江阴市某10 000 t/d废水处理工程设计及运行

符 敏

（张家港市格锐环境工程有限公司，江苏 张家港 215600）

某污水处理有限公司规划扩建10 000 t/d的污水处理厂，该厂是为周围企业配套的集中式污水处理厂，主要接纳的废水有：印染废水3 500 t/d，带钢废水2 500 t/d，碳化洗毛废水800 t/d，化纤废水200 t/d，其余为生活污水。

1 设计原则

（1）通过本工程的建设达到保护环境、保护水资源、改善生态环境，保证可持续发展的目的；充分发挥建设项目的社会效益、环境效益和经济效益；严格执行国家的有关规定，确保各项水质指标达到规定的水质标准；选择切实可行、运行安全、经济合理的治理工艺，对废水处理工艺进行优化组合，确定技术可行、操作简便、工程投资省、运行成本低的工艺技术路线。

（2）构筑物布置力求紧凑，以减少占地面积，并便于管理；根据地形地貌，结合站区自然条件及外部物流方向，并尽可能使土石方平衡，减少土石方量，以节约基建投资，降低运行费用；运行上有较大的灵活性和可调节性，可以适应废水水质、水量和水温的波动，即处理设施应有利于调节、控制、运行操作，并留有一定富余量以满足长远需要；各处理构筑物顺流程布置，避免管线迂回。

（3）处理设施具有较高的运行效率，以较为稳定可靠的处理手段完成工艺要求；总图设计应考虑符合环境保护要求；管线设计应包括各专业所有管线，并满足工艺的要求；工程竖向设计应结合周边实际情况提出雨水排放方式及流向；在设计中采用耐腐蚀设备及材料，以延长设施的使用寿命；全面考虑，防止产生二次污染。

2 设计规模及标准

2.1 设计规模

根据建设单位要求，本项目废水量为10 000 t/d，即420 t/h。

2.2 设计标准

本项目废水主要来自周边工业企业，排入污水厂废水的CODCr低于500 mg/L，混合废水水质如表1、表2所示。

表1 混合废水水质

表2 出水水质

3 工艺流程分析

（1）混合废水进入调节池，调节池起均衡水质、调节水量作用，采用预曝气方式来均匀水质，调节池中混合废水经一次提升至初沉池；初沉池在水质不稳定的情况下进行pH调整及加药处理，初沉出水水泵提升至厌氧池。

（2）厌氧池密闭，中层设置填料，增加比表面积，为厌氧污泥的生长提供载体。由于混合废水中碳源的不足，厌氧池底部靠发酵过程中产生的沼气较少，其上升运动产生的搅拌不足，在厌氧池底部增加搅拌机加强泥水混合，厌氧出水自流进入水解酸化池。

（3）水解酸化池通过曝气搅拌，出水自流入活性污泥池，在好氧条件下，污水中的有机物大部分得到去除，出水自流入二沉池。同时，在活性污泥池末端将混合液提升至水解酸化池前端，进一步脱氮，生化出水进二沉池。

（4）二沉池泥水分离，上清液进三沉池反应池，活性污泥回流至水解酸化池，剩余污泥部分排入厌氧池，部分排入初沉池。三沉池通过加药处理，在物化作用下去除SS、CODCr等，三沉出水经过滤池过滤，去除大部分SS后通过在线监测，计量后排放。

（5）污泥处理：二沉池剩余污泥以及三沉池沉淀污泥排入初沉池浓缩，初沉池污泥排入污泥池，通过污泥泵入污泥浓缩池进行污泥浓缩，经浓缩后的污泥储存在暂存池内，在暂存池中进行加药调制。由于暂存池池容不变，人们可非常准确地控制加药量及加药效果。从污泥暂存池到高压隔膜板框压滤机，压滤机高位放置，方便污泥外运。压滤包括低压进泥、高压进泥、清水压榨三个步骤，最终的污泥含水率可控制在50%左右。压滤之后的污泥外运处理。滤液回流至生化系统，继续处理。

4 主要处理单元简介

4.1 调节池

设计尺寸：56.8 m×26 m×4.2 m；钢砼结构，地下式，与污泥池合建，有效深度为3.5 m。V有效=4 600 m3，HRT=11.0 h。进水设置采样井，一家企业一个，方便对污水接纳进行管理。配套污水提升泵2台，WQ2290-431，420 t/h，13 m，22 kW，一用一备。配套变频控制器，保证进水流量稳定，方便后续操作管理。配套电磁流量计1套。调节池内设穿孔管曝气搅拌。

4.2 初沉池

设计尺寸：D=28 m，H=7.4 m。钢砼结构，圆形，半地上式，地上标高4.2 m，与东侧已建成水池齐平。前道加药配套管道混合器1个。配套pH调节系统1套，含pH计、加药泵以及加碱储罐。其中，管道混合器及pH调整系统放置在调节池上方提升泵房内。初沉池出水提升井，与初沉池合建，有效池容150 m3。配套全桥式刮吸泥机1套，水下部分采用不锈钢设计。初沉排泥采用自流，阀门控制流量。沉淀池出水通过提升进入厌氧池，考虑到检修方便采用地上泵。配套提升泵3台，SG200-250，210 t/h，18 m，18.5 kW，两用一备。配套电磁流量计2套。

