廣東省某生活污水處理及回用工程設計

吳昕欣

（廣東省環(huán)境保護工程研究設計院有限公司，廣東 廣州 510080）

生活污水處理廠作為市政基礎設施，其選址建設存在著“鄰避效應”。為有效解決“鄰避效應”，減少其對周邊居民的影響，地下式/半地下式的污水處理廠因空間的高效利用以及優(yōu)美的地上景觀效果等優(yōu)點快速發(fā)展起來。另一發(fā)展趨勢是生活污水經(jīng)處理達標可作為一般城市雜用水使用，實現(xiàn)了污水的回收利用，達到了節(jié)約水資源以及減少了對環(huán)境的影響。

1 設計水量和水質(zhì)

本工程近期設計處理規(guī)模為20 000 m3/d，其中約75%的污水來源于城鎮(zhèn)生活污水，約25%的污水來源于周邊工業(yè)園處理后的工業(yè)廢水和生活污水的混合污水。外排出水（15 000 m3/d）水質(zhì)執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）中的V類標準和《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）》中的一級A標準的較嚴值。部分出水（5 000 m3/d）回用到廠外，水質(zhì)執(zhí)行《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)》（GB/T18920-2002），主要用于附近工業(yè)園的綠化、道路沖洗、車輛沖洗等。設計進出水水質(zhì)情況如表1所示。

表1 設計進出水水質(zhì)情況

2 工藝選擇

根據(jù)進水水質(zhì)指標，BOD5/CODcr=0.48，BOD5/TN=3.42，BOD5/TP=24，碳氮比、碳磷比適宜，碳源較充足，可生化性良好，結合出水水質(zhì)高（特別是氮、磷）的要求，其主體處理工藝選擇具有脫氮除磷功能的二級生物處理工藝。選取A/A/O-過濾工藝、MBR工藝及CASS-過濾工藝三種常用工藝進行比對。A/A/O-過濾工藝技術成熟運行穩(wěn)定，是最簡單的除磷脫氮工藝，運行維護相對簡單；MBR工藝出水水質(zhì)好且穩(wěn)定，占地小，但運行及管理過程中清洗頻率較高，維護次數(shù)多，運行成本高；而CASS-過濾工藝操作靈活，耐沖擊負荷，可脫氮除磷，但按時序控制周期運作，控制較復雜，池體及設備利用率低，維護檢修不易，且對運行管理人員要求較高[1]。

三種工藝都具有良好的脫氮除磷效果，都能達到工程的出水水質(zhì)要求，在技術上均可行；但MBR工藝在工程費用上較高，其余兩種基本相當。在日常運維管理上，A/A/O-過濾工藝較簡單，運行費用相對較低。綜合考慮，本工程推薦采用A/A/O-過濾工藝作為污水處理工藝。

濾池出水尚存有大量大腸桿菌等有害微生物，在最終排入外河或回用廠外前需消毒殺菌。紫外消毒法因設施占地面積小、構筑物簡單，投資成本和維護費用相對低，且不會產(chǎn)生氣味和鹵代甲烷等有害副產(chǎn)物，故外排出水推薦采用紫外線消毒法。與出水水質(zhì)相比，回用水水質(zhì)有更嚴格的大腸菌群要求及余氯要求（總余氯接觸30 min后≥1.0 mg/L，管網(wǎng)末端≥0.2 mg/L），次氯酸鈉易溶于水，消毒效果好，投加準確，操作安全，使用方便，對環(huán)境安全性好，因此回用水推薦采用次氯酸鈉消毒。

3 工藝流程

本工程主要工藝流程如圖1所示：

圖1 工藝流程圖

本工程污水自廠外提升泵站提升至細格柵及旋流沉砂池，去除漂浮物及砂粒后，自流進入A/A/O池。A/A/O池是由厭氧池、缺氧池、好氧池構成。

（1）厭氧池安裝潛水推流器，以保證污水及回流污泥均勻混合和防止污泥沉降。在厭氧池中，積聚在污泥團中的磷被釋放出來，由于在好氧狀態(tài)下的富磷吸收現(xiàn)象，可使釋放出的磷將在A/A/O池中重新被污泥吸收，再通過排除剩余污泥就能達到去除污水中磷的目的。

