沙特第九污水處理廠第五期工程的設計與運行

張 建 明

(北京桑德環境工程有限公司，北京 101102)

沙特第九污水處理廠第五期工程的設計與運行

張 建 明

(北京桑德環境工程有限公司，北京 101102)

以沙特阿拉伯第九污水處理廠第五期工程為例，介紹了該水廠的曝氣除砂工藝，對格柵間、曝氣沉砂池、初沉池、A/O池、二沉池等主要構筑物以及設計參數進行了研究，總結了該項目的設計難點以及設計運行中存在的一些問題，為以后中東地區的污水處理廠設計積累了寶貴經驗。

污水處理廠，設計標準，灌溉，運行

1 項目概況

沙特阿拉伯朱拜勒及延布電力、水利公共事業公司轄下的Tareeq Al-Matar第九污水處理廠位于朱拜勒市，瀕臨波斯灣。該水廠由第一階段工程和第二階段工程組成，目前共五期。第一階段工程在20世紀80年代中期建成，共分四期；第二階段工程即第五期，為新建項目，項目合同額3.18億沙幣，約5.6億人民幣。第五期工程主要處理來自朱拜勒市第二工業區的生活污水及部分工業廢水，設計規模近期5.5萬m3/d，遠期7.2萬m3/d。土建按照遠期設計，設備按照近期安裝。

2 設計進出水水質

沙特阿拉伯地處沙漠地區，水資源匱乏，所以污水處理廠的出水必須達到皇家委員會(RCER-2004)灌溉標準。具體的設計進出水水質見表1。

表1 設計進出水水質

3 工藝設計

3.1 工藝流程

根據表1中數據可知，來水COD值雖偏高，但B/C值為0.45，表明可生化性良好。根據皇家委員會(RCER)灌溉標準(2004)可知，出水對總磷沒有要求，所以僅考慮脫氮即可，又BOD5/TKN=5.45，所以主工藝可采用A/O法。由于朱拜勒市處于沙漠地區，所以污水廠的預處理要充分考慮除砂。大型污水廠除砂系統常采用旋流除砂和曝氣除砂兩種工藝，該水廠設計應采用曝氣除砂工藝，理由如下：1)通過曝氣沉砂池的曝氣過程，能使砂子上的有機物和砂子剝離，有利于后續生化系統運行；2)沙特地區氣溫高，砂子較潔凈、有機物含量少，可減少臭味的產生，從而減小除臭系統的負荷。另外，為了保證出水的懸浮物濃度，二沉池后增加砂濾系統,具體工藝流程見圖1。

3.2 主要構筑物

1)格柵間和曝氣沉砂池。格柵間和曝氣沉砂池合建，地上式鋼筋混凝土結構。格柵間設置細格柵3臺，2用1備，每臺格柵柵條間距6 mm，柵前水深1.1 m，過柵流速0.75 m/s，按照角度75°。曝氣沉砂池4格，近期使用3格，總水力停留時間5 min，配置橋式吸砂撇渣機3臺；砂水分離器3臺，2用1備；羅茨鼓風機4臺，3用1備。

2)初沉池。初沉池設計4座，近期使用3座。采用中心進水，周邊出水的輻流式沉淀池，設計表面負荷2 m3/m2/h。每座設計直徑28 m，水深4.6 m。每個初沉池配置1臺周邊傳動刮泥機，功率為0.92 kW，周邊線速度為2 m/min。系統設計產泥量為438 m3/d，污泥濃度1 006 kg/m3，污泥含水率為97%。

3)A/O池。初沉池的出水和二沉池的回流污泥在A/O池分配井中混合均勻后，通過堰板配水至3組A/O池，每組A/O池進水口通過電動閘門來控制。A/O池的缺氧區設計水力停留時間3.5 h，共配置6臺12 kW的機械攪拌器；好氧區設計水力停留時間15 h，污泥濃度3 500 mg/L，共配置1 344對微孔曝氣管和6臺變頻內回流泵。曝氣系統采用鼓風曝氣，設置4臺變頻離心風機，3用1備，每臺風機風量100 m3/min，風壓7 m。每臺內回流泵的流量為515 L/s，揚程1.3 m，回流比調節范圍為100%～400%。

4)二沉池。二沉池設計4座，近期使用3座。采用周進進水，周處出水的輻流式沉淀池，設計表面負荷0.78 m3/m2/h。每座設計直徑為36 m，水深3 m，水力停留時間3.5 h，每座配備1臺中心傳動單管刮吸泥機。

5)過濾系統。過濾系統主要由提升泵站，加藥系統，過濾系統，反洗系統四部分組成。其中提升泵站有效容積288 m3，內置立式離心提升泵5臺，2用2輔助1備，每臺泵的流量為1 440 m3/h，揚程36 m，功率200 kW；過濾系統采用12臺水平式過濾罐，直徑3 m，長12 m，過濾速率7 m3/(m2·h)，過濾器內濾料由450 mm厚無煙煤和350厚的石英砂兩部分組成；反洗系統由水反洗系統和氣反洗系統組成，水洗系統設置2臺離心式反洗泵，氣洗系統設置2臺羅茨風機。反洗次序為氣體反洗5 min，反洗強度15 L/(m2·s)；清水反洗10 min，反洗強度10 L/(m2·s)。

