1、項目概況

滇池位于云貴高原中部，是昆明賴以生存和發(fā)展的基礎，滇池保護治理是昆明最大的生態(tài)工程。昆明市2018年2月出臺了《滇池保護治理三年攻堅行動實施方案（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荷運行，無法承接河道沿線截流污水以及雨季合流污水，導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，以排污口對應的納污片區(qū)為單位，建設分散式污水處理站�？紤]雨季合流污水，在重點合流口建設調(diào)蓄池，與污水處理站聯(lián)動運行。

隨著滇池治理進入新時期，對流域內(nèi)污水處理排放標準提出了較高的要求，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)布的地方標準更為嚴格，使得污水處理設計難度加大。

該污水處理站設計之初，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)，但本工程運行按照該標準執(zhí)行相應排放限值。該污水處理站設計規(guī)模為7500m3/d，占地面積0.84hm2，廠區(qū)初步設計工程一類費用為5927.31萬元。該工程于2020年1月進行了分項驗收，目前已經(jīng)正式運行3年。

2、設計進、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，服務區(qū)域內(nèi)排水體制為合流制，旱季污水通過截流管道進入污水處理站，通過實時監(jiān)測旱季污水量約為3500m3/d，雨季片區(qū)內(nèi)15mm降雨量的合流污水先進入調(diào)蓄池，再錯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)補水。根據(jù)滇池治理要求，出水TN、TP需達到昆明市地標DB5301/T43—2020的A級限值要求（TN≤5mg/L、TP≤0.05mg/L），其他指標需達到B級標準。設計進、出水水質(zhì)見表1。

3、工藝流程

針對實際情況，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筑物；②排水方式為合流制，旱、雨季來水水質(zhì)及水量波動大；③出水TN≤5mg/L、TP≤0.05mg/L，在國內(nèi)屬于較高要求，僅靠傳統(tǒng)處理工藝無法滿足。

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

結合昆明市污水處理工藝應用情況，核心二級生物處理推薦采用速分工藝。該工藝通過填充特殊結構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，通過流離聚集和多項生物反應，完成固液分離、有機物降解和含氮污染物的去除。與傳統(tǒng)生化工藝相比，速分技術流程簡單、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，速分技術可解決本項目用地緊張的問題，同時利用其啟動快的特點可將速分池設置為多個模塊，根據(jù)來水量調(diào)整運行模式，解決水量波動大的問題。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)形成多級好氧、缺氧單元，并結合碳源投加，提高脫氮能力，使出水TN≤5mg/L。結合相關中試研究和昆明市污水處理超極限除磷的實例，深度處理推薦采用氣浮+過濾工藝，可使出水TP≤0.05mg/L。

根據(jù)用地條件，從運行效果、管理技術、運行費用等方面分析，最終確定處理工藝為初沉池—多級速分生化池—斜管沉淀池—氣浮池—纖維轉盤濾池，采用紫外線消毒，污泥采用離心脫水至含水率為80%后外運處置。工藝流程見圖1。

4、主要處理構筑物及設計參數(shù)

4.1 調(diào)蓄池

為滿足滇池治理對雨季合流區(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，本項目調(diào)蓄池的調(diào)蓄量按15mm降雨量設計，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。排空時間為10h，排空泵3用1備，單臺設計流量為450m³/h，調(diào)蓄池壓力出水至污水站進水管。采用門式?jīng)_洗方式，根據(jù)運行水位自動控制，同時配合手動控制。

4.2 預處理單元

預處理單元主要包括粗格柵、進水提升泵房、細格柵、平流沉砂池、混凝初沉池。

粗格柵渠與進水泵房合建，粗格柵間隙為20mm，提升泵采用大、小泵搭配，小泵1臺，流量為80m³/h；大泵3臺，流量為170m³/h。細格柵間隙為3mm，沉砂池為2格，停留時間為58s，設計流速為0.12m/s。

本工程在生化池前設置混凝初沉池，一方面，污水中部分有機物在初沉池內(nèi)沉降去除，可減輕后續(xù)速分生化池的處理負荷；另一方面，由于工程對出水TP要求非常嚴格，通過混凝沉淀去除部分懸浮物，強化除磷效果�；炷�初沉池設1座3格，每格依次為混合區(qū)、反應區(qū)和沉淀區(qū)，其中單格混合區(qū)有效容積為21.84m3，混合時間為8.6min；單格反應區(qū)有效容積為26.2m3，反應時間為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，沉淀時間為1.1h，表面水力負荷為2.3m3（/m2·h），四周設置集水槽和出水堰板，出口堰負荷為1.5L/（m·s）。設置污泥泵2臺（冷備1臺），單臺流量為30m³/h。

4.3 多級速分池及斜管沉淀池

速分生化池是工藝核心，本工程對出水TN要求較高，需要在生化段使TN和NH3-N達標，經(jīng)分析確定采用五級速分工藝，即“好氧—缺氧—好氧—缺氧—好氧”，停留時間分別為5、3、2、3、1h。由于進水受季節(jié)性影響較大，將速分生化池分為4個模塊，共8組，每組規(guī)模為39m³/h，可根據(jù)來水量調(diào)整運行組數(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)部構造如圖2所示（圖中尺寸均以m計）。

