平原县污水处理厂二期工程服务于平原县东城区(新城区),主要为京沪铁路以东区域,建设规模3万m³/d,位于平原县污水处理厂一期工程的东侧,占地41亩(1亩≈667m²)。污水处理采用了A²/O+絮凝沉淀池+纤维转盘滤池工艺,污泥处理采用了浓缩+高压隔膜压滤工艺。设计进水水质和出水水质见表1。

　　 平原县污水处理厂二期工程工艺分为预处理段、二级处理段、三级处理段和污泥处理段,其具体工艺流程见图1。

　　 粗格栅渠:一期已建成。

　　 提升泵站:一期已建成,增加设备。增加2台潜污泵。单台泵设计参数为:流量Q=825m³/h,功率N=45kW,扬程H=12m。

　　 细格栅渠:设置2台渠宽1 000mm、栅缝5mm的旋转式细格栅,栅前流速0.43m/s,过栅流速1m/s。

　　 曝气沉砂池:最高时流量的停留时间5min;设置行车时吸砂机1台,罗茨鼓风机2 台,1 用1 备。单台风机参数为:风量为Q_s=5m³/min,风压P=34.3kPa,功率N=7.5kW。

　　 生化池可按照A²/O池(依次为厌氧区、缺氧区、好氧区)和倒置A²/O(依次为缺氧区、厌氧区、好氧区)两种方式运行。池体为半地下式,钢混结构。1座分2格。

　　 (1)厌氧池。厌氧池主要功能是创造厌氧环境,充分释放磷,为下一步除磷创造条件。厌氧池停留时间1.97h,污泥回流比R=100%,池内设置4台双曲面搅拌器。

　　 (2)缺氧池。缺氧池主要功能是抑制丝状菌生长,防止污泥膨胀,完成反硝化脱氮。缺氧池停留时间3.94h,池内设置8台双曲面搅拌器。

　　 (3)好氧池。好氧池停留时间15.7h,污泥负荷N_v=0.075 kgBOD₅/(kgMLSS·d),污泥浓度MLSS=4 000mg/L,污泥龄θ=25d,污泥内回流比R=200% ~300%。好氧池内设内回流泵2 台(PP泵),用于将好氧池的污泥回流到缺氧池。池内设曝气管2 040根。

　　 共设12个直径为3m的转盘,单盘有效面积为12.6m²。配置反洗泵2 台,每台设备参数为:Q=50m³/h,功率N=2.2kW,扬程H=7m。

　　 平原县污水处理厂工程于2013年5月底开工,2013年11 月底完成全部土建施工和设备安装,2013年12月开始系统的试运行和调试,采用24h连续运行。运行初期出现了以下几个问题:

　　 (1)A²/O生化池前段厌氧池2 格、缺氧池4格,部分格中出现了较多的浮泥。设计时为了避免短流,格与格之间过水洞为上下交错开过水洞,这就导致了池底开洞池格中的浮泥无法顺水流方向排走,影响了水面的美观。

　　 (2)生化池上的曝气主管为环形布置,运行时出现了较大的噪声。

　　 (3)生化池好氧区为推流式,起始段溶解氧几乎为0,而末端溶解氧达到了7~8mg/L,造成了较大的浪费。

　　 (4)运行时二沉池出水超越絮凝沉淀池直接进入转盘滤池,当二沉池出水SS超过25mg/L时,转盘滤池出水略有超标,达到了13mg/L。

　　 (5)污泥脱水机房污泥吹脱管固定在墙外顶部,振动非常大。

　　 (6)脱水机滤板冲洗喷头及絮凝沉淀池排泥阀系统的电磁阀有堵塞的现象。

　　 根据运行反馈出来的一系列问题,进行了仔细分析,研究出了针对性的方案,基本解决了运行初期出现的问题,详述如下:

　　 (1)生化池面上的浮泥并非一直存在,经分析是和工业区偶然排放的工业废水有关;6格中,顺水流方向,过水洞开在上侧时浮渣会流入下一格,而过水洞开在下侧时,浮泥无法流出;好氧区中进行了曝气,不存在浮泥。建议以后设计生化池时,对于下开口的池格,上部水面处应设置20 mm (高)×2 000mm的洞口,使出现的浮泥能流入下一格。由于本工程池体已经建成,运行时只能进行人工捞除浮泥。

