引言

污水處理廠遠期總規模為8.0萬m3/d，現狀一期工程污水處理規模為2.0萬m3/d，而日常進水量達到了1.8～2.1 萬 m3/ d，基本上達到了滿負荷甚至超負荷運轉。同時，廠外污水收集管網仍在不斷完善，沿河截污工程也在不斷建設之中，由于污水處理廠的收水范圍有所調整，經過實地調研，除了原排水規劃內收集的污水，新增了：光明路泵站轉輸的污水量約0.8 萬 m3/d，酒廠產生的污水量約0.14萬m3/d，東外環污水管網工程建成后收集的周邊生活污水量約0.11萬m3/d，北外環泵站及高鐵新區新增的污水量約0.8萬m3/d，根據現場調研及預測的數據，污水處理廠新增服務范圍內的污水增加量約為1.85萬 m3/ d。這些污水一旦接入廠內，污水處理量將達到3.65～3.95萬m3/d，而現狀廠區土建規模為4.0萬m3/d，一期工程設備安裝規模為2萬m3/d，將不能滿足污水的處理需求，急需擴容。由于現狀廠區設備運行多年，損壞嚴重，出水達標困難，所以，為了改善廠區運營環境，提高出水穩定性，對現狀一期工程的改造勢在必行。相對新建污水處理廠而言，改擴建污水處理廠難度較大，既要進行擴建，還要進行改造，又要考慮盡量減少對現有污水處理廠正常運行的影響。所以，本次污水處理廠改擴建工程的設計困難較多，除了要解決廠區現狀一期工程存在的缺陷，還要考慮二期擴建面臨的問題，經過多次現場調研后才確定設計方案。

1 一期工程存在的問題

1.1 預處理段存在的問題預處理段主要包括粗格柵及進水泵房、細格柵及曝氣沉砂池、均質事故池以及水解酸化池。現狀：粗格柵渠（4.0 萬 m3/ d規模）前后閘門損壞嚴重，進水泵房內安裝的3臺水泵（2.0 萬 m3/d規模），2用1備，缺少變頻控制；曝氣沉砂池（4.0萬m3/d規模）內橋式吸砂機銹蝕嚴重，配套的砂水分離器及羅茨風機均已損壞，目前已均不能正常運行；均質事故池及水解酸化池土建均為4.0萬m3/d規模，水解酸化池設備一期工程僅安裝了2.0萬m3/d，兩座池內現狀閥門銹蝕嚴重，不能正常使用。

1.2 二級生物處理段存在的問題二級生物處理段主要包括A/A/O氧化溝和二沉池。一期工程建設的2座2.0萬m3/d規模的A/A/O氧化溝土建部分，設備安裝1座，主要設備包括3臺90 kW的倒傘表曝機，3臺高速潛水攪拌器，6臺低速潛水推流器，其中2臺低速潛水推進器損壞，倒傘表曝機曝氣效率低，能耗較大；一期工程建設的2座2.0萬m3/d規模的二沉池土建部分，設備安裝1座，設備運行良好但另一座未安裝設備的池體走道板已經隆起，擴建工程實施時不能直接安裝設備，需對池體進行改造。

1.3 深度處理段存在的問題深度處理段主要包括二次提升泵房、曝氣生物濾池、混合反應池、V型濾池、接觸消毒池。二次提升泵房現狀土建按照4.0萬m3/d規模建設，設備按照2.0萬m3/d安裝2臺潛污泵，1用1備，其中一臺水泵磨損嚴重。池內水泵缺少變頻控制，水泵出水管路缺少止回閥。曝氣生物濾池現狀土建按照4.0萬m3/d規模建設，設備按照2.0萬m3/d安裝，一期工程安裝曝氣風機3臺，反沖洗風機3臺（一、二期共用），反沖洗水泵3臺（一、二期共用），其中3臺曝氣風機及3臺反沖洗風機均損壞嚴重不能使用，且曝氣生物濾池系統前端未安裝精細格柵，池內濾板翻板，濾頭堵塞，曝氣管路損壞，濾料存在跑料及板結問題，管廊內閥門全部銹蝕損壞。混合反應池采用機械攪拌，池內3臺立式攪拌器全部損壞，起不到攪拌混合作用。V型濾池現狀土建按照4.0萬m3/d規模建設，共分為5格，設備按照2.0萬m3/d安裝3格，其中一格濾池下部翻板，不能正常使用，3臺反沖洗風機損壞，濾池V型混凝土進水槽土建質量差，高低不平，配水極不均勻，濾池配套的反沖洗廢水池排水不暢。

