上海奉賢東部污水處理廠擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)概況

萬(wàn)水龍，姚行平

（1. 上海市奉賢區(qū)排水運(yùn)行管理中心，上海 201400；2. 上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海 200092）

1 工程概況

奉賢區(qū)位于上海市南部，北倚黃浦江，南臨杭州灣，距離市中心約42 km。奉賢東部污水處理系統(tǒng)服務(wù)范圍為金匯港以東地區(qū)，主要包括奉城中心鎮(zhèn)、金匯鎮(zhèn)、四團(tuán)鎮(zhèn)、青村鎮(zhèn)、錢(qián)橋社區(qū)以及海灣中心鎮(zhèn)等各鎮(zhèn)（區(qū)），總服務(wù)面積約334.5 km2，總服務(wù)人口35 萬(wàn)人。

奉賢東部污水處理廠規(guī)劃年限至2020 年，規(guī)劃污水量為20 萬(wàn)m3／d。一期工程服務(wù)對(duì)象以生活污水為主，處理規(guī)模為5 萬(wàn)m3／d，出水執(zhí)行上海市污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，采用多點(diǎn)進(jìn)水A／O處理工藝，尾水排放杭州灣，2007 年投入運(yùn)行，擬提標(biāo)改造至《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)B 出水標(biāo)準(zhǔn)。

奉賢東部污水處理廠擴(kuò)建工程服務(wù)范圍主要是星火開(kāi)發(fā)區(qū)，處理對(duì)象以工業(yè)廢水為主（工業(yè)廢水與生活污水比例約為7 ∶3），處理規(guī)模為7 萬(wàn)m3／d。星火開(kāi)發(fā)區(qū)工業(yè)廢水以石化、醫(yī)藥、化工、印染、造紙等為主。擴(kuò)建工程污水處理采用水解酸化—A／A／O 工藝，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)，尾水與一期工程匯合后排放杭州灣，于2009 年建成通水。

2 工程規(guī)模

2.1 設(shè)計(jì)水量

奉賢東部污水處理廠擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)規(guī)模7 萬(wàn)m3／d，總變化系數(shù)K=1.34，各構(gòu)筑物除生物反應(yīng)池按平均流量設(shè)計(jì)外，其余構(gòu)筑物按高峰流量設(shè)計(jì)。

2.2 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

參照類(lèi)似地區(qū)污水廠的設(shè)計(jì)及實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)，結(jié)合《污水納入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，并考慮到企業(yè)因突發(fā)情況超標(biāo)排放及部分企業(yè)不能達(dá)標(biāo)排放，進(jìn)水水質(zhì)應(yīng)留有余地。污水處理尾水排放杭州灣，排放達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)即可，但考慮到長(zhǎng)江、杭州灣水質(zhì)要求可能進(jìn)一步提高等因素，擴(kuò)建工程污水處理的出水水質(zhì)按《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）的一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。據(jù)此確定擴(kuò)建工程的主要進(jìn)水水質(zhì)及出水水質(zhì)如表1。

表1 擴(kuò)建工程進(jìn)出水水質(zhì)表Tab.1 Water Quality of Influent and Effluent

3 工藝設(shè)計(jì)方案

3.1 污水處理工藝

3.1.1 污水處理工藝路線

根據(jù)對(duì)星火開(kāi)發(fā)區(qū)污水水質(zhì)的多層次分析以及類(lèi)似工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)區(qū)污水在做好企業(yè)預(yù)處理達(dá)到規(guī)定的納管標(biāo)準(zhǔn)后，采用二級(jí)生物處理法在技術(shù)上是可行的，經(jīng)濟(jì)上也比較合理。但由于開(kāi)發(fā)區(qū)企業(yè)較多，污水的水質(zhì)和水量在時(shí)間分布上很不均勻，因此必須采取有效的預(yù)處理措施，對(duì)水質(zhì)水量進(jìn)行均化，以確保二級(jí)生物處理過(guò)程的有效進(jìn)行。據(jù)此確定污水處理工藝路線為：企業(yè)預(yù)處理達(dá)到納管標(biāo)準(zhǔn)→污水廠預(yù)處理→生化處理

3.1.1 預(yù)處理工藝

（1）預(yù)處理目的

根據(jù)本工程所處理污水的特性及二級(jí)生化處理工藝的要求，預(yù)處理應(yīng)達(dá)到緩解水質(zhì)波動(dòng)對(duì)活性污泥的沖擊和去除懸浮固體，減輕后續(xù)生物處理負(fù)荷兩個(gè)目標(biāo)。

