廣東某污水處理廠工程設(shè)計(jì)

楊偉龍

(廣州市圖鑒城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，廣東 廣州 511300)

廣東某地產(chǎn)業(yè)園區(qū)規(guī)劃著力發(fā)展特種精細(xì)化工材料產(chǎn)業(yè)以及建設(shè)相關(guān)的公用工程物流配套設(shè)施：特種精細(xì)化工材料產(chǎn)業(yè)，以環(huán)保型涂料、油墨、電子化學(xué)品、特種功能添加劑、表面活性劑、造紙化學(xué)品及納米材料、石墨烯、鋰電池材料等化工新材料為主，兼具發(fā)展部分生物醫(yī)藥健康產(chǎn)業(yè)(生物化工、醫(yī)藥、健康、食品添加劑等)。本文從實(shí)際工程案例出發(fā)，通過(guò)對(duì)處理工藝及其處理效果進(jìn)行分析，探討污水處理廠出水滿(mǎn)足排放要求的技術(shù)手段，以期為國(guó)內(nèi)其他類(lèi)似工業(yè)園區(qū)污水的設(shè)計(jì)提供參考。

1 工程概況

廣東某污水處理廠工程總規(guī)模為2.5萬(wàn)m3/d，分階段實(shí)施，一期設(shè)計(jì)處理規(guī)模為萬(wàn)0.4 m3/d，總變化系數(shù)2，遠(yuǎn)期達(dá)到2.5萬(wàn)m3/d。土建一期按2.5萬(wàn)m3/d建設(shè)，設(shè)備按照0.4 m3/d建設(shè)。本工程經(jīng)處理后的水質(zhì)應(yīng)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)和廣東省《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第二時(shí)段一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)較嚴(yán)值。項(xiàng)目主要收集經(jīng)各企業(yè)預(yù)處理后的工業(yè)污水和該區(qū)域南部配套生活區(qū)的污水。

2 設(shè)計(jì)規(guī)模及進(jìn)、出水水質(zhì)

2.1 設(shè)計(jì)規(guī)模

污水處理站設(shè)計(jì)規(guī)模2.5萬(wàn)m3/d，其中園區(qū)根據(jù)產(chǎn)業(yè)規(guī)模污水量估算約為1.2萬(wàn)m3，考慮一定的安全裕量，按1.4萬(wàn)m3/d設(shè)計(jì)，另外，配套市政生活污水量約1.1萬(wàn)m3/d。根據(jù)園區(qū)已有企業(yè)和準(zhǔn)備入園企業(yè)的污水排放情況，分期兩期建設(shè)。園區(qū)污水處理在第一期建設(shè)，市政配套生活污水處理在二期建設(shè)。而第一期又分兩個(gè)階段建設(shè)，預(yù)計(jì)第一階段建設(shè)規(guī)模為0.4萬(wàn)m3/d。實(shí)際建設(shè)規(guī)模，需根據(jù)入園企業(yè)污水排放量，進(jìn)行分析確定，保持適度超前。既避免投資浪費(fèi)，又為后續(xù)入園企業(yè)的需求留有一定余量。尾水排入附近水體。

2.2 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

本項(xiàng)目污水廠進(jìn)水水質(zhì)通過(guò)類(lèi)似園區(qū)和項(xiàng)目污水水質(zhì)進(jìn)行類(lèi)比法及國(guó)家及廣東省入園企業(yè)廢水相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定。本工程經(jīng)處理后的水質(zhì)應(yīng)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)和廣東省《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第二時(shí)段一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)較嚴(yán)值。

表1 污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)及污染物去除率要求

3 總體設(shè)計(jì)

根據(jù)功能要求，污水廠分為污水處理區(qū)、污泥處理區(qū)及廠前區(qū)(辦公區(qū))三部分。污水處理區(qū)：處理構(gòu)筑物沿流程由東向西布置；鼓風(fēng)機(jī)房位于廠區(qū)中側(cè)，靠近生化池；預(yù)處理區(qū)域，充分利用場(chǎng)地和便于管道布置；加藥間、碳源投加設(shè)施位于深度處理區(qū)，靠近投加點(diǎn)。污泥處理區(qū)位于廠西南端，廠區(qū)道路環(huán)形布置，交通便利。辦公區(qū)距離預(yù)處理區(qū)和污泥處理區(qū)均較遠(yuǎn)，且處于上風(fēng)向，對(duì)環(huán)境無(wú)不良影響。污水廠紅線總用地4.3 hm2。

