一、工程概况
株洲南部区域主要工业废水和生活污水未经处理就近排入枫溪港，污染湘江水源。为解决该区域污水排放，满足城市经济和人口快速增长需求，需新建污水处理厂。
本市污水水质特点是浓度较低，但会在短时出现较高值，且出水执行GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准(以下简称一级A标准)，规划污水厂出水作为再生水利用，对污水处理工艺和对水质处理能力提出更高要求。另外工程分近、远期建设，在工艺选择上，需考虑占地面积、工艺段布置问题。综合考虑株洲市同类废水处理效果及工艺运行经验，深度处理工艺采用斜管沉淀池-活性砂过滤组合处理工艺方案。斜管沉淀池是一种高效、紧凑、灵活的污水处理工艺，活性砂过滤是集絮凝、澄清、过滤和生化处理功能为一体的连续运行处理工艺。
二、设计水质及工艺流程
2.1 主要设计进、出水水质指标
以株洲市水质特点为参考，本工程设计进水水质指标如表1所示，出水水质满足一级A标准。
2.2 深度处理工艺特点
斜管沉淀池把一系列与水平面成一定角度的管状组件(断面为六角形)置于池底，水流从下往上或从上往下流动，颗粒则沉于斜管底部。当颗粒积累到一定程度，利用重力滑下，清水上升到池顶通过出水堰流向后续构筑物，污泥则在池底通过穿孔排泥管收集，排入污泥系统。各区分布详见图1。处理过程利用层流原理，增加沉淀面积、缩短颗粒沉降距离、截留速度小，从而减少沉淀时间。水流为层流，更接近理想沉淀池。与相同面积的平流沉淀池及澄清池相比，增加沉淀面积，提高处理能力和水质效果。
活性砂过滤作为一种连续砂过滤系统，含有原水过滤和滤料清洗2个独立且同时进行的过程。活性砂过滤系统过滤水头小、能耗低、维护费用低，冲洗与过滤同时进行，无需反冲洗;滤料清洁及时，承受冲击负荷能力强，可保证高效、稳定的出水效果，无周期性水质波动现象。
2.3 深度处理工艺流程
基于该片区污水特点及回用要求，采用斜管沉淀池-活性砂滤池组合处理工艺。斜管沉淀池结合格栅、搅拌器，去除较大悬浮物质、SS、TP。活性砂滤池进一步去除SS及其他污染物质，工艺流程见图2。二沉池出水先通过孔板格栅，再进入搅拌池，在机械搅拌器的作用下，通过投加混凝剂，使微小的胶体颗粒、悬浮固体逐步脱稳，聚集形成较大的絮体颗粒，在斜管沉淀池内提高沉淀效率。通过渠道污水进入活性砂滤池进一步去除SS及其他污染物质，滤池出水经紫外线消毒后排放。
三、深度处理区主要构筑物设计参数
3.1 斜管沉淀池
斜管沉淀池为异向流形式，平面尺寸11.7m×6.35m，斜管间距30~40mm，表面水力负荷15.4m3/(m2•h)。在斜管空间内，水与颗粒物逆向流动分离，水通过斜管实现浅层沉淀。清水自下而上流出出水槽，流向后续活性砂过滤工艺处理；污泥则通过斜管面下沉到浑水区底部积泥区沉淀，通过排泥管排入污泥处理系统。
3.2 砂滤池
池体采用现浇钢筋混凝土结构，内净尺寸20.95m×11.8m，底板顶埋深4.75m，结构高6.25m。活性砂滤池并联设计，峰值系数1.48，设备为成套装置，包括32套连续流砂过滤器，分为8个独立过滤单元，通过管道配水，汇水渠统一出水后排入消毒池。每个单元均可单独进水和单独出水。
3.3 空压机房
空压机房采用砖混结构，设空压机2台(1用1备)、冷干机1套。空气控制柜通过空气压缩系统压缩空气，再通过PP材质空气软管与过滤器顶部连接。位于过滤器中央的空气提升泵在空压机作用下，通过压缩空气，将底层脏砂提升至过滤器顶部洗沙器中清洗，清洗后实现砂水分离，滤料回落到砂床上，清水汇入出水渠。