6)污泥處理系統。污泥處理系統主要由初沉污泥泵站，二沉污泥泵站，污泥濃縮壓濾脫水間和污泥厭氧消化系統組成。初沉污泥和二沉剩余污泥通過各自的污泥泵排至污泥儲池，然后再通過螺桿泵加壓送至污泥濃縮機進行濃縮，濃縮后的污泥再由螺桿泵送至污泥厭氧消化系統進行厭氧消化，消化后的污泥被污泥帶式壓濾機壓濾，最后泥餅外運填埋。設計總污泥產量60 m3/h，含水率為98.6%，經帶式濃縮機濃縮后，含水率為95%，加入的PAM量為64.4 kg/d。每天產生含水率為96.7%的消化泥量為410 m3，最終產生含水率為78%的泥餅52.4 m3/d。厭氧罐所產生的沼氣經加壓后用于罐內攪拌，多余沼氣經過處理后還可以供應給鍋爐房使用，剩余氣體通過火炬燃燒。

7)除臭系統。本工程采用生物除臭法處理格柵間及曝氣沉砂池，初沉污泥泵站、污泥脫水間、污泥儲池產生的臭氣。配備直徑4.2 m，高8.8 m的生物洗滌過濾塔6座；功率100 kW的玻璃鋼風機3臺。同時還配有營養投加系統以及過濾塔循環系統。

4 運行效果

該項目于2010年年底開始建設，于2012年4月開始進行生物系統調試，同年8月份水線全部貫通，至今運行穩定，出水達標，實際運行的進出水水質見表2。

表2 進出水的月平均值

5 設計難點及問題總結

5.1 設計難點

1)采用標準不同。該污水廠的設計標準按照沙特皇家委員會的設計標準執行(大部分參考美標，也有小部分參考歐標)，因此設計難度大。

2)自動化要求程度高。為了管理便捷，實現資源最優化，該項目對自控要求高于國內項目。如進水渠道流量計與變頻風機連鎖，以便根據水量及時調整鼓風機的供氣量，以達到節能目的。

3)來水的小時峰值變化系數大，為2.4。整個水廠不允許設置超越，必須接納全部來水并處理達標回用。因此設計中考慮預留了備用系統，如初沉池，當來水正常時，2座初沉池投入運行，當來水達到峰值時，PLC系統會根據進水渠道的流量計反饋來的信號啟動初沉分配井中的電動閘門，從而使第3座初沉池投入運行。

4)消防系統設計要求高。沙特皇家委員會的設計標準主要以美國防火協會標準(NFPA)為準。根據NFPA820-2008，污水廠的不同部位要求的火災報警及滅火系統不同，其要求高于國內，尤其是配電間配置的自動氣體滅火系統要求采用新一代的NOVEC1230滅火劑。

5)設計過程溝通協調難。該水廠的土建設計為印度的Kentz沙特分公司，監理公司為英國的Jacobs Zate，辦公地域不同，因此溝通協調困難。

6)國家不同，設計理念不同。如廠區的排水檢查井，采用皇家委員會的標準圖紙，但監理公司的工程師還是提出了10余條意見，雖說問題不大，但充分反映了他們的設計習慣和理念。

5.2 問題總結

在施工和調試過程中出現的問題總結如下：

1)設計要和當地的管材管件市場充分結合。根據皇家委員會標準，UPVC管材管件既有美標也有歐標，所以設計時為了統一標準，全部采用美標。但在施工過程中，發現當地大部分UPVC管材管件為歐標，采購美標管件比較困難。為了不影響施工進度，根據實際情況一是更換管道材質;二是更換閥門。

2)設備選型材質問題。由于來水中氯離子含量較高，所以對設備(尤其是與水接觸的部分)材質要求高，但水廠運行一段時間后，格柵及二沉池的刮吸泥機均出現故障，檢測核實后發現格柵鏈條的銷軸軸套以及二沉池桁架拉索的銷軸均為碳鋼材質，不滿足設計要求(不銹鋼材質)才導致了故障發生。后更換部件材質，設備運行穩定。

3)設備選擇要考慮當地氣溫問題。當地夏季最高氣溫可達55 ℃，但鼓風機軸溫報警高限值為50 ℃，所以經常導致電機軸溫報警而故障停機。后在鼓風機房增加2臺空調保證了鼓風機的正常運行。

4)曝氣沉砂池設備電氣故障問題。橋式吸砂機的電氣控制箱為廠家自帶，放置在橋式吸砂機上，隨吸砂機一起在沉砂池上方運行，但由于污水中的腐蝕性氣體含量較高，曝氣后被釋放出來，經過控制箱底部的進線孔進入箱體內部腐蝕了部分電氣元件，從而導致設備故障停機，后改變了控制箱位置保證了設備正常運行。

5)設計要考慮防不均勻沉降問題。整個廠區均為砂地，因此無論是構筑物還是管道的設計均需要考慮采取防不均勻沉降措施。

6 結語

沙特第九污水廠嚴格按照沙特皇家委員會標準(RCJY)進行設計，得到了監理公司以及業主的認可。目前污水廠遠期設備也已安裝完畢，整個水廠已投入運營一年多，運行穩定，出水達到了皇家委員會(RCER-2004)灌溉標準要求。

Design and operation of stage Ⅴ project of the ninth sanitary wastewater treatment plant of Saudi

ZHANG Jian-ming

(Beijing Sound Environment Engineering Co.， Ltd, Beijing 101102， China)

Taking the stage Ⅴ project of Saudi Arabia ninth sanitary wastewater treatment plant as an example, this paper introduced the aeration and sand removal process of the plant, researched the grid, aeration grit chamber, primary sedimentation pool, A/O pool, secondary sedimentation tank and other major structures and design parameters, summarized the design difficulties of this project and some problems in design and operation, accumulated valuable experience for sewage treatment plant design of later middle East area.

sewage treatment plant, design standard, irrigation, operation

1009-6825(2014)36-0125-02

2014-10-16

張建明(1982- )，男，碩士，工程師

X703

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