趙 胤

（上海市政工程設(shè)計研究總院(集團)有限公司，上海 200092）

溫嶺市東部新區(qū)位于浙江省溫嶺市東部濱海區(qū)塊，主要涉及東海塘灣圍涂區(qū)，東海塘區(qū)位于溫嶺市東部沿海大港灣內(nèi)，是浙江省三大圍墾工程之一，屬省重點工程。新區(qū)以海洋加工業(yè)為主，整個產(chǎn)業(yè)規(guī)劃區(qū)分為南區(qū)和北區(qū)，新區(qū)內(nèi)尚無完善的污水管網(wǎng)，也無污水處理設(shè)施。新區(qū)雖處于起步階段，但近兩年來發(fā)展迅速，生活污水與工業(yè)廢水的處理排放急待解決。溫嶺市東部新區(qū)北片污水廠的建設(shè)將填補東部新區(qū)北片污水處理設(shè)施的空白，可以大大減少對區(qū)域內(nèi)河道水系的污染，有利于區(qū)域內(nèi)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃的實現(xiàn)，為樹立東部新區(qū)在環(huán)保及生態(tài)方面的形象起到積極的作用。

溫嶺市東部新區(qū)北片污水廠位于金塘北路東側(cè)、濱三路北側(cè)，近期建設(shè)用地約2.0 hm2，遠(yuǎn)期控制用地約為2.6hm2。近期處理規(guī)模1.0萬m3/d，遠(yuǎn)期處理規(guī)模1.98萬m3/d，污水處理采用多點進(jìn)水A/A/O工藝，污水廠設(shè)計出水標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)的一級A標(biāo)準(zhǔn)，其中近期考慮0.3萬m3/d的再生水回用于新區(qū)，其余排入附近河道。

1 設(shè)計概要

1.1 設(shè)計水量及水質(zhì)

根據(jù)規(guī)劃及預(yù)測，確定設(shè)計近期(至2015年)處理規(guī)模為1萬m3/d，K總=1.58；遠(yuǎn)期處理規(guī)模為1.98萬m3/d。

根據(jù)對周邊類似工業(yè)園區(qū)污水處理廠現(xiàn)狀進(jìn)水水質(zhì)的分析，結(jié)合東部新區(qū)北片的工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、類型，確定本工程污水處理廠設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)，出水水質(zhì)滿足一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)如表1所示。

表1 污水處理廠進(jìn)、出水水質(zhì)設(shè)計值Tab.1 Design Index of Influent and Effluent

1.2 設(shè)計原則

本工程近期處理規(guī)模為1萬m3/d，屬于小型污水處理廠，其特點［1］如下:

(1)由于污水量少，變化系數(shù)大，因此進(jìn)水水質(zhì)、水量波動都較大；

(2)工業(yè)廢水、生活污水合流排放；

(3)污水、雨水沒有完全分流，收集的污水還帶有一定的雨水入流和地下水的入滲，水質(zhì)濃度低；

(4)建設(shè)運行經(jīng)驗不足，運行管理技術(shù)力量比較薄弱；

(5)所在城市的發(fā)展可能出現(xiàn)跳躍式發(fā)展；

(6)工程建設(shè)、運行資金不足。

鑒于小型污水廠的這些特點，結(jié)合本工程的實際情況，在本工程的設(shè)計中，考慮的原則包括:

(1)工藝路線針對進(jìn)水水質(zhì)、水量變化較大的特點，選擇具備一定抗沖擊負(fù)荷能力且安全可靠的污水處理工藝；

(2)考慮到進(jìn)水TN較高，污水處理工藝的選擇上應(yīng)特別注意對TN的去除效果；

(3)因園區(qū)內(nèi)工業(yè)廢水、生活污水合流排放，工業(yè)廢水排放濃度較高、排放不規(guī)律，故考慮設(shè)置一定容積的事故調(diào)蓄池；

(4)應(yīng)充分考慮因污水、雨水沒有完全分流，進(jìn)水水質(zhì)濃度低時污水處理仍可達(dá)標(biāo)；

(5)采用集約化設(shè)計，構(gòu)(建)筑物盡可能采取組合式，總圖布置緊湊簡潔，在滿足運輸、管理、消防通道等要求的前提下，減少征地；

(6)污水、污泥處理工藝、設(shè)施的選擇應(yīng)兼顧運行管理簡單、靈活、安全可靠，操作環(huán)境友好，盡可能減少對周圍環(huán)境的影響；

(7)合理控制工程投資。

2 工藝選擇

2.1 工藝方案選擇

設(shè)計進(jìn)水BOD5/CODCr為0.30，屬于可生化性一般污水；BOD5/TN約2.14，需補充碳源；BOD5/TP為21.4，需要增加化學(xué)除磷。污水工藝采用多點進(jìn)水A/A/O工藝，脫氮除磷效果好，尤其是去除TN的能力較強，可應(yīng)對不同水質(zhì)的變化，運行管理簡單靈活、安全可靠。

