温岭市东部新区北片污水处理厂工程设计方案

赵 胤

（上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，上海 200092）

温岭市东部新区位于浙江省温岭市东部滨海区块，主要涉及东海塘湾围涂区，东海塘区位于温岭市东部沿海大港湾内，是浙江省三大围垦工程之一，属省重点工程。新区以海洋加工业为主，整个产业规划区分为南区和北区，新区内尚无完善的污水管网，也无污水处理设施。新区虽处于起步阶段，但近两年来发展迅速，生活污水与工业废水的处理排放急待解决。温岭市东部新区北片污水厂的建设将填补东部新区北片污水处理设施的空白，可以大大减少对区域内河道水系的污染，有利于区域内环境保护规划的实现，为树立东部新区在环保及生态方面的形象起到积极的作用。

温岭市东部新区北片污水厂位于金塘北路东侧、滨三路北侧，近期建设用地约2.0 hm2，远期控制用地约为2.6hm2。近期处理规模1.0万m3/d，远期处理规模1.98万m3/d，污水处理采用多点进水A/A/O工艺，污水厂设计出水标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A标准，其中近期考虑0.3万m3/d的再生水回用于新区，其余排入附近河道。

1 设计概要

1.1 设计水量及水质

根据规划及预测，确定设计近期(至2015年)处理规模为1万m3/d，K总=1.58；远期处理规模为1.98万m3/d。

根据对周边类似工业园区污水处理厂现状进水水质的分析，结合东部新区北片的工业产业结构、类型，确定本工程污水处理厂设计进水水质，出水水质满足一级A排放标准。进、出水水质指标如表1所示。

表1 污水处理厂进、出水水质设计值Tab.1 Design Index of Influent and Effluent

1.2 设计原则

本工程近期处理规模为1万m3/d，属于小型污水处理厂，其特点［1］如下:

(1)由于污水量少，变化系数大，因此进水水质、水量波动都较大；

(2)工业废水、生活污水合流排放；

(3)污水、雨水没有完全分流，收集的污水还带有一定的雨水入流和地下水的入渗，水质浓度低；

(4)建设运行经验不足，运行管理技术力量比较薄弱；

(5)所在城市的发展可能出现跳跃式发展；

(6)工程建设、运行资金不足。

鉴于小型污水厂的这些特点，结合本工程的实际情况，在本工程的设计中，考虑的原则包括:

(1)工艺路线针对进水水质、水量变化较大的特点，选择具备一定抗冲击负荷能力且安全可靠的污水处理工艺；

(2)考虑到进水TN较高，污水处理工艺的选择上应特别注意对TN的去除效果；

(3)因园区内工业废水、生活污水合流排放，工业废水排放浓度较高、排放不规律，故考虑设置一定容积的事故调蓄池；

(4)应充分考虑因污水、雨水没有完全分流，进水水质浓度低时污水处理仍可达标；

(5)采用集约化设计，构(建)筑物尽可能采取组合式，总图布置紧凑简洁，在满足运输、管理、消防通道等要求的前提下，减少征地；

(6)污水、污泥处理工艺、设施的选择应兼顾运行管理简单、灵活、安全可靠，操作环境友好，尽可能减少对周围环境的影响；

(7)合理控制工程投资。

2 工艺选择

2.1 工艺方案选择

设计进水BOD5/CODCr为0.30，属于可生化性一般污水；BOD5/TN约2.14，需补充碳源；BOD5/TP为21.4，需要增加化学除磷。污水工艺采用多点进水A/A/O工艺，脱氮除磷效果好，尤其是去除TN的能力较强，可应对不同水质的变化，运行管理简单灵活、安全可靠。

本工程中进水的SS较高，为减轻后续生化处理构筑物的负荷，在反应池前设置均质沉淀池，为了维持后续生物处理的足够的碳氮和碳磷的比例，在均质沉淀池的设计中采用较高的表面负荷，同时考虑在均质沉淀池设置超越措施，当进水SS较低时，原水可不经过初沉池直接进入后续生物处理措施，充分利用污水中碳源，减少外加碳源。

由于均质沉淀池与反应池合建，利用两池的高差，在均质沉淀池下方设置事故排放池，用于应对高浓度工业废水的冲击。

本工程供氧采用抽吸式曝气搅拌一体机，同样采用进口设备时鼓风曝气投资是抽吸式曝气搅拌一体机的2倍，装机容量抽吸式曝气搅拌一体机比鼓风曝气高20%，每年电费约高出9万元(按每度0.663元)，但考虑到污水厂进水工业废水比例较高，水质变化和不可确定性较高，曝气器易堵塞或受到腐蚀，更换及维护费用和工作量较大，而抽吸式曝气搅拌一体机水下部件较少，不易受到污水水质影响，检修维护方便，且噪声小、安装方便，省去鼓风机房，减少鼓风机日常维护和管理，也可以免去曝气头更换困难，尽管耗电绝对数相差明显，但相对量不大［2］，而抽吸式曝气搅拌一体机动力效率较一般的机械曝气高得多，故比较适合运用在本工程中。

