溫嶺市東部新區(qū)北片污水處理廠工程設(shè)計(jì)方案

趙 胤

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司，上海 200092）

溫嶺市東部新區(qū)位于浙江省溫嶺市東部濱海區(qū)塊，主要涉及東海塘灣圍涂區(qū)，東海塘區(qū)位于溫嶺市東部沿海大港灣內(nèi)，是浙江省三大圍墾工程之一，屬省重點(diǎn)工程。新區(qū)以海洋加工業(yè)為主，整個(gè)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃區(qū)分為南區(qū)和北區(qū)，新區(qū)內(nèi)尚無(wú)完善的污水管網(wǎng)，也無(wú)污水處理設(shè)施。新區(qū)雖處于起步階段，但近兩年來(lái)發(fā)展迅速，生活污水與工業(yè)廢水的處理排放急待解決。溫嶺市東部新區(qū)北片污水廠的建設(shè)將填補(bǔ)東部新區(qū)北片污水處理設(shè)施的空白，可以大大減少對(duì)區(qū)域內(nèi)河道水系的污染，有利于區(qū)域內(nèi)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃的實(shí)現(xiàn)，為樹(shù)立東部新區(qū)在環(huán)保及生態(tài)方面的形象起到積極的作用。

溫嶺市東部新區(qū)北片污水廠位于金塘北路東側(cè)、濱三路北側(cè)，近期建設(shè)用地約2.0 hm2，遠(yuǎn)期控制用地約為2.6hm2。近期處理規(guī)模1.0萬(wàn)m3/d，遠(yuǎn)期處理規(guī)模1.98萬(wàn)m3/d，污水處理采用多點(diǎn)進(jìn)水A/A/O工藝，污水廠設(shè)計(jì)出水標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，其中近期考慮0.3萬(wàn)m3/d的再生水回用于新區(qū)，其余排入附近河道。

1 設(shè)計(jì)概要

1.1 設(shè)計(jì)水量及水質(zhì)

根據(jù)規(guī)劃及預(yù)測(cè)，確定設(shè)計(jì)近期(至2015年)處理規(guī)模為1萬(wàn)m3/d，K總=1.58；遠(yuǎn)期處理規(guī)模為1.98萬(wàn)m3/d。

根據(jù)對(duì)周邊類似工業(yè)園區(qū)污水處理廠現(xiàn)狀進(jìn)水水質(zhì)的分析，結(jié)合東部新區(qū)北片的工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、類型，確定本工程污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，出水水質(zhì)滿足一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)如表1所示。

表1 污水處理廠進(jìn)、出水水質(zhì)設(shè)計(jì)值Tab.1 Design Index of Influent and Effluent

1.2 設(shè)計(jì)原則

本工程近期處理規(guī)模為1萬(wàn)m3/d，屬于小型污水處理廠，其特點(diǎn)［1］如下:

(1)由于污水量少，變化系數(shù)大，因此進(jìn)水水質(zhì)、水量波動(dòng)都較大；

(2)工業(yè)廢水、生活污水合流排放；

(3)污水、雨水沒(méi)有完全分流，收集的污水還帶有一定的雨水入流和地下水的入滲，水質(zhì)濃度低；

(4)建設(shè)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)不足，運(yùn)行管理技術(shù)力量比較薄弱；

(5)所在城市的發(fā)展可能出現(xiàn)跳躍式發(fā)展；

(6)工程建設(shè)、運(yùn)行資金不足。

鑒于小型污水廠的這些特點(diǎn)，結(jié)合本工程的實(shí)際情況，在本工程的設(shè)計(jì)中，考慮的原則包括:

(1)工藝路線針對(duì)進(jìn)水水質(zhì)、水量變化較大的特點(diǎn)，選擇具備一定抗沖擊負(fù)荷能力且安全可靠的污水處理工藝；

(2)考慮到進(jìn)水TN較高，污水處理工藝的選擇上應(yīng)特別注意對(duì)TN的去除效果；

(3)因園區(qū)內(nèi)工業(yè)廢水、生活污水合流排放，工業(yè)廢水排放濃度較高、排放不規(guī)律，故考慮設(shè)置一定容積的事故調(diào)蓄池；

