1、鄭州市馬頭崗污水處理廠UCT工藝的設計1、工程概況鄭州市馬頭崗污水處理廠是鄭州市繼王新莊污水處理廠、五龍口污水處理廠后的第三座污水處理廠。近期(2010年)設計規模30萬m3/d，污水總變化系數K=1.3，遠期設計規模60萬m3/d，服務面積約92. 3km2。本次設計只考慮近期，預留遠期用地。目前一期工程正在建設中。鄭州市位于淮河流域上游，上游對于淮河的污染影響著整個淮河流域的水環境質量。馬頭崗污水處理廠的二級出水直接排放到賈魯河，賈魯河是淮河的二級支流，其水體經沙穎河流入淮河。因此，馬頭崗污水處理廠的建設對改善淮河水質有著重要的意義。2、工程設計2.1 工藝的選擇馬頭崗污水處理廠的出水水質

2、在滿足城鎮污水處理廠污染物排放標準( GB 18918-2002) 二級標準的基礎上，結合國家淮河流域污染治理的需要適當提高。具體進出水指標及排放標準見表1。表1 設計進出水水質及相關標準C/N、C/P的比值是影響生物除磷脫氮的重要因素。一般來講，只有C/N4時反硝化才能正常運行；生物除磷工藝，要求C/P20。在普通A2/O工藝中，回流污泥中的硝態氮會優先奪取污水中易降解的有機物，對生物除磷造成不利影響。本工程進水C/P=31.4、C/N=2.75，碳源略顯不足。尤其在設置初沉池的情況下，進入二級處理的C/P比值將進一步降低。對于污水C/P比值低的情況，有機物易降解組分本來就不多，這時回流污泥

3、中的硝態氮對除磷的干擾就越發突出，因此降低回流污泥對除磷的影響成為選擇處理工藝的一個關鍵。而UCT工藝恰恰能很好地解決這一矛盾。所以經過工藝比選最終決定采用UCT處理工藝。UCT工藝是A2/O工藝的變種，更好地解決了硝態氮對除磷的不利影響，特別是對于C/N、C/P比值不高的污水，更能顯示工藝的優越性。其工藝流程見圖1 。圖1 馬頭崗污水處理廠工藝流程2.2 各單元設計參數 粗格柵及進水提升泵房進水提升泵房由進水前池和集水池組成。進水管為d 2400mm的混凝土管，在提升泵房的總入口處設置一矩形速閉閘，在廠內兩路電源發生故障時，可以靠重力自動關閉。在進水前池內設置了6道柵條間隙為20mm、柵寬為

4、1.5m的鋼絲繩牽引式格柵除污機。在集水池內設置進水提升泵，提升泵采用潛水排污泵，共設7臺潛水泵(5用2備，其中1臺庫房備用，土建設計為6個泵位) 。 細格柵、沉砂池、進水計量槽細格柵采用轉鼓細格柵，共設置7套，轉鼓直徑1.8m，柵條間距6mm。沉砂池采用比氏旋流沉砂池，共設置4座，直徑均為6m，停留時間58s。當其中1座發生故障時，其余3座可保證承擔全部負荷，停留時間為43s。提砂采用氣提的方式，羅茨鼓風機和砂水分離器的配置采用與沉砂池一對一的布置方式。另外在沉砂池出砂管與砂水分離器之間設置氣液隔離罐，利于砂水分離。進水計量設置4條巴氏計量槽，單座喉口寬1m，設置超聲波流量計計量。為提高計量

5、精度，選用成品玻璃鋼材質作為流槽。 初沉池全廠共設4座直徑40m的中心進水、周邊出水的輻流式沉淀池。表面水力負荷為3.23m3/(m2·h)，停留時間1.24h，池邊有效水深4.3m，超高0.3m。采用單條集水渠雙側三角堰出水，在內側設置浮渣擋板和浮渣斗。刮泥機為半橋式周邊傳動刮泥機，單機功率4kW。 UCT反應池考慮馬頭崗污水處理廠收水系統內的實際污水量已經接近設計規模，故反應池按36萬m3/d規模進行校核設計。全廠設4組UCT反應池，厭氧池總池容36480m3，缺氧池總池容39600m3，好氧池總池容153400m3(其中機動段為28950m3)，總池容為229480m3。設計產

