上海奉賢東部污水處理廠擴建工程設計概況

萬水龍，姚行平

（1. 上海市奉賢區排水運行管理中心，上海 201400；2. 上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海 200092）

1 工程概況

奉賢區位于上海市南部，北倚黃浦江，南臨杭州灣，距離市中心約42 km。奉賢東部污水處理系統服務范圍為金匯港以東地區，主要包括奉城中心鎮、金匯鎮、四團鎮、青村鎮、錢橋社區以及海灣中心鎮等各鎮（區），總服務面積約334.5 km2，總服務人口35 萬人。

奉賢東部污水處理廠規劃年限至2020 年，規劃污水量為20 萬m3／d。一期工程服務對象以生活污水為主，處理規模為5 萬m3／d，出水執行上海市污水綜合排放標準二級標準，采用多點進水A／O處理工藝，尾水排放杭州灣，2007 年投入運行，擬提標改造至《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級B 出水標準。

奉賢東部污水處理廠擴建工程服務范圍主要是星火開發區，處理對象以工業廢水為主（工業廢水與生活污水比例約為7 ∶3），處理規模為7 萬m3／d。星火開發區工業廢水以石化、醫藥、化工、印染、造紙等為主。擴建工程污水處理采用水解酸化—A／A／O 工藝，出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級B 標準，尾水與一期工程匯合后排放杭州灣，于2009 年建成通水。

2 工程規模

2.1 設計水量

奉賢東部污水處理廠擴建工程設計規模7 萬m3／d，總變化系數K=1.34，各構筑物除生物反應池按平均流量設計外，其余構筑物按高峰流量設計。

2.2 設計進出水水質

參照類似地區污水廠的設計及實際進水水質，結合《污水納入城鎮下水道水質標準》，并考慮到企業因突發情況超標排放及部分企業不能達標排放，進水水質應留有余地。污水處理尾水排放杭州灣，排放達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）二級標準即可，但考慮到長江、杭州灣水質要求可能進一步提高等因素，擴建工程污水處理的出水水質按《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級B 標準執行。據此確定擴建工程的主要進水水質及出水水質如表1。

表1 擴建工程進出水水質表Tab.1 Water Quality of Influent and Effluent

3 工藝設計方案

3.1 污水處理工藝

3.1.1 污水處理工藝路線

根據對星火開發區污水水質的多層次分析以及類似工程設計經驗，開發區污水在做好企業預處理達到規定的納管標準后，采用二級生物處理法在技術上是可行的，經濟上也比較合理。但由于開發區企業較多，污水的水質和水量在時間分布上很不均勻，因此必須采取有效的預處理措施，對水質水量進行均化，以確保二級生物處理過程的有效進行。據此確定污水處理工藝路線為：企業預處理達到納管標準→污水廠預處理→生化處理

3.1.1 預處理工藝

（1）預處理目的

根據本工程所處理污水的特性及二級生化處理工藝的要求，預處理應達到緩解水質波動對活性污泥的沖擊和去除懸浮固體，減輕后續生物處理負荷兩個目標。

（2）預處理工藝

根據預處理要達到的目標，本工程采用沉砂、調節的方法。調節池通常有線內設置和線外設置兩種，由于線內設置的均質、均量效果好，因此本工程推薦采用線內設置調節池。組成形式如下：沉砂池出水→調節池→水解酸化池。

3.1.2 水解酸化處理工藝

對開發區廢水水質的分析結果表明，各企業廢水COD 濃度均較高，但可生化性較好，經各企業預處理后，易生物降解或者SS 中含有的COD 得到了較大的去除，廢水可生化性下降。進水水質確定B／C比約為0.36，屬于可生化處理廢水。為改善污水的可生化性，必須通過厭氧處理實現難降解有機物的轉化，通過分子結構的改變（如開環、斷鍵、裂解、基團取代、還原等）使結構復雜的難生物降解有機物轉化為可慢速或快速降解的有機物。除此之外，水解酸化過程還能提高微生物的活性，抵抗有毒有害物質侵害，防止污泥膨脹和微生物的流失。因此，需在好氧生化處理階段前增設厭氧水解（酸化）處理工藝。通過向水解酸化池投加FeSO4，在除磷、脫色的同時，還可通過增加還原作用而提高水解酸化效果。

由于本工程污水處理規模較大，因此采用帶沉淀池的水解酸化池，即在水解酸化池后設置中沉池，中沉污泥回流至水解酸化池，以保持水解酸化池內一定的污泥濃度。此法由于系統內活性污泥濃度靠污泥回流獲得，存在污泥回流量大、污泥濃度低的特點。

