广东某污水处理厂工程设计

杨伟龙

(广州市图鉴城市规划勘测设计有限公司，广东 广州 511300)

广东某地产业园区规划着力发展特种精细化工材料产业以及建设相关的公用工程物流配套设施：特种精细化工材料产业，以环保型涂料、油墨、电子化学品、特种功能添加剂、表面活性剂、造纸化学品及纳米材料、石墨烯、锂电池材料等化工新材料为主，兼具发展部分生物医药健康产业(生物化工、医药、健康、食品添加剂等)。本文从实际工程案例出发，通过对处理工艺及其处理效果进行分析，探讨污水处理厂出水满足排放要求的技术手段，以期为国内其他类似工业园区污水的设计提供参考。

1 工程概况

广东某污水处理厂工程总规模为2.5万m3/d，分阶段实施，一期设计处理规模为万0.4 m3/d，总变化系数2，远期达到2.5万m3/d。土建一期按2.5万m3/d建设，设备按照0.4 m3/d建设。本工程经处理后的水质应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准和广东省《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第二时段一级标准较严值。项目主要收集经各企业预处理后的工业污水和该区域南部配套生活区的污水。

2 设计规模及进、出水水质

2.1 设计规模

污水处理站设计规模2.5万m3/d，其中园区根据产业规模污水量估算约为1.2万m3，考虑一定的安全裕量，按1.4万m3/d设计，另外，配套市政生活污水量约1.1万m3/d。根据园区已有企业和准备入园企业的污水排放情况，分期两期建设。园区污水处理在第一期建设，市政配套生活污水处理在二期建设。而第一期又分两个阶段建设，预计第一阶段建设规模为0.4万m3/d。实际建设规模，需根据入园企业污水排放量，进行分析确定，保持适度超前。既避免投资浪费，又为后续入园企业的需求留有一定余量。尾水排入附近水体。

2.2 设计进、出水水质

本项目污水厂进水水质通过类似园区和项目污水水质进行类比法及国家及广东省入园企业废水相关排放标准进行确定。本工程经处理后的水质应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准和广东省《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第二时段一级标准较严值。

表1 污水处理厂设计进出水水质及污染物去除率要求

3 总体设计

根据功能要求，污水厂分为污水处理区、污泥处理区及厂前区(办公区)三部分。污水处理区：处理构筑物沿流程由东向西布置；鼓风机房位于厂区中侧，靠近生化池；预处理区域，充分利用场地和便于管道布置；加药间、碳源投加设施位于深度处理区，靠近投加点。污泥处理区位于厂西南端，厂区道路环形布置，交通便利。办公区距离预处理区和污泥处理区均较远，且处于上风向，对环境无不良影响。污水厂红线总用地4.3 hm2。

本污水处理厂工艺采用粗格栅→细格栅→曝气沉砂池→调节池→初沉池→水解酸化池→A/A/O池→二沉池→高效沉淀池→纤维转盘滤池→消毒接触池→排放至附近水体。

4 工艺设计

4.1 粗格栅

拦截污水中较大的漂浮物，悬浮物、渣物保护水泵的正常工作。格栅设计流量：Q=2.5万m3/d，粗格栅井1座，内分2格，与提升泵房合建，工艺尺寸B×L×H =12.2×4.90×8.40 m，钢筋混凝土结构。栅条间隙：b=15 mm，过栅流速：v≤0.90 m/s，格栅安装倾角：75°[1]。设回转式粗格栅2台，近期一用一备，远期互为备用；栅渠宽B=1.1 m，渠深H=12.5 m，栅前水深0.83 m，安装角度α=75°，配用电机功率N=1.1 kW。设手动方形闸门(共5台)，供检修和切换使用及超声波液位差计。

4.2 提升泵房

与粗格栅合建，对污水进行提升，减小后续构建筑物埋深。按照建设规模2.5万m3/d一次完成，设备分期安装。近期安装2台提升泵，Q=280 m3/h，扬程H=22.0 m，功率22 kW，1用1备；远期增设4台水泵，Q=280 m3/h，扬程H=22.0 m，功率22 kW，4用2备。

