普灣新區三十里堡污水處理廠（一期）工程設計

劉強

摘 要：對大連普灣新區三十里堡污水處理廠（一期）工程工藝設計參數、設計特點作了介紹及分析。本工程設計規模為2×104m3/d，主體工藝流程采用改良A2/O+深度處理，排放標準為一級A。通過對配水渠道和閘門的布置，對改良A2/O工藝做了進一步優化，使厭氧區與缺氧區、缺氧區與好氧區可以根據實際運行情況做出相應調整，以更加確保脫氮除磷的效果。其次，一級處理、污泥脫水等單元的設計也做了一些新的嘗試，可供相關工程設計借鑒。

關鍵詞：污水處理廠 改良A2/O工藝 除磷脫氮

中圖分類號：X3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（c）-0092-02

大連普灣新區三十里堡污水處理廠工程位于開發建設中的大連普灣新區南部，一期工程設計規模為2×104 m3/d，二期設計規模為4×104 m3/d。一期工程占地 1.76 ha。根據本工程設計水質、水量特點、排放要求及BOT工程特點，主體工藝流程采用改良A2/O+深度處理。

1 設計進出水水質及工藝流程

1.1 設計進出水水質

本工程設計進出水水質由本工程可行性研究報告確定，排放標準執行《城市污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）之一級A標準，詳見表1。

1.2 設計工藝流程

工藝流程采用改良A2/O+深度處理。完整的工藝流程示意圖見圖1所示。

2 工程設計

本工程設計規模2×104m3/d（平均流量），總變化系數KZ=1.49。一級處理單元土建（包括：粗、細格柵渠、提升泵池、旋流沉砂池及撇渣池）按照4×104 m3/d（二期平均流量）規模設計，總變化系數KZ=1.37。本工程總圖中工藝單體共計6座，分別是綜合處理間、旋流沉砂池及撇渣池、改良A2/O生物池、沉淀池、綜合配水井及污泥回流泵池、深度處理間。

2.1 綜合處理間

其中綜合處理間采用集成化設計，是較復雜的一個單體，從正面看，從右向左依次包括：一級處理間、配電間（二層為控制室）、鼓風機房、污泥脫水間。

2.1.1 一級處理間單元

除一級處理間建筑物本體之外，事故井、粗格柵渠、提升泵池、細格柵渠合建為一個構筑物。一級處理間建筑平面尺寸：31.90 m×8.90 m，層高14 m。粗格柵渠道凈尺寸：B×L×H=2.7 m×7.77 m×9.30 m，主要設備包括：回轉式粗格柵2臺，B=1000 mm，b=20 mm，N=1.5 kW；提升泵池凈內尺寸：B×L×H=6.5 m×8.0 m×11.6m，主要設備：潛污泵4臺，采用流量大小搭配，潛污泵A/B：Q=310 m3/h，N=22kW；潛污泵C：Q=620 m3/h，N=44 kW；潛污泵D：Q=1042 m3/h，N=75 kW，揚程H=17 m。潛污泵均采用變頻控制。水泵通過PLC控制自動運行，并將數據傳輸至中控室。細格柵最前端設置配水井，污水由提升水池站提升至配水井，然后通過固定堰配水入各細格柵渠道。單條渠道凈內尺寸：B×L×H= 1.9 m×12.05 m×1.85 m，渠道配置：3條渠道中，2條渠道安裝轉鼓式細格柵。主要設備：轉鼓式機械格柵2臺，D=Φ1800 mm，b=5 mm，N=2.2 kW。一級處理間除臭采用活性氧凈化技術，設活性氧除臭設備1臺，處理廢氣量Q=2000 m3/h，N=1.9 kW。

2.1.2 鼓風機房單元

鼓風機房位于配電間隔壁，建筑尺寸：18.8 m×7.7 m×6.7 m，主要設備包括：羅茨風機4臺，3用1備，Q=38.92 m3/min，P=73.5 kPa，N=75 kW。鼓風機轉速根據生物池內的DO值，通過變頻控制鼓風機轉速，維持生物池內DO值在設定值。

