上海奉贤东部污水处理厂扩建工程设计概况

2014-03-20万水龙姚行平

净水技术 2014年2期

万水龙，姚行平

（1. 上海市奉贤区排水运行管理中心，上海 201400；2. 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海 200092）

1 工程概况

奉贤区位于上海市南部，北倚黄浦江，南临杭州湾，距离市中心约42 km。奉贤东部污水处理系统服务范围为金汇港以东地区，主要包括奉城中心镇、金汇镇、四团镇、青村镇、钱桥社区以及海湾中心镇等各镇（区），总服务面积约334.5 km2，总服务人口35 万人。

奉贤东部污水处理厂规划年限至2020 年，规划污水量为20 万m3／d。一期工程服务对象以生活污水为主，处理规模为5 万m3／d，出水执行上海市污水综合排放标准二级标准，采用多点进水A／O处理工艺，尾水排放杭州湾，2007 年投入运行，拟提标改造至《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级B 出水标准。

奉贤东部污水处理厂扩建工程服务范围主要是星火开发区，处理对象以工业废水为主（工业废水与生活污水比例约为7 ∶3），处理规模为7 万m3／d。星火开发区工业废水以石化、医药、化工、印染、造纸等为主。扩建工程污水处理采用水解酸化—A／A／O 工艺，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级B 标准，尾水与一期工程汇合后排放杭州湾，于2009 年建成通水。

2 工程规模

2.1 设计水量

奉贤东部污水处理厂扩建工程设计规模7 万m3／d，总变化系数K=1.34，各构筑物除生物反应池按平均流量设计外，其余构筑物按高峰流量设计。

2.2 设计进出水水质

参照类似地区污水厂的设计及实际进水水质，结合《污水纳入城镇下水道水质标准》，并考虑到企业因突发情况超标排放及部分企业不能达标排放，进水水质应留有余地。污水处理尾水排放杭州湾，排放达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）二级标准即可，但考虑到长江、杭州湾水质要求可能进一步提高等因素，扩建工程污水处理的出水水质按《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的一级B 标准执行。据此确定扩建工程的主要进水水质及出水水质如表1。

表1 扩建工程进出水水质表Tab.1 Water Quality of Influent and Effluent

3 工艺设计方案

3.1 污水处理工艺

3.1.1 污水处理工艺路线

根据对星火开发区污水水质的多层次分析以及类似工程设计经验，开发区污水在做好企业预处理达到规定的纳管标准后，采用二级生物处理法在技术上是可行的，经济上也比较合理。但由于开发区企业较多，污水的水质和水量在时间分布上很不均匀，因此必须采取有效的预处理措施，对水质水量进行均化，以确保二级生物处理过程的有效进行。据此确定污水处理工艺路线为：企业预处理达到纳管标准→污水厂预处理→生化处理

3.1.1 预处理工艺

（1）预处理目的

根据本工程所处理污水的特性及二级生化处理工艺的要求，预处理应达到缓解水质波动对活性污泥的冲击和去除悬浮固体，减轻后续生物处理负荷两个目标。

（2）预处理工艺

根据预处理要达到的目标，本工程采用沉砂、调节的方法。调节池通常有线内设置和线外设置两种，由于线内设置的均质、均量效果好，因此本工程推荐采用线内设置调节池。组成形式如下：沉砂池出水→调节池→水解酸化池。

3.1.2 水解酸化处理工艺

对开发区废水水质的分析结果表明，各企业废水COD 浓度均较高，但可生化性较好，经各企业预处理后，易生物降解或者SS 中含有的COD 得到了较大的去除，废水可生化性下降。进水水质确定B／C比约为0.36，属于可生化处理废水。为改善污水的可生化性，必须通过厌氧处理实现难降解有机物的转化，通过分子结构的改变（如开环、断键、裂解、基团取代、还原等）使结构复杂的难生物降解有机物转化为可慢速或快速降解的有机物。除此之外，水解酸化过程还能提高微生物的活性，抵抗有毒有害物质侵害，防止污泥膨胀和微生物的流失。因此，需在好氧生化处理阶段前增设厌氧水解（酸化）处理工艺。通过向水解酸化池投加FeSO4，在除磷、脱色的同时，还可通过增加还原作用而提高水解酸化效果。

由于本工程污水处理规模较大，因此采用带沉淀池的水解酸化池，即在水解酸化池后设置中沉池，中沉污泥回流至水解酸化池，以保持水解酸化池内一定的污泥浓度。此法由于系统内活性污泥浓度靠污泥回流获得，存在污泥回流量大、污泥浓度低的特点。

