深圳市福永污水处理厂设计介绍

2014-01-09邱悦宁

城市道桥与防洪 2014年7期

邱悦宁

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092）

1 工程概况

深圳市福永污水处理厂是深圳市节能减排的重点工程，主要服务范围为深圳市宝安区福永街道办，总服务面积为56 km2。污水厂厂址位于福永西部高新技术产业园的范围内，南临深圳国际机场，在灶下涌和虾山涌之间，规划用地面积约20.29 hm2，实际用地面积约14.18 hm2。

福永污水处理厂工程远期设计总规模25万m3/d，近期设计规模12.5万m3/d，出水水质执行国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的一级A标准，尾水排放至虾山涌。

2 工程规模

2.1 规划年限与污水水量

根据深圳市污水规划，福永污水处理厂近期设计年限为2010年，远期设计年限为2020年。

福永街道办老城区排水为分流制与合流制并存，主要以合流制为主。根据规划，近期对于福永街道办的排水体制执行合流制和分流制并存的原则，即新规划区严格执行分流制，已建城区暂时维持现状合流制系统，主要实施截流制改造，将旱季污水、初期雨水进行截流；远期部分地区保留合流制，其余地区逐步调整和完善为分流制排水体制，最终形成为截流式合流制与分流制并存的排水体制。

结合近、远期排水体制，通过综合用水量预测法、分类单位用水量指标预测法对福永污水系统内的污水量规模进行双重预测和复核，确定污水厂近期全部为合流制水量，截流倍数取2.0，旱季平均流量12.5万m3/d，雨天流量37.5万m3/d；污水厂远期10万m3/d规模为合流制水量，截流倍数取2.0，旱季平均流量25万m3/d，雨天流量45万 m3/d。

2.2 污水水质

根据深圳市的城市规划定位，以现状污水水质资料为基础，参考同类城市污水厂进水水质情况，结合环评报告里推荐的进水水质，并考虑随着城市建设的发展，排水系统将逐步完善，排水体制由合流制完善为完全分流制，对污水处理厂设计进水水质进行预测。确定福永污水处理厂进水水质如下：

化学需氧量（CODcr） 260 mg/L

生化需氧量（BOD5） 150 mg/L

悬浮物（SS） 200 mg/L

总氮（以N计） 45 mg/L

氨氮（以N计） 35 mg/L

总磷（以P计） 5 mg/L

2.3 出水水质

根据深圳市环境保护局环评批复，该工程尾水受纳水体为虾山涌，出水执行国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中的一级A标准，即主要设计出水水质为：

化学需氧量（CODcr）≤ 50 mg/L

生化需氧量（BOD5） ≤10 mg/L

悬浮物（SS） ≤10 mg/L

总氮（以N计） ≤15 mg/L

氨氮（以N计） ≤5 mg/L（水温＞12°）

氨氮（以N计） ≤8 mg/L（水温≤12°）

总磷（以P计） ≤0.5 mg/L

粪大肠菌群数 ≤103个/L

3 工艺设计方案

3.1 污水处理工艺

3.1.1 污水处理工艺的针对性选择

福永污水处理厂是一座较大规模的污水处理厂，所采用的工艺必须是成熟、可靠的，同时也要考虑工艺的先进性、运行的稳定性、调整的灵活性和出水的安全性。

分析福永污水处理厂进水水质特点，近阶段污水处理厂进水主要为合流制污水，呈现低碳高氮磷的水质特性。可以预测，在污水厂建成运行后，旱季和雨季的污水水质变化幅度大将是一个不可避免的问题，因此在工艺选择中应充分考虑处理工艺能够适应水质大幅度变化，尤其是要适应在低水质浓度时能够达标排放。通过方案比选，福永污水处理厂采用多模式AAO污水处理工艺。

多模式AAO污水处理工艺可以根据进水水量、水质特性和环境条件的变化，灵活调整运行模式，既可按常规AAO工艺运行，也可按改良AAO工艺或倒置AAO工艺运行，在提高处理效果基础上，保证工艺可靠性，因此对进水水质变化的适应性，对出水水质达标的保证性、运行灵活性要更好。

