聶福勝，羅萬申
(中國市政工程西南設計研究院， 四川成都 610081)

　　摘　要：介紹了深圳市南山污水廠的工程概況、污水水質及處理目標、工藝方案的選擇、各處理構筑物的主要設計參數、設備選型以及控制方式，同時還介紹了該廠中水處理工藝設計方面的內容和全廠工藝設計的一些特點。
　　關鍵詞：污水處理廠；除磷脫氮；MUCT工藝；Trans-Flo二沉池；設計
　　中圖分類號：X703
　　文獻標識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2002)08-0053-03

1 工程背景及概況

　　深圳市污水排海工程實施十多年來，該市的污水水質和珠江口海域的環境都發生了較大的變化。為核實受納海域的環境容量、排海工程對珠江口污染負荷的實際貢獻率及其允許排放量，深圳市給排水工程建設指揮部于1998年委托有關單位做了《深圳市污水排海工程環境影響回顧分析報告》(以下簡稱《報告》)，該報告提出了污染物排放總量控制的概念，要求隨著排海污水量的增加應逐步增強對污水的處理程度，也就是說作為排海工程重要組成部分的南山污水處理廠要逐步實施除磷脫氮工藝。為此，中國市政工程西南設計研究院承擔了該廠的除磷脫氮工程及中水利用工程的設計工作，其除磷脫氮工程總規模為73.6×10⁴m³ /d，中水利用工程規模為10×10⁴m³/d，設計用地總面積為34.30hm²。

2 基礎資料

2.1 原水水質
　　南山污水處理廠進水BOD₅為150mg/L，COD為300mg/L，SS為150mg/L ，無機氮(以NH₃-N為主)為40mg/L，活性磷酸鹽為3.5 mg/L。
2.2 處理后水質
　　《報告》要求嚴格控制污染物排放總量以確保污水排海不致引起控制范圍外的水質降級。為此，主要污染物指標控制總量(按73.6×10⁴m³/d的總規模計算)應為CODMn≤74t/d，活性磷酸鹽≤1.12t/d，無機氮≤7.48t/d，大腸菌群≤3.19×10¹⁵個/d。上述指標相應的排放標準為100.54mg/L、1.52mg/L、10.16mg/L、4.34×10⁶個/L。

3 工藝方案

3.1 污水處理
　　南山污水處理廠處理的重點為無機氮(以NH₃-N為主)和活性磷酸鹽，其去除要求見表1。

表1 無機氮、 活性磷酸鹽去除 污染物種類 進水濃度(mg/L) 出水濃度(mg/L) 去除率(%) 無機氮(以NH₃-N計) 40.0 10.0 75.0 活性磷酸鹽 3.5 1.5 57.1

　　在綜合考慮國家現行產業技術政策對污水處理工藝的限制、環境要求達到的污染物去除率、運轉經濟性、工程的分期建設、污泥處置等因素后認為南山污水處理廠宜采用強化二級處理工藝。在工程設計中主要研究了具有生物除磷脫氮功能的MUCT工藝和A/A/O工藝，經過技術經濟比較后決定采用MUCT工藝。在分期建設和運轉管理方面MUCT工藝具有如下的靈活性：
　　①MUCT可調節分配至厭氧段和缺氧段的進水比例，以便為同時生物除磷脫氮提供最優的碳源；
　?、贛UCT可根據進水碳氮比將一個或二個缺氧單元轉換為好氧單元，即使是在冬季也能得到令人滿意的脫氮效果；
　　③污泥回流采用二級回流，回流污泥在第一個缺氧單元內就消耗掉了溶解氧和硝態氮，這使得回流至厭氧段的污泥中硝態氧為零，保證了厭氧池的厭氧狀態，從而可以減小厭氧池的容積、提高生物除磷效果；
　?、芨鶕嶋H水質情況也可直接將活性污泥回流至厭氧段使MUCT按A/A/O方式運行，此時可以省掉第一級回流、節省能耗；
　?、莶恍韪鶕M水TKN/COD值對回流硝酸鹽量進行實時控制。
3.2 污泥處理
　　南山污水處理廠現階段的污泥處理仍采用直接脫水的方式，僅為今后的污泥處置與綜合利用預留場地，但是現有污泥處理方案必須能夠適應今后可能出現的污泥處置方式。因此，污泥處理設計的總體思路是：在污泥消化或其他污泥處置工藝實施之前污泥處理采用直接脫水的方式；當污泥消化或其他污泥處置措施實施時，為了減少待處置污泥的體積將一步化污泥機械脫水處理改為污泥機械濃縮和機械脫水分段處理，即一部分仍然作為污泥脫水機使用，而將另一部分污泥脫水機改為污泥濃縮機使用(必要時增加部分新的機械)。這樣，就可以滿足近、遠期工程的不同需要。
　　整個污水及污泥的處理流程見圖1。

