炭，厚度为2 000 mm，承托层采用直径为2～4 mm的粗砂，厚度为 30mm，并铺设30块尺寸为1.09 m×0.96 m的滤板（配长柄滤头）。

二氧化氯消毒池：设计停留时间为0.5 h，平面尺寸为9.7 m×5.0 m。为了保证污水与二氧化氯充分接触，池内分为多格，配备2台潜水排污泵（1用1备），单泵流量为10 m3/h，扬程为100 kPa，功率为0.75 kW。

污泥均质池：剩余污泥量共941 kg/d，污泥含水率为99.6%，设污泥均质池1座，其有效水深为3.4 m，停留时间为12 h，平面尺寸为4.5 m×4.5 m。池内设1台反应搅拌机（含工作桥），功率为0.55 kW。

污泥脱水机房：设置1座污泥脱水机房，平面尺寸为20.0 m×7.0 m。污泥浓缩脱水前，需投加聚丙烯酰胺（PAM），投加量为干泥量的0.4%.

3 运行效果

该工程结束施工，交付厂方使用后开始进水，进行污泥培养和工艺调试，4个月后系统投入正常运行。当地环境监测站多次对出水水质进行监测，结果表明，设施运行稳定，处理效果良好，出水水质达到设计标准。

4 工程投资及运行费用

本工程总投资为1 661.39万元，其中工程直接费为1 289.49万元，其他费为284.03万元，工程预备费为78.68万元，铺底流动资金为9.2万元。该工程总运行功率为141.94 kW，电价为0.58元/kW·h，电费为0.39元/m3，总药剂费为44.86万元/a，则平均费用为0.25元/m3。工程配备16人，工资福利费为1.8万元/人·a，人工费为0.16元/m3；污泥外运费为20元/t，污泥量为5.5 t/d，总运行费用为0.82元/m3。

5 结束语

通过探讨城市污水处理厂升级改造工程设计工作，笔者总结了以下几点结论：①在改造过程中，若充分利用原有的建筑物，可节省工程的投资；②采用高效脱氮除磷合建式氧化沟（C-Orbel氧化沟）与水解酸化池结合作为主体工艺，处理染纺废水可稳定达标；③在深度处理工艺方面，通过采用混凝沉淀与过滤相结合的方法，可进一步增加脱色效果；④本改造工程占地少、投资少，设计较为合理，也取得了较好的经济效益。

参考文献

[1]彭标，周律.污水处理厂设计改造方案的价值分析方法[J].价值工程，2013（27）

[2]陈永玲，郑一宁，朱敦雨.污水处理厂升级改造中污泥系统的工艺设计[J].2013（10）.

〔编辑：白洁〕

混凝沉淀池：它分为混凝反应和沉淀两部分。混凝反应段采用机械搅拌，投加PAC。沉淀段采用斜板沉淀池。

普通砂滤池：设计滤速为5.0 m/h，水冲强度为15 L/m2·s。设1座砂滤池，将其分成分2格，单格有效过滤面积为19.50 m2。滤料层采用活性炭，厚度为2 000 mm，承托层采用直径为2～4 mm的粗砂，厚度为 30mm，并铺设30块尺寸为1.09 m×0.96 m的滤板（配长柄滤头）。

二氧化氯消毒池：设计停留时间为0.5 h，平面尺寸为9.7 m×5.0 m。为了保证污水与二氧化氯充分接触，池内分为多格，配备2台潜水排污泵（1用1备），单泵流量为10 m3/h，扬程为100 kPa，功率为0.75 kW。

污泥均质池：剩余污泥量共941 kg/d，污泥含水率为99.6%，设污泥均质池1座，其有效水深为3.4 m，停留时间为12 h，平面尺寸为4.5 m×4.5 m。池内设1台反应搅拌机（含工作桥），功率为0.55 kW。

污泥脱水机房：设置1座污泥脱水机房，平面尺寸为20.0 m×7.0 m。污泥浓缩脱水前，需投加聚丙烯酰胺（PAM），投加量为干泥量的0.4%.

