聶福勝，羅萬申
(中國市政工程西南設(shè)計(jì)研究院， 四川成都 610081)

　　摘　要：介紹了深圳市南山污水廠的工程概況、污水水質(zhì)及處理目標(biāo)、工藝方案的選擇、各處理構(gòu)筑物的主要設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)備選型以及控制方式，同時(shí)還介紹了該廠中水處理工藝設(shè)計(jì)方面的內(nèi)容和全廠工藝設(shè)計(jì)的一些特點(diǎn)。
　　關(guān)鍵詞：污水處理廠；除磷脫氮；MUCT工藝；Trans-Flo二沉池；設(shè)計(jì)
　　中圖分類號：X703
　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2002)08-0053-03

1 工程背景及概況

　　深圳市污水排海工程實(shí)施十多年來，該市的污水水質(zhì)和珠江口海域的環(huán)境都發(fā)生了較大的變化。為核實(shí)受納海域的環(huán)境容量、排海工程對珠江口污染負(fù)荷的實(shí)際貢獻(xiàn)率及其允許排放量，深圳市給排水工程建設(shè)指揮部于1998年委托有關(guān)單位做了《深圳市污水排海工程環(huán)境影響回顧分析報(bào)告》(以下簡稱《報(bào)告》)，該報(bào)告提出了污染物排放總量控制的概念，要求隨著排海污水量的增加應(yīng)逐步增強(qiáng)對污水的處理程度，也就是說作為排海工程重要組成部分的南山污水處理廠要逐步實(shí)施除磷脫氮工藝。為此，中國市政工程西南設(shè)計(jì)研究院承擔(dān)了該廠的除磷脫氮工程及中水利用工程的設(shè)計(jì)工作，其除磷脫氮工程總規(guī)模為73.6×10⁴m³ /d，中水利用工程規(guī)模為10×10⁴m³/d，設(shè)計(jì)用地總面積為34.30hm²。

2 基礎(chǔ)資料

2.1 原水水質(zhì)
　　南山污水處理廠進(jìn)水BOD₅為150mg/L，COD為300mg/L，SS為150mg/L ，無機(jī)氮(以NH₃-N為主)為40mg/L，活性磷酸鹽為3.5 mg/L。
2.2 處理后水質(zhì)
　　《報(bào)告》要求嚴(yán)格控制污染物排放總量以確保污水排海不致引起控制范圍外的水質(zhì)降級。為此，主要污染物指標(biāo)控制總量(按73.6×10⁴m³/d的總規(guī)模計(jì)算)應(yīng)為CODMn≤74t/d，活性磷酸鹽≤1.12t/d，無機(jī)氮≤7.48t/d，大腸菌群≤3.19×10¹⁵個(gè)/d。上述指標(biāo)相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)為100.54mg/L、1.52mg/L、10.16mg/L、4.34×10⁶個(gè)/L。

3 工藝方案

3.1 污水處理
　　南山污水處理廠處理的重點(diǎn)為無機(jī)氮(以NH₃-N為主)和活性磷酸鹽，其去除要求見表1。

表1 無機(jī)氮、 活性磷酸鹽去除 污染物種類 進(jìn)水濃度(mg/L) 出水濃度(mg/L) 去除率(%) 無機(jī)氮(以NH₃-N計(jì)) 40.0 10.0 75.0 活性磷酸鹽 3.5 1.5 57.1

　　在綜合考慮國家現(xiàn)行產(chǎn)業(yè)技術(shù)政策對污水處理工藝的限制、環(huán)境要求達(dá)到的污染物去除率、運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性、工程的分期建設(shè)、污泥處置等因素后認(rèn)為南山污水處理廠宜采用強(qiáng)化二級處理工藝。在工程設(shè)計(jì)中主要研究了具有生物除磷脫氮功能的MUCT工藝和A/A/O工藝，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后決定采用MUCT工藝。在分期建設(shè)和運(yùn)轉(zhuǎn)管理方面MUCT工藝具有如下的靈活性：
　　①M(fèi)UCT可調(diào)節(jié)分配至厭氧段和缺氧段的進(jìn)水比例，以便為同時(shí)生物除磷脫氮提供最優(yōu)的碳源；
　　②MUCT可根據(jù)進(jìn)水碳氮比將一個(gè)或二個(gè)缺氧單元轉(zhuǎn)換為好氧單元，即使是在冬季也能得到令人滿意的脫氮效果；
　　③污泥回流采用二級回流，回流污泥在第一個(gè)缺氧單元內(nèi)就消耗掉了溶解氧和硝態(tài)氮，這使得回流至厭氧段的污泥中硝態(tài)氧為零，保證了厭氧池的厭氧狀態(tài)，從而可以減小厭氧池的容積、提高生物除磷效果；
　　④根據(jù)實(shí)際水質(zhì)情況也可直接將活性污泥回流至厭氧段使MUCT按A/A/O方式運(yùn)行，此時(shí)可以省掉第一級回流、節(jié)省能耗；
　　⑤不需根據(jù)進(jìn)水TKN/COD值對回流硝酸鹽量進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。
3.2 污泥處理
　　南山污水處理廠現(xiàn)階段的污泥處理仍采用直接脫水的方式，僅為今后的污泥處置與綜合利用預(yù)留場地，但是現(xiàn)有污泥處理方案必須能夠適應(yīng)今后可能出現(xiàn)的污泥處置方式。因此，污泥處理設(shè)計(jì)的總體思路是：在污泥消化或其他污泥處置工藝實(shí)施之前污泥處理采用直接脫水的方式；當(dāng)污泥消化或其他污泥處置措施實(shí)施時(shí)，為了減少待處置污泥的體積將一步化污泥機(jī)械脫水處理改為污泥機(jī)械濃縮和機(jī)械脫水分段處理，即一部分仍然作為污泥脫水機(jī)使用，而將另一部分污泥脫水機(jī)改為污泥濃縮機(jī)使用(必要時(shí)增加部分新的機(jī)械)。這樣，就可以滿足近、遠(yuǎn)期工程的不同需要。
　　整個(gè)污水及污泥的處理流程見圖1。