4.3 厌氧池

设计尺寸：43 m×28 m×11m。钢砼结构，分2组，半地上式，地面标高7.0 m，池顶密闭，有效深度10.5 m。V有效=12 000 m3，HRT=28.8 h。配套低速潜水推流器8套。配套组合填料8 400 m3，填料高度7 m。配套除臭装置1套。

4.4 水解酸化池

设计尺寸：28 m×20 m×6 m。钢砼结构，半地上式，地面高度3.5 m，有效深度5.5 m。V有效=3 000 m3，HRT=7.3h。配套曝气器20套。

4.5 活性污泥池

设计尺寸：75 m×30 m×6 m。钢砼结构，半地上式，地面高度3.0 m，有效深度5.5 m。V有效=12 300 m3，HRT=29.5 h。配套离心风机2台，C100-1.6，Q=100 m3/min，H=6.0 m，P=160kW，一用一备。配套曝气器200套。混合液回流采用气提形式，混合液回流至水解酸化池前端。

4.6 二沉池

设计尺寸：D=30 m，H=7.8 m，圆形，半地上式，地面标高2.2 m。配套全桥式刮吸泥机1套，水下部分不锈钢。二沉池污泥回流井与二沉池合建，有效池容150 m3。二沉池污泥通过提升回到水解酸化池，考虑到检修方便采用地上泵。配套污泥回流泵2台，SG200-250（I），420 t/h，11 m，22 kW，一用一备。配套剩余污泥排泥泵2台，WQ2120-204，20 t/h，9 m，1.5 kW，一用一备。

4.7 三沉池

设计尺寸：D=30 m，H=7.8 m，圆形，半地上式，地面标高1.5 m。配套全桥式刮吸泥机1套，水下部分不锈钢。三沉池反应池与三沉池合建。反应池内搅拌采用穿孔管。三沉池出水提升池与三沉池合建。配套排泥采用管道泵2台，SG50-160（I）B，21 t/h，24 m，3 kW，一用一备。三沉池出水通过提升进入滤池，考虑到检修方便采用地上泵。配套提升泵3台，SG200-250，210 t/h，18 m，18.5 kW，两用一备。

4.8 过滤系统

配套无阀滤池2组，210 t/h，一用一备。过滤出水计量监测。最终排放进入清水池，方便后续回用。配套清水池1个，全地下式，钢砼结构。设计尺寸：5 m×20 m×3.5 m。

4.9 加药系统

4.9.1 PAC/亚铁加药系统

根据废水水质，投加适量混凝剂或助凝剂，以去除废水中难分离的颗料物。系统由加药箱、搅拌系统、液位计，流量计、加药泵和管道配件等组成。PAC拟采用液体药剂。

4.9.2 PAM自动加药装置

本系统PAM加药拟采用自动化药投加的方式，配套计量装置、有效防止干粉凝结的预浸润装置、搅拌装置、自动化仪表等。聚合物由干粉投加机的螺旋连续送出，在浸润装置内与旋流状水帘初步融合。溶液制备过程是通过各个溶液箱逐步完成的，溶液箱之间相互隔开，确保在每个溶液箱内达到最佳溶解时间和恒定的浓度，避免在预制混合槽和溶液储存槽之间产生短流。

自动过程的实现通过液位计的信号来进行。可使用的药液缺少时，低液位发讯，电气自功控制，打开电磁进水阀，同时启动干粉投加机，溶液配置开始。

干药投量及水量的多少均可准确调定，以获得精确的浓度。随着配置溶液的增加，液位达到“高位”，配置过程自动停止。搅拌机始终处于工作状态，确保配置溶液的均匀、稳定，溶解充分。配置好的溶液，可用加药泵送出，与二次稀释水再次经管道混合器稀释，达到使用浓度要求。

4.9.3 石灰自动加药装置（污泥处理系统用）

本系统石灰加药拟采用自动化药投加的方式。配套有料仓、地磅、螺旋输送机、流量计、压差式液位控制器和加药泵等，可实现送化药到加药基本自动运行，避免了石灰加药现场脏乱、工作量大的问题。

4.10 污泥处理系统

污泥处理系统可以有效处理沉淀污泥。板框式压滤机适合的悬浮液的固体颗粒浓度一般为小于10%，操作压力一般为0.3～1.6 MPa，特殊的可达3 MPa或更高。过滤面积可以随所用的板框数目增减。板框通常为正方形，滤框的内边长为200～2 000 mm，框厚为16～80 mm，过滤面积为1～1 200 m2。板与框用手动螺旋、电动螺旋和液压等方式压紧。板和框用木材、铸铁、铸钢、不锈钢、聚丙烯和橡胶等材料制造。普通板框式压滤机泥饼含水率可达85%，本次选择的高压隔膜压滤机能做到泥饼含水率小于55%。