(4)應(yīng)充分考慮因污水、雨水沒(méi)有完全分流，進(jìn)水水質(zhì)濃度低時(shí)污水處理仍可達(dá)標(biāo)；

(5)采用集約化設(shè)計(jì)，構(gòu)(建)筑物盡可能采取組合式，總圖布置緊湊簡(jiǎn)潔，在滿足運(yùn)輸、管理、消防通道等要求的前提下，減少征地；

(6)污水、污泥處理工藝、設(shè)施的選擇應(yīng)兼顧運(yùn)行管理簡(jiǎn)單、靈活、安全可靠，操作環(huán)境友好，盡可能減少對(duì)周圍環(huán)境的影響；

(7)合理控制工程投資。

2 工藝選擇

2.1 工藝方案選擇

設(shè)計(jì)進(jìn)水BOD5/CODCr為0.30，屬于可生化性一般污水；BOD5/TN約2.14，需補(bǔ)充碳源；BOD5/TP為21.4，需要增加化學(xué)除磷。污水工藝采用多點(diǎn)進(jìn)水A/A/O工藝，脫氮除磷效果好，尤其是去除TN的能力較強(qiáng)，可應(yīng)對(duì)不同水質(zhì)的變化，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單靈活、安全可靠。

本工程中進(jìn)水的SS較高，為減輕后續(xù)生化處理構(gòu)筑物的負(fù)荷，在反應(yīng)池前設(shè)置均質(zhì)沉淀池，為了維持后續(xù)生物處理的足夠的碳氮和碳磷的比例，在均質(zhì)沉淀池的設(shè)計(jì)中采用較高的表面負(fù)荷，同時(shí)考慮在均質(zhì)沉淀池設(shè)置超越措施，當(dāng)進(jìn)水SS較低時(shí)，原水可不經(jīng)過(guò)初沉池直接進(jìn)入后續(xù)生物處理措施，充分利用污水中碳源，減少外加碳源。

由于均質(zhì)沉淀池與反應(yīng)池合建，利用兩池的高差，在均質(zhì)沉淀池下方設(shè)置事故排放池，用于應(yīng)對(duì)高濃度工業(yè)廢水的沖擊。

本工程供氧采用抽吸式曝氣攪拌一體機(jī)，同樣采用進(jìn)口設(shè)備時(shí)鼓風(fēng)曝氣投資是抽吸式曝氣攪拌一體機(jī)的2倍，裝機(jī)容量抽吸式曝氣攪拌一體機(jī)比鼓風(fēng)曝氣高20%，每年電費(fèi)約高出9萬(wàn)元(按每度0.663元)，但考慮到污水廠進(jìn)水工業(yè)廢水比例較高，水質(zhì)變化和不可確定性較高，曝氣器易堵塞或受到腐蝕，更換及維護(hù)費(fèi)用和工作量較大，而抽吸式曝氣攪拌一體機(jī)水下部件較少，不易受到污水水質(zhì)影響，檢修維護(hù)方便，且噪聲小、安裝方便，省去鼓風(fēng)機(jī)房，減少鼓風(fēng)機(jī)日常維護(hù)和管理，也可以免去曝氣頭更換困難，盡管耗電絕對(duì)數(shù)相差明顯，但相對(duì)量不大［2］，而抽吸式曝氣攪拌一體機(jī)動(dòng)力效率較一般的機(jī)械曝氣高得多，故比較適合運(yùn)用在本工程中。

考慮到無(wú)閥濾池在小規(guī)模給水廠應(yīng)用較為成熟，且在附近的污水廠已得到實(shí)際應(yīng)用，出水效果較好，具有投資低、反沖洗動(dòng)力消耗少等特點(diǎn)，故本工程深度處理采用微絮凝+無(wú)閥濾池。

由于部分尾水需要回用，且對(duì)于再生水用作冷卻水有余氯的要求，故本工程消毒采用加氯消毒。

污泥采用濃縮脫水工藝，處理后含水率達(dá)到80%以下，近期外運(yùn)衛(wèi)生填埋處理，遠(yuǎn)期根據(jù)規(guī)劃進(jìn)入新建的污泥干化焚燒廠進(jìn)行干化焚燒，最終進(jìn)行建材利用。

