营口市东部污水处理厂一期工程设计

韩　亮

(辽宁省阜新水文局，辽宁 阜新 123000)

营口市东部污水处理厂一期工程设计

韩亮

(辽宁省阜新水文局，辽宁 阜新 123000)

[摘要]营口市东部污水处理厂一期工程规模为10×104 m3/d，通过方案比选确定采用改良 A / A / O 工艺，设计出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》( GB 18918-2002) 的一级B 标准。介绍了处理工艺流程及其设计特点，主要处理构筑物设计参数及附属构筑物，为相关工程设计人员提供参考。

[关键词]污水处理厂；工程设计；改良 A / A / O 工艺；设计参数

营口市位于辽宁省西南部，松辽平原南端，渤海辽东湾东北岸。营口市属北温带大陆性季风气候。主要特点是：四季分明，日照充足，雨量集中，春秋季短，寒冷期长，春季风大。年降水量多集中在7、8两月，全年降雨量650～800 mm，平均704.4 mm。年平均气温9℃，极端最高气温36.9℃，极端最低气温-31℃。境内属东亚季风范围，冬季多北风和东北风，春、夏、秋三季多西南风和偏南风，极限最大风速达40 m/s。土壤冻结深度1 m左右。地震基本裂度7度。

随着城市的经济发展，人口的增加，城市排水量逐年增加，结合国家环渤海治理总体规划要求，为缓解城市污水对水体的污染，营口市东部污水治理工程项目建设已迫在眉睫。营口市东部污水厂规模确定30万 m3/d，其中本期只考虑一期10万 m3/d。厂址位于营口市东部，距庄林路3 km处，，老边区前塘村南侧，营口废弃盐厂的蒸发池内，占地8.71 ha。

1设计进、出水水质

根据规划，污水处理厂处理水作为中水水源，经进一步深度处理后再生为中水回用城市。为节约总运行成本，本期处理出水水质按下一步深度处理不再进行二次生化为原则，确定出水标准达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的“一级标准B标准”。设计进、出水质如表1所示。

表1　设计进、出水水质　mg/L

2工艺方案比选及确定

污水处理方案是在确定污水水质、出水水质标准、污水处理工艺选择的基础上制定的。出水水质超过这个标准使工程造价大幅度上升的方案和大大低于此标准的方案均不能入选。在此前提下制定了以下两个处理方案：第一方案为改进的A2/O工艺方案，第二方案为改良型“氧化沟”方案。

两个方案都能使处理水达到出水水质要求，且都能脱氮除磷。氧化沟活性污泥法，具有处理流程简单构筑物少，一般情况下可不建初沉池和污泥消化池，运行管理简单，可承受水量、水质冲击负荷，污泥量少等特点，但要求温度最好在13℃以上，污水温度小于7℃基本没有处理效果，特别是冬季转刷曝气很容易结冰，不适合污水低温生化处理，东北地区除抚顺石油二厂因水温高采用氧化沟外，城市污水包括大连市均未建氧化沟，因此，寒冷的营口市也不宜建氧化沟。改进的A2/O工艺是综合A2/O工艺和UCT工艺的优点，A2/O在池前面增设了厌氧/缺氧调节池。该工艺的曝气池和一般鼓风曝气池不同的是曝气廊道首尾相连，水深一般可达到6米，曝气池内分好氧区和缺氧区，好氧区池底安装有微孔曝气头，只安装潜水搅拌器，潜水搅拌一方面防止缺氧区污泥沉淀，一方面可使混合液在封闭的廊道内循环流动。并且温度对脱氮除磷的影响小，水质稳定[1-2]。因此，设计推荐改进的A2/O工艺方案。具体工艺流程如图1所示。

图1　改进的A2/O方案流程图

本工程处理工艺包括一级处理和二级处理。一级处理设置格栅、沉砂池和初沉池。城市污水首先通过中格栅来截留大块的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物质，再由污水提升泵将污水提升至曝气沉砂池去除比重较大的无机颗粒，曝气沉砂池的出水进入辐流初沉池，辐流初沉池能去除污水中15%左右的BOD5，从而减轻后续处理构筑物负荷，降低污水厂运转费用。二级处理采用改进的A2/O工艺，能脱氮除磷，其中曝气系统采用鼓风曝气中氧利用率较高的微孔曝气器。经生化池处理的水，在辐流二沉池中沉淀，然后进入液氯消毒池进行消毒处理，达标水最后排入到受纳水体中。

