天津市某污水處理及再生水利用工程設計探討

楊清 劉琳 郭淑琴

(天津市市政工程設計研究院，天津 300051)

1 項目概況

天津市某污水處理及再生水利用工程的建設對天津市整體排水系統的完善有著其重要作用和意義。

根據天津市排水總體規劃的要求，污水處理廠工程近期(2015年)處理規模為 8.0萬 m3/d，分兩期建設，一期先建4.0萬m3/d;遠期(2020年)處理規模為16萬m3/d。一期再生水廠(緩建)規模0.5萬m3/d。一期工程總投資為18 127.98萬元(含再生水工程和拆遷征地費)，其中工程一類費為10 142.48萬元。

該工程于2009年11月開始建設，目前土建和設備安裝已經完成，進入后期的調試運行階段。

2 設計進出水水質

該工程服務范圍內污水主要是由生活污水和輕工業廢水組成，處理后出水排入幸福河，同時考慮作為湖泊的補給水源，出水水質達到GB 18918－2002城鎮污水處理廠污染物排放標準中的一級A標準。

設計進出水水質見表1。

表1 設計進出水水質表

污水處理廠一部分出水作為周邊示范鎮及新建小區的再生水水源，此部分再生水執行國家相關雜用水水質標準，回用水水質見表2。

表2 設計回用水水質表(除表1中的增項)

3 處理工藝的選擇

3.1 生物處理工藝選擇

本工程近期主要處理周邊區域生活污水和部分開發的工業區廢水，所以進水水質以生活污水為主。由于區域正處于開發初期，近期污水規模較小，水質水量變化較大，故處理工藝選擇應具有一定的抗沖擊負荷的能力;同時一級A出水要求達到70%的脫氮率，所以污水生物處理工藝選用Carrousel2000型氧化溝，既可以抗沖擊負荷，同時又具有較高的脫氮效率。

3.2 深度處理工藝選擇

本工程出水水質達到一級A標準，同時作為再生水廠的水源，所以出水SS和TP應確保穩定的去除率，故設計采用化學除磷+過濾工藝。

為了節省廠區占地面積，同時減少過濾水頭損失，設計選用高效斜管沉淀池和纖維轉盤過濾工藝。

3.3 再生水處理工藝選擇

由于再生水有入戶要求，故對回用水水質的穩定性和感觀上都提出了更高的要求，在考慮再生水處理工藝時，為了實現高品質回用水水質設計采用超濾膜過濾工藝。另外由于污水廠進水含有部分工業廢水(以電子和輕工業為主)，且工業區處于開發初期，工業廢水水質存在不確定性，這將導致超濾膜出水色度無法控制。

為了滿足再生水色度穩定達標，提高回用水入戶的感觀性，設計選用了臭氧氧化的工藝進行脫色處理。

4 工藝流程

通過對本工程進出水水質、水量的具體分析，通過工藝比選，最終設計采用如圖1所示處理工藝流程。

5 主要處理構筑物及設計參數

5.1 生物處理部分

生物反應池采用卡魯塞爾2000型氧化溝，該工藝是在普通Carrousel氧化溝前增加了一個選擇區、缺氧區(前反硝化區)，較好的實現了抑制絲狀菌，改善污泥沉降性，同時充分實現降碳、硝化、反硝化、吸磷等作用。

設計流量1 667 m3/h，數量2座，最低設計水溫10℃，混合液濃度為4 000 mg/L，污泥產率系數1.06 kg SS/kg BOD，總泥齡18 d，停留時間22 h，有效水深4.8 m，單池容積18 058 m3。其中選擇區池容410 m3;缺氧區池容5 418 m3;好氧區池容12 230 m3，溝道寬度9 m，溝道數量4;實際需氧量630 kg/h。

主要設備(單池):立式表曝機每池2臺(其中1臺變頻)，單臺功率160 kW;潛水推進器4臺，單臺功率4.5 kW;內回流控制門每池1臺。

5.2 深度處理部分

1)混合反應沉淀池。

設計流量1 967 m3/h，采用固體PAC(堿式氯化鋁)作為除磷藥劑，混凝劑投加量20 mg/L。

a.機械混合池。2座，混合時間55 s，單池容積15 m3。

主要設備:混合攪拌器2套(帶變頻調速裝置)，功率7.5 kW。

b.機械反應池。2座(8格)，絮凝時間17 min，單格容積為72 m3。

主要設備:反應攪拌器8套(帶變頻調速裝置)，功率1.1 kW～0.37 kW。

c.斜管沉淀池。2座，表面負荷5.0 m3/(m2·h)，清水區上升流速 1.44 mm/s。

主要設備:直徑14 m刮泥機2臺;排泥泵3臺(2用1備)，流量40 m3/h，揚程10 m。

圖1 污水處理及再生水利用工程處理工藝流程圖

2)纖維轉盤濾池。

設計流量2 350 m3/h，數量1座(2格)。設計參數:濾速不大于15 m/h。濾盤直徑2 m(有效面積5.2 m2)，數量36片，過濾網孔孔徑不大于10 μm，反洗周期1 h，反洗水量為1%～3%進水量。

5.3 污泥脫水部分

采用2臺帶寬1.5 m的濃縮脫水一體機。污泥干重8 190 kg/d，進泥含固率0.8%，污泥體積1 024 m3/d，泥餅含固率20%，絮凝劑投加量3 kg/t～5 kg/t Ds。工作時間12 h。

5.4 再生水部分

1)膜過濾凈水間。

采用浸沒式連續過濾系統，具有能耗低、占地小的優勢，產水量5 000 m3/d，產水率不小于90%。主要設備:超濾膜數量252套，單套產水量208 m3/h;產水抽吸泵2臺，單臺流量230 m3/h，揚程20 m;清洗水泵2臺，單臺流量49 m3/h，揚程15 m;反洗水泵2臺，單臺流量486 m3/h，揚程25 m;空氣擦洗風機2臺，單臺流量43 m3/min，壓力 30 kPa。

2)臭氧車間及臭氧接觸池。

設計臭氧投加量5 g/m3，接觸時間20 min。主要設備:臭氧發生器2臺;單臺能力1.05 kg/h;布氣用擴散器(包括布氣頭)13套。

6 節能設計

1)對主要耗電設備(提升泵、表曝機等)采用變頻調控裝置，可根據進水水質、水量的波動情況進行變頻調整，降低能耗。

2)廠區的生產用水，包括脫水機沖洗、二氧化氯稀釋水、澆灑道路、廠區綠化等，均采用接觸池出水，每日可節省廠區自來水用量約1 900 m3。

3)采用污水源熱泵技術實現廠區的采暖和制冷，比常規的熱水鍋爐采暖和空調制冷節省能耗約50%，這樣既降低了能耗，又實現了污水資源的再利用。

7 設計小結

1)設計中應針對工程的實際情況進行分析論證，有針對性的選擇處理工藝。

2)結合工程的實際情況，從耗水、耗電等多方面采取節能降耗措施。

3)該工程是集污水處理和再生水回用于一體的完整工程，處理標準較高，對污水處理的節能減排、綠色環保具有典型的示范作用。

[1] 鄧榮森.氧化溝污水處理理論與技術[M].北京:化學工業出版社，2006.

[2] 周 雹.活性污泥工藝簡明原理及設計計算[M].北京:中國建筑工業出版社，2005.

[3] 張自杰.排水工程(下冊)[M].第3版.北京:中國建筑工業出版社，1998.