半地下全封閉式污水處理廠應(yīng)用實(shí)例

李曉瑩

（北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司，北京 100045）

隨著城市發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，污水處理廠的布置形式從初期的全地上式發(fā)展到半地下及全地下式[1]。傳統(tǒng)的地上式污水處理廠占地面積較大，景觀效果差，鄰避效應(yīng)無法解決，對(duì)周遭環(huán)境的影響等問題也益發(fā)突出。全地下式污水處理廠由于可以提高土地資源利用率，可滿足生態(tài)環(huán)境效益，但是該種水廠建設(shè)及運(yùn)行費(fèi)用較高，施工難度大，在實(shí)際應(yīng)用中受各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平制約，僅在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、用地緊張的區(qū)域應(yīng)用較多。半地下式污水處理廠可以綜合地上式及全地下式污水處理廠的特點(diǎn)，投資小，施工方便，兼并景觀效果，適用性更廣。本文結(jié)合河北省某地污水處理廠近期工程為例，探討了半地下式全封閉污水處理廠的應(yīng)用，為同類污水處理廠的建設(shè)提供借鑒。

1 項(xiàng)目背景

河北省某地區(qū)主城區(qū)僅有一座污水處理廠，該污水處理廠現(xiàn)狀占地約62.7 畝，設(shè)計(jì)處理能力3 萬噸/天，目前基本滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，工藝落后、設(shè)備老化，無法滿足增加污水量處理要求。根據(jù)該地區(qū)發(fā)展規(guī)劃，該城區(qū)橋西片區(qū)急需新建一座新的污水處理廠，該污水處理廠近期規(guī)模1.5 萬噸/日，遠(yuǎn)期規(guī)模為3 萬噸/日，總占地面積約2.9ha。

2 工程方案

2.1 設(shè)計(jì)水量水質(zhì)

設(shè)計(jì)水量分別按照城市綜合用水量指標(biāo)法和不同類別用地用水量指標(biāo)法對(duì)該地區(qū)橋西片區(qū)的用水量進(jìn)行預(yù)測(cè)，取平均值最終確定最高日需水量，最終確定新建污水廠近期規(guī)模為1.5 萬噸/日，遠(yuǎn)期規(guī)模為3 萬噸/日。

該地區(qū)主城區(qū)的污水基本以生活污水為主，基本不存在可生化性差、難生化降解的廢水，處理完后達(dá)標(biāo)水全部用于當(dāng)?shù)仉姀S工業(yè)回用。排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3838-2002 中IV 類水標(biāo)準(zhǔn)（TN 除外），與河北省《大清河流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB13/2795-2018）重點(diǎn)控制區(qū)標(biāo)準(zhǔn)相同，見表1。

表1 污水處理廠進(jìn)出水標(biāo)準(zhǔn)

2.2 主要工藝設(shè)計(jì)參數(shù)

為滿足出水要求，本工程采用如下處理方案：進(jìn)水→預(yù)處理→二級(jí)處理→深度處理→消毒處理→出水。工藝采用四段式A2O/A-MBR+臭氧接觸氧化工藝，具備流程短、占地較小、綜合投資省等優(yōu)點(diǎn)，見圖1。

圖1 水廠工藝流程圖

本工程分期建設(shè)，為便于檢修養(yǎng)護(hù)，工程分為兩組，其中土建按照3.0 萬m3/d 設(shè)施一次性建成，設(shè)備按照1.5 萬m3/d安裝其中一組。

2.2.1 粗格柵

本工程采用齒型回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)。

粗格柵渠共設(shè)2 格，單格尺寸為L×B×H=7.9×1.2×9.15m，結(jié)構(gòu)與污水提升泵房合建。粗格柵渠寬1.20m，柵條間隙：b=20mm，柵條寬度8mm。

2.2.2 提升泵房

潛水提升泵數(shù)量：3 臺(tái)（2 用1 備，按照近期安裝，遠(yuǎn)期增加1 臺(tái)）流量：Q=710m3/h；揚(yáng)程：H=10.0m。

2.2.3 細(xì)格柵

細(xì)格柵采用網(wǎng)孔板回轉(zhuǎn)格柵除污機(jī)，數(shù)量：2 套（1 用1備）；格柵寬度：D=1.5m，柵條間隙b=6mm。

2.2.4 曝氣沉砂池

采用曝氣沉砂池，共設(shè)1 座，共分兩格，2 格全用，單格設(shè)計(jì)流量為0.295m3/s，每格寬度為1.8m，有效水深為2.0m。設(shè)計(jì)停留時(shí)間為5min，水平流速為0.06m/s(圖2)。