4.3 细格栅渠

细格栅渠与曝气沉砂池合建，1座分2格，钢筋混凝土结构，用于截留污水中较小的漂、悬浮物。按照处理规模Q=2.5万m3/d设计，过栅流速：v=0.6～1.0 m/s，栅条间隙：b=5 mm。设回转式格栅除污机2台，渠宽B=1.20 m，设备宽0.9 m，b=5 mm，渠深H=1.6 m，α=60°[1]，N=1.1 kW；无轴螺旋输渣机1台，输送能力3 m3/h，L=3.85 m，N=1.1 kW。

4.4 曝气沉砂池

曝气沉砂池与细格栅渠合建，设计规模为2.5万m3/d。用于去除污水中粒径≥0.2 mm的砂粒，使无机砂粒与有机物分离开来，便于后续生物处理。曝气沉砂池1座内分两格，钢筋混凝土结构，工艺尺寸L×B×H=25.50×9.7×(5.4～7.4)m。除砂效率：d≥0.297 mm，η≥95%，d≥0.211 mm，η≥85%，d≥0.149 mm，η≥65%；砂有机物分离效率：η≥95%；停留时间：T=7.0 min(峰值流量)；水平流速：v=0.06 m/s；供气量：0.20 m3空气/m3污水[1]。曝气沉砂池上部为框架结构房间，H=5.0 m。设桥式吸砂机1台，池宽L=6.7 m，轮距Lk=7.0 m，池长12 m，池深H=3.6 m，N=2×0.37 kW；泵提2台，Q=22 m3/h，H=7 m，N=1.4 kW；螺旋砂水分离器1台，处理量Q=18～43 m3/h，N=0.37 kW。

4.5 调节事故池及初沉池

由于园区工业废水种类较多，水质水量不均匀，考虑在生化系统前增设调节池及事故池，对污水处理厂进水的水质和水量进行调节。事故池与调节池合建，正常情况下事故池兼作调节池用。事故池+调节池有效容积4725 m3，1座分2格，两组并联运行，组合尺寸L×B×H=50.3×32.4×5.50 m，钢筋混凝土结构，有效水深5.0 m。停留时间(HRT)：28 h，有效水深：5.0 m。初沉池表面负荷q=3.98 m3/m2·h[1]，沉淀时间T=0.6 h[1]，排泥含固率1.5%，间歇排泥。

初沉池直径φ10.0 m，池边水深3.7 m，超高0.7 m。设调节池低速推流器8台，叶轮直径615 mm，驱动功率N=4.0 kW；提升泵集水池设潜水搅拌机2台，叶轮直径400 mm，驱动功率N=2.5 kW；潜污泵2台(1用1备)，Q=167 m3/h，H=6.5 m，N=5.5 kW；周边传动刮泥机1台，池径φ=10 m，功率N=0.37 kW。

4.6 水解酸化池

利用水解和产酸菌的反应，将不溶性有机物水解成溶解性有机物、大分子物质分解成小分子物质，使污水更适宜后续的好氧处理。设计流量2.5万m3/d，一期为1座，内分为2格，每格规模0.4万m3/d，总停留时间HRT=5.13 h[2]，有效水深：5.0 m。总平面尺寸L×B×H=25×13.68×7.40 m，总高度7.4 m，钢筋混凝土结构。设组合填料∅150X60 mm(直径X片距)共320 m3；污泥泵(立式离心泵)3台，Q=40 m3/h，H=12 m，N=3.0 kW。

4.7 A/A/O生化池

(1)A/A/O生化池

(2)回流及剩余污泥泵井

回流及剩余污泥泵井与生化池合建，根据生化池的运行需要将二沉池排出的活性污泥回流至生化池，平面尺寸L×B×H=5.8×5.2×8.5 m。设潜污泵3台，2用1备，单台泵Q=146 m3/h，H=6 m，N=5.5 kW；潜污泵2台(1用1备)，单台泵Q=25 m3/h，H=12 m，N=5.5 kW；电动葫芦1台，起吊重量G=1 t，起升高度H=9 m，N=2×0.4+1.5 kW。

