淮南首創第一污水處理廠提標改造工藝設計 曹平1，王建西2，沈旺3，王冰1 (1.淮南首創有限公司，安徽淮南232001；2.中國市政工程華北設計研究總院有限公司，天津300074；3.首創愛華<天津

曹平1，王建西2，沈旺3，王冰1

(1.淮南首創有限公司，安徽淮南232001；2.中國市政工程華北設計研究總院有限公司，天津300074；3.首創愛華<天津>市政環境工程有限公司，天津300060)

摘要：淮南首創第一污水處理廠改造規模為10×104 m3/d，進水碳氮比值較低。提標改造采用ARP/SSH工藝，改造完成后出廠水質各項指標穩定達到一級A排放標準。而竣工報告顯示，工程預（決）算價僅為1 577.3萬元。ARP/SSH工藝對于進水氮、磷濃度較高而有機物濃度較低的污水處理廠較為適用，投資較低且可減少外加碳源量。

1 污水處理廠現狀

淮南首創第一污水處理廠主要負責淮南市東部地區的污水處理，設計處理能力為10×104 m3/d，于2002年5月建成并投入運行，2007年實現滿負荷運行。原設計進、出水水質及實際進、出水水質如表1所示。提標前污水廠工藝單元包括：粗格柵、提升泵站、細格柵、旋流沉砂池、配水井、厭氧選擇池和卡魯塞爾2000氧化溝、終沉池、污泥泵房和脫水機房等。

表1 第一污水處理廠進、出水水質

2 提標改造工藝方案

2.1 提標改造設計進、出水水質

經過對2008年1月—2012年4月實際進水水質的分析，提標改造工程確定淮南第一污水處理廠設計進、出水水質見表2。

表2 提標改造設計進、出水水質

2.2 工藝方案

考慮到污水處理廠現狀無新建深度處理構筑物所需場地的實際情況，經綜合比較，提標改造采用ARP/SSH生物處理工藝，該工藝尤其適合用于C/N值不足的情況。ARP/SSH工藝系首創愛華公司從丹麥引進的技術，ARP（Active Return Sludge Process）即回流活性污泥工藝，可提高現有工藝的水力負荷與有機負荷。SSH(Side Stream Hydrolysis)即側流水解，在厭氧污泥水解除磷的同時為后續工藝提供額外碳源。該工藝與傳統工藝相比，改造量少，僅需改建一座ARP/SSH池用于污泥回流，通過工藝調整使原有生物池結合ARP/SSH池達到技改后的脫氮、除磷的處理能力，降低了外回流污泥的回流比，提高了二沉池的出水能力，省去了深度處理的建(構)筑物。由于建(構)筑物少，所以投資節約，建設周期短。第一污水處理廠現狀沒有消毒設施，提標改造增加了紫外消毒裝置。

2.3 SSH/ARP工藝流程

污水處理廠旋流沉砂池出水直接進入氧化溝。氧化溝內增加潛水推流器和在線自控儀表，終沉池出水經紫外線消毒后排入淮河。終沉池回流污泥分為兩部分:一部分回流至ARP/SSH池（利用厭氧池改造），經好氧、厭氧交替運行后污泥進入氧化溝,另一部分污泥直接回流至氧化溝。原有厭氧池改造為ARP/SSH池后，ARP/SSH+氧化溝的處理能力即可達到10×104 m3/d。針對目前污水廠進水C/N值較低的情況，設置了碳源投加裝置，碳源采用醋酸鈉，必要時投加。 工藝流程見圖1。

圖1 ARP/SSH工藝流程

3 提標改造工藝設計

3.1 ARP/SSH池（原厭氧池改造）

將原有2座厭氧選擇池均改造成為ARP/SSH池，保持選擇池不變，厭氧池4格中的3格改造為ARP池，安裝曝氣設施，配備鼓風機供氣，后面的一格保持不變，作為SSH池。其中3格ARP池可以根據實際情況留出一格運行SSH池。

曝氣系統采用4臺羅茨風機,分為兩組分別向兩個池子進行供氣，每組風機出口配備有空氣流量計，每臺風機參數如下：Q=43.2 m3/min，H=58 kPa，N=75 kW,5臺(4用1備）。采用3 m3/h曝氣頭，共計5 000個。

