東莞市橫瀝東坑合建污水處理廠二期工程設計

摘要：橫瀝東坑合建污水處理廠位于東莞市橫瀝鎮，已建一期工程及一期提標工程設計規模為12萬m3/d，擴建二期工程設計規模為15萬m3/d，部分建構筑物土建按遠期23萬m3/d建設，采用“預處理+多級AO生物反應池+矩形周進周出二沉池+高效沉淀池+反硝化濾池+精密過濾+紫外線（輔助加氯）”的工藝路線，出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級A標準及《水污染物排放限值》

（DB 44/26—2001）的第二時段一級標準的較嚴值。本工程面臨三大難點，即全廠用地緊張、出水水質要求高、進水管改造難度大。本文詳細介紹了項目的工藝選擇及設計要點，可為同類工程提供參考。

關鍵詞：污水處理廠；多級AO；集約化布局；工藝設計

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）06-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.06.053

Phase Ⅱ Project Design of Hengli Dongkeng Co-build Sewage Treatment Plant in Dongguan City

JIANG Xu

（Shanghai Municipal Engineering Design Institute （Group） Co.， Ltd.， Shanghai 200092， China）

Abstract： The Hengli Dongkeng co-build sewage treatment plant is located in Hengli Town， Dongguan City， the design scale of the completed phase Ⅰ project and the phase Ⅰ standard upgrading project is 120 000 m3/d， the design scale of the expansion phase Ⅱ project is 150 000 m3/d， the civil works of some buildings and structures will be constructed by

230 000 m3/d in the long term， and the process route of \"pretreatment+multi-stage AO biological reaction tank+rectangular peripheral inlet and outlet secondary sedimentation tank+high-efficiency sedimentation tank+denitrification filter tank+precision filtration+ultraviolet ray （auxiliary chlorination）\" will be adopted， the effluent shall comply with the first level A standard of the \"Pollutant Discharge Standard for Urban Sewage Treatment Plants\" （GB 18918—2002） and the stricter first level standard of the second period of the \"Water Pollutant Discharge Limits\" （DB 44/26—2001）. This project faces three major difficulties， namely the tight land use of the entire plant， high requirements for effluent quality， and high difficulty in reforming the inlet pipe. This paper provides a detailed introduction to the process selection and design points of the project， which can provide reference for similar projects.

Keywords： sewage treatment plant; multi-stage AO; intensive layout; process design

東莞市橫瀝東坑合建污水處理廠一期工程于2010年建成投產，運營主體為北控水務集團，設計規模為12.0萬m3/d，采用預處理+改良厭氧-缺氧-好氧（A2/O）+紫外線消毒池的組合工藝，出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級B標準；已建一期提標工程于2017年建設，運營主體為東莞市水務集團有限公司，其在原預處理及二級處理的基礎上，增加了反硝化池的深度處理工藝，出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》

（GB 18918—2002）的一級A標準及廣東省地方標準《水污染物排放限值》（DB 44/26—2001）的第二時段一級標準的較嚴值。近年來，一期及一期提標工程已處于滿負荷運行狀態，且有污水溢流的風險。根據污水量預測，同時考慮現狀用地情況，該污水處理廠需要擴容至27萬m3/d，尚存在15萬m3/d的缺口。

擴建二期工程設計規模為15萬m3/d，部分建構筑物土建按遠期23萬m3/d建設，運營主體為東莞市水務集團有限公司，出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級A標準及《水污染物排放限值》（DB 44/26—2001）的第二時段一級標準的較嚴值。工程設計主要面臨全廠用地緊張、出水水質要求高、進水管改造難度大三大技術問題，本文對項目的工藝選擇及設計要點進行詳細介紹。

1 設計水質

結合東莞市污水處理廠的水質特點以及橫瀝東坑合建污水處理廠一期2018—2020年進水水質數據，參考流域內其他污水處理廠運行情況，并結合保證率綜合選取設計水質參數，如表1所示。主要指標有化學需氧量（CODCr）、五日生化需氧量（BOD5）、懸浮物（SS）、氨氮（NH3-N）、總氮（TN）、總磷（TP）和糞大腸菌群數。

