青岛李村河污水处理厂二期工程的设计与运行

污水处理

青岛李村河污水处理厂二期工程的设计与运行

刘浩，安洪金，牟润芝

（青岛首创瑞海水务有限公司，山东青岛２６６０４２）

摘要：青岛李村河污水处理厂二期工程采用多模式Ａ２／Ｏ工艺，可实现ⅥＰ、多点进水倒置

Ａ２／ｏ、Ａ２／ｏ、预缺氧＋Ａ２／ｏ四种工艺方式，详细介绍了处理工艺特点、设计运行参数、自控升级改造方式．调试措施，运行特点。实际运行结果表明，该工艺具有较高的耐冲击负荷能力，适应不同环境条件下的运行需求，各项出水指标均达到了设计要求。

关键词：多模式Ａ２／Ｏｘｇ；除磷；脱氮；污泥上清液

１工程概况

青岛李村河污水处理厂二期工程设计规模为９×１０４ｍ３／ｄ，于２００８年７月投入运行，根据工程分期建设的特点，二期工程的格栅间、进水泵房、沉砂池、鼓风机房、脱水机房等土建部分采用一期原有构筑物，仅增加了工艺设施及设备，同时对自控系统进行升级改造，运行至今出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（ＧＢｌ８９１８—２００２）二级排放标准。二期工程采用多模式Ａ２／ｏ工艺，设计进出水水质见表ｌ。

表１设计进出水水质

指标进水

出水

ＢＯＤ。４００＜３０

ＣＯＤ９００＜１００

ＳＳ７００３０

ＮＨ３－Ｎ５８＜２５

ＴＰ１０＜３

去除率＞８８．９％＞９２．５％＞８８．９％＞５６．７％＞７０．０％

２工程设计

２．１多模式Ａ２，ｏ工艺

青岛李村河污水处理厂地处青岛市工业区，周边汇水区域面积为１２４ｋｉｎ２，进水水质具有浓度高、变化大、可生化降解性差的特点，夏季回流污泥中硝态氮对除磷的干扰突出，冬季低温条件对生物硝化的影响较大【ｌ】，因此解决Ｎ、Ｐ去除的冲突，提高工艺的耐冲击负荷能力，是选择处理工艺的关键因素。本工程采用的多模式Ａ２／Ｏ工艺，实际运行中可以根据季节、水质、水量的变化特性，按照ＶＩＰ、倒置Ａ２／Ｏ、Ａ２／Ｏ、预缺氧＋Ａ２／ｏ四种工艺方式运行，其工艺设计见图ｌ。

（１）按ＶＩＰ工艺运行

使用该工艺时仅由①点进水至厌氧区，污泥外回流按ａ路径回流至缺氧区，回流比Ｒ为５０％．２００％，好氧内回流ｃ和缺氧内回流ｄ同时运行，回流比ｒ分别为５０％．１５０％。

（２）按Ａ２／ｏ工艺运行

使用该工艺时仅由①点进水至厌氧区，污泥外回流按ｂ路径回流至厌氧区，回流比Ｒ为５０％．２００％，好氧内回流按ｃ路径进入缺氧区，回流比ｒ为５０％．１５０％。

（３）按分点进水倒置Ａ２／０工艺运行

使用该工艺时由①、②点分别进水，进水①点为６０％，②点为４０％，污泥外回流按ｂ路径回

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流至缺氧区，回流比Ｒ为５０％．１００％，好氧内回流按ｅ路径进入缺氧区，回流比ｒ为５０％．１００％。分点进水倒置ＡＺ／Ｏ工艺是对倒置Ａ２／ｏ工艺的改进，减少进入缺氧区的进水量，将大部分优质碳源分配给厌氧除磷。而好氧区产生的Ｎ０３－Ｎ不再通过外回流进入厌氧区，回流污泥、６０％的进水、５０．１００％的好氧内回流均进入缺氧段，停留时间为２．３小时，更多的污泥经过完整的厌／缺／好氧环境，从而使单位池容的反硝化速率明显提高，也强化后续除磷效果【２】。

