东莞市某污水处理厂智滤池改造工程实例

谢汉祺

东莞市石鼓污水处理有限公司樟木头分公司  广东东莞 523000

摘要：东莞市某污水处理厂采用智滤池代替传统的二沉池，然而在实际运行过程中，智滤池滤料易堵塞，导致智滤池出水不稳定。为解决智滤池跑泥现象，污水厂于2022年6月 ~ 8月期间对智滤池进行设计改造。此次改造分为两个阶段，第一阶段先对智滤池配水管进行改造，新增配水管和过水口，使得智滤池布水更加均匀；第二阶段则在智滤池外围安装超越管路，让部分水量走智滤池旁通管，以减少智滤池冲击负荷。结果表明，此次改造提高了智滤池最大进水流量，减少跑泥现象的发生，解决了鼓风机因滤网堵塞出口压力过大而自动停机的问题，而且通过安装和调试超越管，为污水处理厂的污水处理提供新的解决方案。

关键词：污水处理厂；智滤池；超越管

中图分类号：TU992    文献标识：B    文章编号：

智滤池是广东中科鸿捷环保科技有限公司自主研发的无沉淀池式高效精密过滤水处理设备，可代替传统的二沉池，具有占地面积小、出水SS低、自动化控制程度高等优点[1]。然而，在实际运行期间，当进水负荷增大时，智滤池出现跑泥现象，滤池滤料发生堵塞，导致智滤池出水水质下降。针对这一问题，污水处理厂和设备厂家多次进行现场设备勘察，最终于2022年8月22日完成智滤池配水管及超越管的施工整改。

1 污水处理厂改造前运行情况

1.1项目背景概况

东莞市某污水处理厂于2021年10月1日正式投产运营，设计规模为1万m3/d，总变化系数1.58，占地面积2.11万平方米，项目投资4159.52万元，总服务面积约4.19平方公里，服务人口约1.2万，进水主要由市民生活污水组成，出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A标准、广东省地方标准《水污染排放限值》DB44/26-2001第二时段的一级标准以及《淡水河、石马河流域水污染物排放标准》（DB44/2050-2017)第二时段限值中的较严者。进、出水设计水质见表1：

表1 污水厂设计进出水浓度

Table1 Influent and effluent quality of wastewater treatment plant

项目	CODCr (mg/L)	BOD5 (mg/L)	SS (mg/L)	NH3-N (mg/L)	TN (mg/L)	TP (mg/L)	pH	粪大肠菌群数 （个/L）
设计进水水质	250	130	150	30	40	4	6~9	/
设计出水水质	≤40	≤10	≤10	≤1.5	≤15	≤0.3	6~9	≤1000

为确保出水水质，污水厂主体工艺（图1）采用“旋流沉砂池+改良型AAO工艺+智滤池+高效沉淀池+滤布滤池+紫外消毒”。前置预缺氧池可以提高脱氮除磷效能[2]，同时，预缺氧池和厌氧池两段进水优化了进水碳源在生化池中的分布，从而提高了系统的反硝化脱氮和反硝化除磷性能[3]。污水厂建成后，按其水量和污染物浓度计算，每年可减少向河道排放污水365万吨，其中主要污染物削减量：化学需氧量766.5吨/年、氨氮104.025吨/年、总磷13.505吨/年。

图1 污水厂工艺流程图

Fig.1  Flow chart of wastewater treatment plant

1.2智滤池改造前运行情况

污水厂现有智滤池一座，池体尺寸26.28 m（长）×6.01 m（宽）×5.5 m（深）， 共114套直滤组件，处理负荷3.7 m3/（m2·h），峰值处理负荷达到5.8 m3/（m2·h），并配由2套污泥回流泵和2套剩余污泥泵。智滤池一体化设备包含上向流式滤池结构、泥水分离直滤组件和移动式高效反冲洗设备三大特色（图2）。智滤池底部铺设4根DN300配水支管和1根DN500配水主管，生化池出水经配水管上向流式通过滤池底部沉淀区后到达滤池上部精密过滤组件区，此时水中的悬浮物被过滤组件中的精密过滤层有效截留，滤后水由精密直滤组件上端进入滤后清水区，最后通过出水口排出。滤池运行一段时间后，随着精密过滤组件中截留的水中悬浮物逐渐增多，滤池的水头损失逐渐增大，过滤通量变小，因此，需启动反冲洗。移动式高效反冲洗设备与过滤方向相反，利用复合能量波反冲，将过滤组件滤层中截留积累的絮体悬浮物冲洗至池内泥斗区并通过排泥管排出池外，从而快速恢复过滤组件的过滤通量。