沉淀池排出的污泥经污泥回流系统部分回流至生化反应池，部分作为剩余污泥排入贮泥池，经离心浓缩脱水一体机脱水，泥饼采用堆肥处理，利用嗜热微生物，使污泥中的有机物和水分好氧分解，达到腐化稳定有机物、杀死病原体、破坏污泥中的恶臭成分和脱水的目的，最终供农业利用[3]。

3主要构筑物设计

污水厂根据推荐方案进行工艺设计，污水处理构筑物按表2中的设计流量进行设计。污水厂具体工艺设计参考室外排水设计规范及给水排水设计手册完成[4-8]。

表2　污水厂构筑物设计流量表

3.1格栅

污水厂的污水由一根φ1500的污水管从城区直接接入格栅间。设计采用中格栅2个，用隔墙隔开，以便检修。污水过栅流速0.9 m/s，格栅倾角α=60°，格栅栅条宽度为S=10 mm，栅条间距b=20 mm，栅条间隙数n=106个，栅槽宽度B=3.2 m，进水渠宽B1=1.50 m，进水渠道渐宽部分的长度l1=2.30，栅槽与出水管渠连接处的渐窄部分长度l2=1.15,通过格栅的水头损失h1=0.1,栅后槽总高度H=1.135,栅槽总长度L=5.6 m。每日栅渣量5.0 m3/d, 宜采用机械清渣。每个格栅设置1台除渣设备。刮除的栅渣经无轴螺旋输送机送至栅渣压榨间，压榨后打包外运至场外与污泥一起填埋。格栅除污机选择三索式，三索式格栅除污机(宽度1.3～3.5 m，安装倾角60°～90°)无水下运动部件，维护检修方便，可应用于各种宽度、深度的格栅，范围广泛。格栅间设置一台手动单梁悬挂起重机，起重量2吨，以便安装和检修格栅。

3.2曝气沉砂池

设两座沉砂池，并按并联设计。当水量较少时，可考虑一个工作，一个备用。最大停留时间为t=2.0 min，池子总有效容积V=180 m3，最大设计水量时的水平前进流速v1=0.1 m/s，水流断面面积A=15 m2，池子有效水深h2=3 m，池子总宽度B=5 m；取池子个数n=2格，每格池子的宽度b=2.5 m，池长L=12 m；取每立方米污水所需的曝气量0.2 m3，则每小时所需的空气量1 084 m3；取清除沉砂的时间间隔为2 d，城市污水沉砂量取0.03 L/m3则沉砂斗所需容积6 m3，每个沉砂斗容积3 m3；取斗底宽a1=1.5 m，斗壁与水平面的夹角为60°，斗高h3′=1.0 m，则沉砂斗上口宽为2.8 m，沉砂斗容积为4.76 m3；取池底坡度为0.1，坡向砂斗，则沉砂室高度1.45 m；取超高h1=0.3 m，则池总高度H=4.75 m。风量q=17.78 m3/min，最大的风压为4.5 mH2O，与生物反应器一同选用鼓风机。除砂设备采用链条式刮砂机(排砂能力4.5 m3/h，功率0.75 KW)，其优点是：排泥效率高，在循环的牵引链上，每隔2 m左右装有一块刮板，因此整个链上的刮板较多，使刮泥保持连续；刮泥撇渣两用，结构简单。

3.3辐流初沉池

采用中心进水，周边出水的普通辐流沉淀池，该池运行稳定，管理简单，排泥方便，对大、中型污水厂比较经济。本工程共设2座沉淀池，池子直径D=41.5 m，取沉淀时间t=1.5 h，则沉淀部分有效水深h2=3.0 m，表面负荷q′=2 m3/(m2·h)，沉淀部分水面面积F=1 354 m2，沉淀部分有效容积V′=4 062 m3；采用机械排泥，污泥在斗内贮存时间为4 h，污泥斗部分所需容积21.3 m3，污泥斗容积12.82 m3，污泥斗以上圆锥体部分容积V2=468 m3，可贮存污泥总体积480 m3；取超高为h1=0.3 m，缓冲层为h3=0.5 m，则沉淀池总高度5.71 m。沉淀池边高度3.8 m，径深比10.9。刮泥机械采用周边传动式刮泥机(型号DZG-40，功率1.5 kw)。