（４）按预缺氧＋Ａ２／ｏ工艺运行

使用该工艺时由①、②点分别进水，进水①点为４０％，②点为６０％，污泥外回流按ｂ路径回流至缺氧区，回流比Ｒ为５０％．１００％，好氧内回流按ｃ路径进入缺氧区，回流比ｒ为５０％．１５０％。该工艺是对Ａ２／Ｏ工艺的改进，将前置缺氧区作为预缺氧区进行反硝化，而后面则是常规Ａ２／Ｏ工艺，预缺氧存在减少硝酸盐对厌氧区的冲击，可作为生物反应器，脱氮除磷效果都较好。

图１多模式Ａ２／Ｏ工艺流程

２．２工艺流程

青岛李村河污水处理厂工艺流程见图２。

化学污泥

图２污水处理厂工艺流程

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２．３主要构筑物及设计参数２．３．１一期原有构筑物

青岛李村河污水处理厂在一期建设时，已充分考虑了二期工程的建设需要，因此二期工程仍使用原有的粗细格栅间、进水泵房、沉砂池、鼓风机房、浓缩池、消化池、脱水机房。依据日处理能力１７万ｍ３／ｄ（一期设计８万ｍ３／ｄ）、变化系数１．３的设计规模，粗格栅间更换为３台过水能力为３０７０ｍ３／ｈ的机械粗格栅，进水泵房增加４台１５３５ｍ３／ｈ的进水泵，细格栅间增加１台过水能力３５００ｍ３／ｈ的细格栅，沉砂池增加１台４２Ｌ／Ｓ的砂水分离器，鼓风机房增加１台与原鼓风机风压匹配、风量为２１０００ｍ３／ｈ的离心式鼓风机，脱水机房增加３台３０ｍ３ｍ的离心式脱水机。另外，还增加了１个ｌＯｋＶ变电站，对３５ｋＶ变电站的变压器、电容柜、环网柜进行了扩容。２．３．２二期新建构筑物

（１）初沉池

采用２座中心进水周边出水的辐流式沉淀池，最大流量时表面负荷为１．９４ｍ３／ｍ２．ｈ，每座池的直径为４０米、池深４．８米，沉淀池内安装有半桥式周边传动刮泥桥，通过底部排泥管将初沉污泥排入集泥槽，再由排泥泵将集泥槽中污泥排至浓缩池。

（２）多模式Ａ２／ｏ生物池

平面尺寸１３１×１０４ｍ，有效水深６米，分为２组独立运行的生物池，系统设计泥龄２１．１天，污泥负荷０．０８６ｋｇＢＯＤ／（ｋｇＭＬＳＳ ｄ），ＭＬＳＳ为４９／Ｌ，有效总池容积８万ｍ３，总停留时间２１．３ｈ，分为厌氧区、缺氧区、好氧区。其中厌氧区、缺氧区安装有推流式搅拌器，保证生物系统的完全混合和推流，好氧区采用渐减式微孔曝气系统，共计有１８０２２个微孔曝气头。进水点、回流污泥、内回流点分别设置在厌氧区和缺氧区多个位置，通过电动、手动闸门的调节，可以实现不同的工艺方式。

（３）二沉池

采用４座中心进水周边出水的辐流式沉淀池，每座池直径为４２米，单池峰值流量为１２１９ｍ３／ｈ，峰值表面负荷为０．８８ｍ３／ｍ２ ｈ，平均表面负荷为０．６８ｍ３／Ｉｎ２ ｈ，有效池边水深５米，水力停留时间５．１ｈ，安装有周边传动全桥式刮泥桥，通过真空泵和虹吸管将污泥吸至集泥槽，然后再回流至回流污泥泵房。

