1、項(xiàng)目概況

滇池位于云貴高原中部，是昆明賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，滇池保護(hù)治理是昆明最大的生態(tài)工程。昆明市2018年2月出臺(tái)了《滇池保護(hù)治理三年攻堅(jiān)行動(dòng)實(shí)施方案（2018—2020年）》，明確要求至2020年滇池外海和所有入湖河道及支流溝渠水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到地表水Ⅳ類及以上。滇池支流某河道水質(zhì)常年為地表水劣Ⅴ類，片區(qū)現(xiàn)狀污水處理廠已滿負(fù)荷運(yùn)行，無(wú)法承接河道沿線截流污水以及雨季合流污水，導(dǎo)致大量污水直排河道，故采用分散式就地處理的截污治污方式，以排污口對(duì)應(yīng)的納污片區(qū)為單位，建設(shè)分散式污水處理站。考慮雨季合流污水，在重點(diǎn)合流口建設(shè)調(diào)蓄池，與污水處理站聯(lián)動(dòng)運(yùn)行。

隨著滇池治理進(jìn)入新時(shí)期，對(duì)流域內(nèi)污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)提出了較高的要求，其中TN≤5mg/L、TP≤0.05mg/L，比近些年各地方（如北京市、浙江省、江蘇省、河北省、天津市、安徽省等）發(fā)布的地方標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格，使得污水處理設(shè)計(jì)難度加大。

該污水處理站設(shè)計(jì)之初，昆明市《城鎮(zhèn)污水處理廠主要水污染物排放限值》（DB5301/T43—2020）尚未正式頒發(fā)，但本工程運(yùn)行按照該標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行相應(yīng)排放限值。該污水處理站設(shè)計(jì)規(guī)模為7500m3/d，占地面積0.84hm2，廠區(qū)初步設(shè)計(jì)工程一類費(fèi)用為5927.31萬(wàn)元。該工程于2020年1月進(jìn)行了分項(xiàng)驗(yàn)收，目前已經(jīng)正式運(yùn)行3年。

2、設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

該污水站主要處理某待拆遷城中村的生活污水，服務(wù)區(qū)域內(nèi)排水體制為合流制，旱季污水通過(guò)截流管道進(jìn)入污水處理站，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)旱季污水量約為3500m3/d，雨季片區(qū)內(nèi)15mm降雨量的合流污水先進(jìn)入調(diào)蓄池，再錯(cuò)峰抽排至污水處理站，處理后尾水就近排入河道，作為河道生態(tài)補(bǔ)水。根據(jù)滇池治理要求，出水TN、TP需達(dá)到昆明市地標(biāo)DB5301/T43—2020的A級(jí)限值要求（TN≤5mg/L、TP≤0.05mg/L），其他指標(biāo)需達(dá)到B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見(jiàn)表1。

3、工藝流程

針對(duì)實(shí)際情況，污水處理工藝的選擇需考慮以下因素：①工程位于建成區(qū)，可利用土地面積緊張，需選擇占地小的工藝及構(gòu)筑物；②排水方式為合流制，旱、雨季來(lái)水水質(zhì)及水量波動(dòng)大；③出水TN≤5mg/L、TP≤0.05mg/L，在國(guó)內(nèi)屬于較高要求，僅靠傳統(tǒng)處理工藝無(wú)法滿足。

根據(jù)進(jìn)、出水水質(zhì)，污水處理的重點(diǎn)為BOD5、COD，難點(diǎn)為NH3-N、TP、TN，污水處理整體工藝采用預(yù)處理—生物處理—深度處理方案。預(yù)處理以物理方法為主，去除漂浮物及顆粒物質(zhì)，對(duì)有機(jī)物等其他污染物有一定的去除作用；二級(jí)處理以生物方法為主，通過(guò)多級(jí)好氧、缺氧環(huán)節(jié)的交替循環(huán)，以強(qiáng)化脫氮、去除有機(jī)物為主要目標(biāo)，兼顧生物除磷；本次工程要求TP≤0.05mg/L，采用傳統(tǒng)沉淀、過(guò)濾除磷方式存在較大難度，深度處理需采用強(qiáng)化化學(xué)除磷及分離工藝才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