2.2 集約化設(shè)計(jì)

將廠區(qū)構(gòu)(建)筑物集中組合為3個(gè)大的處理單元，其中粗格柵、進(jìn)水泵房、細(xì)格柵、曝氣沉砂池和進(jìn)水儀表間組合為1個(gè)處理單元；均質(zhì)沉淀池、生物反應(yīng)池、二沉池、混合池、無(wú)閥濾池、加藥間、MCC控制室、污泥泵房、儲(chǔ)泥池、脫水機(jī)房和工具間組合為1個(gè)處理單元；加氯間、加氯接觸池、再生水泵房和出水儀表間組合為1個(gè)處理單元。污水廠平面布置圖如圖1所示。

圖1 污水廠平面圖Fig.1 General Layout of WWTP

2.3 工藝流程

本工程采用的工藝流程如圖2所示。

圖2 工藝流程圖Fig.2 Flow Chart of Process

3 污水處理工藝設(shè)計(jì)［3］

(1)粗格柵及進(jìn)水泵房

粗格柵及進(jìn)水泵房土建規(guī)模按照1.98萬(wàn)m3/d實(shí)施，近期安裝1.0萬(wàn)m3/d規(guī)模設(shè)備。粗格柵回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)2套(有效柵寬B=0.60 m、α=75°、柵條間距=20mm)；進(jìn)水泵房配置潛水離心泵3臺(tái)，采用大小泵搭配，其中大泵(Q=420m3/h、H=14.5 m、N=22 kW)2 臺(tái)，小泵(Q=250m3/h、H=14.5 m、N=15 kW)1臺(tái)。其中1臺(tái)大泵備用，均設(shè)變頻。

(2)細(xì)格柵及曝氣沉沙池

細(xì)格柵及曝氣沉沙池土建規(guī)模按照1.98萬(wàn)m3/d設(shè)計(jì)，近期安裝1.0萬(wàn)m3/d規(guī)模設(shè)備，利用細(xì)格柵渠下方空間設(shè)置進(jìn)水儀表間。曝氣沉沙池有效水深2.5 m，遠(yuǎn)期HRT=7min。配置轉(zhuǎn)鼓固液分離機(jī)2套(處理量為300～900m3/h、柵條間距=6mm)，近期1用1備；鏈板式刮砂機(jī)1套(寬為600mm、安裝角度a=30°)；羅茨鼓風(fēng)機(jī)(風(fēng)量為10m3/min、風(fēng)壓為0.04 MPa、N=15 kW)2臺(tái)，1用1備。

(3)均質(zhì)沉淀池

均質(zhì)沉淀池1座2組，單座規(guī)模為1.0萬(wàn)m3/d，有效水深為4 m，表面負(fù)荷≤2.15m3/m2·h，HRT為1.65h。2組共配置鏈板式刮泥機(jī)2套(池寬B=6 m、池長(zhǎng)L=28.4 m)；初沉污泥泵3臺(tái)(Q=10～15m3/h、H=8.0 m、N=0.75 kW)，2 用1 庫(kù)備；調(diào)蓄池出水泵2 臺(tái)(Q=50m3/h、H=6.5 m、N=3.0 kW)。

(4)生物反應(yīng)池

生物反應(yīng)池1座2組，規(guī)模為1.0萬(wàn)m3/d。有效水深為6.0 m，厭氧段HRT為1.0 h，反應(yīng)池缺氧段HRT為8h，好氧段HRT為9.0 h。另有缺氧/好氧交替段HRT為1.0 h，總HRT為16h，污泥濃度為3.5 g/L，內(nèi)回流比為300%，外回流比為150%、污泥負(fù)荷為0.06 kg BOD/kg MLSS·d，總泥齡為20.9 d。好氧段配置抽吸式曝氣攪拌一體機(jī)6套(供氣量≥520m3/h，混合功率≤35 W/m3，N=22.5 kW)，交替段配置抽吸式曝氣攪拌一體機(jī)2套(供氣量≥300m3/h，混合功率≤21 w/m3，N=11.25 kW)。

