天津市張貴莊污水處理及再生利用一期工程設(shè)計

王舜和，郭淑琴

(天津市市政工程設(shè)計研究院，天津300051)

天津市張貴莊污水處理及再生利用一期工程是天津市中心城區(qū)最后一座大型污水處理廠，也是天津市目前處理標(biāo)準(zhǔn)最高、功能最全的污水處理廠，主要包括20萬噸/天污水廠、6萬噸/天再生水廠，廠內(nèi)污泥處理處置規(guī)模為300 t/d。污水廠采用AO脫氮除磷/反硝化深床濾池工藝，出水水質(zhì)執(zhí)行一級A排放標(biāo)準(zhǔn)；再生水廠采用雙膜法/臭氧脫色工藝，出水主要用于工業(yè)循環(huán)冷卻，部分作為城市雜用水；污泥處理處置采用好氧發(fā)酵技術(shù)，產(chǎn)品用于園林綠化。

1 工程概況

張貴莊污水處理廠是天津市環(huán)境綜合治理的大型工程，也是天津市目前處理標(biāo)準(zhǔn)最高、功能最全的污水處理廠。作為天津市中心城區(qū)最后一座大型污水處理廠，本工程將徹底解決東部地區(qū)的污水排放問題，顯著改善天津市河道水系水質(zhì)；再生水廠使城市污水得以回用，為區(qū)域工業(yè)發(fā)展提供了有力保證；污泥處理處置的同步實施，實現(xiàn)了“水、泥并治”的現(xiàn)代污水處理理念，具有顯著的社會經(jīng)濟效益。

本工程主要內(nèi)容及建設(shè)規(guī)模如下：污水廠、再生水廠分別為遠(yuǎn)期48萬噸/天、15萬噸/天，一期規(guī)模分別為20萬噸/天、6萬噸/天，污泥處理處置規(guī)模為300 t/d。污水廠采用AO脫氮除磷/反硝化深床濾池工藝，再生水廠采用雙膜法/臭氧脫色工藝，污泥處理處置采用好氧發(fā)酵技術(shù)。

2 工程設(shè)計方案

2.1 設(shè)計水質(zhì)

本工程設(shè)計進、出水主要指標(biāo)見表1。出水水質(zhì)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)。

表1 進、出水設(shè)計指標(biāo)

2.2 工藝流程

本工程采用的工藝流程如圖1所示，主要分為預(yù)處理、生物處理、深度處理、再生水處理、污泥處理處置五個部分。預(yù)處理包括進水提升、粗細(xì)格柵、曝氣沉砂池；生物處理包括高效AO反應(yīng)池、二沉池；深度處理包括二次提升泵房、機械混合池絮凝池、斜管沉淀池、反硝化深床濾池、接觸消毒池。處理出水一部分通過出水泵房排放至東麗區(qū)河道水系，一部分進入再生水處理系統(tǒng)。再生水處理采用雙膜法+臭氧脫色，經(jīng)消毒后由送水泵房送至用戶。處理廠內(nèi)產(chǎn)生的污泥經(jīng)機械濃縮脫水后進入廠內(nèi)好氧發(fā)酵污泥處理中心，處理后的污泥用于園林綠化。

圖1 工藝流程

2.3 主要構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)

