張大群    王秀朵

(天津市市政工程設計研究?

　　1. 工程項目總說明

　　天津經濟技術開發區是全國發展規模大、建設速度快、效益最好的開發區之一，到本世紀末，工業總產值將達到1200億元。由于發展速度快，盡管每年進行大量基礎設施的建設，但區內還沒有污水處理設施，隨著開發區的發展，排污量不斷增大，污染負荷也隨之加劇，由此而導致生態環境惡化，對投資環境和開發區的進一步建設發展帶來不利影響。為了開發區今后的快速發展和建設，適應滾動開發模式的需要，應盡快建設開發區污水處理廠，消除對渤海灣水域的污染，盡快改善水域環境質量狀況是開發區所面臨的當務之急。

　　天津經濟技術開發區污水處理廠是開發區的重點環保工程，設計規模10萬t/d，污?饕?叢從誶?諫?釵鬯?凸ひ翟扒?納??纖??杓平??剩築OD₅150mg/L，COD400mg/L，SS200mg/L，出水水質為：BOD₅30mg/L，SS30mg/L，COD120mg/L。污水經二級生化處理后排入薊運河口入海。

　　污水處理系統在國內首次采用了連續進水、雙池串聯的SBR的DAT-IAT工藝，該工藝是介于傳統活性污泥法與典型的SBR工藝之間，既有傳統活性污泥法的連續性和高效性，又具有SBR法的靈活性，具有構筑物少、流程簡單、占地少、對水質水量變化適應性強的特點，特別適合開發區污水特性和現代化管理條件。設計中在SBR反應池內首次采用了虹吸式潷水器裝置，該裝置沒有運轉部件，耐用，無需維護、過流負荷低、出水水質穩定，是SBR反應池理想的配套設備。由于污水已在SBR反應池內好氧穩定，污泥處理系統采用了好氧貯存和帶式濾機濃縮脫水。自控系統采用集中監視，分散控制的集散系統。

　　開發區污水處理廠1998年1月完成初步設計，報批后進行施工圖設計，1998年6月完成施工圖設計。1998年8月開始施工，1999年9月底正式通水運行。污水處理廠占地6.71ha，工程總投資1.6億元人民幣（其中使用挪威政府貸款490萬美元）。

　　2. 開發區排水系統規劃及自然條件

　　2.1排水系統規劃

　　2.1.1 污水系統規劃

　　到全區建成時污水共分6個系統，即二期泵站污水系統、海晶東污水系統、海晶西污水系統、四期工業區污水系統、嘉里工業區污水系統、北塘污水系統。各系統均設置污水泵站將污水提升向北排至第一污水處理廠和第二污水處理廠，經處理后大部分污水排放，小部分經深度處理后回用。經污水泵站提升的污水總量為7.18m³/s。詳見表11.2-1。

污水系統規劃工程內容

　　2.1.2 污水處理廠規劃

　　開發區總給水量為42.1萬t/d，到全區建成時污水總量為37.89萬t/d（按給水量的90%計），規劃污水處理廠兩座，一座位于南海路與第十四大街交口的東南角，命名為“第一污水處理廠”，其處理量為10萬t/d，另一座位于北排明渠入到運河口的西南側，命名為“第二污水處理廠”，2000年起實施一期工程，到2010年，污水處理規模達到14萬t/d，以后逐步擴建，第二污水處理廠與第一污水廠一起服務于整個開發區33.41kd，并在全區建成時達到38萬t/d的處理能力。

　　2.1.3 由于北排明渠排水量只有18.37m³/s，不能滿足開發區遠期排水量的需要，又不利于開發區的土地使用，影響區內環境，故必須將其填墊，用管道取而代之，以進一步改善開發區的投資環境。

　　2.2 開發區自然條件

　　2.2.1 地理位置

　　天津經濟技術開發區是1984年經國務院批準最先建立的全國14個對外開放的國家沿海經濟技術開發區之一。開發區座落在天津市東部渤海之濱，占地33km²。

　　天津經濟技術開發區是“以工業為主，以利用外資為主，以出口創匯為主”的經濟區域。經過十年的開發建設和發展，天津經濟技術開發區已先后建成或正在建設的有起步區、生活區、三角地、南韓工業團地、二期以北、金融貿易生活區、泰豐工業區以及海晶工業區等片區，并建起了一批三資企業，形成了一個以國際貿易為先導，以現代工業為基礎，集金融、商業、房地產等第三產業協調發展的外向型經濟中心。

　　2.2.2 地形地貌及工程地質條件

　　開發區屬沖積——海積濱海平原。沉積物顆粒較細，形成了以淤泥為主海岸帶類型。

　　建區前原為鹽場，有鹽池、鹵池、鹽溝、運鹽渠等，地勢低平，原地面標高一般為大沽高程（以下簡稱T·D）2.5～3.4m，填墊后地面高程3.5m·T·D。

　　本區60m以內土層屬于上更新統、中新統及全新統，共有三個陸相沉積及海侵沉積系列。在0～30m深度內，淺層地下水按埋藏條件及水動力條件為潛水——潛水微承壓水，有2～3個含水組，地下水化學類型以Cl-Na型為主，對混凝土等具有不同程度的結晶侵蝕性。該地區抗震防烈度為7度。

　　2.2.3 氣象條件

　　天津開發區地處中緯度歐亞大陸東岸，季節環流旺盛，氣候屬暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明。春季干燥少雨，多大風天：夏季高溫，多陰雨：秋季冷暖適宜，晴天多：冬季寒冷，多霧少雪。主導風向冬季為西北風，夏季為東南風，主要氣象參數為：月平均最高氣溫：29.4℃，月平均最低氣溫：-7.3℃，最大平均凍土深度：0.615m，一日最大降水量：191.5mm，歷年平均降水量：602.9mm，歷年平均蒸發量：1909.6mm，歷年最大風速及風向：E26.5m/旨，歷年最多風向及頻率：SW9，潮位及海擋設施標高：歷年最高潮位：4.804·T·D，現有海擋設施標高：4.0～4.5m·T·D。

　　3. 污水工程現狀

　　3.1排水現狀

　　天津經濟技術開發區為新建區，排水自成系統，排水體制采用雨污分流制。自1984年以來，經過十幾年的開發建設，開發區內起步區、金融貿易生活區、二期工業區等雨、污水設施已基本建成，并投入使用，金融貿易區、泰豐工業園、海晶工業區、二期工業區（包括三角地、二期北、韓國工業團地）等區域的雨水、污水設施已完成設計施工，部分已投入使用。