3.1.3 生物脫氮除磷工藝

A／A／O 工藝處理效果良好，且管理比較方便，并且有許多改良工藝，可以靈活運行，因此本工程采用此工藝。

A／A／O 工藝是一種典型的除磷脫氮工藝[1-3]，其生物反應池由ANAEROBIC（厭氧）、ANOXIC（缺氧）和OXIC（好氧）三段組成，其典型工藝流程見圖1。這是一種推流式的前置反硝化型BNR 工藝，其特點是厭氧、缺氧和好氧三段功能明確，界線分明，可根據進水條件和出水要求，人為地創造和控制三段的時空比例和運轉條件，只要碳源充足（TKN／COD≤0.08或BOD／TKN≥3）便可根據需要達到比較高脫氮率。

常規生物脫氮除磷工藝呈厭氧（A1）／缺氧（A2）／好氧（O）的布置形式。該布置在理論上基于這樣一種認識，即：聚磷微生物有效釋磷水平的充分與否，對于提高系統的除磷能力具有極端重要的意義，厭氧區在前可以使聚磷微生物優先獲得碳源并得以充分釋磷見圖1。

3.1.4 工藝流程的確定

綜上分析，確定污水處理工藝流程見圖2。

3.2 污泥處理工藝

圖1 污水處理A／A／O 工藝流程圖Fig.1 Flow Chart of A／A／O Process

本工程污泥處理采用污泥機械濃縮脫水的方案，縮短污泥的停留時間，減少和避免污泥液中磷的釋放，污泥濃縮脫水至含水率80 %，外運至奉賢區污泥處理廠進行好氧發酵進一步處理。污泥處理流程見圖3。

圖2 污水處理工藝流程圖Fig.2 Flow Chart of Wastewater Treatment

圖3 污泥處理工藝流程圖Fig.3 Flow Chart of Sludge Treatment

4 主要構筑物設計

4.1 污水處理構筑物

（1）粗格柵井及進水泵房

粗格柵間1 座，與進水泵房合建，矩形鋼筋混凝土結構。粗格柵井內安裝2 臺寬1 100 mm，柵距20 mm，安裝角度75 °的機械粗格柵。在每臺格柵前設置1 臺1 000 mm×1 000 mm 電動鑄鐵閘門，用于格柵的檢修和切換使用。柵渣通過設在格柵后的螺旋輸送機和壓榨機輸送至垃圾桶內外運處置。

進水泵房內選用6 臺立式污水泵，4 用2 備，單泵設計流量為271 L／s，揚程為15.5 m，電機功率為75 kW。

（2）細格柵及曝氣沉砂池

細格柵井與沉砂池合建，分2 池。

細格柵井內安裝2 套1 800 mm、柵距6 mm 的細格柵，安裝角度75 °，柵后設螺旋輸送機，用于細格柵柵渣的輸送，便于外運處置。為便于細格柵和沉砂池的檢修及分組運行，在細格柵前設置手動渠道閘門。

曝氣沉砂池單池平面尺寸為L×B=24 m×3.1 m，有效水深為2.6 m，水力停留時間為5.9 分鐘（高峰流量），在曝氣沉砂池底部設置超越曝氣沉砂池的超越渠道。曝氣沉砂池流態為旋流推進式，池中設垂直隔板，起到穩流和截污的效果。

（3）調節池

調節池共2 座，鋼筋混凝土結構。單座尺寸為43.05 m×43.05 m×8.3 m，水深7.5 m，有效容積13 230 m3，水力停留時間9 hr，攪拌采用機械攪拌方式，設功率為3 kW 的潛水攪拌機32 臺。

（4）水解酸化池

水解酸化池共2 座，鋼筋混凝土結構。單座尺寸為67.15 m×45.25 m×9.9 m，水深9 m，有效容積26 017 m3，水力停留時間17.8 h，設4.5 kW 潛水攪拌機48 臺。

（5）中沉池

為將水解酸化后污水進行固液分離，去除易沉降顆粒，完成泥水分離，并將污泥經回流泵房回流至水解酸化池，設鋼筋砼輻流式中沉池2 座，直徑45 m，水深4.5 m。池內共設直徑45 m 全橋式周邊傳動刮吸泥機2 套。

（6）中沉池回流及剩余污泥泵房

為將中沉池排出污泥回流至水解酸化池以及將剩余污泥排出系統，保證水解酸化系統良好運行，設半地下式矩形污泥泵房1 座，內安裝3 臺回流污泥泵（變頻，2 用1 備）和2 臺剩余污泥泵（變頻，1 用1 備）。回流污泥泵為潛水離心泵，參數為Q=243 L／s ，H=4.5 m，P=18.5 kW；剩余污泥泵為潛水離心泵，參數為Q=72 m3／h，H=8 m，P=5.5 kW。