本污水處理廠工藝采用粗格柵→細(xì)格柵→曝氣沉砂池→調(diào)節(jié)池→初沉池→水解酸化池→A/A/O池→二沉池→高效沉淀池→纖維轉(zhuǎn)盤(pán)濾池→消毒接觸池→排放至附近水體。

4 工藝設(shè)計(jì)

4.1 粗格柵

攔截污水中較大的漂浮物，懸浮物、渣物保護(hù)水泵的正常工作。格柵設(shè)計(jì)流量：Q=2.5萬(wàn)m3/d，粗格柵井1座，內(nèi)分2格，與提升泵房合建，工藝尺寸B×L×H =12.2×4.90×8.40 m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。柵條間隙：b=15 mm，過(guò)柵流速：v≤0.90 m/s，格柵安裝傾角：75°[1]。設(shè)回轉(zhuǎn)式粗格柵2臺(tái)，近期一用一備，遠(yuǎn)期互為備用；柵渠寬B=1.1 m，渠深H=12.5 m，柵前水深0.83 m，安裝角度α=75°，配用電機(jī)功率N=1.1 kW。設(shè)手動(dòng)方形閘門(mén)(共5臺(tái))，供檢修和切換使用及超聲波液位差計(jì)。

4.2 提升泵房

與粗格柵合建，對(duì)污水進(jìn)行提升，減小后續(xù)構(gòu)建筑物埋深。按照建設(shè)規(guī)模2.5萬(wàn)m3/d一次完成，設(shè)備分期安裝。近期安裝2臺(tái)提升泵，Q=280 m3/h，揚(yáng)程H=22.0 m，功率22 kW，1用1備；遠(yuǎn)期增設(shè)4臺(tái)水泵，Q=280 m3/h，揚(yáng)程H=22.0 m，功率22 kW，4用2備。

4.3 細(xì)格柵渠

細(xì)格柵渠與曝氣沉砂池合建，1座分2格，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，用于截留污水中較小的漂、懸浮物。按照處理規(guī)模Q=2.5萬(wàn)m3/d設(shè)計(jì)，過(guò)柵流速：v=0.6～1.0 m/s，柵條間隙：b=5 mm。設(shè)回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)2臺(tái)，渠寬B=1.20 m，設(shè)備寬0.9 m，b=5 mm，渠深H=1.6 m，α=60°[1]，N=1.1 kW；無(wú)軸螺旋輸渣機(jī)1臺(tái)，輸送能力3 m3/h，L=3.85 m，N=1.1 kW。

4.4 曝氣沉砂池

曝氣沉砂池與細(xì)格柵渠合建，設(shè)計(jì)規(guī)模為2.5萬(wàn)m3/d。用于去除污水中粒徑≥0.2 mm的砂粒，使無(wú)機(jī)砂粒與有機(jī)物分離開(kāi)來(lái)，便于后續(xù)生物處理。曝氣沉砂池1座內(nèi)分兩格，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，工藝尺寸L×B×H=25.50×9.7×(5.4～7.4)m。除砂效率：d≥0.297 mm，η≥95%，d≥0.211 mm，η≥85%，d≥0.149 mm，η≥65%；砂有機(jī)物分離效率：η≥95%；停留時(shí)間：T=7.0 min(峰值流量)；水平流速：v=0.06 m/s；供氣量：0.20 m3空氣/m3污水[1]。曝氣沉砂池上部為框架結(jié)構(gòu)房間，H=5.0 m。設(shè)橋式吸砂機(jī)1臺(tái)，池寬L=6.7 m，輪距Lk=7.0 m，池長(zhǎng)12 m，池深H=3.6 m，N=2×0.37 kW；泵提2臺(tái)，Q=22 m3/h，H=7 m，N=1.4 kW；螺旋砂水分離器1臺(tái)，處理量Q=18～43 m3/h，N=0.37 kW。

4.5 調(diào)節(jié)事故池及初沉池

由于園區(qū)工業(yè)廢水種類(lèi)較多，水質(zhì)水量不均勻，考慮在生化系統(tǒng)前增設(shè)調(diào)節(jié)池及事故池，對(duì)污水處理廠進(jìn)水的水質(zhì)和水量進(jìn)行調(diào)節(jié)。事故池與調(diào)節(jié)池合建，正常情況下事故池兼作調(diào)節(jié)池用。事故池+調(diào)節(jié)池有效容積4725 m3，1座分2格，兩組并聯(lián)運(yùn)行，組合尺寸L×B×H=50.3×32.4×5.50 m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效水深5.0 m。停留時(shí)間(HRT)：28 h，有效水深：5.0 m。初沉池表面負(fù)荷q=3.98 m3/m2·h[1]，沉淀時(shí)間T=0.6 h[1]，排泥含固率1.5%，間歇排泥。