  （a）                         （b）

图2   智滤池（a）及其工作原理（b）

Fig.2  Intelligent filter（a）and operating principle（b）

1.3智滤池存在的问题

污水处理厂使用的智滤池及成套设备于2021年8月份开始调试，9月份正式运行。在运行期间，当进水负荷增大时，智滤池出现跑泥现象，导致智滤池滤料发生堵塞，智滤池出水水质下降，且当滤网堵塞严重时，生化池不能正常出水，这就大大增加了鼓风机出口压力，造成鼓风机自动停机现象的发生。随着污水排放标准的不断提高，污水处理厂设备和工艺的稳定运行愈发关键

[4]，因此，污水厂联合设备厂家于2022年3月19日开始，多次进行现场技术勘察。

1.4原因分析及优化改造思路

对智滤池管道、设备、水质情况等全系统进行相关排查后，初步判定造成智滤池跑泥的原因主要为：1、底部泥位较高，在反冲洗行车的扰动下出现污泥悬浮导致跑泥；2、流量突增时，进水管水流搅动底部已沉淀的污泥上浮导致跑泥；3、智滤池泥斗坡度过小，靠近周边墙壁的污泥未能通过外回流泵抽走，导致周边泥位过高，从而跑泥；4、智滤池布水不均，导致池底两个泥斗泥量不一致，前端容易跑泥。

综上所述，在多方面因素的影响下，智滤池底部污泥沉淀效果不佳，造成智滤池泡泥、滤料堵塞的情况。因此，污水厂与设备厂家于2022年6月22日 ~ 6月23日对智滤池配水管进行施工整改。此后，污水厂维修组人员于2022年8月13日 ~ 8月22日在智滤池安装超越管。

2智滤池改造内容

2.1 智滤池配水管改造

智滤池改造于2022年6月份开始动工，根据施工方案，第一阶段先对智滤池配水管进行改造。整改方案涉及的内容主要有原配水管主管开孔、主配水管延长管焊接、原支管出水孔径缩小，主要改造内容如下：

（1）原4根DN300配水支管不变，减小支管出水孔径；

（2）在现有DN500配水主管上开孔出水，增大配水均匀性；

（3）主管末尾增加一段4m长的DN300管道 ，管中心与DN500配水主管中心一致。

DN500配水主管开孔数量11个，新增DN300管道开孔数量3个，共14个，加上原DN300配水支管4个，现共计18个过水孔（图3）。 每段的每个孔口大小如下：Φ1=162；Φ2=158；Φ3=148；Φ4=136；孔口间隔1.5m；开孔方向，沿管中心水平方向交错开孔；4个DN300支管的开口大小改为Φ150，管中心标高与主管中心标高一致。

整改前，污水厂智滤池配水管布水方式为仅通过主管上4根DN300配水支管进行配水，根据跟踪智滤池设备运行状况，观察到池面部分区域存在出水较浑浊情况。正常运行时，池面4根DN300配水支管水流出口对应位置处有较多悬浮物穿透滤层，影响智滤池出水质量。由于智滤池配水管道只有4根DN300配水管出水，存在配水较集中问题，导致出水口处附近污泥负荷大，影响智滤池出水质量。整改后，污水厂智滤池布水方式改为配水管主管和支管多点配水，利用新接DN300的延长管上的开孔和在主管分段穿孔均匀多点布水。

图3 配水管整改方案

Fig.3  Rectification plan for water distribution pipe

2.2 智滤池超越管安装

第二阶段安装超越管路，整改方案涉及的内容主要有支撑架的焊接和超越管管路的铺设。主要工作内容如下：

（1）分别在生化池廊道和智滤池外围廊道焊接5个横向宽度为0.8 m的支撑架。生化池廊道管道持平地面高度焊接，智滤池外围廊道超越管架空高度为2 m；

（2）在智滤池进水管方向焊接两个横向宽度为0.8 m的支撑架，管道架空高度为2 m，首端接生化池廊道超越管，末端接智滤池外围超越管。

（3）铺设长为65 m的DN300超越管。

3智滤池配水管改造后运行情况分析

3.1 智滤池进水负荷率提高

污水厂智滤池整改后布水方式由支管四点出水，改为由主管、支管多点出水。通过追踪改造后污水厂在暴雨时段的进水情况，发现智滤池运行较为平稳、池面清澈，进水最大流量由整改前214 m3/h提高到322 m3/h，进水负荷率由整改前51% 提升到77%。