3.3 中水利用
3.3.1 中水利用的緊迫性
　　南山污水處理廠附近的南山電廠和媽灣電廠因?yàn)槔鋮s水需要量大、成本高，迫切希望南山污水處理廠提供中水作為冷卻水。為緩解城市供水的壓力、充分利用現(xiàn)有水資源，決定興建中 水利用工程。
3.3.2 水質(zhì)、用戶及水壓要求
　　中水源水為南山廠內(nèi)城市二級污水處理出水。根據(jù)調(diào)查，中水預(yù)期用戶主要為南山熱電股份有限公司、月亮灣燃機(jī)電廠，部分用于廠內(nèi)自用和城市生活雜用。因此，中水設(shè)計(jì)出水水質(zhì)指標(biāo)須滿足《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》以及《城市污水回用設(shè)計(jì)規(guī)范》中“再生水用作冷卻用水的建議水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)”，在不過多地增加建設(shè)投資和運(yùn)行成本的基礎(chǔ)上盡量滿足電廠冷卻用水的水質(zhì)要求。中水設(shè)計(jì)出水主要參數(shù)為：濁度≤5NTU，COD≤50mg/L，BOD₅≤10mg/L，氯化物≤300mg/L，pH=6.5～8.5，總固體≤1000mg/L，游離余氯≥0.2mg/L。中水加壓泵房出水水壓按照不同用戶對水壓的要求分壓供水。
3.3.3 工藝流程
　　經(jīng)二級生化處理的污水由中水提升泵(設(shè)于紫外線消毒池內(nèi))加壓送至中水處理系統(tǒng)，中水處理工藝為混凝—沉淀—過濾，濾池采用氣水反沖洗。?

4 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

　　南山污水處理廠分二套系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)，第一套系統(tǒng)規(guī)模為35.2×10⁴m³/d(已建成一級處理部分)，第二套系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模為38.4×10⁴m³/d。筆者主要介紹第二套系統(tǒng)主要構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)。
4.1 2#提升泵房
　　2#提升泵房設(shè)計(jì)規(guī)模為38.4×10⁴m³/d，峰值系數(shù)為1.3。土建一次建成，設(shè)備可分批安裝。泵房為圓形(粗格柵間與提升泵房合建)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，直徑為18.00m，地下部分深為9.30m，地上部分高為9.00m。粗格柵采用2臺鋼繩牽引式格柵除污機(jī)，柵槽寬度為2.50m，柵條間隙為20mm，由格柵前后液位差或時(shí)間控制粗格柵的啟停。提升泵采用潛污泵(5用1備)，單臺最大流量為1.156m³/s，揚(yáng)程為122kPa，配套電機(jī)功率為170kW，由液位自動(dòng)控制水泵的運(yùn)行。
4.2 細(xì)格柵井
　　細(xì)格柵設(shè)計(jì)規(guī)模為38.4×10⁴m³/d，峰值系數(shù)為1.3。格柵井每格槽寬為2.65m，槽深為2.10m，內(nèi)設(shè)回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)2臺，格柵間隙為6mm；螺旋格柵機(jī)2臺，格柵機(jī)直徑2.60m，格柵間隙為9mm。
4.3 比氏沉砂池
　　共4座70A型比氏沉砂池，每座直徑為6.1 m。
4.4 MUCT生化池
　　MUCT生化池設(shè)計(jì)規(guī)模為38.4×10⁴m³/d，峰值系數(shù)采用1.2，共設(shè)2組，每組分2座。單組尺寸L×B×H=99.65m×104.80m×7.20m，有效水深為6.50m。其主要設(shè)計(jì)參數(shù)為：
　　停留時(shí)間為8.27h(厭氧段、缺氧段、好氧段分別為1.11、2.34、4.82h)，污泥負(fù)荷為0.135kgBOD₅/(kgMLSS·d)，混合液濃度為3～3.5gMLSS/L，夏、冬季的污泥泥齡分別為10、15d，一級污泥回流比為77%，二級污泥回流比為105%，曝氣池混合液回流比為250%，最大需氣總量為2070m³/min，最大氣水比為7.8∶1。
　　MUCT生化池通過變頻調(diào)速泵來調(diào)整各段混合液及污泥的回流比以適應(yīng)各種水質(zhì)條件下對除磷、脫氮的要求。同時(shí)，在最后兩格缺氧單元布置了曝氣管以增強(qiáng)曝氣池硝化功能的靈活性，在推流式曝氣池按需氧量分布情況布置曝氣器。MUCT工藝見圖2。