　　目前開發區已建成的起步區污水系統收水面積302ha，污水由西向東匯入黃海路以東，第五大街以北的起步區泵站。泵站裝機容量0.54m³/s；生活區污水系統收水面積358ha，污水由南向北匯入設置在黃海路以東，京津塘高速公路連接線以南的生活區泵站。泵站裝機容量0.36m³/s。

　　二期泵站系統包含有起步區、生活區、二期北、韓國工業園地等若干子系統，二期泵站為一中途提升，二期泵站負擔污水收水面積1926ha，污水由南向北匯入設置在南海路以東，第八大街以南的二期泵站，泵站裝機容量3.96m³/s。污水出水沿南海路向北近期排入北排明渠，經薊運河入海口流入渤海灣。

　　由于開發區地處鹽田，沒有任何可供輸水的排水設施，為了解決起步區、生活區的雨、污水排放，故在1984年建區時開挖修建了北排明渠，北排明渠是開發區目前唯一的排污泄洪渠道，北排明渠起端在起步區泵站東側，由南向北穿過開發區規劃用地，接薊運河口全長約6.4km，設計過水能力最大18.37m³/s，最高蓄水水位4.20m·T·D。

　　3.2 污染現狀

　　開發區建區后即高速發展，規模迅速擴大，各種工廠企業和人口急劇增加，而排水設施的建設滯后，特別是綜合污水未經處理，導致環境質量惡化，已對投資環境和開發區的進一步發展帶來不利影響。

　　3.2.1 工廠廢水治理現狀

　　目前開發區開工的企業部分建有廢水預處理設施，如萬樂毛衫廠、中環三津電子管廠的廢水預處理設施已驗收達標。但也有個別企業雖建有污水預處理設施，卻未能全部投入正常運行，部分企業在建廠時未執行期“三同時”政策，排放水質超標，還有部分企業生產發展了，廢水量增加了，而廢水處理設施能力未增加。凡此種種，造成工業廢水超標排放。

　　3.2.2 水域污染現狀

　　由于大量工業廢水及生活污水源源不斷地排入北排明渠，造成渠內污染物大量沉積，水質變黑發臭，表面時有浮油出現。北排明渠出水口位于薊運河入海口處，因此，開發區污水的最終受納水體是渤海灣。天津市環保局、開發區環保局對開發區污水污染海域情況極為重視，對明渠入海口水質進行監測，發現水中有機物、大腸菌群以及重金屬嚴重超標。薊運河入海處的北塘口海區地處渤海灣的灣底部，海水交換能力弱，大量工業及生活污水排入，得不到及時充分的擴散和稀釋，污染物在此匯集，近年來曾發生赤潮現象，形成區域性污染。海水污染直接影響海水養殖業的發展，危害人民的身體健康。

　　4. 工程設計

　　4.1 工程規模

　　“天津經濟技術開發區總體規劃”和“天津經濟技術開發區排水規劃”中規定：擬建開發區污水處理廠的收水范圍包括金融東340公頃0.56m³/s的污水量、金融西298公頃0.87m³/s的污水量和生活區358公頃0.36m³/s的污水量，總收水面積996公頃，總污水量11.79m³/s（15.5萬t/d）。

　　根據上述污水處理廠收水范圍內污水量的計算及收水區域內目前所達到的水量，確定開發區污水處理廠建設規模為10萬t/d。

　　4.2 工程內容

　　日處理量10萬噸二級處理廠一座。

　　4.3 污水處理廠廠址

　　污水處理廠廠址選擇原則：

　　4.3.1 廠址靠近污水總干管，便于廠區進水和出水，避免遠距離輸送，節省工程投資，降低排水系統的經常運行管理費用。

　　4.3.2 靠近交通干道，對外聯系方便，節省廠外道路、水、電、通訊等工程投資。

　　4.3.3 廠址處于大片城區的下風向，且由周圍寬闊的道路與其他地塊分隔，相對有一個比較獨立的區域空間，對周圍環境影響較小。

　　4.3.4 附近尚有空地，可預留遠期用地和回用水處理用地。

　　根據“天津經濟技術開發區總體規劃（基礎設施規劃）”、“天津經濟技術開發區污水處理廠規劃修改方案”要求，擬建開發區10萬t/d污水處理廠廠址定于南海路與第十四大街交口的東南角處。

　　4.4 設計水質的確定

　　4.4.1 現狀污水水質

　　開發區污水處理廠近期進水主要來自起步區污水泵站及生活區污水泵站，對泵站出口及北排明渠近幾年的水質進行了連續的監測。為進一步摸清該系統污水水質，給方案設計提供依據，開發區環保局于1994年1月又進行了6d連續的原水水質分析，從收集到的水質分析資料可以看出開發區污水水質波動范圍較大。

　　4.4.2 污水的可生化性

　　用生化工藝處理城市污水及工業污水是一種經濟有效的方法，也是目前最常采用的。根據開發區現有水質監測結果計算的BOD₅/COD值一般在0.2～0.5之間，基本屬于可生化范圍。但變化幅度較大。

　　中國市政工程華北設計院水科所于1992年2月底至5月上旬在開發區的起步區泵站內進行了兩個多月的污水動態試驗研究，分別進行了延時曝氣法及普通曝氣法兩個方案的對比試驗，其結論為：延時曝氣法處理效果的穩定性和去除率較普通曝氣法好，試驗推薦延時曝氣活性污泥法。

　　上述的污水生化動態試驗研究結果對本次設計在一定程度上有很大的參考價值，但由于近幾年開發區各方面的迅速發展，特別是生活區的建成，生活區污水泵站（能力0.36m³/s）的投入使用，使得污水中生活污水的水量加大，從而大大改善了污水的可生化性。從近幾年的水質監測數據中也不難看出這種趨勢。

　　4.4.3 污水處理廠進水水質的確定

　　根據開發區歷年的水質監測資料，結合開發區的規劃發展情況確定開發區污水處理廠的進水水質：

　　COD   400mg/L

　　BOD   150mg/L

　　SS     200mg/L

　　4.4.4 處理程度及出水水質的確定

　　本工程污水處理后將排入薊運河口入海，按1989年8月頒布的“天津市海域水質區劃調整方案”將薊運河入海口定為“國家海水水質標準”的二類水質海域，根據國家環保局《污水綜合排放標準》（GB8978--88）的規定，對排入一般經濟漁業、重要風景游覽區等重點保護水域的污水水質必須達到一級排放標準，即：

