天津市某污水處理及再生水利用工程設(shè)計探討

楊清 劉琳 郭淑琴

(天津市市政工程設(shè)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(shè)對天津市整體排水系統(tǒng)的完善有著其重要作用和意義。

根據(jù)天津市排水總體規(guī)劃的要求，污水處理廠工程近期(2015年)處理規(guī)模為 8.0萬 m3/d，分兩期建設(shè)，一期先建4.0萬m3/d;遠(yuǎn)期(2020年)處理規(guī)模為16萬m3/d。一期再生水廠(緩建)規(guī)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(shè)，目前土建和設(shè)備安裝已經(jīng)完成，進(jìn)入后期的調(diào)試運行階段。

2 設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)

該工程服務(wù)范圍內(nèi)污水主要是由生活污水和輕工業(yè)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(zhì)達(dá)到GB 18918－2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的一級A標(biāo)準(zhǔn)。

設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)見表1。

表1 設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)表

污水處理廠一部分出水作為周邊示范鎮(zhèn)及新建小區(qū)的再生水水源，此部分再生水執(zhí)行國家相關(guān)雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，回用水水質(zhì)見表2。

表2 設(shè)計回用水水質(zhì)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(qū)域生活污水和部分開發(fā)的工業(yè)區(qū)廢水，所以進(jìn)水水質(zhì)以生活污水為主。由于區(qū)域正處于開發(fā)初期，近期污水規(guī)模較小，水質(zhì)水量變化較大，故處理工藝選擇應(yīng)具有一定的抗沖擊負(fù)荷的能力;同時一級A出水要求達(dá)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(fù)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(zhì)達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)，同時作為再生水廠的水源，所以出水SS和TP應(yīng)確保穩(wěn)定的去除率，故設(shè)計采用化學(xué)除磷+過濾工藝。

為了節(jié)省廠區(qū)占地面積，同時減少過濾水頭損失，設(shè)計選用高效斜管沉淀池和纖維轉(zhuǎn)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(zhì)的穩(wěn)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(xiàn)高品質(zhì)回用水水質(zhì)設(shè)計采用超濾膜過濾工藝。另外由于污水廠進(jìn)水含有部分工業(yè)廢水(以電子和輕工業(yè)為主)，且工業(yè)區(qū)處于開發(fā)初期，工業(yè)廢水水質(zhì)存在不確定性，這將導(dǎo)致超濾膜出水色度無法控制。

為了滿足再生水色度穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，提高回用水入戶的感觀性，設(shè)計選用了臭氧氧化的工藝進(jìn)行脫色處理。

4 工藝流程

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

5 主要處理構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)

5.1 生物處理部分

生物反應(yīng)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(qū)、缺氧區(qū)(前反硝化區(qū))，較好的實現(xiàn)了抑制絲狀菌，改善污泥沉降性，同時充分實現(xiàn)降碳、硝化、反硝化、吸磷等作用。

設(shè)計流量1 667 m3/h，數(shù)量2座，最低設(shè)計水溫10℃，混合液濃度為4 000 mg/L，污泥產(chǎn)率系數(shù)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(qū)池容410 m3;缺氧區(qū)池容5 418 m3;好氧區(qū)池容12 230 m3，溝道寬度9 m，溝道數(shù)量4;實際需氧量630 kg/h。

主要設(shè)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(jìn)器4臺，單臺功率4.5 kW;內(nèi)回流控制門每池1臺。

5.2 深度處理部分

1)混合反應(yīng)沉淀池。

設(shè)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(shè)備:混合攪拌器2套(帶變頻調(diào)速裝置)，功率7.5 kW。

b.機械反應(yīng)池。2座(8格)，絮凝時間17 min，單格容積為72 m3。

主要設(shè)備:反應(yīng)攪拌器8套(帶變頻調(diào)速裝置)，功率1.1 kW～0.37 kW。

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

主要設(shè)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(zhuǎn)盤濾池。

設(shè)計流量2 350 m3/h，數(shù)量1座(2格)。設(shè)計參數(shù):濾速不大于15 m/h。濾盤直徑2 m(有效面積5.2 m2)，數(shù)量36片，過濾網(wǎng)孔孔徑不大于10 μm，反洗周期1 h，反洗水量為1%～3%進(jìn)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(jìn)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(xù)過濾系統(tǒng)，具有能耗低、占地小的優(yōu)勢，產(chǎn)水量5 000 m3/d，產(chǎn)水率不小于90%。主要設(shè)備:超濾膜數(shù)量252套，單套產(chǎn)水量208 m3/h;產(chǎn)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(fēng)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(shè)計臭氧投加量5 g/m3，接觸時間20 min。主要設(shè)備:臭氧發(fā)生器2臺;單臺能力1.05 kg/h;布?xì)庥脭U散器(包括布?xì)忸^)13套。

6 節(jié)能設(shè)計

1)對主要耗電設(shè)備(提升泵、表曝機等)采用變頻調(diào)控裝置，可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)、水量的波動情況進(jìn)行變頻調(diào)整，降低能耗。

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

3)采用污水源熱泵技術(shù)實現(xiàn)廠區(qū)的采暖和制冷，比常規(guī)的熱水鍋爐采暖和空調(diào)制冷節(jié)省能耗約50%，這樣既降低了能耗，又實現(xiàn)了污水資源的再利用。

7 設(shè)計小結(jié)

1)設(shè)計中應(yīng)針對工程的實際情況進(jìn)行分析論證，有針對性的選擇處理工藝。

2)結(jié)合工程的實際情況，從耗水、耗電等多方面采取節(jié)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(biāo)準(zhǔn)較高，對污水處理的節(jié)能減排、綠色環(huán)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(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[2] 周 雹.活性污泥工藝簡明原理及設(shè)計計算[M].北京:中國建筑工業(yè)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(yè)出版社，1998.