　　 (2)生化池分为两格,单格生化池曝气主管为成环布置,管径为DN300,按照空气向两侧平均分配的设想,管道气体流速为10.61m/s,在规范规定范围之内。而实际运行时出现较大噪声,初步怀疑是管道中气体流速过大的原因。将鼓风机由3台调整为2台运行,噪声基本消失,这就验证了噪声出现的原因就是气体流速过大。分析原因发现,环形曝气主管两侧的风量并不均匀,风量高的一侧管道气体流速可能达到了17 m/s。因此,下一步设计时,成环曝气管道应充分考虑两侧的风量不均匀问题。

　　 (3)生化池好氧区为推流式池型,虽然曝气管布置时采用了渐减式布置,但与好氧区溶解氧的需求不匹配。可见,生化池后段溶解氧是过剩的。对生化池最后一个廊道的后1/3区域关闭了曝气管道,结果出口溶解氧有明显下降(2~3 mg/L),但是出现了较严重的污泥沉积现象,后来在这个沉积区域增加了2台功率为3kW的搅拌器,较好地解决了出口溶解氧过高问题同时避免了污泥的沉积。为了避免污泥对曝气管膜片的堵塞,每天定时开启曝气管1次。为了避免搅拌器对曝气管造成损坏,安装时应调整好高度。由于曝气管布置方式和水质及池型有较大的关系,下一步设计有条件时应做中试验证、调试。

　　 (4)当启用絮凝沉淀池并根据水质情况调整加药量,转盘滤池出水SS指标可稳定达到一级A标准。由此可见,纤维转盘滤池为表层过滤,在条件允许的情况下应在前端设置絮凝沉淀池。

　　 (5)污泥吹脱管中为泥、气混合物,流态复杂,布置时不允许有凸行出现。原设计是管道在墙外侧固定,弯头较多。后来,对吹脱管进行了改造,改为从室内梁底固定,直接穿出墙外进入浓缩池,这样基本解决了管道的震动问题。因此,泥、气混合物的管道走向应尽量平直、顺畅。

　　 (6)脱水机滤板冲洗水及絮凝沉淀池排泥阀控制水源均为处理后的再生水,据分析,虽然再生水达到了GB 18918-2002一级A标准,但SS仍在6~9mg/L,且水质仍有其他杂质,势必会对精细的脱水滤板冲洗喷头及排泥阀配套的电磁阀形成堵塞。冲洗水换为自来水后,堵塞问题基本得到了解决。因此,装有细小喷头处应采用自来水或对再生水采取进一步的精过滤措施。

　　 2014年1~10月的运行监测数据如表2所示。

　　 由表2可以看出,出水水质良好,已经达到GB18918-2002一级A标准。

　　 平原县污水处理厂二期工程总投资5 961.26万元。 运行费用主要包括动力费、人工费和药剂费。

　　 (1)动力费:全厂总装机容量1 184.70kW(包括照明、非生产用电及检修),计算有功功率855.9kW,若电价按0.80 元/(kW·h)计,则动力费用为855.9×24×0.80÷30 000=0.547(元/m³)。

　　 (2)人工费:定员15人,工资按2 000元/(人·月)计,则人工费用为15×2000÷30÷30 000=0.033(元/m³)。

　　 (3)药剂费:药剂主要为PAC和PAM,主要用于三级处理絮凝、污泥脱水,分别投加在絮凝沉淀池前和污泥进脱水机之前;药剂费约为0.21元/m³。

　　 (4)合计:工程总运行费用为0.79元/m³。

　　 (1)本工艺可按照A²/O和倒置A²/O两种方式运行,提高了系统的脱氮除磷能力,确保出水氮磷等指标达到一级A标准。

　　 (2)生化池好氧段采用了推流廊道式池型,效率高,不需设置推流器,较为节能,曝气方式采用效率和氧利用率高的微孔曝气,曝气方式采用梯度布置,可大大提高溶解氧利用率,避免后端溶解氧的浪费。推流式生化池曝气管的布置及密度应充分考虑水质及池型特点,避免前段溶解氧的不足和后段溶解氧的浪费。

　　 (3)三级处理采用纤维转盘滤池过滤技术时,前段应尽量设置絮凝沉淀。

　　 (4)厂区内再生水回用时,应充分考虑特殊场合中对水中SS及杂质的特殊要求,必要时应采取进一步的深度处理。

　　 (5)经过了一年多的运行实践,证明工艺成熟、处理效果稳定,而且操作灵活、运行可靠,节约能耗,适应我国污水处理的发展趋势,尤其适用于中小规模的污水处理厂。