在總圖配電間的位置建造鼓風機房，鼓風機房尺寸為21 m×10 m×7 m。

原污泥回流管線增加DN600連通管及閥門；增加DN600旁通管、電動閥門及電磁流量計，控制回流污泥量。

選擇池進水管路利用原有管道不變。

將厭氧池改造為ARP/SSH池，進泥采用潛污泵提升，從原有污泥分配槽提升入ARP/SSH，設潛污泵2臺，Q=300 m3/d，H=30 kPa。潛污泵管路增加DN300電磁流量計，共計2臺。

為解決浮渣問題，在SSH池安裝有浮渣出口，浮渣可直接進入氧化溝。

目前,污水廠污泥回流比為50%~100％，平均為70％左右。現有每條線設2臺污泥回流泵，已經配置有1臺變頻，改造后增加一臺變頻。ARP+SSH工藝的回流污泥根據進水參數及具體運行工況數值變頻調節，因此原有及新增的變頻控制接入中控室。

改造工程對原有厭氧池的進水及進泥線路進行更改。改造后厭氧池進水直接通過原有超越管道進入卡魯塞爾氧化溝，將原有外回流污泥管道也直接接入卡魯塞爾氧化溝。原有的厭氧池改造為ARP/SSH池，新建一條外回流污泥管直接接入。改造示意見圖2。

圖2 厭氧池進水及進泥管路改造示意

3.2 氧化溝（改造）

一共有兩組卡魯塞爾2000型氧化溝，每組需增加6臺推流器,共計12臺，每臺推流器的功率為4 kW，其目的是在氧化溝反硝化時保持污泥懸浮。

氧化溝的曝氣設備通過在線儀表測量氨氮、硝態氮及溶解氧數值進行控制。控制過程在原有污水廠的PLC直接編寫控制程序，這樣氧化溝的曝氣設備及內回流就可以根據在線儀表檢測的數據運行。

氧化溝為鋼筋混凝土結構,尺寸（L×B×H）=105 m×55.25 m×5.5 m,有效水深為5 m,停留時間為12 h,設計流量為1.16 m3/s。

主要設備：立式表曝機8臺（4臺變頻），葉輪直徑為3.75 m，單臺功率為160 kW,轉速為36 r/min,動力效率為2.0 kgO2/(kW·h)。現有推進器８臺，葉輪直徑為2.5 m,單機功率為5.88 kW,轉速為6 r/min;新增推進器12臺，葉輪直徑為2.5 m,單機功率為4 kW。

3.3 污泥泵池（改造）

根據現有工藝調整，將原有回流比變為根據進水量情況進行調整。

原有4臺污泥回流泵，Q=1 740 m3/d，H=60 kPa，N=30 kW，分為2組，每組1臺變頻，1臺恒速。提標改造為了達到更好的變頻回流控制，將原有2臺恒速泵也更換為變頻泵（Q=800 m3/d，H=30 kPa，N=15 kW），變為4臺變頻控制。

由于回流污泥量大幅減少，原有管路上的電磁流量計(DN1 000)計量不準，因而增加DN600旁通管、電動閥及電磁流量計，結合進水流量及污水廠進水負荷進行變頻控制。

為了更好地控制外回流及ARP/SSH進泥量，每組管路分別增加1臺DN250的電磁流量計，共計2臺。

3.4 紫外線消毒渠（新建）

設紫外燈管共176支，總裝機容量為51.2 kV·A。配套：系統配電/控制中心、在線機械加化學自動清洗系統及液壓中心、紫外光強監測系統、低水位傳感器及自動水位控制系統等全套設備。

3.5 加藥裝置（新增）

利用原脫水機房空置用地。在必要時由業主自行采購安裝。

① PAC制備及投加裝置

混凝劑采用聚合鋁，設計投加量為30 mg/L。加藥設備采用溶藥、儲存、投加一體化成套設備，可視進水量的變化調節投藥量。在實際運行中，可根據實際情況靈活運行或采用季節性投藥方式運行。藥劑庫按30 d儲量設計。投加設備共2套,設計最大投加量為3 000 kg/d;投加濃度為10％。

② 醋酸鈉制備投加裝置

碳源采用醋酸鈉，設計最大投加量為1.23 t/d。加藥設備采用溶藥、儲存、投加一體化成套設備，可視進水量的變化調節投藥量。在實際運行中，可根據實際情況靈活運行或采用季節性投藥方式運行。藥劑庫按30 d儲量設計。