3.4改进A/A/O池

1)设计参数选择

设计参数选择如表3所示。

表3　改进A/A/O池设计参数

2)反应池尺寸确定

反应池有效容积为55 167 m3。生物选择器、厌氧段、缺氧段、好氧段的水力停留时间分别为t1，t2，t3，t4，取t1∶t2∶t3∶t4=1∶1∶3∶7，因为t=12 h，所以t1=1.0 h，t2=1.0 h，t3=3.0 h，t4=7.0 h。 设4组池子，取其中的一组池子来做计算，每组体积13 792 m3，取有效池深为5 m，超高0.5 m，则池总高5.5 m，有效面积为2 760 m2，相应厌氧/缺氧调节池、厌氧池、缺氧池、好氧池的面积分别为S1=230 m2S2=230 m2S3=690 m2S4=1610 m2，厌氧/缺氧调节池、厌氧池、缺氧池、好氧池采用合建式，中间设隔板。每组池分三个廊道，每个廊道宽8 m，则池长为345 m，所以厌氧/缺氧调节池、厌氧池、缺氧池、好氧池的池长分别为：L1=9.58 m，L2=9.58 m，L3=28.7 m，L4=67.6 m，则池外观长115 m。

3)曝气系统布置

氧化需氧量15 400 kg/d，硝化需氧量15 180 kg/d，反硝化脱氧产氧量8 120 kg/d, 污泥内源呼吸需氧量778 kg/d, 维持溶解氧浓度所需要的氧量525 kg/d，则总需氧量D为23 763 kg/d。本设计采用鼓风曝气系统，需氧量由计算可知D=23 763 kg/d=990 kg/h，选择HYW微孔曝气器(直径200 mm，曝气量0.8～3 m3/h·个，服务面积0.3～0.75 m2/个，氧利用率20%～25%)。布置空气管道时，在相邻的两个廊道的隔墙上设一根干管，一共6根干管，在每根干管上设12对配气竖管，共有24条配气竖管。全曝气池共设144条配气竖管。由微孔曝气器的服务面积0. 6 m2可知其服务半径为0.44 m，为保供气安全取0.3 m，在空气竖管下再布置9根空气支管，支管上安装微孔曝气器。每根支管间距为0.9 m，与墙相距 0.4 m，所以每根支管上对称布置10个曝气头，一共要布置12 960个微孔曝气器。每根竖管的供气量为165 m3/h，好氧区曝气平面面积为1 622 m2，每个微孔曝气器的服务面积为0.6 m2，所需空气扩散器的总个数为10 814个。每个空气扩散器的配气量为1.84 m3/h。

4)鼓风机选择

空气扩散装置安装在距曝气池底0.2 m处，因此鼓风机所需压力为62 kpa，曝气沉砂池所需空气量为1 084 m3/h，压力损失小于曝气池所需的压力，则鼓风机总供气量按最大时计为31 976 m3/h，即533 m3/min，按平均时计为24 597 m3/h，即410 m3/min。据此选定GM型单级高速离心鼓风机(风压65 kpa，风量160 m3/min，所用电动机型号YK400M-2，电动机功率280 kw)5台，正常条件下，3台工作，2台备用；高负荷时，4台工作，1台备用。

3.5改进辐流二沉池

采用辐流式沉淀池，同时考虑到活性污泥不易沉降，中心进水周边出水的辐流式沉淀池沉淀效率不高，所以采用改进的辐流沉淀池——周边进水周边出水式辐流沉淀池作为二沉池。该沉淀池沉淀效率较高，有利于泥水分离，出水效果好。