結(jié)合昆明市污水處理工藝應(yīng)用情況，核心二級(jí)生物處理推薦采用速分工藝。該工藝通過(guò)填充特殊結(jié)構(gòu)的速分球作為生物膜載體，污水在球體外流速快，在球體內(nèi)流速慢，污水中懸浮物、膠體及微生物在流速慢的地方產(chǎn)生流離現(xiàn)象，通過(guò)流離聚集和多項(xiàng)生物反應(yīng)，完成固液分離、有機(jī)物降解和含氮污染物的去除。與傳統(tǒng)生化工藝相比，速分技術(shù)流程簡(jiǎn)單、處理效果穩(wěn)定、操作管理方便、污泥產(chǎn)量小、占地面積小。因此，速分技術(shù)可解決本項(xiàng)目用地緊張的問(wèn)題，同時(shí)利用其啟動(dòng)快的特點(diǎn)可將速分池設(shè)置為多個(gè)模塊，根據(jù)來(lái)水量調(diào)整運(yùn)行模式，解決水量波動(dòng)大的問(wèn)題。沿速分池水流方向合理布置曝氣系統(tǒng)，控制曝氣量，在池內(nèi)形成多級(jí)好氧、缺氧單元，并結(jié)合碳源投加，提高脫氮能力，使出水TN≤5mg/L。結(jié)合相關(guān)中試研究和昆明市污水處理超極限除磷的實(shí)例，深度處理推薦采用氣浮+過(guò)濾工藝，可使出水TP≤0.05mg/L。

根據(jù)用地條件，從運(yùn)行效果、管理技術(shù)、運(yùn)行費(fèi)用等方面分析，最終確定處理工藝為初沉池—多級(jí)速分生化池—斜管沉淀池—?dú)飧〕亍�纖維轉(zhuǎn)盤(pán)濾池，采用紫外線消毒，污泥采用離心脫水至含水率為80%后外運(yùn)處置。工藝流程見(jiàn)圖1。

4、主要處理構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

4.1 調(diào)蓄池

為滿足滇池治理對(duì)雨季合流區(qū)域溢流控制的要求，杜絕雨季支流溝渠初期雨水翻閘翻壩溢流，本項(xiàng)目調(diào)蓄池的調(diào)蓄量按15mm降雨量設(shè)計(jì)，有效容積為13300m³，采用半地下式矩形布置，除必要的建筑物、通風(fēng)孔、檢修孔外，均采用綠化覆土。平面尺寸為60.0m×44.9m，有效水深為5.1m，共分為8條沖洗廊道，廊道凈寬度為5m。排空時(shí)間為10h，排空泵3用1備，單臺(tái)設(shè)計(jì)流量為450m³/h，調(diào)蓄池壓力出水至污水站進(jìn)水管。采用門(mén)式?jīng)_洗方式，根據(jù)運(yùn)行水位自動(dòng)控制，同時(shí)配合手動(dòng)控制。

4.2 預(yù)處理單元

預(yù)處理單元主要包括粗格柵、進(jìn)水提升泵房、細(xì)格柵、平流沉砂池、混凝初沉池。

粗格柵渠與進(jìn)水泵房合建，粗格柵間隙為20mm，提升泵采用大、小泵搭配，小泵1臺(tái)，流量為80m³/h；大泵3臺(tái)，流量為170m³/h。細(xì)格柵間隙為3mm，沉砂池為2格，停留時(shí)間為58s，設(shè)計(jì)流速為0.12m/s。

本工程在生化池前設(shè)置混凝初沉池，一方面，污水中部分有機(jī)物在初沉池內(nèi)沉降去除，可減輕后續(xù)速分生化池的處理負(fù)荷；另一方面，由于工程對(duì)出水TP要求非常嚴(yán)格，通過(guò)混凝沉淀去除部分懸浮物，強(qiáng)化除磷效果。混凝初沉池設(shè)1座3格，每格依次為混合區(qū)、反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)，其中單格混合區(qū)有效容積為21.84m3，混合時(shí)間為8.6min；單格反應(yīng)區(qū)有效容積為26.2m3，反應(yīng)時(shí)間為11.6min；沉淀區(qū)采用豎流初沉池，單格平面尺寸為7.1m×6.5m，有效水深為2.5m，沉淀時(shí)間為1.1h，表面水力負(fù)荷為2.3m3（/m2·h），四周設(shè)置集水槽和出水堰板，出口堰負(fù)荷為1.5L/（m·s）。設(shè)置污泥泵2臺(tái)（冷備1臺(tái)），單臺(tái)流量為30m³/h。

4.3 多級(jí)速分池及斜管沉淀池

速分生化池是工藝核心，本工程對(duì)出水TN要求較高，需要在生化段使TN和NH3-N達(dá)標(biāo)，經(jīng)分析確定采用五級(jí)速分工藝，即“好氧—缺氧—好氧—缺氧—好氧”，停留時(shí)間分別為5、3、2、3、1h。由于進(jìn)水受季節(jié)性影響較大，將速分生化池分為4個(gè)模塊，共8組，每組規(guī)模為39m³/h，可根據(jù)來(lái)水量調(diào)整運(yùn)行組數(shù)。

