高排放標準全地埋污水處理廠設計案例

楊磊 趙健 郭瑜 王強

（成都市興蓉環境股份有限公司 四川成都 610041）

1 項目背景

隨著某區域人口數量持續增加，排水系統污水收集率逐漸提高，區域內生活污水量迅速增長，污水廠現狀處理量已接近最大設計處理能力，新建污水處理廠是滿足污水處理需求的必要措施。因該區域周邊規劃建設比較成熟，土地使用面積有限，選擇采用全地埋雙層加蓋的建設形式［1-2］，并在地上建設景觀公園，消除傳統地上式污水處理廠對周邊環境的影響，節省用地，保證周邊地區的土地利用價值，提升污水處理廠的社會效益和環境效益。

因該區域內城鎮污水處理廠排放標準需達到地表 “準IV類水”標準，即主要污染物COD、BOD、NH4+-N、TP 和SS 濃度達到地表IV 類標準，TN 濃度≤10 mg/L，所以新建污水處理廠生化池采用巴顛甫（Bardenpho）工藝［3-4］。該工藝與傳統A2/O 工藝相比，厭氧區中釋磷和反硝化的競爭減弱，后缺氧區微生物可利用內碳源進行反硝化，后好氧區可進一步去除混合液中的氮氣并氧化多余的外碳源（如果投加），也可以增加DO 濃度降低二沉池中磷釋放的可能性。同時深度處理采用高效沉淀池+深床濾池［5-6］，進一步降低TP 和TN 等污染物濃度，保證出水穩定達到排放標準。

本文以某污水處理廠為例，分析了高排放標準的全地埋污水處理廠的設計要點，為類似污水處理廠的設計建設提供參考。

2 項目設計方案

2.1 設計水質水量

污水處理廠設計處理水量為10 萬m3/d，出水水質標準采用《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標準》（DB 51/2311—2016），設計進、出水水質指標如表1。

表1 設計進出水水質 單位：mg/L

2.2 建設形式

本項目污水處理廠的廠址周邊有大量住宅區，部分高端小區已經建設完成，環境要求較高，且污水廠區域及周邊區域均已規劃為景觀公園，污水處理廠的建設需考慮與周邊環境的協調統一，無論從視覺上、感官上均需做到和諧融洽，所以本項目采用全地埋式雙層加蓋的建設形式［7-8］，上部覆土建設景觀園林。全地埋式污水處理廠的建設，一方面解決了污水處理廠與周邊不協調的問題，另一方面可為周邊居民提供休閑娛樂場所。通過在污水處理廠頂部設置景觀園林，實現本項目的景觀效益和環境效益。另外地埋式污水處理廠的節地效應、集約布局也均與本項目的總體要求相符。

2.3 工藝流程

本項目出水水質要求較高，COD、TN 及TP 為重點考慮的去除指標。所選工藝應加強二級處理去除能力，與一級A 排放標準相比，應適當增加停留時間，增大曝氣量，并采取合理的生物池布置形式，保證碳源合理利用和TN 有效去除，同時保證SS 和TP 穩定去除。選定傳統活性污泥法代表Bardenpho 工藝和膜生物反應器（MBR）工藝方案進行比選，2 種方案的技術經濟分析內容見表2。

表2 方案技術經濟比較

MBR 工藝運營成本高，能耗、藥耗量均較高，且MBR 膜有一定使用年限，后續投資大。綜合考慮污水處理廠進水水質、出水排放標準、占地面積、建設形式和經濟性等因素，按照綠色低碳的建設理念，本項目采用“Bardenpho+高效沉淀池+深床濾池”工藝，整體工藝流程如圖1 所示。

圖1 污水處理廠工藝流程圖

2.4 總平面布置

本項目規劃用地面積7.03 hm2，采用全地埋式布置形式，所有生產性建（構）筑物均集中布置在地下箱體中，辦公區布置在地上。地下箱體分為2 層，由下至上分別是負二層和負一層。負二層主要布置處理構筑物，負一層布置一部分輔助生產性建筑物。根據各生產單體的作用將本項目劃分為7 個區域，分別是預處理區、生化處理區、深度處理區、箱體內輔助生產區、污泥處理區、管廊巡視區和地上辦公區。箱體內分區平面布置如圖2。

圖2 平面布置圖

2.5 豎向設計

本項目污水處理廠設計地面標高在486 m 左右，采用全地埋雙層加蓋建設形式，箱體高度為17.6 m，生化池有效水深7.5 m，箱體上部做綠化景觀設計。本項目所處位置是低洼區，當地雨水較充沛，又采用了全地埋式布置形式，因此廠區防洪排水壓力較大。為保證建成后箱體的安全，箱體上部的設計標高比廠內道路高1 m，箱體覆土深2 m，廠內道路標高不低于廠外市政道路或附近河流洪水位高度。