（2）厭氧池出來的污水和好氧池內(nèi)回流污水在缺氧池得到均勻混合，由于混合液呈缺氧狀態(tài)，使反硝化反應在此得以實現(xiàn)，污水中的大部分氮因此被去除。

（3）缺氧池出水流入好氧池，為了提高設備利用率及氧氣的利用率，以及降低能耗，減少占地及基建投資，可采用微孔曝氣的方式，空氣由鼓風機提供。在好氧池安裝混合液回流泵，以保證脫氮所需的硝酸鹽回流?？紤]到出水總磷要求較高，且進水水質(zhì)存在波動，可在好氧池設置化學除磷措施以作為生化除磷的輔助手段。

出水通過二沉池沉淀，其上清液進入活性砂濾池過濾，后經(jīng)紫外線或次氯酸鈉消毒，達標后排放至附近水體或回用廠外；其剩余污泥經(jīng)污泥泵站輸送至污泥濃縮池，然后采用“加藥污泥調(diào)理+隔膜板框壓濾機”的深度脫水工藝，脫水至含水率為60%的污泥外運處置[2]。

4 主要構（建）筑物設計參數(shù)

本工程用地原狀地勢較復雜，地面高差較大，最大差值達14.5 m。廠區(qū)平面布置及豎向設計通過靈活運用地下式或半地下式建設構筑物，合理利用原有地勢和高差，減少土地平整及回填工程量，以節(jié)省投資。

本工程中A/A/O池、二沉池、濾池、消毒出水池、回用水池、廠內(nèi)污水提升泵站、污泥濃縮池、污泥調(diào)理池等構筑物采用地下式/半地下式構筑物。綜合樓、鼓風機房、污泥脫水機房、變配電間、維修間、預處理車間等為地上式建筑物，室內(nèi)外地面高差為200 mm[3]。

預處理設施包括細格柵、沉砂池：按雨季最大流量設計，Q雨季最大=0.694 m3/s；A/A/O池：按旱季平均時流量設計，Q旱季平均=833.3 m3/h；沉淀池、濾池、消毒池：按旱季最大時流量設計，Q旱季最大=1 241.7 m3/h。

（1）細格柵、旋流沉砂池

污水由進水泵提升至配水井，通過重力流向細格柵和沉砂池。細格柵和旋流沉砂池合建1座，用于攔截和清除污水中漂浮物、顆粒物。

細格柵設有2臺機械格柵，單渠寬1.2 m，渠深1.5 m，格柵間隙5 mm。旋流沉砂器2個，單個處理能力1 250 m3/h，池內(nèi)徑φ3.05 m，池深3.8 m。

（2）A/A/O池

生活污水依次進入?yún)捬醭?、缺氧池、好氧池，在厭氧池中降低污水有機物濃度并提高可生化性，缺氧池、好氧池通過混合液內(nèi)回流完成反硝化、硝化，組成一個完整的生化強化脫氮系統(tǒng)設A/A/O池1座，頂上覆土種植被綠化。分2組并列運行，有效水深5.0 m，總停留時間16.5 h，厭氧池停留時間2.4 h，缺氧池停留時間3.5 h，好氧池停留時間10.6 h，氣水比5.76∶1。

（3）二沉池

A/A/O池的出水混合液進入二次沉淀池，在二沉池實現(xiàn)泥水分離。

二沉池與A/A/O池合建，1座4組并列運行，采用周邊進水、周邊出水的矩形沉淀池，單組尺寸20.0 m×10.3 m，池邊水深4.3 m，表面負荷最大1.50 m3/（m2·h），平均1.01 m3/（m2·h）。

（4）濾池

活性砂濾池進一步去除出水中的SS及達到除磷效果。

活性砂濾池設計流量1 241.7 m3/h，有效過濾面積180 m2，平均濾速6.90 m3/（h·m2）。

（5）紫外消毒出水池

15 000 m3/d出水采用紫外線消毒，消毒出水經(jīng)巴氏計量槽后達標排放。

紫外消毒池與計量槽合建1座，尺寸13.1 m×4.6 m×2.3 m。Qmax=931.3 m3/h，2套模塊，單套64支320W燈管。巴歇爾槽喉道寬度0.3 m，流量范圍12.6～1 440 m3/h。