整座速分池平面尺寸為77.88m×33.6m，有效水深為4.37~4.70m，單模塊具體內(nèi)部構(gòu)造如圖2所示（圖中尺寸均以m計(jì)）。

為了提高速分池的布水均勻性，在每級(jí)速分池中間設(shè)置過(guò)渡水池進(jìn)行水流再分配，進(jìn)、出口采用多孔配水墻均勻配水，同時(shí)每一級(jí)速分池豎向水流方向呈折線形，保證配水均勻和流離均勻。速分池內(nèi)填充好氧速分生化球和脫氮速分生化球，速分球直徑為6~10cm，球內(nèi)填充1~2cm改性聚氨酯塊和配重礫石，使球體與水密度接近，從而流離于水中，好氧速分生化球共計(jì)2790m3，脫氮速分生化球共計(jì)2355m3。整個(gè)池底布滿環(huán)狀曝氣管，設(shè)置6臺(tái)三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)，4用2備，每臺(tái)風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)1個(gè)模塊，風(fēng)量為16.6m³/min，通過(guò)控制曝氣量在水流方向形成多級(jí)好氧-缺氧單元。設(shè)置2臺(tái)碳源投加泵，1用1備，在中間3段速分池進(jìn)水端投加碳源，流量為656L/h，以達(dá)到良好的脫氮效果。在速分池內(nèi)，沿水流方向會(huì)形成細(xì)菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物完整的生物鏈，污泥齡較長(zhǎng)，排泥量極低，在每一個(gè)速分單元均設(shè)置了排泥閥。速分生化池通常不需要設(shè)置二沉池和污泥回流設(shè)施，也無(wú)需反沖洗，進(jìn)水、曝氣、污水凈化、固液分離都在1組速分池中完成。

由于生化除磷效果有限，在速分池后設(shè)置斜管沉淀池，強(qiáng)化化學(xué)除磷，減小后端氣浮負(fù)荷。斜管沉淀池與速分池合建，其平面尺寸為10.6m×33.6m，共8組，與速分池對(duì)應(yīng)布置，上升流速為0.36mm/s。

4.4 氣浮設(shè)備

相比傳統(tǒng)的混凝、沉淀、過(guò)濾單元，氣浮具有處理負(fù)荷高、占地面積小的特點(diǎn)。相關(guān)研究表明，氣浮工藝對(duì)懸浮態(tài)TP和磷酸鹽的去除效果較好，合理控制運(yùn)行參數(shù)可使出水TP≤0.05mg/L。本工程氣浮設(shè)備基礎(chǔ)平面尺寸為15.0m×15.0m，設(shè)置3組（2用1備），每組設(shè)計(jì)規(guī)模為156m3/h，功率為20kW。氣浮除磷效果與處理負(fù)荷、回流比、溶氣壓力及藥劑投加量有關(guān)，本項(xiàng)目選取表面負(fù)荷為15.8m3（/m2·h），回流比為10%，PAC投加量為60~150mg/L，PAM投加量為0~0.5mg/L。

4.5 纖維轉(zhuǎn)盤(pán)濾池

超極限除磷對(duì)固液分離要求較高，氣浮出水因含有微絮體，使得顆粒磷占比升高，而過(guò)濾單元可有效截留高負(fù)荷下氣浮出水的殘存微絮體，因此氣浮工藝需要與過(guò)濾工藝聯(lián)用。由于該污水站規(guī)模小、用地緊張，因此過(guò)濾單元選擇纖維轉(zhuǎn)盤(pán)濾池。設(shè)鋼混結(jié)構(gòu)的濾池1座，平面尺寸為8.0m×3.2m，高為3.5m。濾盤(pán)直徑為2m，數(shù)量為8個(gè)，濾速≤15m/h，過(guò)濾網(wǎng)孔徑≤5μm，平面過(guò)濾介質(zhì)抗拉強(qiáng)度≥600N/cm，有效過(guò)濾面積為45.6m2，單盤(pán)有效面積為5.7m2。配套反沖洗系統(tǒng)1套，反沖洗水就近排入廠區(qū)污水管，統(tǒng)一收集到進(jìn)水泵房。

4.6 紫外消毒渠及巴氏計(jì)量槽

紫外消毒渠平面尺寸為17.5m×3.5m，高為2.4m，紫外線消毒劑量>15mJ/cm2，配備6套機(jī)械自動(dòng)清洗系統(tǒng)，單套清洗壓力為0.25~0.4MPa。巴氏計(jì)量槽平面尺寸為13.0m×1.5m，高為1.89m，設(shè)計(jì)喉道寬度為0.25m，計(jì)量流量為3.0~250L/s。

4.7 加藥間

加藥單元主要包含初沉池、斜管沉淀池、氣浮設(shè)備中的PAC和PAM投加，以及速分池的碳源投加。每個(gè)投藥單元均配備對(duì)應(yīng)的配藥桶、儲(chǔ)藥桶和攪拌裝置，共設(shè)置計(jì)量泵20臺(tái)，10用10備。

4.8 污泥處理系統(tǒng)