2.1.3 污泥脫水間單元

污泥脫水間由污泥濃縮脫水間、裝泥間、污泥泵間、稀污泥貯池及濃縮污泥儲池組成。采用分步濃縮、脫水工藝，首先用帶式污泥濃縮機進行污泥濃縮，將污泥含水率降低至95%～97%，再用廂式壓濾機進行壓濾脫水。脫水后的污泥含水率將降至60%以下，滿足生活垃圾衛生填埋場的入場要求。污泥脫水間建筑物尺寸：一層：12.9 m×18.8 m×6.7 m；二層：20.65 m×18.8 m×6.5 m。主要設備：帶式濃縮機，2臺，帶寬B=1.5 m，處理能力M=200 kgDS/h，N= 4.5 kw；廂式壓濾機，2臺，Af=300 m2，N= 5.5 kW，V=4.5 m3；稀污泥泵，2臺，為渣漿泵，Q=25 m3/h，H=20 m，N=5.5 kw；濃縮污泥泵，2臺，形式為渣漿泵，Q=30 m3/h，H=85 m，N=30 kw；濃縮污泥池攪拌機，1臺，葉輪D=2450 mm，N=7.5 kW，轉速27 r/min；水平螺旋輸送機，1臺，D=260 mm，L=4.5 m，N=1.5 kw；濾帶沖洗水泵，1臺，Q=12 m3/h，H=78 m，N= 5.5 kW。反沖洗用水來自紫外消毒后的出水。

2.2 旋流沉砂池及撇渣池

設置旋流沉砂池可去除污水中比重大于2.65，粒徑大于0.2 mm的無機砂粒。設置撇渣池主要目的是對旋流沉砂池無法除浮渣的固有缺點的補充，且底部設有錐斗，有一定的除砂能力。旋流沉砂池，2座，Φ3.65 m×3.75 m，單池設計流量Qmax=1980 m3/h，采用氣提排砂。主要設備：沉砂池攪拌機，2臺，轉速=12～20 rpm，N=0.75 kW；螺旋式砂水分離器，1臺，位于一級處理間內，流量Q=5～12 L/S，功率：N=0.37 kW。撇渣池共計 2組，每組2座，并聯運行。單池凈尺寸：6.2 m×6.0 m×6.5 m。主要設備：鏈條式刮渣機，4臺，1 m/min，N=2.2 kW。

2.3 改良A2O生物池

改良A2O生物池是污水廠工藝的核心單元，共計1座池子，內部等分為2組，并聯運行。每組由預缺氧區、厭氧區、缺氧區及好氧區組成。來水按比例分配給兩組生物池，對應每組生物池可根據實際運行需要選擇兩點進水或多點進水。原水從生物池上的進水配水渠道進入生物池，采用進水閘板控制大約10%～30%左右的污水進入預缺氧區，大約90%～70%左右的污水進入厭氧區，備用閘門可以調節10%～30%左右的污水進入缺氧區。每座好氧池出水端設有3臺內回流泵，2用1備。好氧區后端的混合液回流至缺氧區與原污水混合，在反硝化菌作用下發生前置反硝化反應進行脫氮。污泥回流泵池排出的回流污泥進入預缺氧區，與原污水混合后發生反硝化反應，目的是在回流污泥進入厭氧池之前基本去除回流污泥中的硝酸氮，以免對厭氧釋磷造成抑制，這是改良A2O工藝對傳統A2O工藝的改良之處。主要參數設計參照德國ATV標準及《室外排水設計規范》，并由BioWin軟件模擬并修正。池體主要參數：預缺氧區有效池容516 m3，HRT=0.6 h；厭氧區有效池容1268 m3，HRT=1.5 h；缺氧區有效池容2902 m3，HRT=3.5 h好氧區有效池容9418 m3，HRT=11.3 h。總有效池容14104m3，有效水深7.0 m，總停留時間 16.9 h。預缺氧潛水攪拌機，2臺，設備參數：D=0.5 m，轉速344 rpm，N=2.5 kW；厭氧段潛水攪拌機，8臺，設備參數：D=0.5 m，轉速312 rpm，N=2.5 kW；缺氧段潛水攪拌機，4臺，設備參數：D=0.5 m，轉速312 rpm；N=2.5 kW；缺氧好氧過渡區潛水攪拌機，4臺，設備參數：D=0.5 m，轉速371 rpm，N=2.5 kW；內回流泵，設計內回流比300%，設備形式：潛水軸流泵，6臺，4用2備，設備參數：Q=312 m3/h，H=0.8 m，N=2.0 kW，變頻控制。盤式微孔曝氣器，1552個，盤片直徑330 mm，材質：EPDM。

2.4 沉淀池

沉淀池為周進周出輻流式沉淀池，共兩座，并聯運行。池體尺寸：Φ24 m×5.0 m；表面負荷：0.92 m3/m2·h（平均流量），1.37 m3/m2·h（高峰流量）；主要設備：吸泥機，設備形式：中心傳動單管吸泥機，2臺（每池1臺）；設備參數：D=24.0 m，N=0.25 kW×2。

2.5 綜合配水井及污泥回流泵池

綜合配水井及污泥回流泵池，1座。為鋼筋混凝土池雙層結構。上層作為二沉池進出水配水池，生物池來水均勻配水至兩個沉淀池。下層為污泥回流泵、剩余污泥泵泵池，分別將污泥輸送至預缺氧池和稀污泥貯池。池體尺寸：11.7×11.1×6.95 m；主要設備：回流污泥泵，3臺（2用1備），設備參數：Q=417 m3/h，H=5 m，N=15 kW；剩余污泥泵：2臺（1用1備）；設備參數：Q=25 m3/h，H=10 m，N=1.5 kW；以上設備形式：潛污泵。