(5)二沉池

二沉池2座，采用中進(jìn)周出幅流式，單座規(guī)模為0.5萬(wàn)m3/d、直徑為22 m、有效水深為4 m、表面負(fù)荷≤0.92m3/m2/h、HRT為4.36h。配置半橋式周邊傳動(dòng)刮吸泥機(jī)2套(D=22 m、池邊水深4.0 m、N=0.55 kW)。

(6)混合池

混合池1座，HRT為3min。設(shè)置攪拌器1套(G=400 s－1，N=4.0 kW)。

(7)無(wú)閥濾池

無(wú)閥濾池1座3格，規(guī)模為1.0萬(wàn)m3/d。高峰濾速8.0 m/h，平均濾速5.0 m/h，強(qiáng)制濾速7.5 m/h；平均沖洗強(qiáng)度15 L/s·m，沖洗時(shí)間為5.0min，期終水頭損失1.70 m。濾料采用均質(zhì)石英砂，d10=1.35mm，不均勻系數(shù) K80=1.40，厚度為700mm。無(wú)閥濾池?zé)o需設(shè)置電動(dòng)設(shè)備，僅設(shè)手動(dòng)鑄鐵鑲銅方閘門2套(B×H=400×400mm)，用于對(duì)單座濾池補(bǔ)充濾料時(shí)使用。

(8)加藥間

加藥間1座，本工程加藥點(diǎn)共3處，其中混凝劑及助凝劑投加在二沉池出水渠及混合池。混凝劑(FeCl3)設(shè)計(jì)投加量為15～45mg/L，助凝劑(PAM)投加量為0.5mg/L；在生物反應(yīng)池前端設(shè)醋酸鈉加藥點(diǎn)1處。實(shí)際藥劑投加量需根據(jù)生產(chǎn)性試驗(yàn)確定。加藥間內(nèi)設(shè)置混凝劑FeCl3儲(chǔ)罐(V=15m3)、醋酸鈉儲(chǔ)罐(V=15m3)各1只，絮凝劑制備系統(tǒng)1套(制備能力為3 kg/h)。

(9)儲(chǔ)泥池

儲(chǔ)泥池1座2格，有效水深為3.5 m，HRT為16h。初沉污泥干泥量為900 kg DS/d，剩余污泥干泥量為900 kg DS/d，化學(xué)污泥干泥量為230 kg DS/d?；旌虾笪勰嗪始s99%。每格設(shè)置潛水?dāng)嚢杵?臺(tái)(N=1.5 kW)。

(10)污泥濃縮脫水機(jī)房

污泥濃縮脫水機(jī)房1座，規(guī)模為1.0萬(wàn)m3/d。設(shè)置離心濃縮脫水一體機(jī)1臺(tái)(Q=300 Kg/h，N=45 kW)，脫水機(jī)每天工作約16h，脫水后污泥含水率約78%。

(11)加氯接觸池及再生水泵房

加氯接觸池與清水池、再生水泵房、出水儀表間與加氯間合建，土建規(guī)模按照1.98萬(wàn)m3/d實(shí)施。加氯接觸池HRT為30min(近期為60min)，前端采用巴氏計(jì)量槽計(jì)量；清水池有效容積為600m3(為遠(yuǎn)期再生水量的10%)；再生水泵房配置廠外再生水泵2臺(tái)(Q=160m3/h，H=32 m，N=22 kW)1用1備，均設(shè)變頻，(遠(yuǎn)期增加1套)，同時(shí)設(shè)置廠區(qū)回用水泵組1套2臺(tái)(Q=15 L/s，H=30 m，N=5 kW)；加氯間設(shè)置次氯酸鈉貯罐1臺(tái)(V=15m3)，有效氯投加量為15mg/L。

4 本工程的特點(diǎn)