本工程中進(jìn)水的SS較高，為減輕后續(xù)生化處理構(gòu)筑物的負(fù)荷，在反應(yīng)池前設(shè)置均質(zhì)沉淀池，為了維持后續(xù)生物處理的足夠的碳氮和碳磷的比例，在均質(zhì)沉淀池的設(shè)計中采用較高的表面負(fù)荷，同時考慮在均質(zhì)沉淀池設(shè)置超越措施，當(dāng)進(jìn)水SS較低時，原水可不經(jīng)過初沉池直接進(jìn)入后續(xù)生物處理措施，充分利用污水中碳源，減少外加碳源。

由于均質(zhì)沉淀池與反應(yīng)池合建，利用兩池的高差，在均質(zhì)沉淀池下方設(shè)置事故排放池，用于應(yīng)對高濃度工業(yè)廢水的沖擊。

本工程供氧采用抽吸式曝氣攪拌一體機，同樣采用進(jìn)口設(shè)備時鼓風(fēng)曝氣投資是抽吸式曝氣攪拌一體機的2倍，裝機容量抽吸式曝氣攪拌一體機比鼓風(fēng)曝氣高20%，每年電費約高出9萬元(按每度0.663元)，但考慮到污水廠進(jìn)水工業(yè)廢水比例較高，水質(zhì)變化和不可確定性較高，曝氣器易堵塞或受到腐蝕，更換及維護(hù)費用和工作量較大，而抽吸式曝氣攪拌一體機水下部件較少，不易受到污水水質(zhì)影響，檢修維護(hù)方便，且噪聲小、安裝方便，省去鼓風(fēng)機房，減少鼓風(fēng)機日常維護(hù)和管理，也可以免去曝氣頭更換困難，盡管耗電絕對數(shù)相差明顯，但相對量不大［2］，而抽吸式曝氣攪拌一體機動力效率較一般的機械曝氣高得多，故比較適合運用在本工程中。

考慮到無閥濾池在小規(guī)模給水廠應(yīng)用較為成熟，且在附近的污水廠已得到實際應(yīng)用，出水效果較好，具有投資低、反沖洗動力消耗少等特點，故本工程深度處理采用微絮凝+無閥濾池。

由于部分尾水需要回用，且對于再生水用作冷卻水有余氯的要求，故本工程消毒采用加氯消毒。

污泥采用濃縮脫水工藝，處理后含水率達(dá)到80%以下，近期外運衛(wèi)生填埋處理，遠(yuǎn)期根據(jù)規(guī)劃進(jìn)入新建的污泥干化焚燒廠進(jìn)行干化焚燒，最終進(jìn)行建材利用。

2.2 集約化設(shè)計

將廠區(qū)構(gòu)(建)筑物集中組合為3個大的處理單元，其中粗格柵、進(jìn)水泵房、細(xì)格柵、曝氣沉砂池和進(jìn)水儀表間組合為1個處理單元；均質(zhì)沉淀池、生物反應(yīng)池、二沉池、混合池、無閥濾池、加藥間、MCC控制室、污泥泵房、儲泥池、脫水機房和工具間組合為1個處理單元；加氯間、加氯接觸池、再生水泵房和出水儀表間組合為1個處理單元。污水廠平面布置圖如圖1所示。

圖1 污水廠平面圖Fig.1 General Layout of WWTP

2.3 工藝流程

本工程采用的工藝流程如圖2所示。

圖2 工藝流程圖Fig.2 Flow Chart of Process

3 污水處理工藝設(shè)計［3］

(1)粗格柵及進(jìn)水泵房

粗格柵及進(jìn)水泵房土建規(guī)模按照1.98萬m3/d實施，近期安裝1.0萬m3/d規(guī)模設(shè)備。粗格柵回轉(zhuǎn)式格柵除污機2套(有效柵寬B=0.60 m、α=75°、柵條間距=20mm)；進(jìn)水泵房配置潛水離心泵3臺，采用大小泵搭配，其中大泵(Q=420m3/h、H=14.5 m、N=22 kW)2 臺，小泵(Q=250m3/h、H=14.5 m、N=15 kW)1臺。其中1臺大泵備用，均設(shè)變頻。

