上海市政工程設計研究院

一、工程概況

　　上海市金山縣位于上海市西南，距市區(qū)約50km，與浙江省相鄰的朱涇鎮(zhèn)為金山縣的縣府所在地，是金山縣政治、經濟、文化中心，金山縣朱涇污水處理廠座落在鎮(zhèn)北首，黃浦江上游大泖港支流中灌塘西岸，廠總占地面積約3.5ha，外設中途提升泵站5座，服務人口3.5萬人，服務面積3km²，收集朱涇鎮(zhèn)的生活污水和部分工業(yè)廢水進行處理。總設計規(guī)模為11000m³/d。整個工程分為二期，第一期采用完全混合式曝氣沉淀池為主體的二級生化處理工藝，設計規(guī)模5000m³/d,投資320萬元，1985年10月投入運行；第二期工程采用以卡魯塞爾氧化溝為主體的二級生化處理工藝，設計規(guī)模6000m³/d,投資1312萬元，1993年10月投入運行，以上二期工程均由上海市政工程設計研究院負責設計。

二、設計進出水水質

1．進水水質
　　朱涇污水處理廠處理的污水為鎮(zhèn)區(qū)生活污水和部分工業(yè)廢水，其中70％為居民生活污水，30％為朱涇地區(qū)115個工廠企業(yè)單位類似生活污水的有機工業(yè)廢水，主要有肉類加工、食品工業(yè)、沐浴業(yè)、釀造工業(yè)及個別印染行業(yè)。其進水水質如下表3-28所示：

表3-28      污水廠進水水質表     單位：mg/L

　　從上表可以看出，朱涇污水處理廠進水水質具有如下特點：
　　 1）由于污水處理廠接納部分印染廢水，進水色度較高和NH₄-N較高。
　　 2）由于朱涇鎮(zhèn)的排水體制為部分合流制，并且由于工業(yè)企業(yè)廢水排放的不均勻性，導致入流水質變化幅度較大。
　　 3）從污水的平均值來看，BOD₅/ COD_cr比值為0.52，屬可生化性較好的廢水。

2．設計出水水質
　　一期工程：          BOD₅=30mg/L
　　　　　　　　　　　　 SS=30mg/L
　　二期工程：          BOD₅=30mg/L
　　　　　　　　　　　　 SS=30mg/L
　　　　　　　　　　　　 NH₄-N=15mg/L

三、工藝流程

　　第一期采用完全混合式曝氣沉淀池為主體的二級生化處理工藝，污泥經濕污泥儲存后外運；第二期工程采用以卡魯塞爾氧化溝為主體的二級生化處理工藝，污泥經脫水后外運，一、二期工程工藝流程圖見下圖3-24與圖3-25：

 圖3-24   污水廠一期工程工藝流程圖

圖3-25    污水廠二期工程工藝流程圖

　　由于一期工程和二期工程采用不同的處理工藝，為確保一期、二期的出水水質達到相同的處理要求，如何協(xié)調一、二期構筑物的關系，成為二期工程設計的一個關鍵，工程設計中采用了如下二個方案：
　　①把一期、二期構筑物設計成一個整體，按二段法模式進行設計，一期構筑物作為前段，二期構筑物作為第二段。
　　②一期構筑物作為獨立的處理工藝流程線，適當減少一期處理水量，以滿足出水要求，二期按出水要求另建一條獨立的處理工藝流程線。
　　朱涇污水處理廠經過比較，并根據現場實際情況，把一期和二期工程進行了有機的結合，把本工程設計成可同時按以上二種模式運行的處理工藝，而在實際操作中可根據運行情況進行模式轉換，以確定最佳的運行模式。總的工藝流程見圖3-26：

圖3-26    污水廠總工藝流程圖

四、主要設計工藝參數

1．一期工程
　　 1）初次沉淀池
　　采用平流式沉淀池，1座2池，單池平面尺寸為5×20m，池深6.7m（包括泥斗），停留時間為1.67h。
　　 2）完全混合式曝氣沉淀池
　　共2座，每座直徑為18m，池深4.6m，有效容積930m³，停留時間為4.6m，污泥濃度為3~4g/L，污泥負荷為0.37kgBOD₅/MLSSS.d,每天產泥量約為500kg/d，每池配置直徑為1.7m的葉輪曝氣器1套，葉輪線速度為5m/s，電機功率為35kw/臺。
　　 3）濕污泥池
　　共1座，分為4格，每格平面尺寸為8×16m，有效水深2.0m,可儲存約9天的剩余污泥。
2．二期工程
　　 1)格柵井
　　增建格柵井一座，平面尺寸為1.4×5m,內設25mm的回轉式機械格柵1套。
　　 2）進水泵房
　　對已建的進水泵房進行改造，原4臺4PW污水泵拆除，更換為7臺6MF-16A污水泵（5用2備）。
　　 3）沉砂池
　　增建沉砂池一座，平面尺寸為9.4×2.9m。
　　 4）氧化溝
　　氧化溝平面尺寸為70×24m，有效水深3.5m，設計水力停留時間為13h，污泥濃度為4～5g/L，污泥回流比為100％，污泥齡為18天。氧化溝內配置3套直徑為3.25m的倒傘形葉輪曝氣器，電機功率為55kw。氧化溝設計成多點進水的方式，以強化其反消化處理效果，并達到節(jié)能的目的。
　　 5）二沉池
　　增建增加二沉池一座，直徑為25m,有效水深3m,配置25m周邊傳動刮泥機1套。
　　 6）回流污泥泵房
　　增建回流污泥泵房一座，內設DN600螺旋泵2臺。
　　 7）脫水機房
　　增建脫水機房一座，內設帶寬為1m的帶式壓濾機2套，固定式和移動式皮帶輸送機各一臺。
　　 8）出水泵房
　　增建出水泵房一座，平面尺寸為12×9.5m，安裝5臺6MF-16A污水泵。

