广东省某生活污水处理及回用工程设计

吴昕欣

（广东省环境保护工程研究设计院有限公司，广东 广州 510080）

生活污水处理厂作为市政基础设施，其选址建设存在着“邻避效应”。为有效解决“邻避效应”，减少其对周边居民的影响，地下式/半地下式的污水处理厂因空间的高效利用以及优美的地上景观效果等优点快速发展起来。另一发展趋势是生活污水经处理达标可作为一般城市杂用水使用，实现了污水的回收利用，达到了节约水资源以及减少了对环境的影响。

1 设计水量和水质

本工程近期设计处理规模为20 000 m3/d，其中约75%的污水来源于城镇生活污水，约25%的污水来源于周边工业园处理后的工业废水和生活污水的混合污水。外排出水（15 000 m3/d）水质执行《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中的V类标准和《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）》中的一级A标准的较严值。部分出水（5 000 m3/d）回用到厂外，水质执行《城市污水再生利用 城市杂用水水质》（GB/T18920-2002），主要用于附近工业园的绿化、道路冲洗、车辆冲洗等。设计进出水水质情况如表1所示。

表1 设计进出水水质情况

2 工艺选择

根据进水水质指标，BOD5/CODcr=0.48，BOD5/TN=3.42，BOD5/TP=24，碳氮比、碳磷比适宜，碳源较充足，可生化性良好，结合出水水质高（特别是氮、磷）的要求，其主体处理工艺选择具有脱氮除磷功能的二级生物处理工艺。选取A/A/O-过滤工艺、MBR工艺及CASS-过滤工艺三种常用工艺进行比对。A/A/O-过滤工艺技术成熟运行稳定，是最简单的除磷脱氮工艺，运行维护相对简单；MBR工艺出水水质好且稳定，占地小，但运行及管理过程中清洗频率较高，维护次数多，运行成本高；而CASS-过滤工艺操作灵活，耐冲击负荷，可脱氮除磷，但按时序控制周期运作，控制较复杂，池体及设备利用率低，维护检修不易，且对运行管理人员要求较高[1]。

三种工艺都具有良好的脱氮除磷效果，都能达到工程的出水水质要求，在技术上均可行；但MBR工艺在工程费用上较高，其余两种基本相当。在日常运维管理上，A/A/O-过滤工艺较简单，运行费用相对较低。综合考虑，本工程推荐采用A/A/O-过滤工艺作为污水处理工艺。

滤池出水尚存有大量大肠杆菌等有害微生物，在最终排入外河或回用厂外前需消毒杀菌。紫外消毒法因设施占地面积小、构筑物简单，投资成本和维护费用相对低，且不会产生气味和卤代甲烷等有害副产物，故外排出水推荐采用紫外线消毒法。与出水水质相比，回用水水质有更严格的大肠菌群要求及余氯要求（总余氯接触30 min后≥1.0 mg/L，管网末端≥0.2 mg/L），次氯酸钠易溶于水，消毒效果好，投加准确，操作安全，使用方便，对环境安全性好，因此回用水推荐采用次氯酸钠消毒。

3 工艺流程

本工程主要工艺流程如图1所示：

图1 工艺流程图

本工程污水自厂外提升泵站提升至细格栅及旋流沉砂池，去除漂浮物及砂粒后，自流进入A/A/O池。A/A/O池是由厌氧池、缺氧池、好氧池构成。

（1）厌氧池安装潜水推流器，以保证污水及回流污泥均匀混合和防止污泥沉降。在厌氧池中，积聚在污泥团中的磷被释放出来，由于在好氧状态下的富磷吸收现象，可使释放出的磷将在A/A/O池中重新被污泥吸收，再通过排除剩余污泥就能达到去除污水中磷的目的。

（2）厌氧池出来的污水和好氧池内回流污水在缺氧池得到均匀混合，由于混合液呈缺氧状态，使反硝化反应在此得以实现，污水中的大部分氮因此被去除。

（3）缺氧池出水流入好氧池，为了提高设备利用率及氧气的利用率，以及降低能耗，减少占地及基建投资，可采用微孔曝气的方式，空气由鼓风机提供。在好氧池安装混合液回流泵，以保证脱氮所需的硝酸盐回流。考虑到出水总磷要求较高，且进水水质存在波动，可在好氧池设置化学除磷措施以作为生化除磷的辅助手段。

出水通过二沉池沉淀，其上清液进入活性砂滤池过滤，后经紫外线或次氯酸钠消毒，达标后排放至附近水体或回用厂外；其剩余污泥经污泥泵站输送至污泥浓缩池，然后采用“加药污泥调理+隔膜板框压滤机”的深度脱水工艺，脱水至含水率为60%的污泥外运处置[2]。

4 主要构（建）筑物设计参数

本工程用地原状地势较复杂，地面高差较大，最大差值达14.5 m。厂区平面布置及竖向设计通过灵活运用地下式或半地下式建设构筑物，合理利用原有地势和高差，减少土地平整及回填工程量，以节省投资。

本工程中A/A/O池、二沉池、滤池、消毒出水池、回用水池、厂内污水提升泵站、污泥浓缩池、污泥调理池等构筑物采用地下式/半地下式构筑物。综合楼、鼓风机房、污泥脱水机房、变配电间、维修间、预处理车间等为地上式建筑物，室内外地面高差为200 mm[3]。

预处理设施包括细格栅、沉砂池：按雨季最大流量设计，Q雨季最大=0.694 m3/s；A/A/O池：按旱季平均时流量设计，Q旱季平均=833.3 m3/h；沉淀池、滤池、消毒池：按旱季最大时流量设计，Q旱季最大=1 241.7 m3/h。