设计池子个数为4个，表面负荷为1 m/(m2·h)，沉淀时间为t=3.0 h，采用机械排泥方式排泥。沉淀部分水面面积F为1 354 m2，池子直径D为42 m，单池设计流量Q0为1 354 m/h，堰口负荷1.36 L/(s·m)，固体负荷为118.8 kg/(m2·d)，澄清区高度3.0 m，污泥区高度1.49 m，池边深度3.5 m，泥斗上端r为2 m，下端r2为1 m，高度h4为1.0 m。取池底坡度为0.05，则池底落差h3为1.05 m。取超高h1=0.3 m，则沉淀池高度H为5.85 m。

3.6接触池

处理后的城市污水，水质已经改善，但水中仍含有大量的致病细菌和寄生虫卵。根据国家规定，污水处理厂出水应进行消毒处理。设计采用液氯消毒。为了保证污水与液氯有充足的接触时间，在加氯后设置消毒接触池，液氯与污水接触时间采用30 min，并保证剩余氯不小于0.5 mg/L，则接触池的容积为2 708 m3，设两座接触池并联运行，则单池容积为1 354 m3，接触池按沉淀池来计算，采用3廊道式，廊道宽6 m，接触池深3 m，接触池的长宽分别定为25 m和18 m。加氯量为611.30 kg/d，即25.47 kg/h，选用两台REGAL型加氯机，一用一备。

4附属构筑物设计

4.1鼓风机房

鼓风机房给曝气沉砂池、曝气池提供空气。采用GM型单级高速离心鼓风机5台，正常条件下，3台工作，2台备用；高负荷时，4台工作，1台备用。每台鼓风机设一个进口风量调节设施，根据曝气沉砂池、曝气池需氧量，自动调节鼓风机供气量。鼓风机房平面尺寸约为15 m×5 m。

4.2污水泵房

水泵扬程为9.91 m，流量为5 416.7 m3/h，选用六台400 ZZB-12，四台并联工作，两台备用，每台流量为1 500 m3/h，扬程12.0 m，转速980 r/min，电动机功率90 kW，效率85%，气蚀余量4.5 m。泵房的长度约为2 0 m，宽度约为7 m。

4.3加氯间

加氯间与氯库合建，加氯量按6 mg/L计，采用流量配比控制。加氯设备采用真空加氯机，选用两台，一用一备。氯库按照加氯量考虑，储存氯瓶12个，为10 d的加氯量。余氯测定选用微量2 000余氯分析仪，为防止漏氯事故发生，选用LX-1000型漏氯中和装置一套，同时安装漏氯报警仪1台。 加氯间平面尺寸9 m×6 m，氯库平面尺寸21 m×9 m。

4.4污泥回流泵房

污泥回流泵房平面尺寸28 m×7 m，泵池深6.5 m。内设6台回流污泥泵，四用二备，单台流量1 400 m3/h,扬程6.0 m，功率61 kw，电机转速735 rpm。污泥回流泵房与高压配电室合建。

4.5贮泥池

设方形贮泥池一座，用于贮存污泥，贮泥池的尺寸10 m×12 m×3.5 m。贮泥池能够贮存4 h的污泥量。

4.6污泥脱水间

污泥脱水间内设离心浓缩脱水一体机(处理量为60～80 m3/h，长为2 900 mm，宽为2 460 m，高为2 880 mm)2台，1用1备，每天工作时间为24 h。污泥在脱水之前投加聚丙烯酰胺。浓缩机进泥含水率为99.2%，离心脱水机进泥含水率为97%，出泥含水率为80%。污泥脱水间平面尺寸36 m×9 m。

5结语

营口市东部污水处理厂一期工程设计规模10万 m3/d，污水处理主体采用改进A/A/O工艺，污泥处理采用浓缩脱水一体机，出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》( GB 18918-2002) 的一级B 标准， 经进一步深度处理后再生为中水回用城市，目前该工程已投入运行，运行效果稳定。

参考文献

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[7]上海市政工程设计研究院.给水排水设计手册第9册[M].第2版.北京：中国建筑工业出版社.2000.

[8]中国市政工程西北设计研究院.给水排水设计手册第11册[M].第2版.北京：中国建筑工业出版社.2002.

[收稿日期]2016-03-21

[作者简介]韩亮(1981-)，女，辽宁阜新人，工程师，主要从事水文和水质化验工作。

[中图分类号]P641.2

[文献标识码]A

[文章编号]1004-1184(2016)03-0196-03