圖2 四段式A2O/A-MBR 工藝流程圖

2.2.5 精細(xì)格柵

采用內(nèi)進(jìn)水精細(xì)過濾器。精細(xì)格柵間內(nèi)設(shè)2 條過水廊道，數(shù)量：2 套（1 用1 備）柵寬B=1.7m；柵隙寬b=1 mm。

2.2.6 四段式A2O/A 生化池+MBR 池（圖2）。

2.2.6.1 生化池

設(shè)計(jì)流量：3.0 萬m3/d，分為兩座生化池，單座規(guī)模1.5 萬m3/d。設(shè)計(jì)水溫10～25℃，冬季水溫按10℃設(shè)計(jì)。土建按照3.0萬m3/d 一次性建成，設(shè)備按照近期1.5 萬m3/d 安裝單座生化池。

2.2.6.2 膜池及膜設(shè)備間

設(shè)計(jì)流量：3.0 萬m3/d，分為兩座，單座規(guī)模1.5 萬m3/d,土建按照3.0 萬m3/d 一次建成，設(shè)備按照1.5 萬m3/d 單座安裝。單座膜池設(shè)膜組件7 組，近期膜組器總數(shù)：28 組；運(yùn)行通量：15.5 L/m2·h；污泥濃度：10g/L。

2.2.7 臭氧接觸池

數(shù)量：2 座（近期使用1 座）；臭氧投加量5mg/L，設(shè)計(jì)停留時(shí)間45min；接觸池單池容積468.75m3，接觸池單池尺寸26.1m×5.5m。

2.2.8 臭氧制備間

臭氧總產(chǎn)量為6.26kg/h，濃度25-30mg/l。近期安裝臭氧系統(tǒng)包含2 套3.13kg/h 臭氧發(fā)生器制備系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)（1 用1 備，遠(yuǎn)期增加1 臺(tái)），2 套氣源處理系統(tǒng)，2 套閉路循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，2 套投加系統(tǒng)，2 套尾氣破壞器及檢測(cè)儀表。

2.2.9 接觸消毒池

數(shù)量：2 座（近期使用1 座）；接觸池尺寸26.1m×5.5m，接觸池單池有效容積468.75m3，接觸時(shí)間：45min。

2.2.10 綜合泵房

消毒接觸池出水由綜合泵房加壓送至西柏坡電廠用水點(diǎn)。

采用立式離心泵數(shù)量：3 臺(tái)（近期2 用1 備均變頻，遠(yuǎn)期增加2 臺(tái)）流量：Q=540m3/h，揚(yáng)程：H=30m 單臺(tái)功率：N=75kW。

2.2.11 鼓風(fēng)機(jī)房

空氣懸浮高速離心鼓風(fēng)機(jī)數(shù)量：2 臺(tái)（近期1 用1 備，遠(yuǎn)期增加1 臺(tái)）；單臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)空氣量：Q=75m3/min；出口壓力：8mH2O;單臺(tái)功率：N=132kW。

2.2.12 污泥脫水間

采用離心脫水機(jī)，離心脫水機(jī)設(shè)備數(shù)量：2 臺(tái)（1 用1 備，近期每天工作8h，遠(yuǎn)期每天工作16h），設(shè)計(jì)流量：45.0m3/h,，單臺(tái)功率：60kw。

2.2.13 除臭系統(tǒng)(圖3-4)

圖3 污水綜合處理間平面圖

圖4 污水綜合處理間剖面圖

本項(xiàng)目除臭采用全過程除臭+生物除臭，需收集臭氣的構(gòu)筑物考慮為：粗格柵及污水提升泵房、細(xì)格柵間、膜格柵、砂水分離間、污泥脫水間及生化池。

全過程除臭包括微生物強(qiáng)化系統(tǒng)（包括懸浮式生物除臭填料釋放罐和生物能量菌劑）和除臭污泥回流系統(tǒng)。懸浮式生物除臭填料釋放罐采用SUS304 不銹鋼材質(zhì)，直徑1400mm，高度1200mm。除臭污泥投加泵設(shè)置在回流污泥泵池內(nèi)，將回流污泥送至進(jìn)水前端。

生物除臭間平面尺寸13.2 m×11.6m。根據(jù)需除臭房間的容積及通風(fēng)次數(shù)，確定臭氣流量為：10000 m3/h。

2.3 總平面圖設(shè)計(jì)