（1）细格栅、旋流沉砂池

污水由进水泵提升至配水井，通过重力流向细格栅和沉砂池。细格栅和旋流沉砂池合建1座，用于拦截和清除污水中漂浮物、颗粒物。

细格栅设有2台机械格栅，单渠宽1.2 m，渠深1.5 m，格栅间隙5 mm。旋流沉砂器2个，单个处理能力1 250 m3/h，池内径φ3.05 m，池深3.8 m。

（2）A/A/O池

生活污水依次进入厌氧池、缺氧池、好氧池，在厌氧池中降低污水有机物浓度并提高可生化性，缺氧池、好氧池通过混合液内回流完成反硝化、硝化，组成一个完整的生化强化脱氮系统设A/A/O池1座，顶上覆土种植被绿化。分2组并列运行，有效水深5.0 m，总停留时间16.5 h，厌氧池停留时间2.4 h，缺氧池停留时间3.5 h，好氧池停留时间10.6 h，气水比5.76∶1。

（3）二沉池

A/A/O池的出水混合液进入二次沉淀池，在二沉池实现泥水分离。

二沉池与A/A/O池合建，1座4组并列运行，采用周边进水、周边出水的矩形沉淀池，单组尺寸20.0 m×10.3 m，池边水深4.3 m，表面负荷最大1.50 m3/（m2·h），平均1.01 m3/（m2·h）。

（4）滤池

活性砂滤池进一步去除出水中的SS及达到除磷效果。

活性砂滤池设计流量1 241.7 m3/h，有效过滤面积180 m2，平均滤速6.90 m3/（h·m2）。

（5）紫外消毒出水池

15 000 m3/d出水采用紫外线消毒，消毒出水经巴氏计量槽后达标排放。

紫外消毒池与计量槽合建1座，尺寸13.1 m×4.6 m×2.3 m。Qmax=931.3 m3/h，2套模块，单套64支320W灯管。巴歇尔槽喉道宽度0.3 m，流量范围12.6～1 440 m3/h。

（6）回用水消毒出水池及加氯间

5 000 m3/d出水采用次氯酸钠消毒后泵至厂外工业园进行回用，有效氯投加量15 mg/L。

设回用水池1座，地下为消毒出水池，地上为加氯间。消毒出水池尺寸22.7 m×13.5 m，有效水深1 m，水池末端设巴歇尔槽及提升泵站。加氯间设电解次氯酸钠消毒系统一套，有效氯产量≥3.5 kg/h。

（7）污泥泵站

设污泥泵站1座，地面部分为污泥泵站，地下部分为排泥井。排泥井内设污泥回流泵和剩余污泥泵。污泥回流泵配变频控制装置，回流污泥根据运行情况控制流量进入缺氧池，控制污泥回流比为50%～150%。剩余污泥通过剩余污泥泵排至污泥池。本工程每日产生剩余干污泥量2.6 t，污泥含水率99.25%，即处置前原污泥量为347 m3/d。

（8）污泥浓缩池、调理池、除磷沉淀池

剩余污泥输送至污泥浓缩池混合搅拌，在污泥调理池投加药剂进行浓缩，以此起到调整剩余污泥的排放与脱水机工作时间上偏差的作用。为了避免剩余污泥中高含量的磷在厌氧条件下重新释放到水中，可设除磷沉淀池，通过投加药剂对浓缩池的上清液及脱水机房压滤水进行化学除磷。

污泥浓缩池1座，尺寸φ10.7×5.05 m，有效容积251 m3；污泥调理池与除磷沉淀池合建1座，尺寸13.2 m×4.6 m×5.3 m。

（9）污泥脱水车间

为了满足本工程污泥脱水后的含水率能达到60%，需配置2台厢式隔膜压滤机作为污泥机械脱水设备，单台过滤面积为200 m2，处理能力为1 t干泥/周期，脱水周期约4 h。污泥调理剂加药装置及化学除磷加药装置均设在污泥脱水车间。

（10）除臭系统

污水处理厂产生异味的主要地点在预处理设施和污泥处理设施，本设计对主要产生异味的区域实行密封，统一收集臭气进行处理。需要臭气收集的构筑物主要为细格栅及旋流沉砂池、污泥接收池、污泥浓缩池、污泥调理池。臭气处理选用一套处理量2 500～3 500 m3/h的生物除臭装置。

5 运行效果

本工程在2020年3月建成投产调试运行，2020年10月通过竣工环保验收，目前持续稳定运行，进水水质基本接近设计值，出水水质优于设计标准。近期8个月进出水水质指标如表2所示。

表2 运行进出水水质情况（月平均值）

6 经济技术指标

本项目工程建设总投资为7 592.1万元，包括土建工程、工艺设备及安装工程、电气自控工程及其他费用。污水处理直接运行成本为0.753元/m3污水，其中用电费用所占比例为51%。

7 结论

本工程采用“预处理+A/A/O+过滤+紫外线/次氯酸钠消毒”为主要处理工艺，该工艺具有运行稳定、操作管理方便、运行费用低等优点，处理后的污水可达标排放。采用地下式和半地下式相结合的结构形式既高效利用了厂区用地，又美化了厂区环境，相较于全地下式污水处理厂节省工程投资，方便运营管理，减少了施工难度。部分出水回用厂外用于绿化用水、道路、车辆冲洗水等，实现了污水的回收利用，在节约水资源的同时又减少了对环境的影响。