初沉池直徑φ10.0 m，池邊水深3.7 m，超高0.7 m。設(shè)調(diào)節(jié)池低速推流器8臺(tái)，葉輪直徑615 mm，驅(qū)動(dòng)功率N=4.0 kW；提升泵集水池設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)2臺(tái)，葉輪直徑400 mm，驅(qū)動(dòng)功率N=2.5 kW；潛污泵2臺(tái)(1用1備)，Q=167 m3/h，H=6.5 m，N=5.5 kW；周邊傳動(dòng)刮泥機(jī)1臺(tái)，池徑φ=10 m，功率N=0.37 kW。

4.6 水解酸化池

利用水解和產(chǎn)酸菌的反應(yīng)，將不溶性有機(jī)物水解成溶解性有機(jī)物、大分子物質(zhì)分解成小分子物質(zhì)，使污水更適宜后續(xù)的好氧處理。設(shè)計(jì)流量2.5萬(wàn)m3/d，一期為1座，內(nèi)分為2格，每格規(guī)模0.4萬(wàn)m3/d，總停留時(shí)間HRT=5.13 h[2]，有效水深：5.0 m?？偲矫娉叽鏛×B×H=25×13.68×7.40 m，總高度7.4 m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。設(shè)組合填料?150X60 mm(直徑X片距)共320 m3；污泥泵(立式離心泵)3臺(tái)，Q=40 m3/h，H=12 m，N=3.0 kW。

4.7 A/A/O生化池

(1)A/A/O生化池

(2)回流及剩余污泥泵井

回流及剩余污泥泵井與生化池合建，根據(jù)生化池的運(yùn)行需要將二沉池排出的活性污泥回流至生化池，平面尺寸L×B×H=5.8×5.2×8.5 m。設(shè)潛污泵3臺(tái)，2用1備，單臺(tái)泵Q=146 m3/h，H=6 m，N=5.5 kW；潛污泵2臺(tái)(1用1備)，單臺(tái)泵Q=25 m3/h，H=12 m，N=5.5 kW；電動(dòng)葫蘆1臺(tái)，起吊重量G=1 t，起升高度H=9 m，N=2×0.4+1.5 kW。

4.8 二沉池

沉淀池是對(duì)生化后污水進(jìn)行泥水分離；配水井為配水、集水、集泥。一期工程共設(shè)2座二沉池。沉淀池設(shè)計(jì)流量：Q=0.4萬(wàn)m3/d，設(shè)計(jì)最大表面負(fù)荷：q=1.6 m3/(m2·h)，設(shè)計(jì)平均表面負(fù)荷：q=0.8 m3/(m2·h)，理論回流污泥濃度：XS=8.00 g/L，有效泥水分離時(shí)間：T=3.0 h。平面尺寸為φ=16.00 m，池總深4.5 m，周邊水深4.0 m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)條件下，理論上回流比R=100%的情況下，排泥濃度0.8%。設(shè)水平管吸泥機(jī)2套，R=7.5 m，H=3.3 m，N=0.37 kW。

4.9 高效沉淀池

通過(guò)投加絮凝劑，強(qiáng)化經(jīng)二沉池沉淀的出水絮體形成，利于后段過(guò)濾工藝。絮凝反應(yīng)時(shí)間為20 min。共2格，單格土建尺寸：B×L×H=15.7×14.1×7.15 m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。設(shè)絮凝慢速攪拌機(jī)2臺(tái)，功率5.5 kW；混凝快速攪拌機(jī)2臺(tái)，功率5.5 kW；污泥刮泥機(jī)2臺(tái)，直徑7.0 m；螺桿泵，3臺(tái)(2臺(tái)變頻)Q=0～20 m3/h，H=20 m，N=5.5 kW。