2.3.1 生物處理

本工程所采用的高效AO工藝，以AO理論為基礎(chǔ)，通過工藝配置優(yōu)化了碳源的分配，提高了處理效率，適用于TN含量較高的污水處理。

本工程設(shè)4座生物反應(yīng)池，每兩座共用1座綜合管廊。單座反應(yīng)池長約104 m，寬約71 m，有效水深為6.3 m，由四個連續(xù)的AO系列組成，污水分別由四個A池進入，O池末端設(shè)有機動段。單池設(shè)有潛水?dāng)嚢杵?/span>14臺，內(nèi)回流泵4臺，底部鋪設(shè)管式曝氣器約1 600 m。針對工藝設(shè)計分組進水的特點，在工程中采用中心管廊的方案，管廊長約104 m，寬為6 m，兩側(cè)分別設(shè)有DN1 000的進水干管、DN800的空氣干管及電纜橋架等。其中每級進水管設(shè)有進水調(diào)節(jié)閥和流量計，便于在運行管理中準(zhǔn)確便利地調(diào)節(jié)流量。從空氣主管中分出四路管線分別為O池曝氣，在管道起端設(shè)有曝氣控制系統(tǒng)，這一方面解決傳統(tǒng)工藝中溶解氧濃度過高帶來的電能浪費問題，此外也解決高效AO工藝自身的主要缺陷——過度曝氣引起的處理效果逐級惡化問題,進一步確保了工藝運行的經(jīng)濟性和安全性。反應(yīng)池中還設(shè)有在線生物除臭裝置80套，利用曝氣池培養(yǎng)生物除臭菌種，通過污泥回流將除臭菌種分布至污水處理系統(tǒng)各個工段，省去了常規(guī)生物除臭技術(shù)中需要增加的“反應(yīng)池加蓋和除臭收集管路”等工程費用。

2.3.2 深度處理

本工程中所采用的深度處理工藝采用集約化設(shè)計，內(nèi)含中間提升泵房、機械混合池、機械絮凝池、斜板沉淀池和反硝化深床濾池，其中反硝化深床濾池是專為解決高氮城鎮(zhèn)污水所開發(fā)的處理技術(shù)，國外已有較多的應(yīng)用業(yè)績，但在國內(nèi)剛處于起步階段。濾池之前主要為除磷功能，濾池進口處設(shè)投加甲醇點，進一步提高對TN的處理效果。本工程設(shè)計了適應(yīng)季節(jié)性變化的多模式深度處理工藝，其中所包含的混凝沉淀組合池與濾池應(yīng)可獨立運行,也可聯(lián)合同時運行，設(shè)計共提出了三種運行模式。

模式一：混合—絮凝—沉淀池—反硝化深床濾池—出水。

模式二：混合—絮凝—沉淀池—出水。

模式三：反硝化深床濾池—出水。

2.3.3 再生水處理

本工程再生水產(chǎn)水規(guī)模為6萬噸/天，主要供工業(yè)企業(yè)用作循環(huán)冷卻水，此外還將供給附近新市鎮(zhèn)用于城市雜用。再生水處理采用在天津地區(qū)廣泛應(yīng)用的雙膜法+臭氧脫色工藝。主要處理指標(biāo)為濁度、溶解性總固體、色度和衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)。污水經(jīng)深度處理后進入膜車間，其中包含浸沒式超濾膜和反滲透膜組各6套，并配有加藥及反沖洗系統(tǒng)等。隨后處理水進入臭氧接觸池，設(shè)計接觸時間為20 min，臭氧投加濃度為5 mg/L，由3臺臭氧發(fā)生器（2用1備）提供臭氧，單臺發(fā)生量為6.3 kg/h。處理后的再生水進入清水池儲存，并加氯消毒，隨后由送水泵房輸送至廠外用戶。

2.3.4 廠內(nèi)污泥處理處置工程

本工程作為天津市首個同步實施污泥處理處置工程的污水處理廠，在廠內(nèi)設(shè)有完善的污泥處理流程，工藝路線為好氧發(fā)酵，設(shè)計規(guī)模為300 t/d（80%含水率）。主要內(nèi)容包括污泥濃縮脫水機房、污泥輸送系統(tǒng)及污泥處理處置中心。

本工程污泥從來源上主要分為三個部分：初沉污泥、生物污泥和化學(xué)污泥。由于含水率不同，生物污泥和化學(xué)污泥首先進入污泥濃縮機，然后和初沉污泥混合進入污泥脫水機。