1.4 污泥系統存在的問題污泥系統包括污泥泵房、污泥脫水機房等。污泥泵房現狀土建已經按照4.0萬m3/d規模建設，設備按照2.0萬m3/d規模安裝3臺污泥回流泵以及2臺剩余污泥泵，其中，2臺污泥回流泵損壞，生物處理系統污泥回流量嚴重不足，影響處理效果；1臺剩余污泥泵已損壞，另一臺時好時壞，不能正常運行。污泥脫水機房內脫水機為帶式污泥脫水機，出泥含水率僅能達到80%左右，不能滿足本次改擴建工程降低含水率至60%的要求，需將污泥脫水系統改造為深度脫水，使脫水后的污泥含水率在60%以下；考慮到深度脫水需配套污泥調理系統、濃縮系統、板框機系統、污泥輸送系統及儲泥罐等設備，原污泥脫水機房建筑高度及寬度不足，不能滿足深度脫水設備的安裝要求。

2 工藝流程優化本次污水處理廠改擴建工程設計出水水質執行標準與污水處理廠現狀執行的排放標準一致，即執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中的一級A標準，因此，本次改擴建工程不需要提標，重點是解決現狀一期工程存在的問題以及二期擴建需面臨的問題。經過多次踏勘現場以及與建設單位多方位的對接和探討，并根據梳理的現狀一期工程存在的問題，經多方面進行經濟技術比選后，對部分工藝段進行優化，確定本次改擴建工程的工藝流程如圖1所示。

從解決問題的角度出發，改擴建工程設計需對一期工程確定的工藝流程進行優化，主要是將表曝氧化溝優化為底部微曝型氧化溝，以此提高氧轉移效率，降低曝氣能耗；在現狀二沉池至二次提升泵房之間的管道上新建一座格柵渠，安裝兩臺內進流網板式精細格柵，避免曝氣生物濾池濾頭堵塞；同時，要將污泥脫水機房拆除重建，現狀的帶式污泥脫水系統改為污泥濃縮及板框脫水系統，配套污泥調理系統、污泥輸送及存儲系統等。

3 改擴建工程設計

3.1 預處理段改擴建設計粗格柵渠更換5臺粗格柵前后1.0 m×1.0 m鑄鐵鑲銅方閘門；進水泵房新增2臺潛污泵（其中1臺變頻）達到4用1備，滿足擴建2.0萬m3/d的規模需求。曝氣沉砂池更換橋式吸砂機1套，兩格沉砂池共用，更換砂水分離器2套，更換配套羅茨鼓風機3臺，2用1備。均質事故池原設計采用空氣攪拌，更換空氣管道上16套銹蝕損壞的手動蝶閥，管徑DN150，采用不銹鋼材質。水解酸化池現狀土建規模為4萬m3/d，一期工程安裝了2.0萬m3/d設備，池內攪拌也為空氣攪拌，本次改造更換20套空氣管道上銹蝕損壞的手動蝶閥，管徑DN150，采用不銹鋼材質；擴建新增二期設備包含4 300 m3半軟性組合填料系統、20套DN80不銹鋼手動蝶閥及空氣攪拌管路系統等。

3.2 二級生物處理段改擴建設計更換一期A/A/O氧化溝池內的2臺損壞的低速潛水推流器，功率4.3 kW，新增二期高速潛水攪拌器3臺，功率3.7 kW，低速潛水推進器6臺，功率4.3 kW；改造一期氧化溝池內曝氣方式，由倒傘曝氣改為底部微孔曝氣管曝氣；擴建工程也采用底部微孔曝氣管曝氣的方式，提高充氧效率，降低廠區運行能耗；配套5臺磁懸浮鼓風機，4用1備，單臺風量為60 m3/min，風壓6.0 m，功率75 kW；安裝微孔曝氣管1 760套，長度1 m，直徑DN70，配套控制閥門及管路系統。二沉池為中進周出式，改造二期二沉池土建，將現狀隆起的常規混凝土二沉池走道板改造為耐磨水磨石走道板，土建改造完成后安裝1套周邊全橋式刮泥機，直徑為40 m，配套進水導流筒、出水三角堰、浮渣擋板、浮渣斗、濾渣斗、污水渠道清污刷等。

3.3 深度處理段改擴建設計

（1）為了保障曝氣生物濾池的安全運行，防止濾池濾頭堵塞，現狀二沉池至二次提升泵房之間的管道上新建一座細格柵渠，分為兩格，每格凈寬1.4 m，總尺寸為8.45 m×4.20 m×5.35 m，安裝2套內進流網板式精細格柵，柵孔直徑1 mm，配套格柵反沖洗系統、柵渣清洗壓榨裝置和不銹鋼溜槽1套。二次提升泵房更換1臺磨損的潛污泵，新增1臺變頻潛污泵，流量1 167 m3/h，揚程7.0 m，滿足擴建后規模需求；同時增設3套止回閥位于3臺潛污泵出水閥門井內。