3.1.3 生物脱氮除磷工艺

A／A／O 工艺处理效果良好，且管理比较方便，并且有许多改良工艺，可以灵活运行，因此本工程采用此工艺。

A／A／O 工艺是一种典型的除磷脱氮工艺[1-3]，其生物反应池由ANAEROBIC（厌氧）、ANOXIC（缺氧）和OXIC（好氧）三段组成，其典型工艺流程见图1。这是一种推流式的前置反硝化型BNR 工艺，其特点是厌氧、缺氧和好氧三段功能明确，界线分明，可根据进水条件和出水要求，人为地创造和控制三段的时空比例和运转条件，只要碳源充足（TKN／COD≤0.08或BOD／TKN≥3）便可根据需要达到比较高脱氮率。

常规生物脱氮除磷工艺呈厌氧（A1）／缺氧（A2）／好氧（O）的布置形式。该布置在理论上基于这样一种认识，即：聚磷微生物有效释磷水平的充分与否，对于提高系统的除磷能力具有极端重要的意义，厌氧区在前可以使聚磷微生物优先获得碳源并得以充分释磷见图1。

3.1.4 工艺流程的确定

综上分析，确定污水处理工艺流程见图2。

3.2 污泥处理工艺

图1 污水处理A／A／O 工艺流程图Fig.1 Flow Chart of A／A／O Process

本工程污泥处理采用污泥机械浓缩脱水的方案，缩短污泥的停留时间，减少和避免污泥液中磷的释放，污泥浓缩脱水至含水率80 %，外运至奉贤区污泥处理厂进行好氧发酵进一步处理。污泥处理流程见图3。

图2 污水处理工艺流程图Fig.2 Flow Chart of Wastewater Treatment

图3 污泥处理工艺流程图Fig.3 Flow Chart of Sludge Treatment

4 主要构筑物设计

4.1 污水处理构筑物

（1）粗格栅井及进水泵房

粗格栅间1 座，与进水泵房合建，矩形钢筋混凝土结构。粗格栅井内安装2 台宽1 100 mm，栅距20 mm，安装角度75 °的机械粗格栅。在每台格栅前设置1 台1 000 mm×1 000 mm 电动铸铁闸门，用于格栅的检修和切换使用。栅渣通过设在格栅后的螺旋输送机和压榨机输送至垃圾桶内外运处置。

进水泵房内选用6 台立式污水泵，4 用2 备，单泵设计流量为271 L／s，扬程为15.5 m，电机功率为75 kW。

（2）细格栅及曝气沉砂池

细格栅井与沉砂池合建，分2 池。

细格栅井内安装2 套1 800 mm、栅距6 mm 的细格栅，安装角度75 °，栅后设螺旋输送机，用于细格栅栅渣的输送，便于外运处置。为便于细格栅和沉砂池的检修及分组运行，在细格栅前设置手动渠道闸门。

曝气沉砂池单池平面尺寸为L×B=24 m×3.1 m，有效水深为2.6 m，水力停留时间为5.9 分钟（高峰流量），在曝气沉砂池底部设置超越曝气沉砂池的超越渠道。曝气沉砂池流态为旋流推进式，池中设垂直隔板，起到稳流和截污的效果。

（3）调节池

调节池共2 座，钢筋混凝土结构。单座尺寸为43.05 m×43.05 m×8.3 m，水深7.5 m，有效容积13 230 m3，水力停留时间9 hr，搅拌采用机械搅拌方式，设功率为3 kW 的潜水搅拌机32 台。

（4）水解酸化池

水解酸化池共2 座，钢筋混凝土结构。单座尺寸为67.15 m×45.25 m×9.9 m，水深9 m，有效容积26 017 m3，水力停留时间17.8 h，设4.5 kW 潜水搅拌机48 台。

（5）中沉池

为将水解酸化后污水进行固液分离，去除易沉降颗粒，完成泥水分离，并将污泥经回流泵房回流至水解酸化池，设钢筋砼辐流式中沉池2 座，直径45 m，水深4.5 m。池内共设直径45 m 全桥式周边传动刮吸泥机2 套。

（6）中沉池回流及剩余污泥泵房

为将中沉池排出污泥回流至水解酸化池以及将剩余污泥排出系统，保证水解酸化系统良好运行，设半地下式矩形污泥泵房1 座，内安装3 台回流污泥泵（变频，2 用1 备）和2 台剩余污泥泵（变频，1 用1 备）。回流污泥泵为潜水离心泵，参数为Q=243 L／s ，H=4.5 m，P=18.5 kW；剩余污泥泵为潜水离心泵，参数为Q=72 m3／h，H=8 m，P=5.5 kW。