（7）A／A／O 生物反應池

A／A／O 生物反應池1 座，分2 組，矩形鋼筋混凝土結構。

每池由厭氧段、缺氧選擇段和好氧段組成，有效水深均為6.0 m，其中厭氧段1 格，缺氧池3 格，每格平面尺寸為19 m×17.05 m。多點進水，多點內回流，運行時可根據進水水質靈活調節運行模式。為使池內污泥保持懸浮狀態，并且與進水充分混合，每格設2 套潛水攪拌機（每套P=7.5 kW）。好氧池內曝氣采用球型剛玉曝氣頭。

在每組A／A／O 反應池的末端設3 臺內回流污泥泵，2 用1 備，Q=405 L／s，H=1.5 m，P=30 kW。

A／A／O 反應池主要設計參數：

設計水溫12 ℃設計好氧段泥齡17.3 d好氧區污泥負荷0.10 kgBOD5（／kgMLSS·d MLSS3.5 g／L MLVSS2.45 g／L總停留時間16.5 h有效水深6.0 m厭氧區停留時間1.3 h缺氧區停留時間4.0 h好氧區停留時間11.2 h設計氣水比5.8 ∶1外回流比100 %內回流比100 %~200 %）

（8）二沉池

采用4 座直徑38 m 輻流式二沉池，設計表面負荷qmax=0.86 m3／（m2·h），水深4 m，每座配置1套周邊傳動刮吸泥機（雙臂），配套電機功率2×0.37 kW。

（9）二沉池配水井及污泥泵房

4 座二沉池均勻配水；回流污泥泵將二沉池排出污泥提升至生物反應池，維持A/A/O 反應池內的污泥濃度；剩余污泥泵將剩余污泥排出系統，保證生物系統良好運行。泵房內安裝外回流污泥泵6 臺（4 用2 備，Q=203 L／s，H=4.2 m，P=15 kW）。同時安裝剩余污泥3 臺（2 用1 備，Q=54 m3／h，H=13 m，P=5.5 kW）。

（10）加氯接觸池和加氯間

本工程設置一座加氯接觸池，投加復合式ClO2以保證污水廠尾水糞大腸菌群達標排放。二沉池出水在進入出水泵房之間加氯。加氯接觸池為折流式接觸反應池，鋼砼結構。平面內凈尺寸為39 m×20.75 m，有效水深2.7 m，反應時間為30 min，加氯劑量6 mg／L。

設地上式框架結構加氯間1 座，軸線尺寸L×B=7.8 m×11.4 m，內設15 kg／h 復合ClO2發生器2臺，2 用。

（11）出水泵房

出水泵房為鋼筋混凝土結構，泵房內凈尺寸為14.75 m×9.6 m。泵井內安裝潛水混流泵4 臺（3 用1備），單泵流量Q=362 L／s，揚程8.6 m，功率55 kW。每臺泵的出水管上設置1 套DN400 mm 的拍門。并設置1 套DN1200mm 重力流通道拍門。

（12）鼓風機房

設地上式框（排）架結構鼓風機房1 座，軸線尺寸L×B=25.2 m×10.5 m。鼓風機房內設多級高速離心風機4 臺，3 用1 備。單臺供氣量為115 m3／min，出口風壓為7.2 m 水柱，電機功率為200 kW。

4.2 污泥處理構筑物

（1）儲泥池

設半地下式鋼筋砼結構儲泥池1 座，接納并儲存中沉剩余污泥、化學污泥及二沉池剩余污泥，池內尺寸為L×B×H×格數=8.0 m×8.0 m×3.8 m×3 格，有效水深3 m。污泥總量10 305 kgDs／d，混合污泥體積1 227 m3／d，混合污泥停留時間8 h。每格儲泥池內設置1 套水下攪拌機，以防止污泥的沉積。每套水下攪拌器的功率為2 kW。

（2）污泥濃縮脫水機房

設地上式框架結構污泥濃縮脫水機房1 座，平面尺寸為24.0 m×25.24 m，層高約為9.5 m。機房內設置3 套離心濃縮脫水機（2 用1 備），每套處理能力524 kgDs／h，功率P=48 kW／套，同時處理奉賢東部污水處理廠一期、本期擴建工程污泥。配套設備包括進泥螺桿泵、污泥切割機、沖洗水泵、加藥泵和溶藥裝置等。脫水污泥由水平和傾斜螺旋輸送機送至專用的污泥車斗，污泥不落地，外運至奉賢污泥處理廠進行好氧發酵。

5 結語

（1）本設計方案可滿足7 萬m3／d 的擴建規模要求。

（2）污水處理廠擴建工程采用水解酸化—A/A/O 的組合處理工藝，該工藝在水解酸化后由于污水生化性能的提升，能顯著提高后續生物脫氮除磷的效率。

（3）多年運行處理后的尾水達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級B 標準。

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