4.10 纖維轉(zhuǎn)盤(pán)濾池

過(guò)濾污水，進(jìn)一步去除懸浮物以及氮磷[4]。近期設(shè)計(jì)處理量Qmax=1.25萬(wàn)m3/d，1座分2格，尺寸L×B×H=6.8×5.5×4.7 m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，遠(yuǎn)期增加1座。每格設(shè)直徑2 m濾盤(pán)6片為1套設(shè)備，每盤(pán)有效過(guò)濾面積約5.7 m2，平均濾速2.44 m3/(m2·h)，最大濾速4.87 m3/(m2·h)[3]；鑄鐵鑲銅圓閘門(mén)2套，φ500，池頂距閘孔中心2.95 m，附壁式安裝；反沖洗水泵2臺(tái)，Q=30 m3/h，H=9 m，N=2.2 kW。

4.11 消毒接觸池

使污水與次氯酸鈉有足夠的接觸時(shí)間，保證消毒效果并計(jì)量出水、回用，同時(shí)，氨氮超標(biāo)的污水與次氯酸鈉溶液反應(yīng)可將氨氮氧化成氮?dú)鈁5]。接觸消毒池設(shè)計(jì)有效容積640 m3，尺寸L×B×H=13.3×12.3×4.30 m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。設(shè)超聲波液位計(jì)，量程為0～5 m。

4.12 風(fēng)機(jī)房

風(fēng)機(jī)房設(shè)生化池用風(fēng)機(jī)，共1幢，風(fēng)機(jī)房高壓配電室設(shè)在風(fēng)機(jī)房的一端。平面尺寸：B×L=37.0×11.0 m，層高7.2 m，框架結(jié)構(gòu)。風(fēng)機(jī)房設(shè)有起重機(jī)，以方便安裝、檢修。風(fēng)機(jī)的冷卻方式：油冷加風(fēng)冷。風(fēng)機(jī)房的通風(fēng)：設(shè)有機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)，采用軸流排風(fēng)機(jī)排風(fēng)。值班室設(shè)分體式柜式空調(diào)機(jī)。風(fēng)機(jī)的控制方法：有就地控制和集中控制，并設(shè)有微機(jī)自動(dòng)監(jiān)控、集中儀表顯示、信號(hào)報(bào)警及自動(dòng)保護(hù)等裝置。設(shè)空氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)3臺(tái)，2用1備，每臺(tái)風(fēng)機(jī)風(fēng)量Q=45 m3/min，P=0.7 bar，N=56 kW，風(fēng)機(jī)配套空氣過(guò)濾器、減震器、消聲器等；風(fēng)量可以調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍45%～100%，曝氣池根據(jù)池內(nèi)ORP(DO)值，自動(dòng)調(diào)節(jié)曝氣池供氣調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟度，從而影響風(fēng)機(jī)房總出風(fēng)管的壓力，風(fēng)機(jī)根據(jù)風(fēng)管壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)供風(fēng)量，以維持風(fēng)管壓力的恒定。低噪聲軸流排風(fēng)機(jī)10臺(tái)，單臺(tái)風(fēng)機(jī)風(fēng)量Q=50 m3/h，N=1.5 kW。防雨百葉風(fēng)口3個(gè)，3500×1780 mm。電動(dòng)葫蘆1套，CD1型，G=2T。

4.13 貯泥池及回用水池

貯泥池主要收集污水廠廠區(qū)內(nèi)所有剩余污泥，污泥在儲(chǔ)泥池固液簡(jiǎn)單分離，污泥在下面，清液在上面，下面的污泥在靜水壓作用下擠出水分，使污泥含水率下降。同時(shí)，貯泥池可以存儲(chǔ)部分污泥，對(duì)脫水機(jī)污泥處理量進(jìn)行控制調(diào)節(jié)?；赜盟刂饕菫槔w維轉(zhuǎn)盤(pán)濾池提供反沖洗水，對(duì)纖維轉(zhuǎn)盤(pán)進(jìn)行反沖洗，從而保證纖維轉(zhuǎn)盤(pán)的過(guò)水能力。土建尺寸L×B×H=11.4×4×4 m，共1座，框架結(jié)構(gòu)。設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)2臺(tái)，N=1.5 kw，r=980 r/min。