3 运行效果

该工程结束施工，交付厂方使用后开始进水，进行污泥培养和工艺调试，4个月后系统投入正常运行。当地环境监测站多次对出水水质进行监测，结果表明，设施运行稳定，处理效果良好，出水水质达到设计标准。

4 工程投资及运行费用

本工程总投资为1 661.39万元，其中工程直接费为1 289.49万元，其他费为284.03万元，工程预备费为78.68万元，铺底流动资金为9.2万元。该工程总运行功率为141.94 kW，电价为0.58元/kW·h，电费为0.39元/m3，总药剂费为44.86万元/a，则平均费用为0.25元/m3。工程配备16人，工资福利费为1.8万元/人·a，人工费为0.16元/m3；污泥外运费为20元/t，污泥量为5.5 t/d，总运行费用为0.82元/m3。

5 结束语

通过探讨城市污水处理厂升级改造工程设计工作，笔者总结了以下几点结论：①在改造过程中，若充分利用原有的建筑物，可节省工程的投资；②采用高效脱氮除磷合建式氧化沟（C-Orbel氧化沟）与水解酸化池结合作为主体工艺，处理染纺废水可稳定达标；③在深度处理工艺方面，通过采用混凝沉淀与过滤相结合的方法，可进一步增加脱色效果；④本改造工程占地少、投资少，设计较为合理，也取得了较好的经济效益。

参考文献

[1]彭标，周律.污水处理厂设计改造方案的价值分析方法[J].价值工程，2013（27）

[2]陈永玲，郑一宁，朱敦雨.污水处理厂升级改造中污泥系统的工艺设计[J].2013（10）.

〔编辑：白洁〕

混凝沉淀池：它分为混凝反应和沉淀两部分。混凝反应段采用机械搅拌，投加PAC。沉淀段采用斜板沉淀池。

普通砂滤池：设计滤速为5.0 m/h，水冲强度为15 L/m2·s。设1座砂滤池，将其分成分2格，单格有效过滤面积为19.50 m2。滤料层采用活性炭，厚度为2 000 mm，承托层采用直径为2～4 mm的粗砂，厚度为 30mm，并铺设30块尺寸为1.09 m×0.96 m的滤板（配长柄滤头）。

二氧化氯消毒池：设计停留时间为0.5 h，平面尺寸为9.7 m×5.0 m。为了保证污水与二氧化氯充分接触，池内分为多格，配备2台潜水排污泵（1用1备），单泵流量为10 m3/h，扬程为100 kPa，功率为0.75 kW。

污泥均质池：剩余污泥量共941 kg/d，污泥含水率为99.6%，设污泥均质池1座，其有效水深为3.4 m，停留时间为12 h，平面尺寸为4.5 m×4.5 m。池内设1台反应搅拌机（含工作桥），功率为0.55 kW。

污泥脱水机房：设置1座污泥脱水机房，平面尺寸为20.0 m×7.0 m。污泥浓缩脱水前，需投加聚丙烯酰胺（PAM），投加量为干泥量的0.4%.

3 运行效果

该工程结束施工，交付厂方使用后开始进水，进行污泥培养和工艺调试，4个月后系统投入正常运行。当地环境监测站多次对出水水质进行监测，结果表明，设施运行稳定，处理效果良好，出水水质达到设计标准。

4 工程投资及运行费用

本工程总投资为1 661.39万元，其中工程直接费为1 289.49万元，其他费为284.03万元，工程预备费为78.68万元，铺底流动资金为9.2万元。该工程总运行功率为141.94 kW，电价为0.58元/kW·h，电费为0.39元/m3，总药剂费为44.86万元/a，则平均费用为0.25元/m3。工程配备16人，工资福利费为1.8万元/人·a，人工费为0.16元/m3；污泥外运费为20元/t，污泥量为5.5 t/d，总运行费用为0.82元/m3。

5 结束语

通过探讨城市污水处理厂升级改造工程设计工作，笔者总结了以下几点结论：①在改造过程中，若充分利用原有的建筑物，可节省工程的投资；②采用高效脱氮除磷合建式氧化沟（C-Orbel氧化沟）与水解酸化池结合作为主体工艺，处理染纺废水可稳定达标；③在深度处理工艺方面，通过采用混凝沉淀与过滤相结合的方法，可进一步增加脱色效果；④本改造工程占地少、投资少，设计较为合理，也取得了较好的经济效益。

参考文献

[1]彭标，周律.污水处理厂设计改造方案的价值分析方法[J].价值工程，2013（27）

[2]陈永玲，郑一宁，朱敦雨.污水处理厂升级改造中污泥系统的工艺设计[J].2013（10）.

〔编辑：白洁〕