　　COD≤100mg/L

　　BOD≤30mg/L

　　SS≤30mg/L

　　根據處理程度的要求，結合開發區污水的特點及將來的發展，污水宜采用延時曝氣的二級生化處理。按照開發區的要求，確定污水處理廠出水水質為：

　　COD≤120mg/L

　　BOD≤30mg/L

　　SS≤30mg/L

　　4.5 污水處理廠工藝方案選擇論證

　　4.5.1 污水處理廠工藝方案的選擇

　　1. 方案選擇的原則

　　污水處理廠的污水處理及污泥處理工藝方案選擇原則是：

　　（1）在常年運轉中保證出水所要求的處理程度，處理效果穩定，技術成熟。

　　（2）基建投資和運行費用低、占地少、電耗省。以盡可能少的投入取得盡可能大的效益。

　　（3）運行管理方便，運轉靈活，并可根據不同的進水水質調整運行方式和參數，最大限度地發揮處理裝置和構筑物的處理能力。

　　（4）便于實現處理過程的自動控制，提高管理水平。

　　2．工藝方案選擇

　　當前國內城市污水處理廠絕大多數采用活性污泥法，這種方法能有效去除城市污水中的各種污染物質，并且處理費用最低。開發區污水水質與大多數城市污水相近似，也是以有機污染為主，因此宜采用活性污泥法處理。

　　在活性污泥法中，目前使用最多的是傳統活性污泥法，但開發區污水水質水量變化幅度大，污水的可生化性差，出水水質要求高，傳統活性污泥法難以達到要求，同時開發區土地緊張，人員精簡，而傳統活性污泥法處理流程較繁瑣，特別是污泥處理復雜，占地面積大，管理人員多，與開發區的現狀不相適應，因此，我們排除了傳統活性污泥法，參照國內外的研究成果和污水處理廠的運行實踐，在進行多方案比較的基礎上，選擇了氧化溝工藝和SBR法（間歇曝氣）兩種最適合的方案進行論證比較。

　　（1）SBR法

　　SBR法是序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor）的簡稱，又名間歇曝氣，它的主體構筑物是SBR反應池，污水在這個反應池中完成反應、沉淀、排水及排除剩余污泥等工序，使處理過程大大簡化。

　　SBR法早于1914年即已開發，但由于人工操作管理繁瑣，監測手段落后及曝氣器易堵塞等問題，難以推廣應用。隨著科學技術的發展，上述問題相繼得到解決，現在已有不堵塞的曝氣器和在線監測儀表，特別是自動化技術的發展，對污水處理過程進行自動操作已成為可能，SBR法以它獨特優點引起廣泛注意，近年來迅速推廣，并不斷得到改進、完善，使其成為目前世界上污水處理技術中的熱門工藝，現在已有數百座SBR工藝污水處理廠正在成功運行。在中國上海和昆明已建成投產中型和較大型SBR工藝污水處理廠。

　　SBR法具有以下幾個主要優點：

　　1）處理構筑物少，使處理過程大大簡化。污水處理工序中SBR反應池集曝氣、沉淀于一身，省去了初沉池、二沉池和回流污泥泵房，采用延時曝氣的SBR工藝污泥已基本好氧穩定，不需再進行消化處理，只需濃縮、脫水即可。

　　2）對水量水質的變化具有很強的適應性。

　　3）處理構筑物的簡化節省了大量用地，而反應池的水深于氧化溝，與氧化溝的工藝比較占地省。

　　4）處理效果好，SBR法是先進污水后曝氣，全部污水都經過充分的生化反應后排出，不像氧化溝那樣邊進水邊出水使少量污水未經充分處理就穿池而過。同時由于沉淀是靜止沉降，所以沉淀效果好。再有SBR法可任意調節運行狀態，有利于去除難生物降解的有機物。

　　SBR法的不足是：

　　1）裝機容量、電耗比普通活性污泥法高，但因產泥量少，污泥流程簡化，污泥處理和處置費用低，總的電耗比氧化溝低，總的運行費不比普通活性污泥法高。

　　2）反應池的進水、曝氣、排水、排泥變化頻繁，且必須按時操作，人工管理較為困難，只有靠自動化控制，因此要求設備儀表可靠性高，目前部分儀表還需從國外進口，費用較貴。

　　3）由于自動化水平高，要求管理人員有較高的技術水平，因國內又缺乏這方面的運行管理經驗，故操作人員需要進行嚴格培訓。

　　SBR法的工藝流程框圖見圖4.1.4-1：

圖4.1.4-1 SBR工藝流程框圖

　　（2）氧化溝法

　　氧化溝又名連續循環曝氣池，是活性污泥法的一種變型，由于氧化溝構造簡單，運行簡便且處理效果穩定可靠，越來越為水處理科研及工程技術人員所重視，特別對于中、小型污水處理廠，它的優越性顯得更加突出。目前氧化溝已廣泛應用于國內外城市污水及各類工業廢水的處理。在早期由于氧化溝占地面積大，僅應用小型污水處理廠，隨著對氧化溝污水處理技術的充分認識和不斷改進，曝氣裝置的不斷完善和多樣化，氧化溝工藝正以其基建費用低、運行管理簡便、處理效果好、出水水質穩定等優點，逐步被大、中型污水處理廠所采用。

　　氧化溝中的循環流量很大，進入溝內的原污水立即被大量的循環水所混合稀釋，因此具有承受沖擊負荷的能力，對不易降解的有機物也有較好的處理效果，不僅可滿足BOD₅、SS的處理要求，而且可實現部分脫氮除磷。由于氧化溝的水力停留時間與泥齡都很長，懸浮狀有機物在溝內可獲得較徹底的降解，活性污泥產量少且趨于穩定，一般可不設初沉池和污泥消化池，簡化了工藝流程，減少了處理構筑物。

　　根據開發區污水處理廠的規模和水量、水質變化較大的特點，決定采用目前國內外運轉效果較好、管理簡單的卡魯塞爾型氧化溝工藝做為第二方案，其工藝流程框圖見圖4.1.4-2。

 圖4.1.4-2  氧化溝工藝流程框圖

　　（3）SBR法與氧化溝法的比較

　　SBR法與氧化溝法對開發區污水處理廠都是適用的，針對開發區的具體情況，SBR法具有以下幾個優勢：

　　1）開發區污水水質的可生化性較差，處理這種污水正是SBR工藝的獨特優點，可以不設調節池，并能達到排放要求。

　　2）開發區土地緊張，人員精簡，而SBR工藝占地最省，定員最少。

　　3）開發區污水廠利用國外貸款建設，可以引進高質量的機械設備和全套自動化操作系統，有條件實現高度自動化。

　　根據上述比較，設計認為選取SBR法對開發區污水處理廠更為有利。

　　4.6工程設計

　　4.6.1 工藝設計

　　1. 合建泵房與進水格柵

　　在開發區污水處理廠可行性研究階段設計中處理廠進水泵房只為處理廠服務的獨立構筑物，由于開發區總體規劃的調整要求，將海晶東的雨污水泵站與處理廠進水泵房合建在一起，因此合建泵房的設計共包括三部分：