3.3 中水利用
3.3.1 中水利用的緊迫性
　　南山污水處理廠附近的南山電廠和媽灣電廠因為冷卻水需要量大、成本高，迫切希望南山污水處理廠提供中水作為冷卻水。為緩解城市供水的壓力、充分利用現有水資源，決定興建中 水利用工程。
3.3.2 水質、用戶及水壓要求
　　中水源水為南山廠內城市二級污水處理出水。根據調查，中水預期用戶主要為南山熱電股份有限公司、月亮灣燃機電廠，部分用于廠內自用和城市生活雜用。因此，中水設計出水水質指標須滿足《生活雜用水水質標準》以及《城市污水回用設計規范》中“再生水用作冷卻用水的建議水質標準”，在不過多地增加建設投資和運行成本的基礎上盡量滿足電廠冷卻用水的水質要求。中水設計出水主要參數為：濁度≤5NTU，COD≤50mg/L，BOD₅≤10mg/L，氯化物≤300mg/L，pH=6.5～8.5，總固體≤1000mg/L，游離余氯≥0.2mg/L。中水加壓泵房出水水壓按照不同用戶對水壓的要求分壓供水。
3.3.3 工藝流程
　　經二級生化處理的污水由中水提升泵(設于紫外線消毒池內)加壓送至中水處理系統，中水處理工藝為混凝—沉淀—過濾，濾池采用氣水反沖洗。?

4 主要構筑物設計

　　南山污水處理廠分二套系統進行建設，第一套系統規模為35.2×10⁴m³/d(已建成一級處理部分)，第二套系統的建設規模為38.4×10⁴m³/d。筆者主要介紹第二套系統主要構筑物的設計。
4.1 2#提升泵房
　　2#提升泵房設計規模為38.4×10⁴m³/d，峰值系數為1.3。土建一次建成，設備可分批安裝。泵房為圓形(粗格柵間與提升泵房合建)鋼筋混凝土結構，直徑為18.00m，地下部分深為9.30m，地上部分高為9.00m。粗格柵采用2臺鋼繩牽引式格柵除污機，柵槽寬度為2.50m，柵條間隙為20mm，由格柵前后液位差或時間控制粗格柵的啟停。提升泵采用潛污泵(5用1備)，單臺最大流量為1.156m³/s，揚程為122kPa，配套電機功率為170kW，由液位自動控制水泵的運行。
4.2 細格柵井
　　細格柵設計規模為38.4×10⁴m³/d，峰值系數為1.3。格柵井每格槽寬為2.65m，槽深為2.10m，內設回轉式格柵除污機2臺，格柵間隙為6mm；螺旋格柵機2臺，格柵機直徑2.60m，格柵間隙為9mm。
4.3 比氏沉砂池
　　共4座70A型比氏沉砂池，每座直徑為6.1 m。
4.4 MUCT生化池
　　MUCT生化池設計規模為38.4×10⁴m³/d，峰值系數采用1.2，共設2組，每組分2座。單組尺寸L×B×H=99.65m×104.80m×7.20m，有效水深為6.50m。其主要設計參數為：
　　停留時間為8.27h(厭氧段、缺氧段、好氧段分別為1.11、2.34、4.82h)，污泥負荷為0.135kgBOD₅/(kgMLSS·d)，混合液濃度為3～3.5gMLSS/L，夏、冬季的污泥泥齡分別為10、15d，一級污泥回流比為77%，二級污泥回流比為105%，曝氣池混合液回流比為250%，最大需氣總量為2070m³/min，最大氣水比為7.8∶1。
　　MUCT生化池通過變頻調速泵來調整各段混合液及污泥的回流比以適應各種水質條件下對除磷、脫氮的要求。同時，在最后兩格缺氧單元布置了曝氣管以增強曝氣池硝化功能的靈活性，在推流式曝氣池按需氧量分布情況布置曝氣器。MUCT工藝見圖2。