(2)細(xì)格柵及曝氣沉沙池

細(xì)格柵及曝氣沉沙池土建規(guī)模按照1.98萬m3/d設(shè)計，近期安裝1.0萬m3/d規(guī)模設(shè)備，利用細(xì)格柵渠下方空間設(shè)置進(jìn)水儀表間。曝氣沉沙池有效水深2.5 m，遠(yuǎn)期HRT=7min。配置轉(zhuǎn)鼓固液分離機2套(處理量為300～900m3/h、柵條間距=6mm)，近期1用1備；鏈板式刮砂機1套(寬為600mm、安裝角度a=30°)；羅茨鼓風(fēng)機(風(fēng)量為10m3/min、風(fēng)壓為0.04 MPa、N=15 kW)2臺，1用1備。

(3)均質(zhì)沉淀池

均質(zhì)沉淀池1座2組，單座規(guī)模為1.0萬m3/d，有效水深為4 m，表面負(fù)荷≤2.15m3/m2·h，HRT為1.65h。2組共配置鏈板式刮泥機2套(池寬B=6 m、池長L=28.4 m)；初沉污泥泵3臺(Q=10～15m3/h、H=8.0 m、N=0.75 kW)，2 用1 庫備；調(diào)蓄池出水泵2 臺(Q=50m3/h、H=6.5 m、N=3.0 kW)。

(4)生物反應(yīng)池

生物反應(yīng)池1座2組，規(guī)模為1.0萬m3/d。有效水深為6.0 m，厭氧段HRT為1.0 h，反應(yīng)池缺氧段HRT為8h，好氧段HRT為9.0 h。另有缺氧/好氧交替段HRT為1.0 h，總HRT為16h，污泥濃度為3.5 g/L，內(nèi)回流比為300%，外回流比為150%、污泥負(fù)荷為0.06 kg BOD/kg MLSS·d，總泥齡為20.9 d。好氧段配置抽吸式曝氣攪拌一體機6套(供氣量≥520m3/h，混合功率≤35 W/m3，N=22.5 kW)，交替段配置抽吸式曝氣攪拌一體機2套(供氣量≥300m3/h，混合功率≤21 w/m3，N=11.25 kW)。

(5)二沉池

二沉池2座，采用中進(jìn)周出幅流式，單座規(guī)模為0.5萬m3/d、直徑為22 m、有效水深為4 m、表面負(fù)荷≤0.92m3/m2/h、HRT為4.36h。配置半橋式周邊傳動刮吸泥機2套(D=22 m、池邊水深4.0 m、N=0.55 kW)。

(6)混合池

混合池1座，HRT為3min。設(shè)置攪拌器1套(G=400 s－1，N=4.0 kW)。

(7)無閥濾池

無閥濾池1座3格，規(guī)模為1.0萬m3/d。高峰濾速8.0 m/h，平均濾速5.0 m/h，強制濾速7.5 m/h；平均沖洗強度15 L/s·m，沖洗時間為5.0min，期終水頭損失1.70 m。濾料采用均質(zhì)石英砂，d10=1.35mm，不均勻系數(shù) K80=1.40，厚度為700mm。無閥濾池?zé)o需設(shè)置電動設(shè)備，僅設(shè)手動鑄鐵鑲銅方閘門2套(B×H=400×400mm)，用于對單座濾池補充濾料時使用。

(8)加藥間

加藥間1座，本工程加藥點共3處，其中混凝劑及助凝劑投加在二沉池出水渠及混合池?；炷齽?FeCl3)設(shè)計投加量為15～45mg/L，助凝劑(PAM)投加量為0.5mg/L；在生物反應(yīng)池前端設(shè)醋酸鈉加藥點1處。實際藥劑投加量需根據(jù)生產(chǎn)性試驗確定。加藥間內(nèi)設(shè)置混凝劑FeCl3儲罐(V=15m3)、醋酸鈉儲罐(V=15m3)各1只，絮凝劑制備系統(tǒng)1套(制備能力為3 kg/h)。

(9)儲泥池

儲泥池1座2格，有效水深為3.5 m，HRT為16h。初沉污泥干泥量為900 kg DS/d，剩余污泥干泥量為900 kg DS/d，化學(xué)污泥干泥量為230 kg DS/d?；旌虾笪勰嗪始s99%。每格設(shè)置潛水?dāng)嚢杵?臺(N=1.5 kW)。

(10)污泥濃縮脫水機房

污泥濃縮脫水機房1座，規(guī)模為1.0萬m3/d。設(shè)置離心濃縮脫水一體機1臺(Q=300 Kg/h，N=45 kW)，脫水機每天工作約16h，脫水后污泥含水率約78%。