6、泥系數0.91，缺氧池和好氧池的MLSS為3g/L，厭氧池MLSS為1.8g/L，校核流量時泥齡12d(不包括厭氧泥齡)，其中缺氧泥齡為2.4d，好氧泥齡為9. 6 d。設計水溫12，有效水深6m。二沉污泥回流比50%100%，缺氧到厭氧的回流比為150%，好氧到缺氧的回流比為150%。全廠剩余污泥量為39585kg/d (30萬m3/d時)，校核流量時為47502 kg/d。總供氣量為110800 Nm3/h，校核流量時氣水比為7.61。單組反應池設備設置如下：厭氧池和缺氧池為循環流池型，厭氧池內設直徑2.2m的低速推進器8臺，單機功率3kW，缺氧池內設直徑2.2m的低速推進器8臺，單機功率

7、4kW。好氧池為推流式池型，其中機動段安裝8套直徑650mm的高速攪拌器，單機功率5kW，安裝方向與水流方向相反，同時安裝橡膠膜微孔曝氣器1 757套，直徑300mm，單盤曝氣量3m3/h。好氧段中安裝剛玉微孔曝氣器9618套，直徑300mm，單盤曝氣量3m3/h。曝氣器采用漸減曝氣的布置方式。5個廊道大致比例為15%25%25%20%15%。其中好氧區每條廊道設置單獨的空氣管道，便于空氣量的細致調節，達到節能的效果。缺氧池到厭氧池的回流采用潛水軸流泵，設置3臺，單臺流量1875m3/h，揚程1 m，電機功率15kW。好氧池到缺氧池的回流也采用潛水軸流泵，設置3臺，單臺流量1875m3/h，揚

8、程1m，電機功率15kW。進水點設置了3處，外回流點設置2處，好氧回流點設置2處，所有多配水點的輸送均采用渠道的方式配水，設置配水可調堰，通過各堰門的不同組合，可調成不同功效的處理工藝。 鼓風機房全廠設1座鼓風機房，內設8臺帶有隔音罩的單級高速離心鼓風機(6用2備)，單機風量20000Nm3/h，風壓為0.72bar(1bar=0.1MPa)，電機功率500 kW。鼓風機進氣的取風口設計為高位取風，距室外地面12m，同時每臺鼓風機又設置了1套卷簾過濾器，過濾器的過氣量Q=25000m3/h，壓降小于0.02bar，功率0.55kW。鼓風機采用油冷卻。設計在側墻設置了8套軸流風機，在屋頂設置了4

9、套屋頂風機，通過強制對流通風的方式對室內進行換風。 污泥泵房全廠設4座回流、剩余污泥泵房，與反應池一一對應。每座泵房設4臺污泥回流泵，采用潛水軸流泵，單臺流量940m3/h，揚程6m，電機功率16kW。開啟2臺泵時，回流比為50%；3臺泵時，回流比為75%；啟4臺泵時，回流比為100%。每座泵房設1臺剩余污泥泵，采用潛污泵，單臺流量96m3/h，揚程14m，電機功率6kW。全廠冷備用1臺剩余污泥泵。在泵房前池內設1臺潛水攪拌器，防止污泥沉淀，攪拌器的功率為3kW，葉輪直徑400mm。 二沉池全廠設8座直徑為45m的二沉池，分為2組。采用周邊進水、周邊出水的輻流式沉淀池。表面水力負荷為1.28m

10、3/(m2·h)，池邊水深4.5m，超高0.5m。單條集水渠單側三角堰出水，在內側設置浮渣擋板和浮渣斗。吸泥機為半橋式周邊傳動單管吸泥機，單機功率0.55kW。 消毒單元采用紫外消毒的方式，紫外線穿透率65%，有效劑量16000W·s/cm2 (燈管達到壽命末期時)。2條渠道，安裝2個模塊組，每個模塊組含有32個模塊，每個模塊8根燈管，共512根燈管。采用低壓高強紫外燈管，單根燈管的功率為250W。 出水計量采用管道計量的方式，d2200mm的管道，設置出水計量井1座，內設可測非滿管流的超聲波流量計1套。2.3 污泥流程中各單元設計參數污泥處理的流程如下：污泥(含水率99.

11、2%)經過機械濃縮后(含水率96%) 與初沉污泥(含水率96%) 混合，混合后的污泥(含水率96%) 經消化池進行厭氧穩定，消化后的污泥(含水率96.7%) 經機械脫水后(含水率80%) 進入污泥儲罐集中裝車外運。全廠干污泥產量為92085kg/d。其中：泥52500kg/d，含水率為96%，體積為1312.5m3/d；余污泥39585kg/d，含水率為99.2%，體積為4948m3/d。 初沉污泥泵房初沉池的排泥方式為間歇排泥，單池每天排泥時間68h。全廠設置2座初沉污泥泵房，每座泵房對應2座初沉池。每座泵房內設兩臺污泥單螺桿泵( 1用1備)， 單臺流量108m3/h，出口壓力2kg/cm2