　　（1）污水處理廠進水泵房設計水量Q=1.157m³/s，進水管徑φl200mm，管底高程0.400m·T·D，出水管徑DNl000mm，出水水位7.70 m·T·D。

　　（2）海晶東雨水泵房設計水量Q=11.8m³/s，進水3—2400mm×1800mm方涵，管底高程-3.000m·T·D，出水經3200mm×2000mm壓力方涵，排入薊運河，最高水位4.23 m·T·D。

　　（3）海晶東污水泵房設計水量Q=0.6 m³/s，進水管徑φ1200mm，管底高程-2.55 m·T·D，出水管管徑DN 1000mm，出水水位1.400 m·T·D。

　　原開發區污水處理廠可行性研究進水泵房已確定采用潛水泵。由于潛水泵可以不建上部建筑，土建結構簡單，檢修較方便，為便于總體布置合建泵房均采用潛水泵。為降低工程投資，合建泵房土建結構采用整體式，即閘箅井泵井出水池合建在一起，下面對三座泵房的設計情況分別說明：

　　（1）污水處理廠進水泵房

　　工藝流程：φ1200mm進水管→進水閘箅→泵井→閘閥室→DN1000mm鑄鐵管→旋流沉砂池。

　　進水閘箅井：閘箅井是處理廠第一道預處理設施，共分為兩格，每格內各設φ1000mm鑄鐵閘門，可以全開通水，也可以分別斷水互為備用。閘箅井內設置兩個格柵除污機，每個寬度1300mm。

　　格柵除污機的開停由現場PLC根據柵前后水位差自動控制，信號送到PLC系統，顯示運行狀態和發出事故警報，在箅臺上裝有與格柵除污機配套的螺旋輸送壓榨機，柵渣經脫水后運出廠外處置。

　　螺旋輸送壓榨機長度為7600mm，能力為1噸/h。

　　泵井：泵井內裝有德國KSB公司生產的K300-380/376VA潛污泵6臺（4用2備），水泵性能如下：

　　水泵在自動控制下工作，PLC系統可以根據水位變化控制水泵開停也可以使水泵按交替方式運轉。

　　閘閥室及出水管：為保證水泵運行安全便于檢修，在每臺水泵出水管上安裝了止回閥和閘閥，將6臺水泵的出水管并聯，匯合后由一條DN1000管輸送到旋流沉砂池。

　　（2）海晶東污水泵房

　　工藝流程：φ1200mm進水管→進水閘箅井→泵井→出水池→閘閥室→φl000出水管

　　進水閘箅井：為便于檢修閘箅井內安裝一個φ1200mm鑄鐵閘門，啟閉機采用手電兩用，另在閘箅井內安裝一臺寬度為1.5m的回轉式格柵除污機，為防腐蝕耙齒采用不銹鋼材料，格柵除污機的開停信號送到PLC系統。因為與污水廠的進水泵房合建，兩個泵站合用一臺螺旋輸送壓榨機，螺旋輸送壓榨機長度7600mm。

　　泵井：泵井內裝有瑞典FLYGT公司沈陽飛力泵有限公司生產的CP3170飛力潛水排污泵4臺（3用1備），水泵性能如下：

　　水泵同樣由PLC系統根據水位變化控制開停。

　　出水池及閘閥室：出水池為重力式，為便于清除池內的雜物，在出水池頂部設置了人孔。為便于檢修，在閘室內設置了DN 1000mm電動閘閥。海晶東的污水通過φ1000mm出水管匯入南海路φ2200mm污水干管。

　　（3）海晶東雨水泵房

　　工藝流程：3-2400mm×l800mm進水方涵→進水閘箅井→泵井→出水池→閘閥室→3200mm×2000mm壓力出水方涵。

　　進水閘箅井，箅井內安裝4個2200mm×2000mm鑄鐵閘門，啟閉機為手電兩用，箅井寬度為10m，分為4個格，每格寬度為2.5m，井內安裝一臺移動式格柵除污機，寬2.5m，格柵材料選用不銹鋼，該機性能穩定具有一定的運行經驗。

　　泵井：雨水的設計水量較大，進水水位較低，出水輸送距離較長，出水水位較高，因此，該泵選用南京水泵廠生產的900HQB-50潛水混流泵6臺（無備用），水泵性能如下：

　　該水泵為套筒式安裝，泵底部由支架固定在池底，套筒上部用鋼板，固定在鋼筋混凝土蓋板上，平時用螺栓擰緊，檢修時打開使用，水泵用PLC進行監控。

　　壓力出水池、蝶閥室及出水方涵：出水池為封閉式壓力水池，在水泵開車時，為了盡快排除氣體，防止水錘，在出水池頂部設置兩個500mm×500mm通氣孔，將部分出水通過溢流管道回流至前池，以減少出水池的壓力，為了保證該泵房檢修方便，在出水池后安裝2-DN2000蝶閥。

　　海晶東雨水通過2500mm 3.2m×2.0m鋼筋混凝土壓力方涵，輸送至薊運河口，方涵的正常工作壓力0.1MPa。

　　2. 沉砂池及計量槽

　　細格柵：為避免在SBR池中可能出現漂浮物，在沉砂池前設置兩個細格柵，以進一步去除污水中的漂浮物。本次設計選用階梯型格柵，其外形為封閉箱體，對周圍環境沒有任何污染。每臺格柵的技術參數如下：

　　寬度：1565mm

　　安裝角度：45°

　　柵前水深：820mm

　　柵條凈距：6mm

　　細格柵的開停由現場PLC根據格柵前后的水位差自動控制，經格柵排出的柵渣送至螺旋壓榨機脫水。

　　螺旋壓榨機的技術參數為：

　　處理能力：1t/h

　　電機功率：1.5KW

　　沉砂池：沉砂池設計流量為4166m³/h，設兩座沉砂池，一用一備，也可同時工作。采用旋流沉砂處理工藝，在旋流攪拌器作用下，進水沿切線方向進入沉砂池，污水保持螺旋狀轉動，將砂粒與附著的有機物分離，砂粒沿錐形池壁沉到池底的砂斗。除出的砂質用砂泵（兩臺互為備用）送入砂水分離器，脫水后的砂裝進儲砂箱。