（４）除磷池

为减少污泥上清液回流对进水中磷酸盐的影响，在污泥处理工艺中新增加１座除磷池，配套设施有废液提升泵房、加药间、管道混合器，除磷池平面尺寸为２４Ｘ７ｍ，有效水深３米，峰值水量为３００ｍ３／ｈ，水力停留时间为１００ｍｉｎ。池内安装有４台搅拌器用于混凝搅拌，１台行车式刮泥桥，２台排泥泵保证产生的化学污泥及时排出，处理后的出水回流至进水端。２．３．３一、二期工程衔接

（１）处理流程衔接

由于一期工程预处理单元构筑物均按１７万ｍ３／ｄ规模建设，因此二期工程进水引自已建配水井，而一二期工程出水最终汇集至新建出水混合井。一、二期初沉污泥、剩余污泥均利用已建浓

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缩池、消化池、脱水机房，其中污泥上清液需经过新建除磷池处理后至进水端。

（２）工艺管线的衔接

二期工程与一期工程管线的衔接按照统筹设计的原则，由一期管线进行延伸，进水管、风管、给水管、中水管、雨污水管通过高程与坐标的调整，既满足工艺需要，又尽可能避免不同管线的交叉。

（３）电气自控的衔接

结合工程实际，经与电业部门协商，将３５ＫＶ变电站原有的一用一备电源改为二常用，但是１０／０．４ＫＶ系统仍将维持原有的运行方式（即变压器一用一备）。由于二期工程投产后用电负荷增加，因此需要增加环网柜、开关柜、电容柜，对部分母排进行改造。

二期工程的自控设计着重对一期工程的ＰＬＣ和中央控制系统进行扩容改造，包括厂区检测仪表、自控控制装置、网络通讯系统、视频监控、在线监测、防雷接地等，同时增加１个ＰＬＣ分站，以满足扩容后设备、工艺的监控要求。２．４设计特点

（１）考虑到汇水区域面积范围广，进水水质变化大，生物池采用多模式Ａ２／Ｏ工艺，可以通过闸门的调节，改变进水点、回流点，从而实现不同工艺的运行方式

（２）受雨污混流的影响，夏季存在进水碳源较低的情况，在初沉池工艺段铺设超越管，一旦进水碳源不足，进水可以直接超越初沉池。

（３）剩余污泥的排放方式由原来的排放混合液改变为排放回流污泥，这样剩余污泥的含固率增加了ｌ倍，减少了排放总量。

（４）在一、二期工程的生物池始、末两端各增加了１根ＤＮ４００连通管，使不同运行条件下的生物池在必要时段可以实现贯通，缩短生物系统启动驯化时间和大修后恢复时间。

（５）在污泥处理流程中，采取了将一、二期初沉污泥单独利用一座浓缩池，一、二剩余污泥单独利用一座污泥浓缩池的浓缩方式。初沉污泥经过浓缩后进入消化池，可以提高沼气产率；剩余污泥经过浓缩后进入储泥池，直接进行脱水，这样污泥含水率也会得到降低。

（６）一旦污泥处理系统不正常时，可以将污泥上清液通过废液提升泵房，排入除磷池，经过除磷池的搅拌、混凝、沉淀将处理后的上清液回流至进水井，从而减少污泥上清液对进水ＳＳ、ＴＰ等指标的影响，产生的化学污泥排放至浓缩池进行压缩沉淀。

（７）自控设计偏重于全厂自控系统的升级改造和在线监测仪表的系统完善，通过ＩＮＴＯＵＣＨ组态软件，接收下位机传送的各个仪表测量信号、设备状态及操作员控制指令，数据传输采用ＩＰ城域网光纤专线，在线监测仪表则使用无线数传方式，同时利用在线出水Ｎｉｔ３－Ｎ监测仪表完善ＤＯ的串级曝气控制，