2 工程重難點

2.1 全廠用地緊張

二期工程占地面積為65 396.89 m2，噸水占地面積為0.436 m2，用地極為緊張。根據《城市污水處理工程項目建設標準》（建標198—2022），設計處理規模15萬m3/d的污水處理廠（二級處理+深度處理+生產管理及輔助生產區）最小建設用地控制指標為1.269 m2/（m3·d），因此，本項目勢必采用占地面積小的工藝路線及集約化的布置形式[1]。

2.2 出水標準高

工程設計出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級A標準及《水污染物排放限值》（DB 44/26—2001）的第二時段一級標準的較嚴值，且需要保證出水水質長期穩定可靠，因此，選擇合理且有針對性的處理工藝是工程設計的重點。

2.3 廠區進水改造難度高

現狀一期及提標工程主要服務橫瀝鎮與東坑鎮兩個片區，多年來未能形成一套長效的污水處理費分攤機制，且一、二期工程分屬不同運營主體，為方便后期的運行管理，二期工程建成后需要將兩鎮污水分開，一期及提標工程服務東坑鎮，二期工程服務橫瀝鎮，同時還要具備應急調度的功能。由于現狀進水管為兩鎮合并進水，改造難度較高。

3 工藝流程

橫瀝東坑合建污水處理廠規模較大，所采用的工藝必須是成熟且可靠的[2]，二期工程采用“預處理+二級生物處理+深度處理”的污水處理流程。其中，預處理采用粗＼細格柵+旋流沉砂池；生物處理采用多級厭氧好氧（AO）生物反應池及場地利用率高的矩形周進周出二沉池；為應對進水水質波動，深度處理采用高度集約的高效沉淀池+反硝化生物濾池+精密過濾器工藝；污泥采用機械濃縮+高壓板框壓濾工藝。

4 工程設計

4.1 總平面布局

二期工程在平面布置上充分利用現狀預留用地，將工藝系統進行組團式集約化布置，主要分為預處理區、生物處理區、深度處理區、出水區、污泥處理區及廠前區六個功能區。將粗格柵及進水泵房、細格柵及旋流式沉砂池合建，布置于廠區中部靠北側；將多級AO生物反應池與二沉池合建，布置于廠區中部，即一期工程生物反應池及二沉池西南側；將高效沉淀池、反硝化濾池、精密過濾器、紫外線消毒渠、出水明渠合建，布置于廠區西側；尾水泵房布置在廠區西南側，靠近尾水排放處；污泥處理區布置在廠區西北角，即深度處理區北側，遠離廠前區；二期工程廠前區布置在廠區南側，臨近一期工程廠前區，位于廠區上風向。整體總平面布置緊湊合理，在有限的用地條件下實現處理規模15萬m3/d污水處理廠的

建設。

4.2 進水改造方案

如圖1所示，橫瀝東坑合建污水處理廠一期工程進水管道分為四路，即東坑A線、東坑E線、橫瀝I線、橫瀝H線，四路管線合并匯入一期工程進水泵房，設計新建DN1 200 mm污水管道，將東坑A線與東坑E線接通，利用原有管道進入一期工程進水泵房，新建DN2 000 mm進廠管道將橫瀝鎮污水接入二期工程進水泵房，從而實現兩鎮污水處理廠的獨立運行。同時，如圖2所示，在一期和二期的進水提升泵出水管上設置旁路，分別接入二期及一期工程旋流式沉砂池，旁路上設置控制閥及流量計，用于一二期工程間的水量調度，互聯互通管道管徑為DN1 000 mm。通過該改造方案，一、二期工程之間可實現約4萬m3/d流量的應急轉輸。