　　每臺除砂設備的技術參數為：

　　直徑：5.48m

　　流量：4200m³/h

　　電機功率：0.37kw

　　砂泵的技術參數為：

　　流量：63m³/h

　　揚程：6m

　　電機功率：3.0kW

　　砂水分離器的技術參數為：

　　流量20L/s

　　處理能力：1.05 m³/h

　　電機功率：0.25kw

　　配水計量槽：計量槽與沉砂池合建，設計流量為1.16m³/s，喉寬為1.25m，計量槽內安裝一臺超聲波流量計，渠道內設pH計及溫度計，信號輸入PLC，對污水進行連續監測。另外為保證SBR池配水均勻，本設計出水井采用非淹沒堰。

　　3. SBR反應池（DAT-IAT曝氣系統）

　　（1）DAT-IAT工作過程

　　DAT-IAT工藝是由DAT池和IAT池串聯組成，DAT連續進水，連續曝氣（也可間歇曝氣），IAT也是連續進水，但間歇曝氣，清水和剩余活性污泥均由IAT排出。和典型的SBR反應池一樣，其運行操作由進水、反應、沉淀、出水和待機五個階段組成。

　　1）進水階段：與典型的SBR工藝不同的是，DAT-IAT系統的處理水是連續進入DAT，然后進入IAT。連續進水使對進水的控制大大簡化，這樣的雙池系統也避免了水力短路。

　　2）反應階段：反應階段分兩部分：在DAT中連續曝氣，池中水流呈完全混合流態，絕大部分有機物在這個池中降解。經DAT處理后的混合液通過兩池間的導流系統連續不斷進入IAT，IAT間歇曝氣進一步去除有機物，使處理出水達到排放標準。

　　3）沉淀階段：沉淀階段只發生在IAT。當IAT停止曝氣后，活性污泥絮體靜態沉淀與上清液分離，DAT流入IAT的混合液流速很低，對IAT不產生擾動，因而其沉淀效率顯著高于一般二沉池的動態沉淀。

　　4）排水階段：排水階段只發生在IAT，當池水位上升到最高水位時，沉淀階段結束，設置在IAT末端的潷水器開動，將上清液緩慢地排出池外，當池水位降到最低水位停止潷水。

　　5）待機階段：在IAT池潷水后完成了一個運行周期，兩周期間的間歇時間就是待機階段。該階段可視污水的性質和處理要求決定其長短或取消。

　　（2）DAT-IAT工藝設計

　　1）設計條件和設計參數

　　設計水量100，000m³/d

　　進水水質：BOD：150mg/L；SS：200 mg/L；COD：400mg/L

　　出水水質：BOD≤30mg/L；SS≤30mg/L；COD≤120mg/L，同時要求去除NH₃-Nl0mg/L。

　　污泥在反應池中基本好氧穩定，不另外進行污泥穩定處理。

　　污泥負荷F/M=0.052kgBOD/（kgMLSS·d）

　　混合液濃度（MLSS）5g/L

　　IAT運行周期 T=3h （曝氣、沉淀、潷水各1h）

　　2）池容計算

　　BOD總量：BOD_T=150×100000×10^-3=l5000kg/d

　　活性污泥總量：TS=BOD_T/F/M=15000/0.052=288462kg

　　污泥所需總池容：V_T=TS/MLSS=288462/5=57692m³

　　設6組DAT-IAT池，每組污泥所需池容積為：V=V_T/6=9615m³

　　設每組池長L=80m，池寬B=32m，則混合液深為h=V/L、B=9615/80×32=3.756m（最低水位）。

　　DAT-IAT是變水位運行，一個周期內從最低水位到最高水位再回到最低水位，按T=3h的運行周期，池水位的變化見圖4.1.4-3。當潷水結束時，池水位處于最低水位，由于原水不斷進入，水位逐漸增高，到開始潷水時達到最高水位，經歷的時間為2h，由此可計算出最高水位和最低水位的差值△h。

 圖4.1.4-3   DAT-IAT工藝運行周期水位變化示意圖

　　每池每小時進水量q=100000/6×24=694m³/h

　　故反應池最高水位為：H=h+△h =3.756+0.543=4.299m

　　取    H=4.3m

　　每組反應池中DAT和IAT相同，各長40m，中間設兩道導流墻污水從DAT首端進入，在DAT中與回流的混合液和原池中的混合液立即充分混合，呈完全混合流態，然后經兩道導流墻進入IAT。第一道導流墻靠近水面處設導流孔，往后1.4m處的第二道導流墻底部設導流孔，經過導流墻的混合液以很低的流速從底部進入IAT，不會對IAT沉淀的污泥產生攪動。

　　DAT-lAT的平面布置見圖4.1.4-4。

 圖4.1.4-4  DAT-IAT的平面布置

　　3）曝氣系統設計

　　采用鼓風曝氣，曝氣設備為膜片式微孔曝氣器。

　　需氧量計算見表4-1，表中列出了DAT和IAT需氧量的分配。

　　供氣量計算見表4-2。

需氧量計算表  表.4-1

供氣量計算表    表.4-2

　　根據表4-2供氣量的計算，確定每座DAT總供氣量為29794/6=4966m³/h，每池曝氣頭數量8513/6=1419個。

　　每個DAT進氣總管上設電動蝶閥和空氣流量計，可根據設定的運行周期自動定時開停曝氣系統，并根據每座DAT池內設置的溶解氧儀的測定值自動調節曝氣量。

　　每座IAT總供氣量為13212A=6606 m³/h，單池曝氣頭數量3775/2=1888個，進氣總管上設有電動蝶閥、空氣流量計，根據運轉周期定時自動啟動或關閉曝氣系統使該池處于不同的處理階段，并根據溶解氧儀監測數據調整該池的運轉周期和供氣量。

　　4）污泥回流系統設計

　　為保持DAT內足夠的混合液濃度，需從IAT將混合液回流到DAT，對于全池平MLSS=5g/L來說，.IAT MLSS高于5g/L，而DAT則低于5g/L。設IAT為5.5g/L，DAT可為4.5g/L，則混合液回流比R為：

　　5.5×R=4.5×（R+1）R=4.5

　　在IAT兩側距導流墻8m處設2臺潛污泵，每臺流量0.55～0.6m³/s，揚程2m。回流泵的開停由PLC按預設程序自動控制，停泵的時間安排在潷水階段。

　　兩臺泵的回流污泥管在DAT內分為四個出口，位于池的四個角，它們以2.86m/s的速度沿池底噴向池中心，對全池起強烈攪拌作用，為形成完全混合流態提供部分動力。

　　5）污泥產量的計算和排除

　　經計算污泥產率系數Y_T=1.1

　　泥齡t_DS =22d

　　污泥產量S_E·BOD_t=1.1×12000=13200kg/d

　　式中BOD_t認為去除BOD總量（kg/d）

　　排泥濃度按5.5g/L計

　　每日污泥產量體積為

　　Vs=13200/5.5=2400m³/d

　　每池每日排泥量

　　V_sa=2400/6=400m³/d

　　按每周期排泥一次，每次排泥量

　　△V=400/8=50m³

　　每池設潛污泵1臺，Q=100m³/h，H=10m，每次排泥需半小時，排除時間在曝氣階段。

　　IAT內還設有SS計，可根據污泥濃度值隨時調整開泵的時間和周期，確保反應池的正常運行。

　　6）澄清水排放

　　潷水器是SBR工藝最常采用的排除澄清水設備，它能從靜止的池表面將澄清水潷出而不攪動沉泥，確保出水水質。

　　按照設計，IAT運行周期為3h，這段時間內全池進污水量為3×694=2082m³，而潷水時間為1h，因此潷水器的能力應為2082m³/h。本工程選用虹吸式潷水器，每池3臺，每臺潷水能力為700 m³/h。潷水器在最高水位時自動開動，最低水位時自動停止。