(11)加氯接觸池及再生水泵房

加氯接觸池與清水池、再生水泵房、出水儀表間與加氯間合建，土建規(guī)模按照1.98萬m3/d實施。加氯接觸池HRT為30min(近期為60min)，前端采用巴氏計量槽計量；清水池有效容積為600m3(為遠(yuǎn)期再生水量的10%)；再生水泵房配置廠外再生水泵2臺(Q=160m3/h，H=32 m，N=22 kW)1用1備，均設(shè)變頻，(遠(yuǎn)期增加1套)，同時設(shè)置廠區(qū)回用水泵組1套2臺(Q=15 L/s，H=30 m，N=5 kW)；加氯間設(shè)置次氯酸鈉貯罐1臺(V=15m3)，有效氯投加量為15mg/L。

4 本工程的特點

4.1 污水處理工藝采用多點進(jìn)水A/A/O工藝

可根據(jù)不同進(jìn)水水質(zhì)，不同季節(jié)生物脫氮除磷所需碳源的變化，調(diào)節(jié)分配至缺氧段和厭氧段的進(jìn)水比例，使系統(tǒng)的脫氮除磷效果得到保證，同時增加了缺氧/好氧交替反應(yīng)段，可以根據(jù)水質(zhì)情況調(diào)整硝化及反硝化的時間，運行十分靈活。

4.2 采用全新的集約化布置方案，節(jié)約土地資源

本工程將生產(chǎn)構(gòu)(建)筑物整合為三個大的處理單元，集約化布置，近期用地面積為2.00 hm2，遠(yuǎn)期總用地面積為2.6hm2，雖然較《城市生活垃圾處理和給水與污水處理工程項目設(shè)用地指標(biāo)》(2005年版)規(guī)定的2.8hm2僅節(jié)約了0.2hm2的用地，但考慮到該指標(biāo)是針對城市污水廠的，而本工程進(jìn)水中工業(yè)污水占70%以上，同時廠區(qū)的綠化率達(dá)到了45%以上，故本工程在節(jié)約土地資源，創(chuàng)造環(huán)境效益方面的效果仍然顯著。

4.3 供氧采用抽吸式曝氣攪拌一體機

本工程供氧采用抽吸式曝氣攪拌一體機，該設(shè)備擁有兩套獨立的動力系統(tǒng)，即鼓風(fēng)機和主電機，分別承擔(dān)提供壓縮空氣和推動攪拌水體動力的功能，其動力效率可高達(dá)4～5 kg O2/kW·h，較傳統(tǒng)的機械曝氣(動力效率通?！?.2 kg O2/kW·h)效率高出1倍。在充氣攪拌推流模式下，鼓風(fēng)機和主電機同時開啟，鼓風(fēng)機提供空氣；主電機主要用于提供兩組螺旋槳的旋轉(zhuǎn)動力，以推動和混合水體，同時與二級螺旋槳一體化的霧化器將切割 鼓風(fēng)機提供的壓縮空氣流成霧狀微小氣泡；在推流攪拌不充氣模式下，鼓風(fēng)機關(guān)閉，只開啟主電機，此時鼓風(fēng)機不供氣，則整個系統(tǒng)將不對水體充氧，主電機驅(qū)動兩組螺旋槳為水體提供混合和推動力。在交替段使用，還可替代攪拌器的功能，從而又節(jié)省了投資。該設(shè)備不但具有傳統(tǒng)機械曝氣設(shè)備安裝、維護(hù)方便的優(yōu)點，同時較傳統(tǒng)的機械曝氣效率高得多，特別適用于類似的小型污水處理廠。

5 結(jié)語

溫嶺市東部新區(qū)北片污水處理廠目前土建已基本完工，設(shè)備安裝、調(diào)試預(yù)計在9月底前可以完成。屆時隨著該廠的成功運行，可以為新區(qū)的招商引資打下良好的基礎(chǔ)，同時也為新區(qū)的節(jié)能減排作出貢獻(xiàn)。最后筆者也希望能通過本工程的成功運行對該廠的后續(xù)工程及相類似污水處理廠的設(shè)計提供幫助和借鑒。

［1］周毅，陳永祥.小型城市污水廠設(shè)計中的問題及探討［J］.環(huán)境工程，2004，23(4):22－24，3.

［2］蔣克彬，彭松，吳繼秀.城市小型污水處理廠工藝設(shè)計和改進(jìn)探討［J］.環(huán)境保護(hù)，2003，31(9):19－20，39.

［3］陳軍，趙胤.溫嶺市東部新區(qū)污水處理工程—北片污水廠初步設(shè)計說明書［R］.上海:上海市政工程設(shè)計研究總院(集團)有限公司，2012.