污泥輸送系統(tǒng)主要用于將80%含水率的污泥輸送至污泥處理處置中心。國內(nèi)通常采用車輛或者輸送機進行運輸，但往往在運輸過程中污染廠區(qū)、影響美觀。為此，本工程采用地埋管道的方式壓力輸送污泥。由于污泥在完全封閉的管道內(nèi)輸送，故不會對廠內(nèi)環(huán)境造成影響。

污泥處理處置采用好氧發(fā)酵技術(shù)，設(shè)污泥處理處置中心1座，建筑面積約12 300 m2，其中包括污泥發(fā)酵區(qū)、料倉間及混料區(qū)、填充料儲存區(qū)、成品存儲區(qū)和篩分區(qū)。污泥發(fā)酵區(qū)由4座發(fā)酵池組成，單座長為88 m、寬為16.75 m，每座分為4格，每格長為88 m、凈寬為3.05 m。80%含水率的污泥首先輸送至料倉間及混料區(qū)，存儲于地下的2座污泥料倉中；通過皮帶輸送機將新污泥、發(fā)酵后的返混污泥和新加入的填充料（如秸稈鋸末等）送至混料機，使它們完全混合；混料完畢后經(jīng)皮帶輸送機將污泥送至每個發(fā)酵槽起端。翻拋機每日將物料向前推進，直至到出口時完成21 d的發(fā)酵周期。發(fā)酵后的熟料經(jīng)皮帶輸送機輸送至篩分區(qū)，部分作為返混料與進泥繼續(xù)混合，其余作為成品外運用于園林綠化。

好氧發(fā)酵供氧系統(tǒng)采用負(fù)壓抽吸技術(shù)，通過變頻風(fēng)機從發(fā)酵槽中吸入空氣，在完成供氧的同時將收集起來的空氣送入除臭系統(tǒng)進行處理，同常規(guī)的正壓供氧方式相比，負(fù)壓抽吸降低了臭氣的散發(fā)程度，有利于發(fā)酵過程的臭氣控制。此外，工程對發(fā)酵槽周邊采用PVC隔離幕進行隔離，對所有輸送機進行封閉處理，以達(dá)到更好的環(huán)境污染控制效果。在污泥處理處置中心東側(cè)設(shè)生物除臭濾池一座，用于處理負(fù)壓抽吸所收集的臭氣。除臭濾池為半地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，分為2級，長為33 m，寬為14.8 m。臭氣在一級濾料中為上進下出，在二級濾料中為下進上出，處理后的空氣通過15 m高的排氣煙囪排放至大氣。

3 工程調(diào)試

工程調(diào)試從2012年4月—7月約3個月，日均水量為13萬噸/天。進水COD、NH₃-N、TN分別為(170~980)、(32~63)、(41~75) mg/L，出水COD<30 mg/L、NH₃-N<2 mg/L、TN<20 mg/L。調(diào)試期間處于雨季，BOD₅含量較低，初期培養(yǎng)活性污泥未投加碳源，因此出水TN維持在20 mg/L左右。為達(dá)到較好的反硝化效果，在調(diào)試末期由曝氣池末端投加碳源，從而使TN下降到15 mg/L以下，出水指標(biāo)達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)，較好地實現(xiàn)了設(shè)計要求。

專家評語：該污水處理廠是目前該市處理標(biāo)準(zhǔn)最高、功能最全的污水處理廠，不僅實現(xiàn)了污水的處理、廠內(nèi)污泥處理處置，而且實現(xiàn)了污水再生處理。論文選題具有較強的理論意義和現(xiàn)實意義，特別是在廠內(nèi)實現(xiàn)了污泥的資源化處理處置和污水的再生利用，有效提高了污染物減排效果、最大化地減少對環(huán)境的影響，可為國內(nèi)污水處理廠設(shè)計提供有價值的參考和借鑒。

本文榮獲《中國給水排水》2013年度“得利滿”優(yōu)秀論文二等獎

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