（2）預(yù)處理工藝

根據(jù)預(yù)處理要達(dá)到的目標(biāo)，本工程采用沉砂、調(diào)節(jié)的方法。調(diào)節(jié)池通常有線內(nèi)設(shè)置和線外設(shè)置兩種，由于線內(nèi)設(shè)置的均質(zhì)、均量效果好，因此本工程推薦采用線內(nèi)設(shè)置調(diào)節(jié)池。組成形式如下：沉砂池出水→調(diào)節(jié)池→水解酸化池。

3.1.2 水解酸化處理工藝

對(duì)開(kāi)發(fā)區(qū)廢水水質(zhì)的分析結(jié)果表明，各企業(yè)廢水COD 濃度均較高，但可生化性較好，經(jīng)各企業(yè)預(yù)處理后，易生物降解或者SS 中含有的COD 得到了較大的去除，廢水可生化性下降。進(jìn)水水質(zhì)確定B／C比約為0.36，屬于可生化處理廢水。為改善污水的可生化性，必須通過(guò)厭氧處理實(shí)現(xiàn)難降解有機(jī)物的轉(zhuǎn)化，通過(guò)分子結(jié)構(gòu)的改變（如開(kāi)環(huán)、斷鍵、裂解、基團(tuán)取代、還原等）使結(jié)構(gòu)復(fù)雜的難生物降解有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可慢速或快速降解的有機(jī)物。除此之外，水解酸化過(guò)程還能提高微生物的活性，抵抗有毒有害物質(zhì)侵害，防止污泥膨脹和微生物的流失。因此，需在好氧生化處理階段前增設(shè)厭氧水解（酸化）處理工藝。通過(guò)向水解酸化池投加FeSO4，在除磷、脫色的同時(shí)，還可通過(guò)增加還原作用而提高水解酸化效果。

由于本工程污水處理規(guī)模較大，因此采用帶沉淀池的水解酸化池，即在水解酸化池后設(shè)置中沉池，中沉污泥回流至水解酸化池，以保持水解酸化池內(nèi)一定的污泥濃度。此法由于系統(tǒng)內(nèi)活性污泥濃度靠污泥回流獲得，存在污泥回流量大、污泥濃度低的特點(diǎn)。

3.1.3 生物脫氮除磷工藝

A／A／O 工藝處理效果良好，且管理比較方便，并且有許多改良工藝，可以靈活運(yùn)行，因此本工程采用此工藝。

A／A／O 工藝是一種典型的除磷脫氮工藝[1-3]，其生物反應(yīng)池由ANAEROBIC（厭氧）、ANOXIC（缺氧）和OXIC（好氧）三段組成，其典型工藝流程見(jiàn)圖1。這是一種推流式的前置反硝化型BNR 工藝，其特點(diǎn)是厭氧、缺氧和好氧三段功能明確，界線分明，可根據(jù)進(jìn)水條件和出水要求，人為地創(chuàng)造和控制三段的時(shí)空比例和運(yùn)轉(zhuǎn)條件，只要碳源充足（TKN／COD≤0.08或BOD／TKN≥3）便可根據(jù)需要達(dá)到比較高脫氮率。

常規(guī)生物脫氮除磷工藝呈厭氧（A1）／缺氧（A2）／好氧（O）的布置形式。該布置在理論上基于這樣一種認(rèn)識(shí)，即：聚磷微生物有效釋磷水平的充分與否，對(duì)于提高系統(tǒng)的除磷能力具有極端重要的意義，厭氧區(qū)在前可以使聚磷微生物優(yōu)先獲得碳源并得以充分釋磷見(jiàn)圖1。

3.1.4 工藝流程的確定

綜上分析，確定污水處理工藝流程見(jiàn)圖2。

3.2 污泥處理工藝

圖1 污水處理A／A／O 工藝流程圖Fig.1 Flow Chart of A／A／O Process

本工程污泥處理采用污泥機(jī)械濃縮脫水的方案，縮短污泥的停留時(shí)間，減少和避免污泥液中磷的釋放，污泥濃縮脫水至含水率80 %，外運(yùn)至奉賢區(qū)污泥處理廠進(jìn)行好氧發(fā)酵進(jìn)一步處理。污泥處理流程見(jiàn)圖3。

圖2 污水處理工藝流程圖Fig.2 Flow Chart of Wastewater Treatment

圖3 污泥處理工藝流程圖Fig.3 Flow Chart of Sludge Treatment

4 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

4.1 污水處理構(gòu)筑物

（1）粗格柵井及進(jìn)水泵房

粗格柵間1 座，與進(jìn)水泵房合建，矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。粗格柵井內(nèi)安裝2 臺(tái)寬1 100 mm，柵距20 mm，安裝角度75 °的機(jī)械粗格柵。在每臺(tái)格柵前設(shè)置1 臺(tái)1 000 mm×1 000 mm 電動(dòng)鑄鐵閘門(mén)，用于格柵的檢修和切換使用。柵渣通過(guò)設(shè)在格柵后的螺旋輸送機(jī)和壓榨機(jī)輸送至垃圾桶內(nèi)外運(yùn)處置。