　　虹吸式潷水器的工作原理：IAT在曝氣和沉淀階段池內水位不斷上升，這時空氣被阻留在潷水器管路中，短管中的空氣被水頭壓向管上方，由于U形管的存在，空氣的壓力被U形管內造成的水位差所平衡，只能滯留在管路中，氣阻使池中的水不能流出。沉淀階段結束后打開電磁閥，阻留的空氣被放出，上清液便通過所有的垂直短管經U形管流出池外。電磁閥隨后關閉，潷水仍會在虹吸作用下繼續進行，一直到最低水位，這時再將電磁閥打開破壞虹吸，潷水結束。另外短管的底端低于IAT的最低水位于100mm，可防止池面浮渣進入短管。

　　潷水器安裝在IAT尾部，其安裝示意見圖4.1.4-5。

 圖4.1.4-5 潷水器安裝示意見圖

　　（3）幾點認識

　　1） DAT-IAT工藝同時具有SBR工藝和傳統活性污泥法的優點：它像典型的SBR工藝一樣是間歇曝氣的，可以根據原水水質水量的變化調整運行周期，使之處于最佳工況，DAT-IAT也可以根據脫氮除磷要求，調整曝氣時間，成缺氧或厭氧環境，同時它又像普通活性污泥法一樣連續進水，避免了控制進水的麻煩，提高了反應池的利用效率。顯然，這是一種對原水水質水量的變化和不同處理要求都有很強適應性、而且運行操作又比較簡便的工藝。

　　2）對于曝氣池和二沉池合建的污水處理構筑物來說，在保證沉淀分離效果的前提下，盡可能提高曝氣容積比可以減小池容，降低基建投資。與其他工藝相比，DAT-IAT工藝的曝氣容積比是最高的，達到66.7%，而三溝式氧化溝是40%～50%，典型的SBR反應池一般為50%，可以說DAT-IAT工藝是一種節省基建投資的工藝。

　　3）虹吸式潷水器是一種結構簡單、運行可靠、易于操作特別是價格顯著低廉的設備，采用這種潷水器可以有效降低設備費用。但它的潷水深度調節幅度小，不能在潷水深度變化大的情況使用。

　　4）回流污泥泵的安裝位置和開動時間對反應池的運行很重要，要求它們抽升較濃的混合液，又不影響IAT的沉淀和潷水。本設計放在離導流墻8m的地方，不致直接抽升從DAT進入的較稀的混合液，同時又離潷水器足夠遠，不致將污泥攪起影響出水水質。如果在潷水階段停止回流，出水水質就更有保證。當然，回流污泥泵開動多長時間應由進水水質和處理要求決定。

　　4. 鼓風機房

　　鼓風機房是生化處理系統的心臟，其正常運轉對污水的處理效果起重要作用，根據SBR反應池的工藝要求鼓風機房總供氣量為Q=54000m³/h，風壓P=0.056Mpa。

　　鼓風機房內設置HV-Turbo可調導葉片的單級高速離心風機4臺，3用1備，風機型號KA22S-GL225225，配套電機型號HXR450LFZ，主要技術參數如下：

　　流動介質：空氣

　　相對濕度：60%

　　大氣壓：0.1013Mpa

　　進口正常溫度：20℃

　　進口最高溫度：35℃

　　進風壓力0.1007MPa

　　錐形法蘭處壓差0.056Mpa

　　出口壓力0.157MPa

　　單機進口處流量連續調節范圍45%～100%

　　單機在20℃，0.1013MPa，相對濕度60%時進氣流量8100～18000m³/h。額定功率400kW，轉速2950r/min。

　　該鼓風機具有供氣量大，運行平穩，效率高，結構簡單，噪聲低，127地面積小、重量小，使用年限長，維修量小，機殼內不需潤滑，氣體不會被污染等優點。鼓風機房的能電量大，約占全廠耗電量60%以上 （不包括海晶東雨污水泵站），因此降低鼓風機電能對降低全廠運行費用關系重大。本設計除選用高效鼓風機外，還可根據反應池負荷的變化，通過進風導葉片調節風置，從而顯著節省能耗。

　　5. 加氯間

　　城市污水經二級處理后，水質得到改善，細菌含量大幅度減少，但其絕對值仍很可觀，并有存在病源菌的可能。因此污水排放水體前宜進行消毒。特別是在夏季腸道傳染病流行季節。

　　本次加氯間設計僅考慮季節性消毒，投氯量按8mg/L計，加氯設備采用手動真空加氯機2臺，單臺加氯量5.6g/s，并設有雙探頭漏氯報警器。為防止意外事故發生，還另設了一套漏氯吸收裝置。

　　6. 出水泵房

　　出水泵房設計流量Q=1.57m³/s，配備德國KSB公司生產的潛水排污泵，6臺（4用2備），每臺性能參數如下：

　　PLC根據水位控制水泵開停，也可按交替方式運行，可基本作到無人管理。

　　出水近期排入北排明渠，遠期部分回用，剩余部分排入管道至出海口。

　　7. 貯泥池

　　SBR反應池產生的剩余污泥達2080m³/d，含水率為99.45%，由設在反應池中的潛污泵以間歇的方式排出，SBR工藝中的剩余污泥因基本達到好氧穩定，無需進行厭氧消化處理，可直接排至脫水機房。為了對剩余污泥初步進行濃縮，減少污泥體積，節約污泥脫水的加藥量，設貯泥池兩座，單池尺寸25m×20m×5m，最大水深4.3m，池中設置潷水器一臺以潷除上清液，最大潷水深度2.5m，排泥含水率可達99%。為防止污泥沉積和厭氧腐化，池底安裝振動式曝氣器進行間歇曝氣。池內設兩臺潛污泵將污泥直接泵入脫水機房。