排泥構(gòu)筑物主要有初沉池、速分池、斜管沉淀池、氣浮池，其中初沉池為污泥泵壓力排泥至儲(chǔ)泥池；速分池、斜管沉淀池、氣浮池為先重力排泥至排泥池，再通過(guò)污泥泵排至儲(chǔ)泥池。污泥脫水車(chē)間配套離心脫水機(jī)和污泥螺桿泵各2套，脫水后污泥暫存于污泥堆棚，由運(yùn)營(yíng)單位統(tǒng)一外運(yùn)處置。

5、處理效果及運(yùn)行費(fèi)用

5.1 處理效果

污水處理站自2020年1月運(yùn)行以來(lái)均能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，選取了2022年2月1日—7月31日連續(xù)6個(gè)月的生產(chǎn)報(bào)表進(jìn)行分析，污水處理效果見(jiàn)表2。

根據(jù)2022年上半年運(yùn)行數(shù)據(jù)可知，平均日處理污水量為5304m3/d，低于設(shè)計(jì)規(guī)模（7500m3/d）。由表2可知，本工程進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷不穩(wěn)定，波動(dòng)范圍較大，但出水COD≤30mg/L，平均去除率達(dá)到84.5%，能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，說(shuō)明所選工藝抗沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)，特別是將速分池劃分為8組，可根據(jù)來(lái)水量調(diào)整運(yùn)行數(shù)量。生化池未設(shè)置碳源過(guò)量監(jiān)測(cè)反饋儀表，但出水COD正常，說(shuō)明投加的碳源在生化段被充分利用，若出現(xiàn)碳源過(guò)量，深度處理氣浮設(shè)備對(duì)其仍有一定去除效果。本工程采用五級(jí)速分工藝，污水在每級(jí)速分池內(nèi)重復(fù)多次發(fā)生厭氧、好氧、硝化、反硝化交替作用，脫氮環(huán)境良好；同時(shí)在缺氧段投加碳源，提高了大量附著于速分球上硝化菌和反硝化菌的脫氮能力，NH3-N和TN平均去除率分別達(dá)到98.7%和92.1%。對(duì)TP的平均去除率高達(dá)99.0%，說(shuō)明高效溶氣氣浮對(duì)絮凝后不溶性磷酸鹽沉淀物的固液分離效果較好，過(guò)濾單元對(duì)氣浮出水中微絮體實(shí)現(xiàn)了有效攔截。從實(shí)際處理效果分析，本工程采用的速分生化技術(shù)運(yùn)行穩(wěn)定，集生化反應(yīng)、沉淀和過(guò)濾于一體，微生物生長(zhǎng)快，啟動(dòng)時(shí)間短，產(chǎn)泥量低，結(jié)合氣浮+過(guò)濾深度處理單元，實(shí)現(xiàn)了高效降碳、脫氮除磷的目標(biāo)。綜上，污水處理站出水COD可以穩(wěn)定達(dá)到昆明市地標(biāo)DB5301/T43—2020的B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，TN、TP已經(jīng)達(dá)到A級(jí)限值，整體處理效果優(yōu)于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

5.2 運(yùn)行成本

運(yùn)行成本核算主要包含電耗、藥耗及生產(chǎn)管理人員產(chǎn)生的費(fèi)用，本工程單位水量處理經(jīng)營(yíng)成本為1.63元/m3，其中電費(fèi)為0.41元/m3、藥劑費(fèi)（包括乙酸鈉、PAC、PAM）為0.87元/m3、生產(chǎn)管理人員及維修管理費(fèi)用為0.35元/m3。

6、結(jié)論

該工程解決了河道沿線污水無(wú)出路的問(wèn)題，將現(xiàn)狀直排河道污水、溢流進(jìn)入河道的污水進(jìn)行有效收集并就地處理，改善水質(zhì)的同時(shí)增加了河道生態(tài)補(bǔ)水量，工程效益明顯。隨著治理力度加大，滇池流域新建的污水處理設(shè)施和現(xiàn)存的污水處理廠都將執(zhí)行昆明地方污水排放標(biāo)準(zhǔn)。本工程采用初沉池—多級(jí)速分生化池—斜管沉淀池—?dú)飧〕亍�纖維轉(zhuǎn)盤(pán)濾池組合處理工藝，從實(shí)際運(yùn)行情況看，出水穩(wěn)定達(dá)到昆明市地標(biāo)《城鎮(zhèn)污水處理廠主要水污染物排放限值》（DB5301/T43—2020）B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中TN和TP滿足A級(jí)限值（TN≤5mg/L、TP≤0.05mg/L）的要求；除TN外，其余主要指標(biāo)均已達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838—2002）中Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際運(yùn)行效果優(yōu)于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，且整套污水處理工藝運(yùn)行費(fèi)用合計(jì)1.63元/m3，有一定工程參考價(jià)值。（來(lái)源：中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司）