五、運行數據匯總

　　一期工程運行進出水水質見下表3-29所示：

表3-29             一期工程進出水水質匯總表

　　二期工程運行進出水水質見下表3-30所示：

表3-30             二期工程進出水水質匯總表

六、技術經濟分析

1．卡魯塞爾氧化溝特點介紹
　　卡魯塞爾氧化溝是六十年代后期發(fā)明的，當時開發(fā)這一工藝的主要目的是尋求一種渠道更深，效率更高，機械性能更好的系統(tǒng)設備來改善和彌補傳統(tǒng)轉刷式氧化溝的技術弱點，與傳統(tǒng)的氧化溝不同，卡魯塞爾氧化溝主要采用立式曝氣機作為主要供氧設備，表曝機的泵作用可以保證足夠的混合液渠道流速，表曝機與分隔墻的布局使表曝機將混合液從上游經曝氣區(qū)推進到下游，在曝氣區(qū)，混合液與原水得到充分混合，故卡魯塞爾氧化溝既具有完全混合作用，又具有推流式的某些特征，由于采用立式曝氣機，氧化溝具有以下特點：
　　 1）、具有較強的耐沖擊負荷能力，通過曝氣區(qū)的完全混合作用，使污水得到最大程度的稀釋。在正常的設計流速下，渠道中混合液的流量是進水流量的50～100倍，曝氣池中混合液平均5～20分鐘完成一次循環(huán)，這種流型不但可以防止短流，而且還可以通過完全混合作用產生很強的耐沖擊負荷能力。
　　 2）、在渠道中得到推流式模型的某些特征。這樣帶來的好處之一是經過曝氣的污水在流到出水堰時會形成良好的混合液絮凝體，這種絮凝體可以提高二沉池內的污泥沉降速度及澄清效果。
　　 3)、立式低速曝氣設備單機容量大，設備數量少，在不使用任何輔助推進器的情況下氧化溝溝深可達到5米以上，較傳統(tǒng)的氧化溝節(jié)省占地10～30％，土建費用相應減少。
　　 4)、傳氧效率大大提高，盡管分散到整個曝氣池后的動力密度比較低，但表曝機實際上是在局部區(qū)域內工作，其局部動力密度非常高（約為105～158kw/1000m³），經驗表明，動力密度越高，傳氧效率越高，該工藝最大限度地利用了這一原理，它的表曝機傳氧效率在標準狀態(tài)下達到至少2.1kgO₂/kw（電機功率）·hr。
　　 5)、充氧攪拌系統(tǒng)具有很強的輸入動力調節(jié)能力，而且在調節(jié)過程中不損失其混合攪拌的功能，節(jié)能效果明顯，通過優(yōu)化設計可以使表曝機的一部分能量專門用于維持渠道流速，但表曝機卻可以只根據實際需氧量來設計。在傳統(tǒng)曝氣池中，為了達到一定程度的硝化和產生延時曝氣效果，曝氣池容積往往很大，因而使混合攪拌的能耗增大。與此相反，回轉式氧化溝由于其特殊的溝型與葉輪，不需要這樣大的混合攪拌動力，因而可以在取得很好的出水水質情況下節(jié)省大量能耗。特別是在水力負荷和有機荷發(fā)生變化時，曝氣池有顯著的節(jié)能功效。當需氧量降低時，回轉式氧化溝的一個或數個表曝機可以停止或切換到較低的轉速，同時還可以通過改變葉輪浸沒深度改變動力輸入。一般情況下，葉輪曝氣機的輸出功率可以在25％～100％的范圍內調節(jié)而不影響混合攪拌功能和氧化溝渠道流速。通常污水廠的實際流量都低于設計流量，因此，立式葉輪表曝機的上述特點對降低污水廠的運行與維護費用可以起到很大作用。特別是新建的污水廠，往往在設計運行年限內的絕大部分時間里都達不到設計流量，如果不采取一些措施降低運行動力，就會造成很大的浪費。
　　 6)、設備的管理維護工作量很少，曝氣機只是每年更換一次機油，加兩次潤滑油。
　　 2．運行管理驗證
　　朱涇污水處理廠由于廠外管道為部分合流制，至今尚無改造成為完全分流制形式，因此，其水質及水量波動均較大，同一季節(jié)內水量變化為7000～14000m³/d，變化幅度達到2倍之多。污水廠進水水質變化更大，如CODcr最高時達到1269.6mg/L，最低時僅僅82mg/L，波動幅度達到16倍，但在實際運行中，卡魯塞爾氧化溝工藝充分體現出了耐沖擊負荷的特點，沒有發(fā)生出水超標現象。
3．經濟分析
　　污水處理廠的運轉費用主要由電耗和藥劑費組成。電耗每年小計136.64萬元，藥劑費每年小計5.65萬元，人工工資每年小計48萬元，因此，污水處理廠的運行成本為190.29萬元/年（不包括折舊等費用），折合成每立方米處理成本為0.47元/m³。

七、平面布置圖

　　污水廠平面布置圖見下圖3-27：

圖3-27   朱涇污水廠平面布置圖