4.8 二沉池

沉淀池是对生化后污水进行泥水分离；配水井为配水、集水、集泥。一期工程共设2座二沉池。沉淀池设计流量：Q=0.4万m3/d，设计最大表面负荷：q=1.6 m3/(m2·h)，设计平均表面负荷：q=0.8 m3/(m2·h)，理论回流污泥浓度：XS=8.00 g/L，有效泥水分离时间：T=3.0 h。平面尺寸为φ=16.00 m，池总深4.5 m，周边水深4.0 m，钢筋混凝土结构。在设计条件下，理论上回流比R=100%的情况下，排泥浓度0.8%。设水平管吸泥机2套，R=7.5 m，H=3.3 m，N=0.37 kW。

4.9 高效沉淀池

通过投加絮凝剂，强化经二沉池沉淀的出水絮体形成，利于后段过滤工艺。絮凝反应时间为20 min。共2格，单格土建尺寸：B×L×H=15.7×14.1×7.15 m，钢筋混凝土结构。设絮凝慢速搅拌机2台，功率5.5 kW；混凝快速搅拌机2台，功率5.5 kW；污泥刮泥机2台，直径7.0 m；螺杆泵，3台(2台变频)Q=0～20 m3/h，H=20 m，N=5.5 kW。

4.10 纤维转盘滤池

过滤污水，进一步去除悬浮物以及氮磷[4]。近期设计处理量Qmax=1.25万m3/d，1座分2格，尺寸L×B×H=6.8×5.5×4.7 m，钢筋混凝土结构，远期增加1座。每格设直径2 m滤盘6片为1套设备，每盘有效过滤面积约5.7 m2，平均滤速2.44 m3/(m2·h)，最大滤速4.87 m3/(m2·h)[3]；铸铁镶铜圆闸门2套，φ500，池顶距闸孔中心2.95 m，附壁式安装；反冲洗水泵2台，Q=30 m3/h，H=9 m，N=2.2 kW。

4.11 消毒接触池

使污水与次氯酸钠有足够的接触时间，保证消毒效果并计量出水、回用，同时，氨氮超标的污水与次氯酸钠溶液反应可将氨氮氧化成氮气[5]。接触消毒池设计有效容积640 m3，尺寸L×B×H=13.3×12.3×4.30 m，钢筋混凝土结构。设超声波液位计，量程为0～5 m。

4.12 风机房

风机房设生化池用风机，共1幢，风机房高压配电室设在风机房的一端。平面尺寸：B×L=37.0×11.0 m，层高7.2 m，框架结构。风机房设有起重机，以方便安装、检修。风机的冷却方式：油冷加风冷。风机房的通风：设有机械排风系统，采用轴流排风机排风。值班室设分体式柜式空调机。风机的控制方法：有就地控制和集中控制，并设有微机自动监控、集中仪表显示、信号报警及自动保护等装置。设空气悬浮鼓风机3台，2用1备，每台风机风量Q=45 m3/min，P=0.7 bar，N=56 kW，风机配套空气过滤器、减震器、消声器等；风量可以调节，调节范围45%～100%，曝气池根据池内ORP(DO)值，自动调节曝气池供气调节阀的开启度，从而影响风机房总出风管的压力，风机根据风管压力自动调节风机供风量，以维持风管压力的恒定。低噪声轴流排风机10台，单台风机风量Q=50 m3/h，N=1.5 kW。防雨百叶风口3个，3500×1780 mm。电动葫芦1套，CD1型，G=2T。