4.1 污水處理工藝采用多點(diǎn)進(jìn)水A/A/O工藝

可根據(jù)不同進(jìn)水水質(zhì)，不同季節(jié)生物脫氮除磷所需碳源的變化，調(diào)節(jié)分配至缺氧段和厭氧段的進(jìn)水比例，使系統(tǒng)的脫氮除磷效果得到保證，同時(shí)增加了缺氧/好氧交替反應(yīng)段，可以根據(jù)水質(zhì)情況調(diào)整硝化及反硝化的時(shí)間，運(yùn)行十分靈活。

4.2 采用全新的集約化布置方案，節(jié)約土地資源

本工程將生產(chǎn)構(gòu)(建)筑物整合為三個(gè)大的處理單元，集約化布置，近期用地面積為2.00 hm2，遠(yuǎn)期總用地面積為2.6hm2，雖然較《城市生活垃圾處理和給水與污水處理工程項(xiàng)目設(shè)用地指標(biāo)》(2005年版)規(guī)定的2.8hm2僅節(jié)約了0.2hm2的用地，但考慮到該指標(biāo)是針對(duì)城市污水廠的，而本工程進(jìn)水中工業(yè)污水占70%以上，同時(shí)廠區(qū)的綠化率達(dá)到了45%以上，故本工程在節(jié)約土地資源，創(chuàng)造環(huán)境效益方面的效果仍然顯著。

4.3 供氧采用抽吸式曝氣攪拌一體機(jī)

本工程供氧采用抽吸式曝氣攪拌一體機(jī)，該設(shè)備擁有兩套獨(dú)立的動(dòng)力系統(tǒng)，即鼓風(fēng)機(jī)和主電機(jī)，分別承擔(dān)提供壓縮空氣和推動(dòng)攪拌水體動(dòng)力的功能，其動(dòng)力效率可高達(dá)4～5 kg O2/kW·h，較傳統(tǒng)的機(jī)械曝氣(動(dòng)力效率通?！?.2 kg O2/kW·h)效率高出1倍。在充氣攪拌推流模式下，鼓風(fēng)機(jī)和主電機(jī)同時(shí)開(kāi)啟，鼓風(fēng)機(jī)提供空氣；主電機(jī)主要用于提供兩組螺旋槳的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，以推動(dòng)和混合水體，同時(shí)與二級(jí)螺旋槳一體化的霧化器將切割 鼓風(fēng)機(jī)提供的壓縮空氣流成霧狀微小氣泡；在推流攪拌不充氣模式下，鼓風(fēng)機(jī)關(guān)閉，只開(kāi)啟主電機(jī)，此時(shí)鼓風(fēng)機(jī)不供氣，則整個(gè)系統(tǒng)將不對(duì)水體充氧，主電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩組螺旋槳為水體提供混合和推動(dòng)力。在交替段使用，還可替代攪拌器的功能，從而又節(jié)省了投資。該設(shè)備不但具有傳統(tǒng)機(jī)械曝氣設(shè)備安裝、維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)較傳統(tǒng)的機(jī)械曝氣效率高得多，特別適用于類似的小型污水處理廠。

5 結(jié)語(yǔ)

溫嶺市東部新區(qū)北片污水處理廠目前土建已基本完工，設(shè)備安裝、調(diào)試預(yù)計(jì)在9月底前可以完成。屆時(shí)隨著該廠的成功運(yùn)行，可以為新區(qū)的招商引資打下良好的基礎(chǔ)，同時(shí)也為新區(qū)的節(jié)能減排作出貢獻(xiàn)。最后筆者也希望能通過(guò)本工程的成功運(yùn)行對(duì)該廠的后續(xù)工程及相類似污水處理廠的設(shè)計(jì)提供幫助和借鑒。

［1］周毅，陳永祥.小型城市污水廠設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及探討［J］.環(huán)境工程，2004，23(4):22－24，3.

［2］蔣克彬，彭松，吳繼秀.城市小型污水處理廠工藝設(shè)計(jì)和改進(jìn)探討［J］.環(huán)境保護(hù)，2003，31(9):19－20，39.

［3］陳軍，趙胤.溫嶺市東部新區(qū)污水處理工程—北片污水廠初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書［R］.上海:上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司，2012.