12、，電機功率15kW。 污泥濃縮脫水機房(1)濃縮系統。污泥濃縮采用5套螺壓式污泥濃縮機(4用1備)，單機處理量100 m3/h，每天工作16h，電機功率3.5kW。每套濃縮機分別配套1臺進料泵和1臺出料泵。進出料泵均選用單螺桿泵。進料泵單泵流量Q= 80100m3/h，出口壓力2kg/cm2，電機功率15kW。出料泵單泵流量Q=1520m3/h，出口壓力2kg/cm2，電機功率5.5kW。絮凝劑選用PAM，按4gPAM/kgDS計算，配藥濃度0.2%，藥液經二次稀釋至0.1%。(2) 脫水系統。消化后的污泥脫水采用4套離心式污泥脫水機(3用1備)，單機處理量70m3/h，每天工作12h，電機功

13、率140kW。每套脫水機配套1臺進料泵。進料泵選用單螺桿泵，單泵流量Q=5080m3/h，出口壓力4kg/cm2，電機功率18.5kW。絮凝劑選用PAM，按5gPAM/kgDS計算，配藥濃度0.5%，藥液經二次稀釋至0.1%。 污泥儲罐本工程共設4座鋼筋混凝土污泥儲罐，每天脫水后污泥(含水率80%)量約為350m3，停留時間24h，單座污泥儲罐體積為114m3。污泥儲罐下部泥斗斜壁水平傾角取55°。下設一直徑為1m的液壓刀閘，出料口距地高度為4m，污泥可直接裝車。 污泥消化系統污泥消化采用二級中溫消化，工作溫度為3335，攪拌采用沼氣攪拌方式。一級消化池加熱、攪拌；級消化池不加熱、攪

14、拌。全廠共設5座圓柱形消化池，其中4座一級消化池，1座二級消化池。一級消化池污泥停留時間為24d，二級消化池污泥停留時間為6d。單座消化池直徑31m，柱體高度18.5m，單池有效容積13800m3。污泥中有機物含量按60%計，有機物分解率按40%計算，每千克污泥產氣量取0.85m3(0.751.1)，平均產氣量18785m3/d，平均小時產氣量782.7m3/h；值產氣量26400m3/d，平均小時產氣量1100m3/h。沼氣利用優先發電，發電余熱回收用于消化池的加熱，同時設置沼氣鍋爐，作為消化池加熱的備用熱源。當發電的余熱不足以加熱消化池時(運行初期或冬季時，冬季產氣低、消化池耗熱量大) ，

15、調整發電機的運行臺數，啟動沼氣鍋爐，優先保證消化池的加熱。沼氣發電依據就近使用原則，主要用于污泥濃縮脫水機房、污泥控制室內的用電設備。全廠設置發電機4臺，單臺發電功率500kW，根據季節和產氣量調整發電機投產臺數。設置沼氣鍋爐4套(3用1備)，單套鍋爐1100kW(熱量)。沼氣利用見圖2。 圖2 污泥消化系統流程3、計特點(1)初沉池和二沉池的浮渣擋板水下部分大于等于300mm。有效防止柵渣從柵渣斗落入水時從水下進入集水槽，影響處理效果。(2)反應池的優化布置。UCT反應池的幾何池型采用完全混合式和推流式相結合的流態布置。對于厭氧區和缺氧區采用完全混合循環流，對于機動區和好氧區采取推

16、流式。此種布局可有效避免厭氧區和缺氧區的沉泥問題，同時保證了混合攪拌的效果。(3)考慮進水SS較高，有必要設計初沉池，但考慮到初沉池的設置，勢必加劇進入反應池的碳源不足，設計適當縮短了沉淀時間，同時考慮超越初沉池的管道，必要時污水可超越初沉池直接進入反應池。(4)同時根據水質水量的變化，季節的不同可以調整為四種不同的處理工藝，從而保證在不同的環境條件下既有構筑物能達到最佳的運行工況。在夏季水溫較高時，硝化及反硝化速率大大提高，可調整曝氣池的機動區作為缺氧區，使反硝化反應更為徹底，降低出水總氮，避免二沉池污泥上浮。在冬季水溫低，可調整曝氣池的機動段作為好氧區，增加好氧區容積，使硝化更充分，保證出水水質。運行工況的調節見表2。表2 不同工藝下的調節堰門的開啟狀態(5)污泥厭氧消化產生的沼氣全部利用，設計結合季節變化對沼氣產生的影響，制定冬、夏