地埋式小型生活污水處理站改造
1、工程概況
某集團公司生活區(qū)有19棟職工住宅樓(其中11棟住宅單元樓，8棟集體宿舍樓)，3棟辦公樓，1座小型游泳館，2座職工餐廳，1座公共浴室。常駐入口約2200人。
在緊鄰游泳館旁邊，有1座占地156㎡的地埋式污水處理站，2015年建成。污水處理站原設(shè)計處理水量為360m3/d，采用O/A/O-沉淀-石英砂過濾-二氧化氯消毒工藝，整體
結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土地埋式，上面覆土厚0.8m，可以種花草，設(shè)計最大有效水深為4.5m。但該污水處理站自建成以來，一直沒有正常投運，調(diào)試都沒有完成;并且當時設(shè)計的
排放標準是GB18918-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級B標準，已不能滿足目前的環(huán)保要求，亟需提標改造至一級A標準。通過現(xiàn)場實地踏勘，提出了針對性的
改造措施。本文介紹了該工程的改造情況及效果，以期為同類工程提供參考。
2、設(shè)計水量水質(zhì)
該公司實測生活污水排水量在350~390m3/d之間，其中游泳池排污屬于間歇排水。因此，設(shè)計水量定為360m3/d。根據(jù)實測水質(zhì)確定設(shè)計進水主要指標，經(jīng)處理后，
出水水質(zhì)達到GB18918-2002一級A標準，設(shè)計進出水水質(zhì)見表1。
3、原工藝存在問題及改造措施
3.1 原工藝存在問題
(1)進水管高度有誤。污水排水管入口比格柵井進口低，污水排水管在進格柵井前標高為-2.30m，格柵井進口管標高為-1.60m，排水管有一段帶壓運行，大部分污水在進格柵
井前越過截留溢流堰接入污水處理站清水池外排管中，直接外排。
(2)調(diào)節(jié)池容積偏小，調(diào)節(jié)量不夠，有一部分污水通過格柵井溢流口外排。現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，游泳館和公共浴室均是短時間集中排水，原設(shè)計調(diào)節(jié)池有效容積為60m3，HRT為
3.6h，明顯偏小。
(3)缺氧池和兩級接觸氧化池懸掛立體填料，檢修困難;接觸氧化池池底安裝了微孔曝氣頭，進一步增加了檢修難度。
(4)有效水深太淺，影響充氧效率。本污水處理站設(shè)計有效水深為4.5m，由于各池進水口設(shè)計失誤，受清水池出口標高影響，重力流條件下，調(diào)節(jié)池實際有效水深只有2.9m。
根據(jù)文獻，氧氣轉(zhuǎn)移率和水深比的關(guān)系為，經(jīng)過計算，氧氣轉(zhuǎn)移率下降為原來的77%。
(5)沉淀池設(shè)計不滿足規(guī)范要求。沉淀池的HRT為3.5h，表面水力負荷為0.71m3/(m2·h)，小于《規(guī)范》規(guī)定的1.5~2.5m3/(m2·h)，且沉淀池是按照豎流沉淀池設(shè)計的，
而有效水深卻只有2.5m，高徑比不滿足設(shè)計規(guī)范要求。
3.2 改造方案
針對原工藝存在問題，結(jié)合現(xiàn)有構(gòu)筑物實際情況，提出了以下改造措施:
(1)增加1座截流井。針對排水管道入口比調(diào)節(jié)池進口低，污水處理站進水管長期溢流的問題，在原清水池排水管上設(shè)計1座截留井，截流井底標高為-4.20m，DN400mm鑄鐵
管，重力流到格柵井，格柵井和集水井合建，在集水井(標高-7.80m)安裝潛污泵，一次提升到調(diào)節(jié)池，既解決了進水管低于調(diào)節(jié)池入口標高的問題，又通過提升增大了調(diào)節(jié)池
的有效水深。
(2)擴大調(diào)節(jié)池體積，并增加二次提升。將原調(diào)節(jié)池、一級接觸氧化池、缺氧池池底聯(lián)通，合成新的調(diào)節(jié)池，增大調(diào)節(jié)池體積，增加調(diào)節(jié)時間，在新調(diào)節(jié)池設(shè)計二次提升潛污泵。
新調(diào)節(jié)池可以發(fā)揮水解酸化的作用，同時設(shè)計了預(yù)曝氣裝置(間歇曝氣)。根據(jù)經(jīng)驗，小型生活污水處理站調(diào)節(jié)池的HRT≥12h，有利于穩(wěn)定運行。
(3)新建新型接觸氧化池和高效沉淀池。原污水處理站是混凝土整體現(xiàn)澆施工，頂蓋是現(xiàn)澆鋼筋混凝土，缺氧池和兩級接觸氧化池懸掛立體填料，入孔較小，檢修不方便;且原
污水處理站緊鄰游泳館，衛(wèi)生條件差，甲方要求移位建設(shè)。改造方案是:在距離原址約35m的地面上新建接觸氧化池和高效沉淀池，結(jié)構(gòu)設(shè)計為2座設(shè)施一體化布置。改造后的
處理工藝流程如圖1所示。
4、主要處理構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)