4.3 主要工程設計

4.3.1 預處理單元

粗格柵主要攔截直徑大于20 mm的雜物，以保證潛水泵正常運行，設計近期配置3套，遠期增加1套，粗格柵采用鋼絲繩牽引格柵除污機，柵條間隙為20 mm。進水泵房近期配置潛污泵（大泵）3臺，2用1備，遠期增加2臺，3用2備，單臺流量為752 L/s，揚程為19.7 m，同時配備潛污泵（大泵）2臺，2用，單臺流量為376 L/s，揚程為19.7 m。細格柵主要攔截直徑大于4 mm的固體物，以保證生物處理及污泥處理系統正常運行，設計近期配置3套，遠期增加1套，細格柵為網板式，柵條間隙為4 mm。旋流沉砂池主要去除污水中比重大于2.65、粒徑不小于0.2 mm的砂粒，使無機砂粒與有機物分離，防止管道淤塞，保證后續處理構筑物的正常運行，設計共分4格，近期設置旋流除砂設備3套，遠期增加1套，設備直徑為5 m，近期水力停留時間為40 s，遠期為35 s。

4.3.2 生物處理單元

生物反應池采用多級AO工藝，該工藝采用獨特的進水和回流方式，能夠在確保CODCr、BOD5、NH3-N達標的前提下進一步提高生物反應池去除TN的能力[3]。設計生物反應池分為3組，均可獨立運行，設計總水力停留時間為13.5 h（厭氧1.5 h，缺氧4.5 h，好氧7.5 h），各級A/O水力停留時間比例為1∶1∶1，進水分配比例為4∶3∶3，氣水比為6∶1。

二沉池采用出水穩定、用地利用率高的矩形周進周出二沉池，將曝氣后混合液進行固液分離，以保證最終出水水質，回流污泥泵將二次沉淀池排出污泥提升至生物反應池，剩余污泥泵將增殖污泥排出系統，保證生物系統良好運行。設計二沉池與生物反應池合建，共分為12個廊道，每格池寬為9.0 m，每格池長為60 m，高峰表面負荷為1.25 m3/（m2·h），平均表面負荷為0.96 m3/（m2·h），每格二沉池安裝鏈板式刮泥機1套，設備寬度為6.1 m。

4.3.3 深度處理單元

高效沉淀池集合混凝池、絮凝池和沉淀池，沉淀效率高，占地面積小，出水水質好，主要功能為進一步去除污水中殘留的SS和TP，本工程設計1座3組，混合時間為3.80 min，絮凝時間為10.8 min，沉淀區域峰值表面負荷為13.5 m3/（m2·h），平均表面負荷為10.4 m3/（m2·h），沉淀區直徑為16 m。

反硝化濾池是集生物脫氮功能和過濾功能于一體的組合式處理工藝[4]，可同步去除TN和SS，主要由濾池池體、復合填料、控制系統、碳源投加系統、反沖洗系統組成。本工程共設計1座6組，高峰表面負荷為8.2 m3/（m2·h），平均表面負荷為6.3 m3/（m2·h），填料層高度為2.50 m。

精密過濾器為成品一體化設備，占地面積小，安裝方便，主要目的為確保出水SS達標，本工程設計采用5套精密過濾器設備，設計平均負荷為125 m3/（m2·h），單臺設計過濾面積為15 m2。紫外消毒渠配備紫外線成套設備，可殺滅微生物致病菌，使生物指標到達國家排放標準，本工程共設計1座3組，設計紫外線劑量為20 mJ/cm2。深度處理單元均設置超越渠道，在處理效果較好時，可實現對單一功能段的超越。

4.3.4 出水單元

再生水泵房設置變頻自動氣壓給水設備1套，設計流量為120 m3/h，為廠區提供回用水，用作生產用水、道路沖洗用水及綠化用水等，充分體現現代污水處理廠可持續發展思路及循環經濟理念。尾水泵房近期配置潛污泵（大泵）3臺，2用1備，遠期增加2臺，3用2備，單臺流量為752 L/s，揚程為6.30 m，同時配備潛污泵（大泵）2臺，2用，單臺流量為376 L/s，揚程為6.30 m，當外江水位較低時，可實現自流，節約廠區能耗。