3.1.2 污水处理工艺的运行模式

多模式AAO工艺可以形成以下几种运行模式。

（1）模式一——常规AAO法

污水依次流经厌氧、缺氧、好氧区，混合液回流至缺氧区，二沉池污泥回流至厌氧区，形成常规AAO法。

常规AAO生物脱氮除磷处理工艺流程详见图1。

图1 常规AAO生物脱氮除磷处理工艺流程图

（2）模式二——改良AAO法

污水按一定比例分别进入预缺氧区和厌氧区，随后经过缺氧、好氧区，混合液回流至缺氧区，二沉池污泥回流至最前端预缺氧区，形成改良AAO法。该运行模式进水分两部分，小部分至预缺氧区用于提供反硝化的碳源，大部分至厌氧区，以满足后续处理单元的碳源需求。由于外回流污泥中的硝酸盐氮在预缺氧区被反硝化，故可降低或消除硝酸盐对厌氧区释放磷的影响，从而保证系统除磷效果。

改良AAO生物脱氮除磷处理工艺流程详见图2。

（3）模式三——倒置AAO法

污水按一定比例分别进入缺氧区和厌氧区，混合液及二沉池污泥均回流至最前端的缺氧区，形成倒置AAO法。该运行模式进水亦分两部分，大部分至缺氧区，小部分至厌氧区，位于最前端的缺氧区微生物可充分利用进水中丰富的碳源反硝化回流混合液和污泥带来的硝酸盐氮，从而起到强化脱氮的效果。

倒置AAO生物脱氮除磷处理工艺流程详见图3。

3.1.3 污水处理工艺流程

福永污水处理厂污水处理工艺流程见图4。

3.2 污泥处理工艺

福永污水处理厂近期旱季总污泥量为19.18 t/d，雨季污泥总量考虑1.2系数，则雨季污泥总量为23.0 t/d。

图3 倒置AAO生物脱氮除磷处理工艺流程图

图4 污水处理工艺流程图

结合该工程的特点，由于污水处理工艺采用生物除磷技术，为避免污泥处理过程中磷的厌氧释放，污泥处理采用机械浓缩脱水的方案。脱水机房中，污泥脱水设备采用离心式浓缩脱水一体机，采取全封闭形式，以减小对大气的影响和污染。脱水后的污泥贮存，采用封闭性能良好的污泥料仓，可以使原本环境最为恶劣的污泥区的环境大为改善。同时，为保证进脱水机污泥浓度均匀性及降低离心机购置费用，该工程将储泥池设计成撇水池形式，撇水后污泥含水率取98.5%。污泥处理流程见图5。

图5 污泥处理工艺流程图

4 工程设计

（1）粗格栅进水泵房

粗格栅进水泵房一座，土建按远期雨天规模45万m3/d设计，设备按近期雨天规模37.5万m3/d配置。

粗格栅与进水泵房合建，平面尺寸24.4 m×22.6 m，池深14.9 m。粗格栅采用B=1.8 m钢丝绳牵引式格栅除污机4套，栅隙20 mm，安装角度为75°，功率4.0 kW。

进水泵房近期配泵6台，雨季6台全开，旱季开3台，2台变频；远期增加2台，雨季7用1备，旱季5用3备。单台流量Q=745 L/s，扬程H=17.7 m，功率195 kW。

（2）细格栅及曝气沉砂池

细格栅及曝气沉砂池一座，土建按远期雨天规模45万m3/d设计，设备按近期雨天规模37.5万m3/d配置。

细格栅及曝气沉砂池采用合建型式，平面尺寸44.65 m×24.1 m，细格栅宽1.8 m，转鼓细格栅共6套，近期安装3套，栅隙6 mm，安装角35°，功率1.5kW。

曝气沉砂池共4格，平面尺寸为22 m×24.1 m，单格净宽4.5 m。

每格安装链板式刮砂机1台，近期安装2台，宽B=1 000 mm，功率0.12 kW。

曝气量按0.2 m3空气/m3污水配置，在细格栅的架空渠道下设鼓风机房间，共设风机4台（3用1备），近期安装3台罗茨风机（2用1备），单机风量675 m3/h，风压4.5 m，功率15 kW。