３调试措施

青岛李村河污水处理厂二期工程投产后，为快速保证出水水质达标的要求，采取了～些技术措施，

（１）在活性污泥驯化时期，采用逐个生物池培养的方式，提前４天终止一期生物池的排泥，利

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用连通管将一期生物池污泥引至二期工程的１号生物池，通过间歇进水连续进泥的方式，在４天内逐步将ＭＬＳＳ浓度提高至３０００ｍｇ／１，待液位提高至出水堰时，停止进水进泥，分别打开缺氧、好氧内回流泵将混合液回流至厌氧区、缺氧区，保持１天时间，然后控制２万ｍ３／ｄ的连续进水，期间测量ＳＶ、ＭＬＳＳ及出水水质指标。

（２）待１号生物池出水水质稳定达标后，开启二期生物池２号生物池的外回流闸门，向２号生物池排放驯化后的活性污泥，进水、进泥方式与１号生物池相同。考虑到培养时期７月份的季节性和进水水质特点，将工艺运行方式调整为多点进水的倒置Ａ２／Ｏ工艺。

（３）二期工程的活性污泥驯化周期为ｌＯ天，第１２天的出水水质就实现了稳定达标，这与充分利用一期生物池活性污泥，采用合理的多点进水的倒置Ａ２／Ｏ工艺有很大关系。

４运行效果

青岛李村河污水处理厂二期工程投产后，由于当地政府对该汇水区域的管网建设和截污十分重视，进水水量增长非常迅速，２００９年６月基本实现满负荷，２００９年７月污水处理负荷率达到１０８．１１％，由于工艺运行稳定可靠，保证了出水水质远远低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》的二级排放标准，２００８年７月一２００９年７月的实际水量、水温、水质、处理效率情况见表２。

表２实际水量、水温、水质、处理效率

日均进水量

项目

７月８月９月１０月１１月１２月１月２月

水温

‘Ｃ２４．８

ＣＯＤｍｇ／１

ＳＳ

ｍｇ／ｌＮＨ３－Ｎｍｇｈ

ＴＰ

ｍｇ／ｌ

万ｍ３／ｄ

３．５０４．４８５．０１５．１７５．３３４．８７６．１０６．３３６．８５６．８１７．８３８．９７９．７３６１２３

进水

７０１．１４３９５９７６４７６０９７７７１０１３８４０．５１１８６１４０６１８０３１２４５７２０．８８５６

出水

３３．３３７３７４１４０４４４２４２．７４３５３４７５１５１．２４０．１６

进水

４６８．７２８９３５２．７３７３３５８５０６７５４４９５．５７２７９２２１１３２９１２７０３．３５７０．９

出水

１１．１７６．５２９８７１１７１０１３１２８１０．６９．２５

进水

２６．１２３．７２３７．５８３９．３４６．５３５２．３４４．２２４７．０９５６．４５５０．３ｌ４７．２３４７．７４２６．７６３８．９５

出水

０．９４１．０７Ｏ．９５１．３３１．４２１．６４３．２８２．６６３．３４１．７９Ｏ．７５４．０９１．０８１．６

进水

“．１７．０７９．９４８．１２１０．５４１２．４３１６．５５１３．６６１９．４２１７．４０１９．３５１６．４２１２．８１２．４９

出水

１．９２１．０９１．７７２．１８２．６６２．４３２．２２．２３０．９７０．４６１．０３１．８２１．２１．５７

２５．５

２３．８２１．４１６．９１３．５ｌＯ．６１２．３１３．２１５．７１９．３２２．３２４．９１８．７８

３月４月

５月６月

髓獬

５运行特点

７月

９５．３％９８．３８％９４．９４％

８７．４３％

在一年运行期内，虽然进水水质基本与设计水质相符合，但由于汇水区域的增加和经济环境的变化，进水水质变动性大，成分复杂多样，给污水处理厂带来了较大的冲击，厂内技术人员结合二期工程设计特点，灵活采取不同的运行方式，为出水水质达标和节能减排创造了良好的条件，现总结分析如下