污泥池，地下式，与调节池合建，1个，钢砼结构，主要用来存储沉淀池直接排放的污泥。设计尺寸为20 m×8 m×4.2 m。密闭，配套曝气装置10套。配套污泥浓缩池2个，交替使用，主要用来将污泥池内的泥浓缩，降低污泥含水率，利于后续的污泥干化处理。污泥浓缩池利用原有钢结构池体改造。配套污泥暂存池1个，设计尺寸：R=1.8 m，H=3.5 m，钢结构。配套污泥加药系统一套，采用PAM、石灰自动加药系统。

配高压隔膜板框压滤机1套，XMYZ-200-1250，滤室容积3.04 m3，11.0+2.2 kW。从污泥池到污泥浓缩池，配污泥泵2台，一用一备。Q=20 m3/h，H=0.15 MPa，P=4 kW。污泥浓缩池出泥通过进泥泵进到高压隔膜板框压滤机，压滤机高位放置，方便污泥外运。压滤过程经过低压进泥、高压进泥、清水压榨三个过程进行。

配低压进泥泵2台，Q=30 m3/h，H=0.5 MPa，P=11 kW，一用一备。配高压进泥泵2台，耐驰奈莫NEMO BY型Q=8 m3/h，H=1.5 MPa，P=7.5 kW，变频控制，一用一备。配清水压榨水箱1个，6 m2。配清水压榨泵2台，Q=10 m3/h，H=160 MPa，P=15 kW，变频控制。

4.11 辅房

调节池提升泵房与污泥提升泵房合建，建于调节池及污泥池上方。设计尺寸为24 m×8 m，合建，砖混结构。配套电动葫芦1套。污泥操作辅房，钢结构，500 m2。配套桁车1套。加药操作室，1间，15 m×5 m，砖混结构，利用原有房屋改造。中控值班室，1间，12 m×8 m，砖混结构，利用原有房屋改造。风机房，1间，15 m×8 m，砖混结构。

4.12 自动控制系统

自动控制系统主要分为以下几个部分。

4.12.1 恒流量控制

恒定流量控制主要依靠流量计以及变频系统的调节，使进水、加药等能保持恒定流量，这对于控制加药量、加药效果以及后续处理设施的稳定性有较大的帮助。它主要运用在调节池至初沉池的提升泵上。

4.12.2 污泥处理系统

污泥处理系统比较复杂，进料设备多且各有时间性，通过PLC程序控制，可使进泥压滤系统完全自动化，同时增设高低压保护器，确保压滤过程安全稳定运行。本方案污泥处理系统从进料、加药到出泥可实现全程自动控制。

4.12.3 加药系统

加药若使用人工操作，劳动量大且劳动环境较差，采用自动化药投加的方式可最大限度地避免上述问题。本方案中通过液位计、流量计等设备的配套使用，加药系统可基本实现自动化。

4.12.4 中控系统

中控系统可以把污水厂各个环节，各个参数集中在一起加以控制并记录，以便操作人员及时发现设备故障，及时排除。中控系统通过进水流量、加药流量、风量的实时检测及自动控制和显示，便于企业操作管理，提高污水厂管理效率与处理效率，有利于污水处理稳定达标。通过COD、氨氮、DO等在线检测，便于了解处理设施状态，具有提前预警及提示功能，有效避免超标现象。中控系统的运行，可以实现生产过程的定量化，避免出现浪费、人为失误等，实现减少人工操作量、降低运行成本的目标。

其中，调节池主要监测数据为超声波液位，提升泵运行电流、频率、流量等。配套设备为：超声波液位计1套，流量计，pH计等。沉淀池主要监测数据为加药泵启闭、药池液位、加药量，控制室显示加药流量，并以流量计输出的流量信号，自控加药泵流量，实现加药流量恒定。针对刮吸泥机的运行状态，配套设备为：污泥界面计1套。

生化系统主要检测信号为曝气风机运行电流、频率、风管压力、风管瞬时流量及累计流量、搅拌机运行状态、厌氧池ORP、生化池DO（溶解氧）和pH等。配套设备为：ORP计2套，DO在线监测仪2套，污泥浓度计2套。排放池主要检测信号为出水COD、氨氮、总磷、出水瞬时流量及累计流量等。配套设备为：COD在线监测1套，氨氮在线监测1套以及流量计。

表3 系统处理电费（按0.82元/kW·h计算）

表4 药剂费

表5 人工费

表6 污泥处理费

5 运行费用预测

关于本项目的运行费用，电费预测结果如表3所示，药剂费预测结果如表4所示，人工费预测结果如表5所示，污泥处理费预测结果如表6所示。根据上述结果可知，项目总运行直接费用（即直接成本）为：0.83+0.465+0.10+0.25=1.645元/t水。

6 实际运行情况

本污水处理工程自2015年11月投入运行以来，基本处于满负荷状态，出水情况良好，运行稳定，运行成本基本接近设计预测值。