考虑到无阀滤池在小规模给水厂应用较为成熟，且在附近的污水厂已得到实际应用，出水效果较好，具有投资低、反冲洗动力消耗少等特点，故本工程深度处理采用微絮凝+无阀滤池。

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

污泥采用浓缩脱水工艺，处理后含水率达到80%以下，近期外运卫生填埋处理，远期根据规划进入新建的污泥干化焚烧厂进行干化焚烧，最终进行建材利用。

2.2 集约化设计

将厂区构(建)筑物集中组合为3个大的处理单元，其中粗格栅、进水泵房、细格栅、曝气沉砂池和进水仪表间组合为1个处理单元；均质沉淀池、生物反应池、二沉池、混合池、无阀滤池、加药间、MCC控制室、污泥泵房、储泥池、脱水机房和工具间组合为1个处理单元；加氯间、加氯接触池、再生水泵房和出水仪表间组合为1个处理单元。污水厂平面布置图如图1所示。

图1 污水厂平面图Fig.1 General Layout of WWTP

2.3 工艺流程

本工程采用的工艺流程如图2所示。

图2 工艺流程图Fig.2 Flow Chart of Process

3 污水处理工艺设计［3］

(1)粗格栅及进水泵房

粗格栅及进水泵房土建规模按照1.98万m3/d实施，近期安装1.0万m3/d规模设备。粗格栅回转式格栅除污机2套(有效栅宽B=0.60 m、α=75°、栅条间距=20mm)；进水泵房配置潜水离心泵3台，采用大小泵搭配，其中大泵(Q=420m3/h、H=14.5 m、N=22 kW)2 台，小泵(Q=250m3/h、H=14.5 m、N=15 kW)1台。其中1台大泵备用，均设变频。

(2)细格栅及曝气沉沙池

细格栅及曝气沉沙池土建规模按照1.98万m3/d设计，近期安装1.0万m3/d规模设备，利用细格栅渠下方空间设置进水仪表间。曝气沉沙池有效水深2.5 m，远期HRT=7min。配置转鼓固液分离机2套(处理量为300～900m3/h、栅条间距=6mm)，近期1用1备；链板式刮砂机1套(宽为600mm、安装角度a=30°)；罗茨鼓风机(风量为10m3/min、风压为0.04 MPa、N=15 kW)2台，1用1备。

(3)均质沉淀池

均质沉淀池1座2组，单座规模为1.0万m3/d，有效水深为4 m，表面负荷≤2.15m3/m2·h，HRT为1.65h。2组共配置链板式刮泥机2套(池宽B=6 m、池长L=28.4 m)；初沉污泥泵3台(Q=10～15m3/h、H=8.0 m、N=0.75 kW)，2 用1 库备；调蓄池出水泵2 台(Q=50m3/h、H=6.5 m、N=3.0 kW)。

(4)生物反应池

生物反应池1座2组，规模为1.0万m3/d。有效水深为6.0 m，厌氧段HRT为1.0 h，反应池缺氧段HRT为8h，好氧段HRT为9.0 h。另有缺氧/好氧交替段HRT为1.0 h，总HRT为16h，污泥浓度为3.5 g/L，内回流比为300%，外回流比为150%、污泥负荷为0.06 kg BOD/kg MLSS·d，总泥龄为20.9 d。好氧段配置抽吸式曝气搅拌一体机6套(供气量≥520m3/h，混合功率≤35 W/m3，N=22.5 kW)，交替段配置抽吸式曝气搅拌一体机2套(供气量≥300m3/h，混合功率≤21 w/m3，N=11.25 kW)。

(5)二沉池

二沉池2座，采用中进周出幅流式，单座规模为0.5万m3/d、直径为22 m、有效水深为4 m、表面负荷≤0.92m3/m2/h、HRT为4.36h。配置半桥式周边传动刮吸泥机2套(D=22 m、池边水深4.0 m、N=0.55 kW)。

(6)混合池

混合池1座，HRT为3min。设置搅拌器1套(G=400 s－1，N=4.0 kW)。

(7)无阀滤池

无阀滤池1座3格，规模为1.0万m3/d。高峰滤速8.0 m/h，平均滤速5.0 m/h，强制滤速7.5 m/h；平均冲洗强度15 L/s·m，冲洗时间为5.0min，期终水头损失1.70 m。滤料采用均质石英砂，d10=1.35mm，不均匀系数 K80=1.40，厚度为700mm。无阀滤池无需设置电动设备，仅设手动铸铁镶铜方闸门2套(B×H=400×400mm)，用于对单座滤池补充滤料时使用。

