1 工程概況

　　仙石汙水處理廠已建工程處理規模為15萬t/d ，已建工程主體處理工藝為A/O+二沉池+紫外線消毒 ，設計尾水水質執行GB 18918—2002中的一級B標準 。考慮到泉州灣水體已無環境容量可用 ，為今後汙水回用做準備 ，該汙水處理廠的尾水排放標準擬執行GB 18918—2002中一級A標準 。已建工程的進水 、尾水水質及相應的排放標準詳見表 1所示 。

　　通過表 1可知 ，已建工程的尾水水質指標中除TP和SS外 ，其餘水質指標均能達到GB 18918—2002中一級A標準 。因此 ，此次改造工程設計以去除水中的TP及SS為主要目的 。

　　從除磷的機理來分析 ，生物除磷是把液相的磷轉移到生物固相 ，但是生物固相具有不穩定性 ，如果富磷的生物汙泥在缺氧的環境中 ，聚磷菌將可逆性地進行二次釋磷，或者微生物死亡也會因自溶發生不可逆的二次釋磷 。由於包括汙泥濃縮 、汙泥消化在內的一係列汙泥處置都會產生缺氧環境 ，伴隨部分聚磷菌的死亡，都導致汙泥處理出現二次釋磷的問題 。一般的汙水處理廠基本上將部分剩餘汙泥回流以及剩餘汙泥壓濾液回流處理 ，從而使磷在水係統和汙泥係統中形成閉路循環 。因此 ，隨著汙水處理廠運行 ，處理係統中的TP不斷地積累 ，導致處理係統對生物除磷的負荷越來越高 ，從而處理係統磷的排放無法達標〔1〕 。為此 ，改造工程的汙泥中總磷的去除是汙水能否夠達標排放的重要因素 。

　　2 處理工藝設計

　　2.1 處理工藝選擇

　　通過對已建工程工藝及實際運行情況的分析可知 ，儲泥池上清液和脫水車間汙泥壓濾液含有較高濃度的磷 ，這部分濾液被送回汙水處理廠的進水處與原水混合再進入水處理係統 ，使汙水處理係統的磷負荷增加50%~75% ，這是導致汙水處理廠尾水中TP超標的主要原因 。為了防止磷在汙水處理係統的積累 ，並充分利用已建工程各處理單元 ，不對已建工程構築物進行較大改造 ，保留已建工程的初級處理以及二級處理工藝的基礎上 ，增設深度處理工藝 ，進一步去除汙水中的SS ，使汙水中SS指標達標排放 。改造工程采用濾布濾池作為深度處理設施 ，其具有去除效果好 、占地麵積小等優點 。

　　根據儲泥池上清液和脫水車間濾液含磷量比較高 、水量相對小的特點 ，新建旁路化學除磷係統 ，去除濾液中含有的高濃度磷 ，以減少生化係統除磷的負擔 ，從而保證TP指標符合相應的排放標準 。

　　一般的城市汙水處理廠對剩餘汙泥采用的處理工藝為 ：消化→濃縮→脫水→製成泥餅外運 。而在改造工程中 ，由於汙水處理采用了生物脫氮除磷工藝，其汙泥具有泥齡較長 、汙泥性質較為穩定 、剩餘汙泥量較少的特點 ，使剩餘汙泥進行消化處理的效果較差 。此外，若采用消化處理 ，需增加消化池 、加熱 、攪拌和沼氣處理利用等一係列構築物及設備 ，使投資及運營成本增加〔2〕 。因此 ，改造工程的剩餘汙泥將不設置消化處理係統 ，剩餘汙泥直接進行濃縮 、脫水後 ，統一外運處置 。

　　已建工程的剩餘汙泥采用帶式濃縮一體化設備處理 ，且運行穩定可靠 ，出廠汙泥含水率為80% 。仙石汙水處理廠附近的某垃圾發電廠其發電工藝中正好需要利用由板框壓濾機脫水後的汙泥 ，因此改造工程將剩餘汙泥進行濃縮脫水後(含水率為80%) ，運至垃圾發電廠經再燃燒用於發電 。