2.6 主要構筑物設計參數

（1）預處理車間。粗格柵、進水泵房、中格柵、曝氣沉砂池和細格柵合建。粗格柵配置3 臺鋼絲繩格柵，B=1 600 mm，b=20 mm。進水泵房配置6 臺潛水離心泵，Q=380 L/s，H=8 m，N=45 kW。中格柵配置4 臺孔板式格柵機，b=5 mm。曝氣沉砂池配置4 套可提升不堵塞流道潛水離心排砂泵，Q=30 m3/h，H=10 m，N=7.5 kW。細格柵配置4 臺孔板式格柵機，b=3 mm。

（2）快沉池。2 座，單池尺寸L×B×H有效=43 m×7 m×4 m，沉淀時間0.45 h。

（3）生物池。2 座，總有效容積80 317 m3，有效水深7.5 m，污泥濃度4 000 mg/L，污泥齡13 d。水力停留時間16.7 h，其中厭氧1.5 h，缺氧6.1 h，好氧7.1 h，后缺氧1.5 h，后好氧0.5 h。內回流比300%，外回流比100%。配置厭氧潛水攪拌器16 套，N=3.5 kW；缺氧潛水推進器20 套，N=6 kW；后置缺氧潛水攪拌器12 套，N=5.0 kW；混合液回流泵8 臺，Q=2 100 m3/h，H=1.5 m，N=15 kW；曝氣器4 965 套，Q=6 m3/h。

（4）平流二沉池。18 組，單池尺寸L×B×H有效=42 m×7 m×4 m，平均流量表面負荷0.787 m3/（m2·h）。

（5）高效沉淀池。1 座，共4 格，單格尺寸L×B×H=12 m×12 m×7 m，沉淀池有效表面負荷9.40 m/h，斜管區有效負荷14.11 m/h。

（6）深床濾池。1 座，共10 格，單格尺寸L×B×H=26 m×4 m×7.5 m，平均濾速4.01 m/h。

（7）紫外消毒渠。安裝2 套紫外消毒裝置，每個模塊功率40 kW。

（8）出水泵房。1 座，共2 格，配置6 臺潛水離心泵，Q=380 L/s，H=15 m，N=80 kW。

（9）鼓風機房。配置6 臺離心鼓風機，Q=7 500 m3/h，H=8.5 m，N=203 kW。

（10）污泥均質池。4 座，單座尺寸L×B×H=5.2 m×5.2 m×5 m，最大停留時間4 h。

（11）污泥濃縮脫水機房。配置4 臺污泥濃縮脫水一體機，Q=70 m3/h，N=55 kW。4 臺進泥泵，Q=70 m3/h，H=20 m，N=20 kW。4 臺進泥切割機，Q=90 m3/h。2 臺泥料倉，體積140 m3。

3 項目設計特點

（1）因地制宜、布局緊湊。本次設計用地為不規則形狀，通過合理布局，將廠區地上、地下部分有機結合在一起，實現了土地利用最大化，同時保證工藝順暢、交通便捷。全地埋雙層加蓋的建設形式，節約土地，不影響周邊已規劃區域，并通過打造景觀公園，與周圍環境緊密融合。

（2）分區明確、互不干擾。本項目整體分為地上、地下兩部分，地下部分又根據功能分為多個區域，各區域相互獨立又相互聯系。地上輔助生產區與箱體之間通過道路綠化相隔，同時提供了一個完整的景觀綠化區域。

（3）工藝靈活、方便調控。預處理設置快沉池，并可根據進水水質情況選擇是否超越，可降低生化區活性污泥中的無機物含量，減少生化池底部泥砂類物質的沉積量。生化段采用Bardenpho 工藝，結合信息化自動調控技術，可有效控制DO、氧化還原單位（ORP）等運行參數，強化生物脫氮除磷，降低曝氣能耗，減少外碳源和化學除磷藥劑投加量。結合“高效沉淀池+深床濾池”的深度處理技術，可進一步保證出水穩定達到高排放標準。

（4）建筑美觀、環境友好。本項目突破大眾對傳統污水處理廠的認識，保持污水處理廠降低水環境污染的功能，同時采用全地埋的建設形式，全流程的除臭工藝，降低噪聲和臭氣對周邊環境的影響，避免鄰避效應。配套建設景觀公園，設置不同功能的娛樂景觀區域，提升市政建設工程的環境價值。

4 運行情況

本項目通水并調試運行后，基本滿負荷運行，之后1 a 的進出水月均值如表3 所示，出水穩定達到排放標準。運行過程中充分利用Bardenpho 工藝的靈活性，通過分段曝氣、精準控制等措施強化內源反硝化和反硝化除磷，提高生物脫氮除磷效能，保證高排放標準。

表3 實際進出水水質 單位：mg/L

5 結語

因用地有限和周邊環境規劃要求，本項目采用全地埋雙層加蓋的建設形式，處理規模10 萬m3/d，生化處理采用Bardenpho工藝，深度處理采用“高效沉淀池+深床濾池”工藝，保障出水穩定達到高排放標準。地上建設景觀公園，將污水處理廠與周邊環境緊密結合，提升地塊價值。污水處理廠運行過程中要充分利用整體工藝的靈活性，結合現有信息化和自動控制技術，精準控制，強化生化段微生物的脫氮除磷效能，在滿足高排放標準前提下實現節能減排，助推污水處理領域實現碳達峰碳中和目標。