（１）在夏秋季节，生物池水温＞１６‘Ｃ时采取多点进水倒置Ａ２／ｏ工艺，根据沿程取样结果确定

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缺氧区、厌氧区的进水比例，通常厌氧区的进水比例４０．６０％，这样也提高了污泥在缺氧区的停留时间，使反硝化更为彻底，同时也实现了厌氧区的较高污泥浓度，增加了聚磷菌总量，提高了ＴＰ去除率。与一期工程相比，在同等条件下，多点进水倒置Ａ２／Ｏ工艺比倒置Ａ２／ｏ工艺在低碳源条件下，除磷效果更好。

（２）在冬季１月，由于上游企业排放有毒有害物质，导致生物池内硝化菌大量死亡，一期生物池此时采用Ａ２／ｏ工艺，生物池Ｎ０３－Ｎ由８．９ｍｇ，１下降到１．Ｏｌｍｇ／１，出水Ｎ］－］３－Ｎ由Ｏ．９１ｍｇ／ｌ上升至３２．８ｍｇ／ｌ，此时生物池水温仅有９．９‘Ｃ，基本无法实现正常的脱氮功能。而二期工程此时采用ＶＩＩ＇工艺，虽然也受到一定冲击，但由于工艺本身有多道回流，耐冲击负荷效果好，因此生物池内Ｎ０３－Ｎ为２．３４ｍｇ／１。针对这种情况，将工艺恢复重点调整为二期生物池，通过提高ＤＯ浓度，增加泥龄，加大好氧回流、外回流比，在２天内将生物池的Ｎ０３－Ｎ恢复至６．７ｍｇ／１，然后将二期生物池的活性污泥通过连通管排放至一期生物池，整个工艺恢复时间为４天，出水ＮＨ３－Ｎ超过２５ｍｇ／１的情况仅有２天。

（３）在春节３－６月受经济环境影响，进水水质超标严重，现有脱水机不能满足污泥处理总量要求，泥水不平衡问题突出，污水处理厂面临着要么减量处理，减少收入，要么出水不达标的风险。在这种条件下，采取将污泥上清液通过废液提升泵房排入除磷池的措施，ＴＰ为１２７ｍｇ／１的污泥上清液经过处理后，ＴＰ仅为１７ｍｇ／１，基本未对进水中ＴＰ产生影响，消除了污泥上清液厌氧释磷对生物除磷的影响。

（４）在自动控制系统中，上位机使用的Ｉｎｔｏｕｃｈ９．５可在多种操作系统上运行，在与ＰＬＣ的通讯方面更提高了稳定性，同时通过ｗｏｎｄｅｒｗａｒｅ的ｗｉｎｄｏｗｍａｋｅｒ图形编辑程序可以快捷方便的生成各类实时报表、趋势图。另外，通过ＤＯ仪与出水ＮＨ３－Ｎ在线监测仪表的串级控制，在夏季可以减少Ｎ０３．Ｎ总量约２５％，降低供电能耗１８％。

６结论

青岛李村河污水处理厂二期工程依据一期工程运行现状，采用多模式Ａ２［Ｏ工艺并结合污泥上清液集中处理，满足了不同环境条件下脱氮除磷工艺的需求，在进水水质浓度变化大、低温、有毒有害物质侵袭等不利因素下出水水质仍能稳定达标。一年的运行实践表明，该工程处理效果稳定、耐冲击负荷能力强、节省能耗、应用前景良好。

参考文献：

［Ｉ】陆嘉弘．Ｍ．ＵＣＴ法用于市政污水的除磷脱氮．全国污水除磷脱氮技术研讨会论文集，２０００，３：７４．【２】２尹士君，李亚峰，等．水处理构筑物设计与计算．化学工业出版社，２００３，１２：５４．

作者简介：刘浩（１９７７一），男，辽宁黑山，硕士，总工程师，水污染技术与控制。

Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｉｕｈａｏｃｏｍ＠ｖｉｐ．ｓｉｎａ．ｔｏｍ

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ffun.html