4.3.5 污泥處理單元

橫瀝東坑污水處理廠二期工程剩余污泥量為21.45 tDS/d，化學污泥量為5.55 tDS/d，總污泥量為27.0 tDS/d，污泥經過機械濃縮、高壓板框脫水等處理，出泥含水率小于60%。儲泥池主要目的是儲存一定量污泥，保證濃縮脫水裝置正常運行，共1座4格，單格尺寸為10.0 m×10.0 m，有效水深為4.0 m，近期水力停留時間為11.2 h，遠期水力停留時間為7.3 h。污泥脫水機房近期設計干污泥量為27.0 t/d，近期配置高壓板框機4臺，3用1備，遠期增加1臺，單臺處理量為0.65 t DS/h，配置離心濃縮機4臺，3用1備，單臺處理量為90 m3/h，脫水后的污泥通過料倉暫存后裝車外運。

4.3.6 輔助用房單元

鼓風機房配置5臺磁懸浮鼓風機，4用1備，單機風量為160 m3/min，風壓為8.3 m水柱。綜合加藥間配置聚合氯化鋁（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）、乙酸鈉、次氯酸鈉投加系統，PAC原液（濃度10%）投加量為30.38 m3/d，PAM總用量為418.3 kg/d，PAC及PAM投加點為高效沉淀池，保證TP和SS的處理效果；乙酸鈉溶液（濃度25%）投加量為15 m3/d，投加點為多級AO生物反應池的缺氧段及反硝化濾池，當進水碳源不足導致反硝化效果不理想時，可作為應急措施；次氯酸鈉溶液（濃度10%）投加量為3 m3/d，投加點為紫外線后續的出水明渠，為紫外線消毒的輔助措施，目的是保證出水糞大腸菌群數穩定達到出水標準要求。

4.3.7 投資及成本

東莞市橫瀝東坑合建污水處理廠二期工程概算總投資為55 693.94萬元，其中工程費用為48 898.46萬元，年平均總成本為8 893.87萬元，其中可變成本為5 093.82萬元，年平均經營成本為6 192.75萬元，單位處理成本為1.65元/m3，單位經營成本為1.15元/m3。

5 經驗總結

在工藝選擇上，總氮作為污水處理廠較難去除的污染物指標，在生物反應池中予以降解是經濟合理的[5]，故本項目采用具有強化脫氮優勢的多級AO生物反應池作為二級處理工藝，采用反硝化生物濾池作為總氮出水達標的保障措施，該工藝組合能夠確保出水穩定達標。受限于片區管網雨污分流改造的進度，近期進水水質達不到設計值，可對反硝化段進行超越，仍需要一道過濾工藝確保出水總懸浮物達標，考慮到高效沉淀池去除總磷和總懸浮物時會投加PAM，如投加過量，會對后續過濾工藝產生較大的負擔，尤其對于纖維濾布類過濾器，過量的PAM會在濾布表面形成黏連，反沖洗困難，故本項目采用配備不銹鋼濾網的精密過濾器作為末端保障措施。

6 結語

橫瀝東坑合建污水處理廠遠期總規模為35萬m3/d，已建規模為12萬m3/d，二期工程規模為15萬m3/d，部分建構筑物土建按遠期23萬m3/d建設，出水可滿足相關標準要求。針對進水水質波動大的特點，二期擴建工程采用“預處理+多級AO生物反應池+矩形周進周出二沉池+高效沉淀池+反硝化濾池+精密過濾+紫外線（輔助加氯）”的工藝路線，并配備超越渠道，可根據進水水質的變化靈活運行，確保出水達標。二期擴建工程克服用地緊張的難題，采用組團式集約化布置，使得整個廠區平面布置緊湊，實現節省用地的目的。通過對進水管網的合理改造，實現兩鎮污水的分離，一二期工程在能夠獨立的前提下具備應急調度功能。

參考文獻

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