(8)加药间

加药间1座，本工程加药点共3处，其中混凝剂及助凝剂投加在二沉池出水渠及混合池。混凝剂(FeCl3)设计投加量为15～45mg/L，助凝剂(PAM)投加量为0.5mg/L；在生物反应池前端设醋酸钠加药点1处。实际药剂投加量需根据生产性试验确定。加药间内设置混凝剂FeCl3储罐(V=15m3)、醋酸钠储罐(V=15m3)各1只，絮凝剂制备系统1套(制备能力为3 kg/h)。

(9)储泥池

储泥池1座2格，有效水深为3.5 m，HRT为16h。初沉污泥干泥量为900 kg DS/d，剩余污泥干泥量为900 kg DS/d，化学污泥干泥量为230 kg DS/d。混合后污泥含水率约99%。每格设置潜水搅拌器1台(N=1.5 kW)。

(10)污泥浓缩脱水机房

污泥浓缩脱水机房1座，规模为1.0万m3/d。设置离心浓缩脱水一体机1台(Q=300 Kg/h，N=45 kW)，脱水机每天工作约16h，脱水后污泥含水率约78%。

(11)加氯接触池及再生水泵房

加氯接触池与清水池、再生水泵房、出水仪表间与加氯间合建，土建规模按照1.98万m3/d实施。加氯接触池HRT为30min(近期为60min)，前端采用巴氏计量槽计量；清水池有效容积为600m3(为远期再生水量的10%)；再生水泵房配置厂外再生水泵2台(Q=160m3/h，H=32 m，N=22 kW)1用1备，均设变频，(远期增加1套)，同时设置厂区回用水泵组1套2台(Q=15 L/s，H=30 m，N=5 kW)；加氯间设置次氯酸钠贮罐1台(V=15m3)，有效氯投加量为15mg/L。

4 本工程的特点

4.1 污水处理工艺采用多点进水A/A/O工艺

可根据不同进水水质，不同季节生物脱氮除磷所需碳源的变化，调节分配至缺氧段和厌氧段的进水比例，使系统的脱氮除磷效果得到保证，同时增加了缺氧/好氧交替反应段，可以根据水质情况调整硝化及反硝化的时间，运行十分灵活。

4.2 采用全新的集约化布置方案，节约土地资源

本工程将生产构(建)筑物整合为三个大的处理单元，集约化布置，近期用地面积为2.00 hm2，远期总用地面积为2.6hm2，虽然较《城市生活垃圾处理和给水与污水处理工程项目设用地指标》(2005年版)规定的2.8hm2仅节约了0.2hm2的用地，但考虑到该指标是针对城市污水厂的，而本工程进水中工业污水占70%以上，同时厂区的绿化率达到了45%以上，故本工程在节约土地资源，创造环境效益方面的效果仍然显著。

4.3 供氧采用抽吸式曝气搅拌一体机

本工程供氧采用抽吸式曝气搅拌一体机，该设备拥有两套独立的动力系统，即鼓风机和主电机，分别承担提供压缩空气和推动搅拌水体动力的功能，其动力效率可高达4～5 kg O2/kW·h，较传统的机械曝气(动力效率通常≤2.2 kg O2/kW·h)效率高出1倍。在充气搅拌推流模式下，鼓风机和主电机同时开启，鼓风机提供空气；主电机主要用于提供两组螺旋桨的旋转动力，以推动和混合水体，同时与二级螺旋桨一体化的雾化器将切割 鼓风机提供的压缩空气流成雾状微小气泡；在推流搅拌不充气模式下，鼓风机关闭，只开启主电机，此时鼓风机不供气，则整个系统将不对水体充氧，主电机驱动两组螺旋桨为水体提供混合和推动力。在交替段使用，还可替代搅拌器的功能，从而又节省了投资。该设备不但具有传统机械曝气设备安装、维护方便的优点，同时较传统的机械曝气效率高得多，特别适用于类似的小型污水处理厂。

5 结语

温岭市东部新区北片污水处理厂目前土建已基本完工，设备安装、调试预计在9月底前可以完成。届时随着该厂的成功运行，可以为新区的招商引资打下良好的基础，同时也为新区的节能减排作出贡献。最后笔者也希望能通过本工程的成功运行对该厂的后续工程及相类似污水处理厂的设计提供帮助和借鉴。

［1］周毅，陈永祥.小型城市污水厂设计中的问题及探讨［J］.环境工程，2004，23(4):22－24，3.

［2］蒋克彬，彭松，吴继秀.城市小型污水处理厂工艺设计和改进探讨［J］.环境保护，2003，31(9):19－20，39.

［3］陈军，赵胤.温岭市东部新区污水处理工程—北片污水厂初步设计说明书［R］.上海:上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，2012.