總平面設(shè)計(jì)根據(jù)工藝流程及場(chǎng)地功能要求，對(duì)傳統(tǒng)布局方式進(jìn)行優(yōu)化和濃縮，并采用流線式布局，從西到東將廠區(qū)分為兩部分，即：管理區(qū)和生產(chǎn)區(qū)。管理區(qū)主要建筑物是綜合樓。生產(chǎn)區(qū)內(nèi)容包括一系列集生產(chǎn)管理、生活和生產(chǎn)輔助等不同功能在內(nèi)的多功能綜合性用房建筑物。廠區(qū)建筑物污水綜合處理間屋頂結(jié)構(gòu)層標(biāo)高均為138.10，屋面上采用覆土厚度1.0米做綠化景觀，構(gòu)成開放式地面休閑環(huán)保廣場(chǎng)，見圖5。

圖5 廠區(qū)總平面布置圖

3 設(shè)計(jì)亮點(diǎn)

3.1 采用半地下式水廠，經(jīng)濟(jì)合理，影響小

本項(xiàng)目采用半地下式水廠，其主要工藝構(gòu)筑物均為半地下式設(shè)計(jì)。地上式、地下式以及半地下式的優(yōu)缺點(diǎn)如表2[2-5]。

表2 污水處理廠構(gòu)造型式一覽表

可以發(fā)現(xiàn)，半地下式水廠可以按花園式標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，避免污水處理廠鄰避效應(yīng)，帶來一定的土地輻射價(jià)值，滿足景觀效果；同時(shí)，降低了深基坑帶來的施工難度和高昂造價(jià)，減輕了運(yùn)營過程中消防、防腐防爆通風(fēng)及淹沒帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 土地節(jié)約、集約利用，提高國土利用率，改善周邊環(huán)境

本項(xiàng)目采用地下式布局方式，從環(huán)境、功能出發(fā)，遵循“以人為本”的設(shè)計(jì)原則，建筑物屋面預(yù)留了較大面積的綠化，同時(shí)配套少量多功能活動(dòng)場(chǎng)地，為創(chuàng)造生態(tài)園林式現(xiàn)代化污水廠奠定了良好的綠色基礎(chǔ)?？捎行Ы档蛯?duì)周邊住宅小區(qū)的影響，為周邊居民增添一抹綠色。

3.3 生物除臭+全過程除臭，保證周邊空氣質(zhì)量

本項(xiàng)目周邊臨近居民住宅樓，對(duì)污水廠區(qū)域范圍內(nèi)空氣環(huán)境質(zhì)量較為敏感。結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，綜合考慮技術(shù)的可行性和經(jīng)濟(jì)性，采用生物濾池除臭和全過程除臭組合工藝。本除臭系統(tǒng)精簡、占地小、投資運(yùn)行成本大幅降低，運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)簡便。

3.4 穩(wěn)定可靠的處理工藝

本項(xiàng)目充分結(jié)合進(jìn)水水質(zhì)特點(diǎn)及出水要求，采用四段式A2O/A-MBR+臭氧接觸氧化工藝，該工藝運(yùn)行穩(wěn)定，技術(shù)成熟，出水可靠，可以有效保障電廠工業(yè)回用水質(zhì)及水量的需求。

3.5 出水全部回用，有效節(jié)水、保水

本項(xiàng)目出水全部用于當(dāng)?shù)仉姀S工業(yè)回用水，可有效減少水資源浪費(fèi)現(xiàn)象，多重回用，提高用水效率，達(dá)到節(jié)約用水的效果。

4 結(jié)論

本文以某地區(qū)主城區(qū)半地下式污水處理廠為例，探討了該類水廠在市政污水處理的應(yīng)用。該水廠為半地下全封閉式污水處理廠，近期規(guī)模1.5 萬噸/日，遠(yuǎn)期規(guī)模為3 萬噸/日，采用了四段式A2O/A-MBR+臭氧接觸氧化工藝，出水水質(zhì)達(dá)到《大清河流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB13/2795-2018）重點(diǎn)控制區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，出水全部用于當(dāng)?shù)仉姀S工業(yè)回用水，實(shí)現(xiàn)有效節(jié)水。本項(xiàng)目構(gòu)筑物布置緊湊，屋頂設(shè)置大量綠化及少量活動(dòng)場(chǎng)所，與周遭景觀完美融合，采用成熟可靠的除臭工藝，有效解決了污水廠周邊空氣質(zhì)量差的詬病，污水處理工藝技術(shù)穩(wěn)定，處理效果好，投資可控，運(yùn)行管理方便，可為類似污水處理廠設(shè)計(jì)提供借鑒。