3.4 加药间
加药间采用砖混结构，投加液态PAC，平面尺寸15.9m×9.0m。设加药计量泵2台(1用1备)。鉴于运行中直接在反应池中投加药剂，导致斜管沉淀池排泥不畅，且出现翻泥现象。这可能与加药量的多少、投加位置、斜管沉淀池沉淀时间长短等因素有关。污水厂运行人员通过技术研究，在污泥泵房处加药，投加到二沉池前端，在一定程序上改善翻泥现象，节约药剂。
四、运行效果
本工程已于2018年4月正式运行，出水水质均稳定达到排放标准。为了判断深度处理对于排放水质的影响，本文以二沉池出水作为该组合工艺的进水水源，从2008年3月到2019年3月进行实时监测。该工艺的各项进出水指标见图3~图7。
深度处理前进水SS浓度为17~26mg/L，出水SS浓度为1~2.5mg/L，SS的去除率达到87%~93%，表明此工艺对于颗粒物具有明显的去除作用，是SS达标的重要保障。二沉池出水COD浓度、BOD5浓度均已达到一级A相关标准，经过深度处理后，COD浓度、BOD5浓度都有不同幅度的下降(20%~45%)，分别达到14mg/L、1mg/L，此结果表明前序工艺对COD及BOD已经有较好的去除作用，深度处理作用有限;结果也表明该组合工艺以去除污水中悬浮状态颗粒有机物等大分子物质为主，对通过絮凝及活性砂过滤对难降解的小分子有机物的去除效果不明显。
由图6可知，该厂二沉池出水经斜管沉淀池-活性砂过滤工艺处理后，除2018年3月份出现波动外，出水氨氮浓度范围为0.33~1.81mg/L，优于排放标准，由于此月污水厂刚开始运行，效果尚不明显。因本厂污水采用化学组合工艺，对氨氮去除效果有限，仅为20%~30%。若采用生物去除氨氮，可能会达到更好的去除效果。
由图7可知，该污水厂二沉池出水经组合工艺处理后，出水TP值为0.27mg/L左右，达排放标准，TP去除率为17%~35%，该组合工艺对TP去除效果不明显，可能是因为运行中调整在污泥泵房加药，通过二沉池絮凝沉淀处理，已去除一部分TP。
五、技术经济分析
本项目投资2.57亿元，年运行成本1519.45万元，吨水运行费用1.66元，每吨水耗电指标0.33kW•h。斜管沉淀池占地面积小，由于该段工序延长污染物在池内反应时间，在保障处理效果的同时，其药剂消耗量低于常规沉淀池，投加药浓度为10mg/L左右，低于设计值(浓度20%的PAC)。活性砂滤池集混凝、澄清和过滤工艺为一体，逆流冲洗过程反复循环工作，实现高效过滤，与V型滤池等常规工艺相比，具有设备简单、占地小、装机功率低等优势，可进一步减少土建投资及后续安装、运行费用。除此之外，污水厂实际运行结果表明，在活性砂滤池前端增加斜管沉淀池，能有效减少砂滤池底部砂床板结现象，降低滤池清理成本。
六、结语
经过近1年运行，其监测结果表明，采用斜管沉淀池-活性砂过滤工艺取得良好运行效果，尤其在去除SS方面表现出重要的应用价值，其出水指标均优于一级A标准，出水效果稳定。实践证明该工程技术可行，适用株洲市污水水质。技术经济指标分析结果表明，该组合工艺具有占地面积小、运行维护费用低、高效节能降耗、池底砂床板结现象减少等优点，在中小城镇污水处理厂深度处理中具有一定的推广应用潜力。（ >
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