4.5 二沉池
　　二沉池設(shè)計(jì)規(guī)模為38.4×10⁴m³/d，峰值系數(shù)為1.3，設(shè)計(jì)表面負(fù)荷為1.00m³/(m²·h)，采用Trans?Flo式平流矩形二沉池。該池進(jìn)水和出水均在沿池長方向的同一側(cè)布置，其原理類似于周進(jìn)周出圓形沉淀池，能夠較好地解決矩形沉淀池的出水堰負(fù)荷較大的問題，并且可以采用較大的表面負(fù)荷。
　　二沉池共2組，每組9格，單格寬度為11.00m，沉淀區(qū)長度為81.00m，有效水深為3.60m，總深為4.00m，單組沉淀池平面尺寸為88.05m×102.26m，采用鏈?zhǔn)焦文鄼C(jī)刮泥、穿孔管排泥，在污泥回流比為0.77的情況下排泥濃度為0.6%～0.8%。
4.6 紫外線消毒系統(tǒng)
　　消毒系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)按二級生物處理出水考慮，設(shè)計(jì)最不利懸浮物濃度為20mg/L，紫外線設(shè)計(jì)穿透率為60%，消毒后出水指標(biāo)按照《污水海洋處置工程污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GWKB4-2000)中規(guī)定的糞類大腸菌群的排放濃度限值(20個(gè)/mL)進(jìn)行設(shè)計(jì)。紫外線消毒設(shè)備采用帶燈管外套自動(dòng)清洗系統(tǒng)。
4.7 鼓風(fēng)機(jī)房
　　鼓風(fēng)機(jī)房設(shè)計(jì)風(fēng)量為30.50～34.50m³/s，內(nèi)設(shè)5臺(4用1備)鼓風(fēng)機(jī)，單臺風(fēng)量為13986～31080m³/h，風(fēng)壓為0.178MPa(絕對壓力)，配套電機(jī)功率為800kW。送風(fēng)量可據(jù)MUCT生化池中DO值通過調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口導(dǎo)葉片角度自行調(diào)節(jié)。
4.8 污泥濃縮脫水間
　　除磷脫氮工程實(shí)施后污水廠最終規(guī)模將達(dá)到73.6×10⁴m³/d，總剩余污泥量為10×10⁴ kgDS/d。濃縮脫水間內(nèi)設(shè)臥螺式離心濃縮脫水機(jī)［Q=85m³/h，N=(110+30) kW］8臺(近期安裝4臺)現(xiàn)階段按一步化直接濃縮脫水方式運(yùn)行，將來也可改成濃縮與脫水二段式運(yùn)行。污泥經(jīng)一步化直接濃縮脫水后出泥含固率≥22%。
　　此外還采用了儲泥罐系統(tǒng)，共設(shè)輸泥泵及儲泥罐4套(近期安裝2套)，單罐儲量200m³。?

5 結(jié)論

　　① 在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中始終貫穿技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、運(yùn)行管理方便的思想。既要做好大系統(tǒng)，又要處理好每一個(gè)構(gòu)筑物的細(xì)節(jié)，工藝可操作性強(qiáng)。
　　② 采用了以MUCT生化單元為主體的除磷脫氮工藝，該工藝對污水水質(zhì)(碳氮比)的變化適應(yīng)能力強(qiáng)，運(yùn)行管理靈活，既可按MUCT方式運(yùn)行，也可以A/A/O工藝和改良A/A/O工藝運(yùn)行。
　　③ 在大型污水廠中首次采用TransFlo式的矩形平流式沉淀池，該池具有池子個(gè)數(shù)少、運(yùn)轉(zhuǎn)管理點(diǎn)少、水頭損失小(6.3 kPa)、布置緊湊、占地面積較小等優(yōu)點(diǎn)。
　　④ 污泥處理近遠(yuǎn)期相結(jié)合，處理方式靈活，在污泥存儲方面采用了儲泥罐系統(tǒng)新技術(shù)。
　　⑤ 在出廠水消毒方面做了積極的探索，在國內(nèi)大型污水廠中率先采用UV消毒系統(tǒng)。

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　　收稿日期：2002-05-09