　　8. 脫水機房

　　由于無需對污泥進行厭氧消化處理，脫水機房就成為本廠污泥處理最為關鍵的構筑物，來自貯泥池的污泥以間歇的方式排至脫水機房，為保證脫水機的正常運行，機房內設一體積為32m³的污泥調節池，脫水機房內設三臺污泥計量泵和三臺脫水機，計量泵將污泥直接打入對應的組合式濃縮脫水機中，每臺脫水機由三部分組成：直徑為1.2m，容積為1000L的反應罐，直徑為1m，長度為3.21m的脫水轉鼓，以及帶寬1.1m的帶式壓濾機，最大處理量可達40m³/h，脫水后泥餅含水率≤80%，清洗水泵及空氣壓縮機均內置于脫水機中，脫水機房內設有一套自動藥液制備裝置，在溶藥罐中將高分子絮凝劑配制成濃度為0.5%的溶液，在加藥泵前稀釋至約0.1%的溶液，通過三臺加藥泵將藥液打入脫水機進泥管上的混合器中與污泥充分混合，然后進入脫水機濃縮脫水，脫水后的污泥從帶式壓濾機排出，由皮帶運輸機運至室外，考慮到運輸可能不及時，設計中預留部分堆場。

　　4.6.2 電氣設計

　　本設計從10KV電源電纜引入開始，包括10KV配電、變電、全廠動力、照明和雨、污水泵站的低壓配電設計。

　　廠外供電線路不在本設計范圍內。

　　1．供電電源污水處理廠由于設備性能及生化過程要求在供電時不允許停電，故本污水處理廠供電按二級負荷實施，采用雙電源供電，做到電力線路或變壓器出現一般性故障時不中斷供電或迅速恢復供電。

　　開發區污水處理廠采用10kV雙電源電纜供電，兩路電源同時供電正常情況下每路計算負荷2150kVA，當一路電源故障時，另一路最大負荷為2930kVA。

　　2．負荷計算

　　負荷計算包括污水處理廠和泵站兩個部分。

　　1）污水處理廠部分

　　污水處理廠的負荷包括4臺10kV400kW鼓風機（一臺備用）、各構筑物內低壓動力設備、照明、空調用電等，負荷計算中，主要設備采用軸功率法計算，輔助設備采用需要系數法計算。低壓負荷總計755kVA，負荷表如表4-3所示。

污水處理廠低壓負荷計算表    表4-3

　　2）泵站部分

　　雨、污水泵站的負荷包括6臺310kW雨水潛水泵、4臺15.6kW污水潛水泵（一臺備用）、閘門、閘閥、格柵機等，總安裝負荷約1930kW。雨水泵（約1860kW）只在雨季短時運行，最大短時運行負荷為1910kW。

　　3. 配電設計

　　處理廠設一座10kV變電站，配電系統為10kV和0.4kV兩級。10kV采用單母線分段運行，污水處理廠、雨水泵、污水泵及站用電源分別引自兩段母線，為保證運行可靠性，污水處理廠、污水泵及站用電源在低壓側經母聯聯接，正常運行時，母聯斷開。

　　低壓配電包括污水處理廠和泵站兩個部分。

　　1）污水處理廠部分

　　由于污水廠電氣設備長期運行，可靠性和經濟性都很重要，因此采用兩臺630kVA變壓器分別接l0kV兩段母線，變壓器運行在高效率區，負載率為60%，故障保證率為83%。

　　污水處理廠低壓電氣設備主要有低壓主配電盤、5套電機控制中心、3套動力配電箱。低壓主配電盤和MCC1設置在變電站中，MCC3設置在脫水機房的配電室中，MCC2、MCC4-1、MCC4-2設置在電機控制室。 MCC的電源來自低壓主配電盤，廠內所有低壓設備的供電、控制和操作均由MCC完成，主要設備現場設置開/停按鈕。

　　2）泵站部分

　　污水泵考慮負荷很小（最大約46.8kW），長期運行可靠性要求較高，因此分別接入兩臺站用變（50kVA），當一路供電故障或檢修時，仍能保證2臺水泵運行。

　　雨水泵負荷很大（最大約1860kW），短時運行，考慮其起動性能和經濟運行，每段10kV母線經1250kVA變壓器帶3臺雨水泵，非雨季變壓器不必投入。

　　4. 設備選擇

　　1）變電站高配電設備和變壓器

　　鑒于開發區污水廠整體設備技術水平較高，同時變電站集污水廠、雨污水泵站的高、低變配電設備、自控設備于一體，因此對設備的技術水平和維護管理的要求也較高，設計采用目前國際技術領先、運行經驗可靠，國內制造、組裝，價格適中的成套高、低壓配電設備，與國內傳統設備相比，其關鍵部件（如電子保護器、多段可整定保護值的斷路器等）具有明顯優勢。

　　考慮傳統油浸變壓器對安裝、土建占地、朝向布置的要求都較高，運行維護和檢查復雜，而干式變壓器可實現免維護，可與高低壓配電裝置設在一起，而且電氣性能和運行監控先進，設計采用干式變壓器。

　　2）污水廠低壓配電設備

　　低壓配電設備由國外引進。

　　3）雨水泵起動設備

　　由于雨水泵采用310kW0.4kV潛水電機，因此供電、監控、保護和安裝均需滿足特定要求。其低壓供電設備采用大容量可整定保護（如短路、接地等）的開關和可耐受大起動過載的變壓器；水泵起動采用軟起動設備，合理地限制起動電流或調整電壓；通過電機內部和控制系統實現電機的濕度、泄漏、超溫（繞組、軸承）、過載、缺相、失壓等保護措施，并發生報警或切斷電路；敷設專用電纜通道，合理布置電氣設備，以保證既要滿足電氣安全運行的要求又有方便于水泵及其他管道設備的安裝和維修。

　　5．控制方式

　　變電站高壓斷路器為彈簧儲能機構，為保證操作控制電源的可靠，采用直流操作電源。控制室設中央信號屏，并通過計算機監測電器運行情況。

　　雨污水水泵采用以PLC控制為主的PLC控制和就地柜上手動控制兩級，水泵運行、故障信號亦可在儀表信號屏上監測。

　　變電站設遠動監測設備。

　　處理廠主要污水處理設備均由PLC自動控制并能在MCC上手動控制。

　　6．無功功率因數補償

　　為提高電網功率因素，節約能源，合理利用變配電設備，本廠變電站在處理廣低壓配電母線、雨水泵低壓母線中，集中設功率因數自動補償裝置；在l0tV母線設高壓電容自動補償裝置，對高壓電機（鼓風機）及總負荷進行功率因數自動補償，使功率因數達到0.95以上。