（3）生物反应池

生物反应池采用多模式AAO工艺，近期实施1座，设计规模12.5万m3/d，每座分2组池。

AAO生物反应池平面尺寸为111.5 m×104.8 m，每座AAO池中分厌氧区、缺氧区和好氧区。厌氧区停留时间2 h，缺氧区停留时间3 h，好氧区停留时间8.6 h，总水力停留时间13.6 h，设计有效水深为6.5 m。高峰时供气量为30 188 m3/h，气水比为5.8∶1，污泥外回流比为50%～100%，混合液回流比为100%～300%。

两组池共用一条进水渠，在厌氧、缺氧段各设置多个进水点，具体为第一、二、四、五格设4处进水点，配置可调堰门，根据各种不同的情况，合理分配进水量，同时满足脱氮除磷对碳源合理分配的要求。进水渠末端设电动渠道闸门，关闭进水可调堰门，开启末端渠道闸门，可实现对生物反应池的超越。

每组池设一条混合液配水渠。在第一、第二、第三格各设一进水点，配置渠道闸门，满足各种运行模式对混合液内回流点的要求。

每组池设单独外回流污泥渠，污泥外回流均回流至第一格，保证生物处理系统的泥量平衡。

（4）二沉池配水井

二沉池配水井按12.5万m3/d规模设计，近期共1座，服务于四座二沉池。

配水井为圆形池，内径φ10 m；配水井两侧设污泥泵房，污泥泵房内安装剩余污泥泵3台（2用1备），采用潜水排污泵，单泵流量40 L/s，扬程7.3 m；外回流污泥泵6台（4用2备），配泵按回流比100%计，选用潜水轴流泵，单泵流量360 L/s，扬程4.5 m，水泵出水采用固定堰控制。在污泥泵房上部安装有2 t的电动葫芦一台，便于水泵的安装和维修。

（5）二沉池

二沉池按12.5万m3/d规模设计，近期共4座。二沉池采用圆形周进周出形式，直径45 m，池边水深4.3 m。每座二沉池安装有水平管式吸泥机一套，功率0.55 kW。

（6）自动反冲洗滤池

自动反冲洗滤池按12.5万m3/d规模设计，近期共1座，每座分6条廊道。单池滤池单元面积143 m2，单池结构尺寸 3 0.5 m×4.9 m×2.8 m，高峰流量设计滤速8.0 m/h。

（7）紫外线消毒渠

紫外线消毒渠按12.5万m3/d规模设计，近期共1座，单座消毒渠平面尺寸13.0 m×5.54 m，分2条渠道，每条渠道宽2.62 m。

紫外灯管采用低压高强灯管，近期实施2套，每套处理规模6.25万m3/d，配套水位控制拍门。

（8）鼓风机房

鼓风机房一座，平面尺寸为41.5 m×15.2 m，土建按远期25万m3/d规模设计，设备按近期12.5万m3/d规模配置。

鼓风机采用多级离心鼓风机，鼓风机房内共设风机6台，近期安装3台，单机风量168 m3/min，风压7.5 m水柱，功率315 kW。

（9）撇水池

撇水池按12.5万m3/d规模设计，近期共2座。每座直径10 m，有效水深3.5 m。每座撇水池安装有悬挂式中心传动浓缩机一套。

（10）污泥浓缩脱水机房及污泥料仓

污泥浓缩脱水机房一座，土建按远期25万m3/d规模设计，设备按近期12.5万m3/d规模配置。脱水机房内设置4台离心浓缩脱水机（3用1备），近期安装3台（2用1备），单机能力60 m3/h，功率66 kW。

污泥料仓共2座，每座容积为200 m3。

（11）除臭工程

福永污水处理厂位于《环境空气质量标准》（GB 3095—1996）二类区，根据《环境影响报告书》，执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中恶臭污染物厂界标准值的二级标准。该工程在全厂范围内对有恶臭产生的构筑物采用了加盖除臭，体现了循环经济、环境友好的设计理念。需除臭的构筑物包括粗格栅及进水泵房、细格栅及曝气沉砂池、生物反应池、撇水池、污泥脱水机房和污泥料仓，对上述臭气源采用加盖密封、负压吸引、分区集中除臭的方案。污水处理厂除臭分为预处理区、生化处理区以及污泥处理区3个系统。通过方案比较，综合考虑运行管理的方便以及运行成本等因素，采用模块式生物组合滤池除臭工艺。