4.5 二沉池
　　二沉池設計規模為38.4×10⁴m³/d，峰值系數為1.3，設計表面負荷為1.00m³/(m²·h)，采用Trans?Flo式平流矩形二沉池。該池進水和出水均在沿池長方向的同一側布置，其原理類似于周進周出圓形沉淀池，能夠較好地解決矩形沉淀池的出水堰負荷較大的問題，并且可以采用較大的表面負荷。
　　二沉池共2組，每組9格，單格寬度為11.00m，沉淀區長度為81.00m，有效水深為3.60m，總深為4.00m，單組沉淀池平面尺寸為88.05m×102.26m，采用鏈式刮泥機刮泥、穿孔管排泥，在污泥回流比為0.77的情況下排泥濃度為0.6%～0.8%。
4.6 紫外線消毒系統
　　消毒系統設計進水水質按二級生物處理出水考慮，設計最不利懸浮物濃度為20mg/L，紫外線設計穿透率為60%，消毒后出水指標按照《污水海洋處置工程污染控制標準》(GWKB4-2000)中規定的糞類大腸菌群的排放濃度限值(20個/mL)進行設計。紫外線消毒設備采用帶燈管外套自動清洗系統。
4.7 鼓風機房
　　鼓風機房設計風量為30.50～34.50m³/s，內設5臺(4用1備)鼓風機，單臺風量為13986～31080m³/h，風壓為0.178MPa(絕對壓力)，配套電機功率為800kW。送風量可據MUCT生化池中DO值通過調節鼓風機進口導葉片角度自行調節。
4.8 污泥濃縮脫水間
　　除磷脫氮工程實施后污水廠最終規模將達到73.6×10⁴m³/d，總剩余污泥量為10×10⁴ kgDS/d。濃縮脫水間內設臥螺式離心濃縮脫水機［Q=85m³/h，N=(110+30) kW］8臺(近期安裝4臺)現階段按一步化直接濃縮脫水方式運行，將來也可改成濃縮與脫水二段式運行。污泥經一步化直接濃縮脫水后出泥含固率≥22%。
　　此外還采用了儲泥罐系統，共設輸泥泵及儲泥罐4套(近期安裝2套)，單罐儲量200m³。?

5 結論

　?、?在整個設計過程中始終貫穿技術先進、安全可靠、運行管理方便的思想。既要做好大系統，又要處理好每一個構筑物的細節，工藝可操作性強。
　?、?采用了以MUCT生化單元為主體的除磷脫氮工藝，該工藝對污水水質(碳氮比)的變化適應能力強，運行管理靈活，既可按MUCT方式運行，也可以A/A/O工藝和改良A/A/O工藝運行。
　?、?在大型污水廠中首次采用TransFlo式的矩形平流式沉淀池，該池具有池子個數少、運轉管理點少、水頭損失小(6.3 kPa)、布置緊湊、占地面積較小等優點。
　　④ 污泥處理近遠期相結合，處理方式靈活，在污泥存儲方面采用了儲泥罐系統新技術。
　　⑤ 在出廠水消毒方面做了積極的探索，在國內大型污水廠中率先采用UV消毒系統。

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　　E-mail:niefusheng@163.com
　　收稿日期：2002-05-09