（6）回用水消毒出水池及加氯間

5 000 m3/d出水采用次氯酸鈉消毒后泵至廠外工業(yè)園進行回用，有效氯投加量15 mg/L。

設回用水池1座，地下為消毒出水池，地上為加氯間。消毒出水池尺寸22.7 m×13.5 m，有效水深1 m，水池末端設巴歇爾槽及提升泵站。加氯間設電解次氯酸鈉消毒系統(tǒng)一套，有效氯產(chǎn)量≥3.5 kg/h。

（7）污泥泵站

設污泥泵站1座，地面部分為污泥泵站，地下部分為排泥井。排泥井內(nèi)設污泥回流泵和剩余污泥泵。污泥回流泵配變頻控制裝置，回流污泥根據(jù)運行情況控制流量進入缺氧池，控制污泥回流比為50%～150%。剩余污泥通過剩余污泥泵排至污泥池。本工程每日產(chǎn)生剩余干污泥量2.6 t，污泥含水率99.25%，即處置前原污泥量為347 m3/d。

（8）污泥濃縮池、調(diào)理池、除磷沉淀池

剩余污泥輸送至污泥濃縮池混合攪拌，在污泥調(diào)理池投加藥劑進行濃縮，以此起到調(diào)整剩余污泥的排放與脫水機工作時間上偏差的作用。為了避免剩余污泥中高含量的磷在厭氧條件下重新釋放到水中，可設除磷沉淀池，通過投加藥劑對濃縮池的上清液及脫水機房壓濾水進行化學除磷。

污泥濃縮池1座，尺寸φ10.7×5.05 m，有效容積251 m3；污泥調(diào)理池與除磷沉淀池合建1座，尺寸13.2 m×4.6 m×5.3 m。

（9）污泥脫水車間

為了滿足本工程污泥脫水后的含水率能達到60%，需配置2臺廂式隔膜壓濾機作為污泥機械脫水設備，單臺過濾面積為200 m2，處理能力為1 t干泥/周期，脫水周期約4 h。污泥調(diào)理劑加藥裝置及化學除磷加藥裝置均設在污泥脫水車間。

（10）除臭系統(tǒng)

污水處理廠產(chǎn)生異味的主要地點在預處理設施和污泥處理設施，本設計對主要產(chǎn)生異味的區(qū)域?qū)嵭忻芊?，統(tǒng)一收集臭氣進行處理。需要臭氣收集的構筑物主要為細格柵及旋流沉砂池、污泥接收池、污泥濃縮池、污泥調(diào)理池。臭氣處理選用一套處理量2 500～3 500 m3/h的生物除臭裝置。

5 運行效果

本工程在2020年3月建成投產(chǎn)調(diào)試運行，2020年10月通過竣工環(huán)保驗收，目前持續(xù)穩(wěn)定運行，進水水質(zhì)基本接近設計值，出水水質(zhì)優(yōu)于設計標準。近期8個月進出水水質(zhì)指標如表2所示。

表2 運行進出水水質(zhì)情況（月平均值）

6 經(jīng)濟技術指標

本項目工程建設總投資為7 592.1萬元，包括土建工程、工藝設備及安裝工程、電氣自控工程及其他費用。污水處理直接運行成本為0.753元/m3污水，其中用電費用所占比例為51%。

7 結論

本工程采用“預處理+A/A/O+過濾+紫外線/次氯酸鈉消毒”為主要處理工藝，該工藝具有運行穩(wěn)定、操作管理方便、運行費用低等優(yōu)點，處理后的污水可達標排放。采用地下式和半地下式相結合的結構形式既高效利用了廠區(qū)用地，又美化了廠區(qū)環(huán)境，相較于全地下式污水處理廠節(jié)省工程投資，方便運營管理，減少了施工難度。部分出水回用廠外用于綠化用水、道路、車輛沖洗水等，實現(xiàn)了污水的回收利用，在節(jié)約水資源的同時又減少了對環(huán)境的影響。