3.2 设备运行稳定性提高

智滤池配水管整改后，出水稳定清澈，未出现大规模跑泥情况，出水SS由整改前38 mg/L降低至15 mg/L，滤网表面干净整洁，通量保持正常；整改前生化池液面距离走道地面0.75 m，设计高度为1 m，目前距离0.98 m左右；鼓风机出口压力基本在0.07-0.08 Mpa左右，整改后鼓风机出口压力恢复至0.05-0.06 Mpa，整改后较好的缓解了风管压力，解决了鼓风机因滤网堵塞导致生化池出水不畅，出口压力过大而自动停机的问题，具有显著的环境和经济效益。

4 超越管改造后的工艺调试和运行效果

4.1 超越管系统调试

为防止暴雨期间，泵房液位突增导致污水溢流，以及防止进水流量过大导致智滤池跑泥，故在智滤池安装超越管，让部分水量走智滤池旁通管，以减少智滤池冲击负荷。超越管开停具体操作步骤如下：

（1）根据现实液位上涨情况，预留好充足的好氧池污泥沉淀时间，一般为30分钟；

（2）风机停止曝气，观察好氧池活性污泥沉淀情况，让好氧池末端污泥沉淀（30分钟）；

（3）待好氧池污泥沉淀后，打开智滤池旁通管阀门，开度为5圈，让部分好氧池出水走旁通；

（4）观察智滤池、高效沉淀池进出水情况，对高效池反应池混合液进行采样，观察水杯内泥水分离情况，适当增大PAM投加量；

（5）待出水流量稳定后，缓慢提升进水流量，再重复步骤4；

（6）在打开旁通阀运行2小时后，逐步降低进水流量到250以下，关闭旁通阀，恢复正常曝气。

需要注意的是，在开超越管旁通阀时停止曝气，但是曝气停止时间不能超过3小时。待液位上升后再重复以上步骤，以此间歇开启旁通阀。

4.2 试运行结果

2022年8月25号，首次测试穿越管。旁通阀开5圈，进水流量250 m³/h，高效池混合液沉淀效果良好，矾花较大。当进水流量达到300 m³/h、旁通阀开度仍为5圈时，生化池部分污泥堆积在好氧池末端，开始向出水口外溢，高效池进水泥量增多，此时，增大PAM投加量，可确保高效沉淀池无跑泥现象的发生；2022年8月26号，再次试验超越管，进水流量250 m³/h，高效池混合液沉淀效果良好；2022年9月30号，进水流量最高可达284 m³/h，高效池混合液沉淀效果良好。但由于数据样本量太少，不能准确得出安装超越管之后能承受的最大瞬时流量，

5 结论

本次改造针对污水厂智滤池跑泥现象，对智滤池的配水管进行改造，并在智滤池外围增设超越管。经过合理的设计，不仅使得智滤池最大进水流量提高了50%，减少跑泥现象，满足出水要求，提高了鼓风机等设备的稳定性，而且还通过安装超越管，让部分水量走智滤池旁通管，直接进入高效沉淀池，为污水处理厂提供新的污水处理方案。

参考文献

[1]徐宏康,樊炜成,吕春燕,等. 一种终结多年来称霸水处理的斜管沉淀池和快滤池的新技术——智滤池及其实际工程的应用[C]//.2014年第12届全国水处理化学大会暨学术研讨会论文摘要集.2014:150-151.

[2]高洋,程洁红,戴界红. 城镇污水处理厂A2/O工艺脱氮除磷潜力的研究[J]. 中国给水排水,2017,33(7):89-93.

[3]荣懿,刘小钗,何音旋,等.A2/O流量分配处理低C/N污水性能与微生物结构优化[J].环境科学,2019,40(09):4113-4120.

[4]王建利,陈霖,魏寿廷,等.基于南方典型水质的奥贝尔氧化沟升级改造[J].中国给水排水,2022,38(16):96-100.