　　2.2 工藝流程

　　接納的汙水通過市政汙水管網收集 ，進入汙水處理廠的初級處理設施 ，即汙水分別進入升泵房 、細格柵 、曝氣沉砂池 。經初級處理後汙水進入配水井，再進入後續的生化處理係統 。在A/O生化池中 ，汙水依次進入厭氧區和好氧區 ，去除大部分的BOD 、COD 、氨氮和磷後的汙水流經二沉池 ，汙泥沉積在二沉池底部並通過刮泥機刮到泥鬥 ，在重力作用下排放到汙泥泵房 ，部分通過汙泥泵部分回流到A/O生化池的厭氧區 ，剩餘汙泥則排放到儲泥池 。儲泥池的汙泥經汙泥計量泵抽到帶式濃縮脫水一體化設備 ，經濃縮脫水成泥餅 ，由皮帶輸送機送至汙泥堆棚 ，定期由專用運輸車輛外運處置 。改造工程采用旁路除磷工藝 ，將儲泥池上清液 、汙泥脫水機房濾液收集至已建工程的2座機械澄清池 ，然後投加混凝劑硫酸亞鐵以去除上清液和濾液中富集的磷 。汙水處理廠的工藝流程見圖 1所示 。

 圖 1 汙泥處理工藝流程

　　3 構築物設計參數

　　(1)汙泥濃縮係統 。用於汙泥濃縮和汙泥脫水前的調蓄 。為了避免高含磷量的剩餘汙泥中的磷在厭氧條件下重新釋放 ，改造工程主要采用機械方式濃縮汙泥，並輔助重力濃縮 。因此 ，汙泥濃縮池的停留時間不宜過長 ，改造工程將汙泥濃縮池的停留時間控製在4 h以內〔3〕 。工程剩餘汙泥量約967 m3/d ，含水率99.6% ，停留時間3.0 h 。設計建設汙泥濃縮池1座 ，采用圓形半地下式鋼筋混凝土結構 ，每座直徑13.6 m ，高度4.25 m 。配置刮泥機1台 ，功率2.2 kW 。

　　(2)脫水車間和汙泥堆棚 。脫水機房和汙泥堆棚與二沉池排泥協調運行 。將汙水處理過程中產生的汙泥進行濃縮 、脫水 ，降低含水率 ，便於汙泥運輸和最終處理 。絮凝劑投加量 ：3.0 kg/(t·d);濃縮脫水汙泥量967 m3/d ，含水率99.6%;濃縮脫水後汙泥量19.3 m3/d ，含水率80%;汙泥堆棚 ：堆高1.5 m;存放時間 ：4 d;絮凝劑投加量 ：1.8 kg/(t·d) 。脫水機房平麵尺寸50.10 m×30.90 m ，高度6.1 m 。土建為單層磚混結構 。汙泥螺杆泵 ：3台(2用1備) ，流量15～25 m3/h ，揚程20 m ，功率7.5 kW 。溶藥機 、加藥計量泵 、絮凝反應器各2套 。汙泥濃縮脫水一體機 ：2台(1用1備) ，帶寬2 m 。

　　(3)旁路化學除磷係統 。儲泥池上清液和脫水車間壓濾水總量約3 000 m3/d 。利用廠內已建工程的2座機械澄清池(直徑25.6 m ，總高8.0 m)作為混凝沉澱池 。進料集水池4.5 m×4.5 m×4.0 m 。增設進料泵3台 ，2用1備 ，流量62.5 m3/h ，揚程12 m ，功率4 kW 。增設排泥泵3台 ，2用1備 ，流量15 m3/h ，揚程3 m ，功率1.1 kW 。

　　(4)濾布濾池 。為進一步去除BOD5 、TP 、SS等汙染物 ，使尾水達到要求 ，濾布濾池作為改造工程的深度處理單元 。濾布濾池1組6格並聯運行 ，總平麵尺寸20.00 m×16.00 m ，有效水深3.90 m ，總高度4.50 m ，設計濾速8 m/h〔4〕 。濾池內部水頭損失0.3 m ，進水閘門至尾水井總水頭損失約0.9 m 。單盤濾盤直徑2.5 m ，單盤有效過濾麵積8.8 m2 ，每格16盤 ，共96盤 。反洗泵流量50 m3/h ，揚程7 m ，功率2.2 kW ，選用6台 。濾盤驅動電機功率0.75 kW ，選用6台 。濾布濾池上部操作間采用磚混結構 ，總高度9.0 m 。

　　4 運行效果

　　汙水處理廠經竣工 、調試 、正式運行後 ，根據汙水處理廠的水質監測資料 ，經處理的尾水平均水質如表 2所示 。汙水經各單元處理後的尾水水質能夠滿足GB 18918—2002中一級A標準 。