（7）A／A／O 生物反应池

A／A／O 生物反应池1 座，分2 组，矩形钢筋混凝土结构。

每池由厌氧段、缺氧选择段和好氧段组成，有效水深均为6.0 m，其中厌氧段1 格，缺氧池3 格，每格平面尺寸为19 m×17.05 m。多点进水，多点内回流，运行时可根据进水水质灵活调节运行模式。为使池内污泥保持悬浮状态，并且与进水充分混合，每格设2 套潜水搅拌机（每套P=7.5 kW）。好氧池内曝气采用球型刚玉曝气头。

在每组A／A／O 反应池的末端设3 台内回流污泥泵，2 用1 备，Q=405 L／s，H=1.5 m，P=30 kW。

A／A／O 反应池主要设计参数：

设计水温12 ℃设计好氧段泥龄17.3 d好氧区污泥负荷0.10 kgBOD5（／kgMLSS·d MLSS3.5 g／L MLVSS2.45 g／L总停留时间16.5 h有效水深6.0 m厌氧区停留时间1.3 h缺氧区停留时间4.0 h好氧区停留时间11.2 h设计气水比5.8 ∶1外回流比100 %内回流比100 %~200 %）

（8）二沉池

采用4 座直径38 m 辐流式二沉池，设计表面负荷qmax=0.86 m3／（m2·h），水深4 m，每座配置1套周边传动刮吸泥机（双臂），配套电机功率2×0.37 kW。

（9）二沉池配水井及污泥泵房

4 座二沉池均匀配水；回流污泥泵将二沉池排出污泥提升至生物反应池，维持A/A/O 反应池内的污泥浓度；剩余污泥泵将剩余污泥排出系统，保证生物系统良好运行。泵房内安装外回流污泥泵6 台（4 用2 备，Q=203 L／s，H=4.2 m，P=15 kW）。同时安装剩余污泥3 台（2 用1 备，Q=54 m3／h，H=13 m，P=5.5 kW）。

（10）加氯接触池和加氯间

本工程设置一座加氯接触池，投加复合式ClO2以保证污水厂尾水粪大肠菌群达标排放。二沉池出水在进入出水泵房之间加氯。加氯接触池为折流式接触反应池，钢砼结构。平面内净尺寸为39 m×20.75 m，有效水深2.7 m，反应时间为30 min，加氯剂量6 mg／L。

设地上式框架结构加氯间1 座，轴线尺寸L×B=7.8 m×11.4 m，内设15 kg／h 复合ClO2发生器2台，2 用。

（11）出水泵房

出水泵房为钢筋混凝土结构，泵房内净尺寸为14.75 m×9.6 m。泵井内安装潜水混流泵4 台（3 用1备），单泵流量Q=362 L／s，扬程8.6 m，功率55 kW。每台泵的出水管上设置1 套DN400 mm 的拍门。并设置1 套DN1200mm 重力流通道拍门。

（12）鼓风机房

设地上式框（排）架结构鼓风机房1 座，轴线尺寸L×B=25.2 m×10.5 m。鼓风机房内设多级高速离心风机4 台，3 用1 备。单台供气量为115 m3／min，出口风压为7.2 m 水柱，电机功率为200 kW。

4.2 污泥处理构筑物

（1）储泥池

设半地下式钢筋砼结构储泥池1 座，接纳并储存中沉剩余污泥、化学污泥及二沉池剩余污泥，池内尺寸为L×B×H×格数=8.0 m×8.0 m×3.8 m×3 格，有效水深3 m。污泥总量10 305 kgDs／d，混合污泥体积1 227 m3／d，混合污泥停留时间8 h。每格储泥池内设置1 套水下搅拌机，以防止污泥的沉积。每套水下搅拌器的功率为2 kW。

（2）污泥浓缩脱水机房

设地上式框架结构污泥浓缩脱水机房1 座，平面尺寸为24.0 m×25.24 m，层高约为9.5 m。机房内设置3 套离心浓缩脱水机（2 用1 备），每套处理能力524 kgDs／h，功率P=48 kW／套，同时处理奉贤东部污水处理厂一期、本期扩建工程污泥。配套设备包括进泥螺杆泵、污泥切割机、冲洗水泵、加药泵和溶药装置等。脱水污泥由水平和倾斜螺旋输送机送至专用的污泥车斗，污泥不落地，外运至奉贤污泥处理厂进行好氧发酵。