工程改造后，各主要處理構(gòu)筑物及其設(shè)計參數(shù)見表2。
5、工藝設(shè)計特點
(1)優(yōu)化進水條件。新設(shè)計截流井，解決進水管雍水溢流的問題;設(shè)計二次提升，雖然增加了污水提升能耗，但是增加了地埋式調(diào)節(jié)池的有效容積，同時在新調(diào)節(jié)池設(shè)計了預(yù)曝氣
，把原有的設(shè)施全部利用起來，運行方便且靈活。
(2)調(diào)整處理設(shè)施功能，優(yōu)化整體工藝。將原調(diào)節(jié)池、一級接觸氧化池、缺氧池池底聯(lián)通，合成調(diào)節(jié)池。增大調(diào)節(jié)池體積，增加調(diào)節(jié)時間，根據(jù)經(jīng)驗，小型生活污水處理站的
調(diào)節(jié)池HRT≥12h,有利于穩(wěn)定運行。改造后調(diào)節(jié)池預(yù)曝氣，既可防止雜物沉淀，又能去除一部分COD;同時，調(diào)節(jié)池預(yù)曝氣以后，可以接受二沉池的硝化液回流，也可以接受好
氧池的混合液回流，對去除總氮有效果。運行控制靈活方便，污水站整體采用PLC總控制，間歇曝氣，通過調(diào)試固定曝氣時間。
(3)采用新型工藝。選擇技術(shù)，設(shè)計新型接觸氧化池，新型接觸氧化池結(jié)構(gòu)如圖2。污水進入中心筒，通過中心筒深入到接觸氧化池底部，轉(zhuǎn)向上流，上流的過程中通過
填料層，填料層厚度為2m，填料上長滿微生物。曝氣采用射流曝氣，射流曝氣管通過套管伸到填料層下，檢修射流曝氣器時，直接從套管中抽出來在池頂操作，方便易行。
射流曝氣的氣水比為3:1，溶解氧質(zhì)量濃度控制為2.5~3.5mg/L，單個射流曝氣器的進氣量為15~20m3/h，共設(shè)計2個射流曝氣器，射流曝氣器循環(huán)水泵功率為3.0kW。新型
接觸氧化池填料為多面空心球，直徑為30~50mm，孔隙率為95%。運行實踐表明，填料不堵塞，射流泵安裝在接觸氧化池旁半地下通行溝里，噪音小，防凍，檢修方便。
工程交付3a多，一直穩(wěn)定運行。
高效沉淀池采用新型結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)類似于接觸氧化池，結(jié)構(gòu)示意如圖3所示。設(shè)計有一層填料，填料用不銹鋼篩網(wǎng)固定在上部，填料的材質(zhì)為PP，直徑為30~50mm，填料在
篩網(wǎng)之間可以活動，不易堵塞。沉淀池底部排泥的時候，流量很大，幾乎是進水量的10倍，靠大流量短時間的向下流動，沖刷填料。該高效沉淀池已經(jīng)運行3a，沒有出現(xiàn)填料
堵塞現(xiàn)象。
同時，這種新型結(jié)構(gòu)的沉淀池在填料下方會形成一層高濃度污泥懸浮層，相當于一個懸浮狀態(tài)的污泥過濾層，混凝作用很明顯。
(4)后置缺氧池。把原來的二級接觸氧化池改造為后置缺氧池，在池中布置旋流曝氣器，保持溶解氧質(zhì)量濃度在0.2~0.5mg/L之間，完成缺氧反應(yīng)。可以在高效沉淀池出水處投
加碳源，提高反硝化效率，降低TN濃度。
(5)原羅茨風機、砂濾器保留。利用原羅茨風機負擔所有地下水池的曝氣風量，間歇運行，每小時曝氣20min，合計每天運行時間為8h，可以防止池內(nèi)有沉積，同時又可以起到
氧化作用。改造以后，雖然增加了二次提升和射流曝氣泵，但是羅茨風機優(yōu)化后每天僅運行8h，整體系統(tǒng)每天少耗電12kW·h。
6、運行結(jié)果
提標改造完成后，2019年6月4日~7月20日的出水主要指標統(tǒng)計分析結(jié)果如表3、圖4所示。
7、結(jié)語
(1)地埋式一體化布置的污水處理站設(shè)計時，要充分發(fā)揮調(diào)節(jié)池的調(diào)節(jié)作用，水深盡量設(shè)計在5m以上，有利于保證后續(xù)處理設(shè)施的有效水深。頂部蓋板設(shè)計時，要考慮檢修
方便，入孔、檢修孔要預(yù)留大一些。懸掛填料的池子蓋板可以設(shè)計成活動的，方便更換填料。曝氣頭設(shè)計成可提升的旋流曝氣頭，穿過填料層時，可設(shè)塑料套管，方便曝氣頭
上下提升，更換、檢修都很方便。
(2)接觸氧化池在處理低濃度污水時性能更*，可以不要污泥回流，微生物在填料上菌相豐富，可以同時去除NH3-N、TN、TP。填料上掛滿活性污泥，剩余污泥量很少，
減輕了污泥處理負擔。射流曝氣器方便檢修，適應(yīng)水深達8m以上，充氧效率接近微孔曝氣器。射流曝氣器以水泵為動力，噪音小，水泵檢修方便，該曝氣方式有一定的適用性
。
(3)高效沉淀池結(jié)構(gòu)特殊，設(shè)計合理，占地少，表面負荷高，去除率高，與接觸氧化池聯(lián)用，無需污泥回流，方便管理，填料選擇科學，不易堵塞。
(4)改造后各主要處理構(gòu)筑物運行過程中產(chǎn)生的剩余污泥量少，減輕了污泥處理負擔。