4.14 污泥脫水間

將剩余污泥進(jìn)行濃縮、脫水，降低污泥含水率，便于運(yùn)輸和最終處置。設(shè)備選型：采用自動(dòng)拉板隔膜壓濾機(jī)，操作簡(jiǎn)單，濾餅含固率高。設(shè)計(jì)參數(shù)：剩余污泥量80 m3/d；含固率，進(jìn)泥0.4%～0.8%，脫水后污泥≥40%。土建按1.4萬(wàn)m3/d規(guī)模一次建成。濃縮脫水機(jī)房尺L×B×H=34.0×12.0×9.4 m，框架結(jié)構(gòu)。脫水后的污泥，由無(wú)軸螺旋輸送機(jī)輸送至泥餅柜，自動(dòng)裝車(chē)外運(yùn)。主要設(shè)備：采用自動(dòng)拉板隔膜壓濾機(jī)2臺(tái)，1用1備，過(guò)濾面積200 m2，N=5.5 kW；進(jìn)料螺桿泵2臺(tái)，1用1備Q=30 m3/h，P=3 bar，N=7.5 kW；污泥切割機(jī)2臺(tái)，1用1備Q=50m3/h，N=1.5 kW；沖洗水泵2臺(tái)，1用1備Q=17 m3/h，H=30 m，N=4 kW；全自動(dòng)藥劑調(diào)制裝置1套，18 kg(干粉計(jì))/h，制備能力：3000 L/h。設(shè)電動(dòng)單梁懸掛起重機(jī)1臺(tái)。

4.15 加氯加藥間

藥劑的調(diào)配和投加。土建尺寸L×B×H=26.6×10.4×6.9 m，1座，框架結(jié)構(gòu)。設(shè)次氯酸鈉發(fā)生器2套，1用1備，中期增加1套；PAC加藥裝置1套，中期增加1套；PAM加藥裝置1套，中期調(diào)整工作制或增加設(shè)備。次氯酸鈉制備投加系統(tǒng)：含次氯酸鈉發(fā)生器2套，2.0 kg/h，N=11 kW；溶鹽罐2個(gè)，次氯酸鈉產(chǎn)品儲(chǔ)罐2個(gè)；軟水器1套，Q=1.0 m3/h，配供鹽泵N=0.75 kW；軟水箱V=1.0 m3，配加氯計(jì)量泵，Q=375 L/h，H=2 bar，N=0.24 kW；氫氣檢測(cè)儀、聲光報(bào)警、酸洗套件等。絮凝劑制備投加系統(tǒng)：PAC制備裝置制備能力為干粉100 kg/hr，有效容積為1500 L，PAC投加泵Q=375 L/h，H=2 bar，N=0.24 kW；PAM一體化加藥裝置，Q=1800～2200 L/h，N=2.4 kW藥劑濃度由0.5%稀釋到0.1%～0.2%，PAM投加螺桿泵：Q=68.8 L/h，H=2 bar，N=3.0 kW。碳源投加系統(tǒng)：乙酸鈉溶液罐V=2.5 L，攪拌機(jī)功率0.75 kW，乙酸鈉投加計(jì)量泵Q=375 L/h，H=2 bar，N=0.24 kW。設(shè)弧形單軌起重機(jī)1套，電動(dòng)單梁懸掛起重機(jī)1套，排風(fēng)軸流風(fēng)機(jī)5臺(tái)。

5 處理效果分析

本污水處理廠建成調(diào)試后，運(yùn)行效果穩(wěn)定。2022年1-12月平均進(jìn)出水水質(zhì)見(jiàn)表2。

表2 2022年1月-2022年12月平均進(jìn)出水水質(zhì)表

從表2看出，污水廠實(shí)測(cè)平均出水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié) 論

采用“調(diào)節(jié)池+初沉池+水解酸化池+A/A/O池+高效沉淀池+纖維轉(zhuǎn)盤(pán)濾池+消毒接觸池”處理工藝水質(zhì)可穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)和廣東省《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第二時(shí)段一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)較嚴(yán)值。本項(xiàng)目考慮原水含有難降解有機(jī)物，在調(diào)節(jié)池池后端增設(shè)一座化學(xué)沉淀池+水解酸化池，分解一些大分子有機(jī)物為小分子有機(jī)物，提高該類(lèi)工業(yè)污水的可生化性；同時(shí)，設(shè)置了碳源投加系統(tǒng)，保障系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)有足夠的碳源。

項(xiàng)目建成投產(chǎn)后，年生產(chǎn)總成本為284.7萬(wàn)元，單位生產(chǎn)總成本為1.95元/m3，年經(jīng)營(yíng)成本為210.24萬(wàn)元，單位經(jīng)營(yíng)成本為1.44元/m3?？蔀樘胤N精細(xì)化工材料產(chǎn)業(yè)等類(lèi)似工業(yè)園區(qū)污水處理廠的設(shè)計(jì)提供參考和借鑒。