進(jìn)水泵房?jī)?nèi)選用6 臺(tái)立式污水泵，4 用2 備，單泵設(shè)計(jì)流量為271 L／s，揚(yáng)程為15.5 m，電機(jī)功率為75 kW。

（2）細(xì)格柵及曝氣沉砂池

細(xì)格柵井與沉砂池合建，分2 池。

細(xì)格柵井內(nèi)安裝2 套1 800 mm、柵距6 mm 的細(xì)格柵，安裝角度75 °，柵后設(shè)螺旋輸送機(jī)，用于細(xì)格柵柵渣的輸送，便于外運(yùn)處置。為便于細(xì)格柵和沉砂池的檢修及分組運(yùn)行，在細(xì)格柵前設(shè)置手動(dòng)渠道閘門(mén)。

曝氣沉砂池單池平面尺寸為L(zhǎng)×B=24 m×3.1 m，有效水深為2.6 m，水力停留時(shí)間為5.9 分鐘（高峰流量），在曝氣沉砂池底部設(shè)置超越曝氣沉砂池的超越渠道。曝氣沉砂池流態(tài)為旋流推進(jìn)式，池中設(shè)垂直隔板，起到穩(wěn)流和截污的效果。

（3）調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池共2 座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。單座尺寸為43.05 m×43.05 m×8.3 m，水深7.5 m，有效容積13 230 m3，水力停留時(shí)間9 hr，攪拌采用機(jī)械攪拌方式，設(shè)功率為3 kW 的潛水?dāng)嚢铏C(jī)32 臺(tái)。

（4）水解酸化池

水解酸化池共2 座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。單座尺寸為67.15 m×45.25 m×9.9 m，水深9 m，有效容積26 017 m3，水力停留時(shí)間17.8 h，設(shè)4.5 kW 潛水?dāng)嚢铏C(jī)48 臺(tái)。

（5）中沉池

為將水解酸化后污水進(jìn)行固液分離，去除易沉降顆粒，完成泥水分離，并將污泥經(jīng)回流泵房回流至水解酸化池，設(shè)鋼筋砼輻流式中沉池2 座，直徑45 m，水深4.5 m。池內(nèi)共設(shè)直徑45 m 全橋式周邊傳動(dòng)刮吸泥機(jī)2 套。

（6）中沉池回流及剩余污泥泵房

為將中沉池排出污泥回流至水解酸化池以及將剩余污泥排出系統(tǒng)，保證水解酸化系統(tǒng)良好運(yùn)行，設(shè)半地下式矩形污泥泵房1 座，內(nèi)安裝3 臺(tái)回流污泥泵（變頻，2 用1 備）和2 臺(tái)剩余污泥泵（變頻，1 用1 備）。回流污泥泵為潛水離心泵，參數(shù)為Q=243 L／s ，H=4.5 m，P=18.5 kW；剩余污泥泵為潛水離心泵，參數(shù)為Q=72 m3／h，H=8 m，P=5.5 kW。

（7）A／A／O 生物反應(yīng)池

A／A／O 生物反應(yīng)池1 座，分2 組，矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

每池由厭氧段、缺氧選擇段和好氧段組成，有效水深均為6.0 m，其中厭氧段1 格，缺氧池3 格，每格平面尺寸為19 m×17.05 m。多點(diǎn)進(jìn)水，多點(diǎn)內(nèi)回流，運(yùn)行時(shí)可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)靈活調(diào)節(jié)運(yùn)行模式。為使池內(nèi)污泥保持懸浮狀態(tài)，并且與進(jìn)水充分混合，每格設(shè)2 套潛水?dāng)嚢铏C(jī)（每套P=7.5 kW）。好氧池內(nèi)曝氣采用球型剛玉曝氣頭。

在每組A／A／O 反應(yīng)池的末端設(shè)3 臺(tái)內(nèi)回流污泥泵，2 用1 備，Q=405 L／s，H=1.5 m，P=30 kW。

A／A／O 反應(yīng)池主要設(shè)計(jì)參數(shù)：

設(shè)計(jì)水溫12 ℃設(shè)計(jì)好氧段泥齡17.3 d好氧區(qū)污泥負(fù)荷0.10 kgBOD5（／kgMLSS·d MLSS3.5 g／L MLVSS2.45 g／L總停留時(shí)間16.5 h有效水深6.0 m厭氧區(qū)停留時(shí)間1.3 h缺氧區(qū)停留時(shí)間4.0 h好氧區(qū)停留時(shí)間11.2 h設(shè)計(jì)氣水比5.8 ∶1外回流比100 %內(nèi)回流比100 %~200 %）