投加設備共2套,設計投加量為1.23 t/d。

3.6 鼓風機房（新建）

鼓風機房包括鼓風機房、控制室等,鋼筋混凝土排架結構,尺寸(L×B×H)為21 m×10 m×7 m。

設羅茨鼓風機5臺（4用1備），Q=43.2 m3/min,H=58 kPa,P=75 kW。

4 工藝運行效果評價

4.1 水處理效果

淮南第一污水處理廠升級改造項目于2013年底通水，2014年2月按照新的工藝模式粗放式運行，2014年3月中旬開始工藝調試。2014年3月21日—3月31日，丹麥技術代表到污水處理廠指導工藝調試和技術培訓。改造后污水廠運行參數見表3。從污水處理廠提供的化驗數據可以看出，2014年3月以后，淮南首創第一污水廠提標改造工程運行狀況穩定，各項出水水質指標穩定達到一級A標準。提標改造后近5個月（2015年1月—5月）污水處理廠運行化驗數據見表4。ARP/SSH池運行數據見表5。

表3 改造后污水廠運行參數

表4 提標改造工程2015年1月—5月水質數據

表5 第一污水處理廠ARP/SSH池調試運行數據

第一污水廠的進水BOD5/TN值低（平均比值不超過3）。理論上BOD5/N>2.86才能有效地進行脫氮反應，實際運行中，一般在BOD5/TN＞4時對氮和磷的去除率才能達到60%左右，出水TN和TP才能保證基本達標。因此，從本項目的進水水質來看，常規處理工藝下，要想實現出水的穩定達標應投加一定的外碳源，而這會造成運行費用的大大增加。本項目在沒有額外投加碳源的情況下同樣實現了達到出水一級A標準。應該指出的是當前水量只有9×104 m3/d，尚未滿負荷運行。

運行數據表明，本廠ARP及SSH工藝不僅增加了整個生物處理系統的生物量，改善了菌種適應性，提高了污水處理廠的耐沖擊負荷，使生物處理系統的運行效果和穩定性大大提高，而且對系統的內碳源進行了充分挖掘，為生物處理系統增加了一些可利用的優質碳源，在沒有外加碳源的條件下實現了出水TN、TP的穩定達標。

2014年4月—12月，污水廠化驗室針對ARP及SSH池的運行效果進行了檢測(見表5)。外方調試前，污水廠化驗室針對SSH池厭氧水解出的COD（主要為優質碳源揮發性脂肪酸VFA）進行了3天的檢測。結果表明，水解效果明顯，折合補充有效碳源超過60 mg/L。丹麥技術人員到現場后，出于綜合考慮，對污水廠的運行工況進行了調整。運行工況調整后，雖然SSH池的水解COD有所降低（穩定后折合補充碳源約10 mg/L），但SSH池釋磷效果明顯，池內濾后液TP含量達到10 mg/L左右，污水廠的整體運行效果更加穩定，TN、TP及其他各項出水指標都能穩定達標。

目前，由于淮南市亞行管網改造項目還在進行中，第一污水廠的進水水質水量還未達到設計值，相應ARP/SSH池的處理能力也沒有完全發揮，預計隨著進水水質濃度提高，ARP/SSH工藝的更多潛力也會被充分地挖掘出來。

4.2 節能效果

2014年處于調試運行，不能保證完全按新工藝運行，單耗不完全有代表性，故未采用。采用2012年、2013年、2015年1月—5月的數據進行比較，結果見表6。

表6 第一污水處理廠能耗

提標后比提標前噸水運行費僅提高0.040 9元。如果不采用ARP/SSH工藝，按照可行性研究報告，需投加PAC（聚合鋁）30 mg/L，醋酸鈉平均為6.2 t/d。按PAC為1 600 元/t、醋酸鈉為3 300 元/t、電價為0.70 元/(kW·h)計算，各單項需增加的運行費用：PAC為0.048 元/m3,醋酸鈉為0.204 6 元/m3,紫外消毒為0.015 6 元/m3,總共需增加的運行費為0.268 2元/m3。

5 結論

該項目改造規模為10×104 m3/d。采用ARP/SSH工藝改造完成后，污水處理廠水質檢測顯示出水各項指標穩定達到一級A排放標準。而竣工報告顯示，工程預（決）算價僅為1 577.3萬元。

我國有相當一部分污水處理廠進水氮、磷濃度較高，而有機物濃度較低。ARP/SSH工藝適用于這部分污水處理廠升級改造，不僅投資較低，且運行中可減少外加碳源量，具有較顯著的節能意義。

（本文發表于《中國給水排水》雜志2015年第20期“工程實例”欄目）=====================================================

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