2.6 深度處理間

污泥深度處理間建筑尺寸40.2 m×20.7 mm×7.5 m。深度處理流程：混合池→絮凝池→V型砂濾池→紫外消毒渠。

2.6.1 混合池、絮凝池單元

混合池共2組，并聯運行，每組有效容積8 m3，HRT=1 min，有效水深3.65 m。主要設備：槳式攪拌機，2臺，設備參數：轉速=60 rpm，N=2.2 kW。絮凝池共2組，并聯運行，每組有效容積40 m3，HRT=5 min，有效水深3.25 m。主要設備：槳式攪拌機，2臺，設備參數：轉速=5 rpm，N=5.5 kW。

2.6.2 V型濾池單元

V型濾池共設計4格濾池，單池過濾面積為28 m2，單池過濾尺寸為4.0 m×7.0 m，濾池總高為4.8 m，濾池有效水深3.6 m，濾池反沖洗采用氣水反沖洗配合表面掃洗，濾池配氣配水系統為長柄濾頭小阻力配氣配水系統。濾料采用單層均質石英砂濾料。石英砂粒徑為0.95～1.35 mm，不均系數為K80=1.3。設計流量：1000 m3/h，總過濾面積：112 m2，設計濾速：9 m/h，強制濾速：12 m/h。反沖洗強度：單獨氣洗時，氣洗強度：60 m3/（m2·h），氣水聯合反沖洗時，氣洗強度：60 m3/（m2·h）；水洗強度：9.2 m3/（m2·h），單獨水洗時，水洗強度：18.4 m3/（m2·h），表面掃洗強度：7.2 m3/（m2·h）。反沖洗程序：空氣反沖2 min；氣水同時反沖4 min；水洗6 min；全程單獨表洗。設計反沖洗周期：24～36 hr。

2.6.3 紫外消毒渠及反沖洗泵間單元

紫外線消毒渠設置2條渠道，每條渠道寬度為0.6m。紫外消毒成套設備，2套，設備參數：N=18 kW，紫外線透光率不小于65%，模塊數10個，燈管數80根，燈管采用低壓高強紫外燈管，清洗方式為在線自動清洗。濾池反沖洗泵，3臺，2用1備，Q=260 m3/h，H=10.6 m，N=15 kW。反沖洗用水來自紫外消毒后的出水。

3 工藝設計特點

（1）在總體布局上采用集成化布置，將一級處理間、配電間（二層為控制室）、鼓風機房、污泥脫水間等合建為一個單體；將沉淀池、綜合配水井及污泥回流泵池合建為一個單體。集成化不但有效節省用地和建筑建造費用，而且配電間及控制室緊鄰三處最大用電負荷（鼓風機房、提升泵池、污泥脫水間），節省了電纜而且方便布線和運行管理。（2）本設計對改良A2O工藝做了進一步改進。在厭氧區和缺氧區設計了多種狀態的可選擇性。在厭氧池的第二格上方設計有硝化液回流液的入水口，當系統脫氮能力不足時，可通過開啟閘門將一部分硝化液直接排入厭氧池的第二格，此時厭氧池的第二格實際上成為缺氧狀態，發生前置反硝化反應。其次，在缺氧池的上方還設計有原水的配水口，可以將一部分原水不經過厭氧池而直接進入缺氧池，保證有機碳源的充足供應。以上兩處改進均是為增強系統脫氮能力。（3）工藝設計結果使用BioWin軟件模擬并適當修正，最終達到優化設計的目的。（4）深度處理單元的混合、絮凝段均采用機械攪拌方式。相對于網格絮凝等水力混合方式，機械攪拌優點是不受水量波動的影響，效果十分穩定。這對于時變化系數較高的小型污水廠尤為重要。（5）污泥脫水工藝采用帶式濃縮+廂式壓濾的組合方式，污泥脫水后含水率降至60%，滿足生活垃圾填埋場對污泥含水率的要求，且相對于昂貴的離心脫水機為小型污水廠較經濟的選擇。

4 結語

對于新建區域的小型污水處理廠，要充分關注其設計規模小、水質存在一定不確定性、水量變化系數大、初期水量較小、對投資及運行費用敏感等特點，做到因地制宜。其次，設計結果采用BioWin軟件模擬并修正可以使設計結果更加優化。最后，設計過程中要與建設方（也是未來運營方）保持不斷的溝通、交流，充分聽取意見，使設計成果更趨完善。