為了提高速分池的布水均勻性，在每級速分池中間設置過渡水池進行水流再分配，進、出口采用多孔配水墻均勻配水，同時每一級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2790m3，脫氮速分生化球共計2355m3。整個池底布滿環(huán)狀曝氣管，設置6臺三葉羅茨鼓風機，4用2備，每臺風機對應1個模塊，風量為16.6m³/min，通過控制曝氣量在水流方向形成多級好氧-缺氧單元。設置2臺碳源投加泵，1用1備，在中間3段速分池進水端投加碳源，流量為656L/h，以達到良好的脫氮效果。在速分池內(nèi)，沿水流方向會形成細菌、原生動物、后生動物完整的生物鏈，污泥齡較長，排泥量極低，在每一個速分單元均設置了排泥閥。速分生化池通常不需要設置二沉池和污泥回流設施，也無需反沖洗，進水、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，在速分池后設置斜管沉淀池，強化化學除磷，減小后端氣浮負荷。斜管沉淀池與速分池合建，其平面尺寸為10.6m×33.6m，共8組，與速分池對應布置，上升流速為0.36mm/s。

4.4 氣浮設備

相比傳統(tǒng)的混凝、沉淀、過濾單元，氣浮具有處理負荷高、占地面積小的特點。相關研究表明，氣浮工藝對懸浮態(tài)TP和磷酸鹽的去除效果較好，合理控制運行參數(shù)可使出水TP≤0.05mg/L。本工程氣浮設備基礎平面尺寸為15.0m×15.0m，設置3組（2用1備），每組設計規(guī)模為156m3/h，功率為20kW。氣浮除磷效果與處理負荷、回流比、溶氣壓力及藥劑投加量有關，本項目選取表面負荷為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 纖維轉盤濾池

超極限除磷對固液分離要求較高，氣浮出水因含有微絮體，使得顆粒磷占比升高，而過濾單元可有效截留高負荷下氣浮出水的殘存微絮體，因此氣浮工藝需要與過濾工藝聯(lián)用。由于該污水站規(guī)模小、用地緊張，因此過濾單元選擇纖維轉盤濾池。設鋼混結構的濾池1座，平面尺寸為8.0m×3.2m，高為3.5m。濾盤直徑為2m，數(shù)量為8個，濾速≤15m/h，過濾網(wǎng)孔徑≤5μm，平面過濾介質(zhì)抗拉強度≥600N/cm，有效過濾面積為45.6m2，單盤有效面積為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)一收集到進水泵房。

4.6 紫外消毒渠及巴氏計量槽

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套機械自動清洗系統(tǒng)，單套清洗壓力為0.25~0.4MPa。巴氏計量槽平面尺寸為13.0m×1.5m，高為1.89m，設計喉道寬度為0.25m，計量流量為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、氣浮設備中的PAC和PAM投加，以及速分池的碳源投加。每個投藥單元均配備對應的配藥桶、儲藥桶和攪拌裝置，共設置計量泵20臺，10用10備。

4.8 污泥處理系統(tǒng)

排泥構筑物主要有初沉池、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，再通過污泥泵排至儲泥池。污泥脫水車間配套離心脫水機和污泥螺桿泵各2套，脫水后污泥暫存于污泥堆棚，由運營單位統(tǒng)一外運處置。

5、處理效果及運行費用

5.1 處理效果

污水處理站自2020年1月運行以來均能穩(wěn)定達標，選取了2022年2月1日—7月31日連續(xù)6個月的生產(chǎn)報表進行分析，污水處理效果見表2。

根據(jù)2022年上半年運行數(shù)據(jù)可知，平均日處理污水量為5304m3/d，低于設計規(guī)模（7500m3/d）。由表2可知，本工程進水有機負荷不穩(wěn)定，波動范圍較大，但出水COD≤30mg/L，平均去除率達到84.5%，能夠穩(wěn)定達標，說明所選工藝抗沖擊負荷能力較強，特別是將速分池劃分為8組，可根據(jù)來水量調(diào)整運行數(shù)量。生化池未設置碳源過量監(jiān)測反饋儀表，但出水COD正常，說明投加的碳源在生化段被充分利用，若出現(xiàn)碳源過量，深度處理氣浮設備對其仍有一定去除效果。本工程采用五級速分工藝，污水在每級速分池內(nèi)重復多次發(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平均去除率分別達到98.7%和92.1%。對TP的平均去除率高達99.0%，說明高效溶氣氣浮對絮凝后不溶性磷酸鹽沉淀物的固液分離效果較好，過濾單元對氣浮出水中微絮體實現(xiàn)了有效攔截。從實際處理效果分析，本工程采用的速分生化技術運行穩(wěn)定，集生化反應、沉淀和過濾于一體，微生物生長快，啟動時間短，產(chǎn)泥量低，結合氣浮+過濾深度處理單元，實現(xiàn)了高效降碳、脫氮除磷的目標。綜上，污水處理站出水COD可以穩(wěn)定達到昆明市地標DB5301/T43—2020的B級標準，TN、TP已經(jīng)達到A級限值，整體處理效果優(yōu)于設計標準。

5.2 運行成本

運行成本核算主要包含電耗、藥耗及生產(chǎn)管理人員產(chǎn)生的費用，本工程單位水量處理經(jīng)營成本為1.63元/m3，其中電費為0.41元/m3、藥劑費（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用為0.35元/m3。

6、結論

該工程解決了河道沿線污水無出路的問題，將現(xiàn)狀直排河道污水、溢流進入河道的污水進行有效收集并就地處理，改善水質(zhì)的同時增加了河道生態(tài)補水量，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準。本工程采用初沉池—多級速分生化池—斜管沉淀池—氣浮池—纖維轉盤濾池組合處理工藝，從實際運行情況看，出水穩(wěn)定達到昆明市地標《城鎮(zhèn)污水處理廠主要水污染物排放限值》（DB5301/T43—2020）B級標準，其中TN和TP滿足A級限值（TN≤5mg/L、TP≤0.05mg/L）的要求；除TN外，其余主要指標均已達到《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838—2002）中Ⅳ類標準，實際運行效果優(yōu)于設計標準，且整套污水處理工藝運行費用合計1.63元/m3，有一定工程參考價值。（來源：中國市政工程中南設計研究總院有限公司）