（2）曝氣生物濾池系統更換3套一期曝氣風機及3套共用的反沖洗風機，機型為羅茨風機，拆除現狀一期曝氣生物濾池曝氣管路、濾板，并補充濾料，曝氣風機出口管道新增止回閥，抬高2 m曝氣管高度，防止風機進水；新增二期曝氣風機3臺，配套曝氣管路、反沖洗氣洗管路、水洗管路、濾板、濾頭、濾料以及控制閥門等全套設備。由于一期濾池內濾板翻板導致濾料板結跑料等不利情況發生，本次改擴建工程將一、二期池內已建的濾梁、濾柱全部拆除新建，新建濾梁、濾柱后，每格濾池底部現澆一整塊濾板，新裝濾頭和曝氣設備，保障運行安全。

（3）混合反應池池內更換現狀3臺損壞的立式攪拌器，并新增3臺立式攪拌器，均采用無齒輪箱節能型立式攪拌器，保障加藥混合反應效果。

（4）V型濾池改造現狀土建部分（4萬m3/d），將池內5格已建的濾梁、濾柱全部拆除，將活動型的小塊方形濾板，均改為混凝土整澆的一塊固定濾板；拆除現狀高低不平的進水混凝土V型槽，改造為不銹鋼成品V型槽；更換3臺反沖洗風機，新增5格濾池濾頭、濾料、反沖洗氣洗及水洗管路、控制閥門等濾池全套設備；增加2臺排污泵將反沖洗廢水壓力輸送至粗格柵井，以解決反沖洗廢水池自流排水不暢問題。

3.4 污泥系統改擴建設計污泥泵房內更換2臺并新增2臺污泥回流泵，流量584 m3/ h，揚程6.0 m；更換2臺剩余污泥泵，流量40 m3/h，揚程13 m。污泥脫水機房將現狀土建及設備拆除重建，新建土建尺寸為39.5 m×18.6 m，新增污泥調理系統、濃縮系統、板框壓濾機系統、PAM制備及投加系統、干污泥輸送及儲存料倉系統等設備。其中，污泥調理系統設置一套鐵鹽投加系統，一套石灰投加系統；污泥濃縮系統采用2套污泥濃縮機，流量為35 m3/h；板框壓濾系統采用2套280 m2的隔膜壓濾機，工作時間為16 h；PAM制備及投加系統采用1套制備量能力為0～2 kg m3/h的PAM溶液制備一體機，配套螺桿泵進行投加；干污泥輸送及儲存料倉系統采用柱塞泵，將經過板框壓濾系統脫水后含水率為60%的干污泥輸送至脫水機房外的污泥料倉內，方便裝車外運。

4 投資與運行成本本次污水處理廠改擴建工程已竣工兩年，竣工后正式運行以來，出水各項指標穩定達到排放標準要求的限值，工程總投資6 129萬元，全廠總裝機容量3 184.80 kW，常開容量2 624.93 kW，計算有功功率1 374.95 kW，電耗加藥耗總運行成本平均為0.29元/m3。

5 結論

（1）本次改擴建工程將A/A/O氧化溝曝氣方式由表曝改為底部微曝，提高了氧利用率，改造完成后運行效果顯著，各種污染物指標去除率都得到了很大提高，運行設備功率節省240 kW，與改造前相比電耗降低約40%，有效節省了電耗。

（2）曝氣生物濾池前增設內進流網板式精細格柵，避免濾頭堵塞，增加了濾池內設備的使用壽命，同時池底濾板改為混凝土現澆整塊固定濾板，避免再出現濾板翻板的情況，保障了曝氣生物濾池的安全穩定運行，完工以來，整套曝氣生物濾池系統運行非常健康，出水效果得到了明顯提高。

（3）V型濾池通過拆除高低不平的混凝土V型槽改造，更換為不銹鋼成品V型槽，能夠保證配水均勻，從而進一步提高了最終的過濾效果；而池底濾板的改造，也提高了反沖洗以及正常運行的安全等級，以此保障過濾系統出水穩定。

（4）污泥脫水系統經過改造之后，出泥含水率能夠穩定達到60%以下，且采用柱塞泵輸送含水率為60%的污泥進入污泥料倉的應用非常成功，在安徽省市政污水處理廠的應用案例中尚屬先例，值得借鑒。

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