4.13 贮泥池及回用水池

贮泥池主要收集污水厂厂区内所有剩余污泥，污泥在储泥池固液简单分离，污泥在下面，清液在上面，下面的污泥在静水压作用下挤出水分，使污泥含水率下降。同时，贮泥池可以存储部分污泥，对脱水机污泥处理量进行控制调节。回用水池主要是为纤维转盘滤池提供反冲洗水，对纤维转盘进行反冲洗，从而保证纤维转盘的过水能力。土建尺寸L×B×H=11.4×4×4 m，共1座，框架结构。设潜水搅拌机2台，N=1.5 kw，r=980 r/min。

4.14 污泥脱水间

将剩余污泥进行浓缩、脱水，降低污泥含水率，便于运输和最终处置。设备选型：采用自动拉板隔膜压滤机，操作简单，滤饼含固率高。设计参数：剩余污泥量80 m3/d；含固率，进泥0.4%～0.8%，脱水后污泥≥40%。土建按1.4万m3/d规模一次建成。浓缩脱水机房尺L×B×H=34.0×12.0×9.4 m，框架结构。脱水后的污泥，由无轴螺旋输送机输送至泥饼柜，自动装车外运。主要设备：采用自动拉板隔膜压滤机2台，1用1备，过滤面积200 m2，N=5.5 kW；进料螺杆泵2台，1用1备Q=30 m3/h，P=3 bar，N=7.5 kW；污泥切割机2台，1用1备Q=50m3/h，N=1.5 kW；冲洗水泵2台，1用1备Q=17 m3/h，H=30 m，N=4 kW；全自动药剂调制装置1套，18 kg(干粉计)/h，制备能力：3000 L/h。设电动单梁悬挂起重机1台。

4.15 加氯加药间

药剂的调配和投加。土建尺寸L×B×H=26.6×10.4×6.9 m，1座，框架结构。设次氯酸钠发生器2套，1用1备，中期增加1套；PAC加药装置1套，中期增加1套；PAM加药装置1套，中期调整工作制或增加设备。次氯酸钠制备投加系统：含次氯酸钠发生器2套，2.0 kg/h，N=11 kW；溶盐罐2个，次氯酸钠产品储罐2个；软水器1套，Q=1.0 m3/h，配供盐泵N=0.75 kW；软水箱V=1.0 m3，配加氯计量泵，Q=375 L/h，H=2 bar，N=0.24 kW；氢气检测仪、声光报警、酸洗套件等。絮凝剂制备投加系统：PAC制备装置制备能力为干粉100 kg/hr，有效容积为1500 L，PAC投加泵Q=375 L/h，H=2 bar，N=0.24 kW；PAM一体化加药装置，Q=1800～2200 L/h，N=2.4 kW药剂浓度由0.5%稀释到0.1%～0.2%，PAM投加螺杆泵：Q=68.8 L/h，H=2 bar，N=3.0 kW。碳源投加系统：乙酸钠溶液罐V=2.5 L，搅拌机功率0.75 kW，乙酸钠投加计量泵Q=375 L/h，H=2 bar，N=0.24 kW。设弧形单轨起重机1套，电动单梁悬挂起重机1套，排风轴流风机5台。

5 处理效果分析

本污水处理厂建成调试后，运行效果稳定。2022年1-12月平均进出水水质见表2。

表2 2022年1月-2022年12月平均进出水水质表

从表2看出，污水厂实测平均出水水质达到设计要求。

6 结 论

采用“调节池+初沉池+水解酸化池+A/A/O池+高效沉淀池+纤维转盘滤池+消毒接触池”处理工艺水质可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准和广东省《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第二时段一级标准较严值。本项目考虑原水含有难降解有机物，在调节池池后端增设一座化学沉淀池+水解酸化池，分解一些大分子有机物为小分子有机物，提高该类工业污水的可生化性；同时，设置了碳源投加系统，保障系统运行时有足够的碳源。

项目建成投产后，年生产总成本为284.7万元，单位生产总成本为1.95元/m3，年经营成本为210.24万元，单位经营成本为1.44元/m3。可为特种精细化工材料产业等类似工业园区污水处理厂的设计提供参考和借鉴。