（8）二沉池

采用4 座直徑38 m 輻流式二沉池，設(shè)計(jì)表面負(fù)荷qmax=0.86 m3／（m2·h），水深4 m，每座配置1套周邊傳動(dòng)刮吸泥機(jī)（雙臂），配套電機(jī)功率2×0.37 kW。

（9）二沉池配水井及污泥泵房

4 座二沉池均勻配水；回流污泥泵將二沉池排出污泥提升至生物反應(yīng)池，維持A/A/O 反應(yīng)池內(nèi)的污泥濃度；剩余污泥泵將剩余污泥排出系統(tǒng)，保證生物系統(tǒng)良好運(yùn)行。泵房?jī)?nèi)安裝外回流污泥泵6 臺(tái)（4 用2 備，Q=203 L／s，H=4.2 m，P=15 kW）。同時(shí)安裝剩余污泥3 臺(tái)（2 用1 備，Q=54 m3／h，H=13 m，P=5.5 kW）。

（10）加氯接觸池和加氯間

本工程設(shè)置一座加氯接觸池，投加復(fù)合式ClO2以保證污水廠尾水糞大腸菌群達(dá)標(biāo)排放。二沉池出水在進(jìn)入出水泵房之間加氯。加氯接觸池為折流式接觸反應(yīng)池，鋼砼結(jié)構(gòu)。平面內(nèi)凈尺寸為39 m×20.75 m，有效水深2.7 m，反應(yīng)時(shí)間為30 min，加氯劑量6 mg／L。

設(shè)地上式框架結(jié)構(gòu)加氯間1 座，軸線尺寸L×B=7.8 m×11.4 m，內(nèi)設(shè)15 kg／h 復(fù)合ClO2發(fā)生器2臺(tái)，2 用。

（11）出水泵房

出水泵房為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，泵房?jī)?nèi)凈尺寸為14.75 m×9.6 m。泵井內(nèi)安裝潛水混流泵4 臺(tái)（3 用1備），單泵流量Q=362 L／s，揚(yáng)程8.6 m，功率55 kW。每臺(tái)泵的出水管上設(shè)置1 套DN400 mm 的拍門(mén)。并設(shè)置1 套DN1200mm 重力流通道拍門(mén)。

（12）鼓風(fēng)機(jī)房

設(shè)地上式框（排）架結(jié)構(gòu)鼓風(fēng)機(jī)房1 座，軸線尺寸L×B=25.2 m×10.5 m。鼓風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)多級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)4 臺(tái)，3 用1 備。單臺(tái)供氣量為115 m3／min，出口風(fēng)壓為7.2 m 水柱，電機(jī)功率為200 kW。

4.2 污泥處理構(gòu)筑物

（1）儲(chǔ)泥池

設(shè)半地下式鋼筋砼結(jié)構(gòu)儲(chǔ)泥池1 座，接納并儲(chǔ)存中沉剩余污泥、化學(xué)污泥及二沉池剩余污泥，池內(nèi)尺寸為L(zhǎng)×B×H×格數(shù)=8.0 m×8.0 m×3.8 m×3 格，有效水深3 m。污泥總量10 305 kgDs／d，混合污泥體積1 227 m3／d，混合污泥停留時(shí)間8 h。每格儲(chǔ)泥池內(nèi)設(shè)置1 套水下攪拌機(jī)，以防止污泥的沉積。每套水下攪拌器的功率為2 kW。

（2）污泥濃縮脫水機(jī)房

設(shè)地上式框架結(jié)構(gòu)污泥濃縮脫水機(jī)房1 座，平面尺寸為24.0 m×25.24 m，層高約為9.5 m。機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置3 套離心濃縮脫水機(jī)（2 用1 備），每套處理能力524 kgDs／h，功率P=48 kW／套，同時(shí)處理奉賢東部污水處理廠一期、本期擴(kuò)建工程污泥。配套設(shè)備包括進(jìn)泥螺桿泵、污泥切割機(jī)、沖洗水泵、加藥泵和溶藥裝置等。脫水污泥由水平和傾斜螺旋輸送機(jī)送至專(zhuān)用的污泥車(chē)斗，污泥不落地，外運(yùn)至奉賢污泥處理廠進(jìn)行好氧發(fā)酵。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）本設(shè)計(jì)方案可滿足7 萬(wàn)m3／d 的擴(kuò)建規(guī)模要求。

（2）污水處理廠擴(kuò)建工程采用水解酸化—A/A/O 的組合處理工藝，該工藝在水解酸化后由于污水生化性能的提升，能顯著提高后續(xù)生物脫氮除磷的效率。

（3）多年運(yùn)行處理后的尾水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)。

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