　　7．計量

　　本污水處理廠電業計量采用l0KV側高壓計量，在每路10KV變壓器出線，鼓風機均設計量互感器。

　　8．防雷與接地設計

　　本廠接地系統采用TN-S-C系統，即三相五線制系統。零線和地線截面不小于相線的1/2，所有電氣設備的外殼必須可靠接地。

　　9.電纜敷設

　　變電站下設電纜間，各電力、控制電纜均在電纜間內敷設，變電室至電纜間設專門通道；由變電站至雨水泵的電纜在電纜溝內敷設；廠區內主干線電纜敷設為室外電纜溝，支線電纜采用直埋。

　　4.6.3 自控儀表及通信設計

　　1．自控儀表設計

　　天津經濟技術開發區污水處理廠是一座日處理量10萬t的中型污水處理廠，建成后將對改善開發區的環境污染起重要的作用。為了保證污水處理廠污水處理過程的安全性、可靠性和生產的連續性，提高污水處理廠的自動化水平，控制系統采用目前已在國內外大型污水處理廠廣泛應用并取得較好效果的集散控制系統，集散型控制系統的特點是將管理層和控制層分開。管理層主要是對全廠整個生產過程進行監視、管理；控制層主要是完成對主要工藝設備的自動運行控制和對生產過程中的工藝參數進行數據采集。

　　（1）系統構成及功能

　　本污水處理廠的控制系統由三級構成：

　　第一級——就地控制（即MCC控制）

　　第二級——現場控制站（即PLC控制）；

　　第三級——中央控制室（即操作站）

　　1）中央控制室

　　全廠設置一個中央控制室，位于廠前區主建筑物內，負責監控全廠污水處理過程中各工藝參數的變化情況、設備工作狀態和運行管理。

　　中央控制室設置兩臺計算機互為備用，當一臺計算機發生故障時，另一臺計算機自動投入代替發生故障的計算機。工程師可通過專用鍵盤對整個控制系統進行開發、參數修改等。操作員可通過操作鍵盤切換各種畫面，并通過這些畫面監視全廠工藝參數的變化情況、設備運行情況、故障發生情況等。

　　在中央控制室計算機顯示器中具有多種畫面，包括：各構筑物工藝流程畫面、各工藝參數畫面、工藝參數變化趨勢畫面、故障畫面、設備運行狀況畫面等。通過這些畫面，工作人員可對處理過程中的各個部分充分了解，及時掌握各個環節發生的各種情況。

　　在中央控制室中還設置兩臺打印機，其中一臺為彩色，可隨時打印所需要的各種資料，并可定時打印日報、周報、月報等。

　　為了方便管理人員及時了解全廠各工藝設備的運行狀態，在中央控制室中設置一大型模擬顯示屏，顯示全廠工藝流程和各個工藝設備的運行狀態及故障狀態。模擬屏由PLC控制。

　　2）現場控制站

　　根據污水處理過程各個分區的功能不同，在本污水處理廠生產區內共設置兩個現場控制站，分別負責污水處理系統和污泥處理系統的工藝參數的采集和設備運行的控制等。

　　① 第一分控站（PLC1）：其主要負責的構筑為：

　　進水泵房：沉砂池；計量槽；SBR反應池；鼓風機房；加氯間；出水泵房等。

　　其開關量輸入DI：448；開關量輸出DO：160；模擬量輸入AI：64；模擬量輸出AO：24

　　② 第二分控站（PLC2）：其主要負責的構筑物為：

　　脫水機房：貯泥池；變配電間。

　　其開關量輸入DI：96；開關量輸出DO：32

　　模擬量輸入：AI：16

　　（2）現場工藝參數檢測和設備控制

　　1）進水泵房

　　① 工藝參數檢測：在粗格柵前后各設置一臺超聲波液位計，其信號以4～20mA標準信號送入PLC1。

　　② 設備控制

　　a.粗格柵：設置在進水前池的兩臺粗格柵清污機正常情況下，由PLC1控制定時開停，當檢測到的粗格柵前后的液位差大于設定值時（200mm），粗格柵清污機則連續運行，直至格柵前、后的液位差達到正常值一定時間后，粗格柵清污機則恢復定時運行狀態。

　　b.螺旋輸送機：螺旋輸送機與粗格柵清污機聯動運行。當有一臺清污機或兩臺清污機運行時，螺旋輸送機同時運行，直至最后一臺清污機停止運行后，螺旋輸送機滯后一定時間停止運行（可調整時間為3min）。

　　c.污水泵：6臺污水泵由PLC1根據設置在粗格柵后的液位信號控制開停，并以水位的高低來選擇污水泵開停的臺數，且能達到先開先停、后開后停、輪流倒車。在前池中還設置超高和超低液位開關，當水位出現超高或超低由PLC發出報警信號，并在超低水位時自動關閉所有污水泵。

　　d.閘門：兩臺進水閘門和6臺水泵出口閘閥的開、關狀態信號和故障信號送入PLC1，其打開和關閉由手動操作，當在計量槽測得的pH值大于給定值時，PLC將自動控制關閉兩臺進水閘門。

　　2）沉砂池及計量槽

　　① 工藝參數檢測：在細格柵前設置一臺超聲波液位計；細格柵后設置兩臺超聲波液位計（每個廊道中各一個），在計量槽上設置一臺超聲波流量計，一臺溫度計，一臺PH計。這些信號均以4～20mA標準信號送入PLC1。當測得的pH值大于7.5時，PLC發出報警，當pH值大于8時，關閉粗格柵前的兩臺進水閘門，同時進水泵停止工作。

　　② 設備控制

　　a.細格柵：兩臺細格柵正常情況下由PLC1控制定時開停，當檢測到的格柵前、后的液位差大于設定值時（100mm），則細格柵清污機連續運行，直至細格柵前、后液位差達到正常值一定時間后，細格柵清污機恢復定時運行狀態。

　　b.螺旋壓榨輸送機：螺旋壓榨輸送機與細格柵清污機聯動運行，當一臺清污機或兩臺清污機運行時，螺旋壓榨清污機同時運行，直至最后一臺清污機停止運行，螺旋壓榨輸送機滯后一定時間停止運行（可調整時間為3min）。

　　c.除砂設備：兩座沉砂池上的除砂設備由PLC控制定時開停，輪流運行。

　　d.除砂泵：兩臺除砂泵由PLC1控制定時開停，輪流運行，當有一臺泵運行時發生故障，則另一臺泵畫動投入代替故障泵。當除砂時間開始時，首先由PLC打開管線上的自動閥然后砂泵開始工作，除砂時間結束時，停止砂裂并關閉自動閥。

　　e.砂水分離器：砂水分離器與除砂泵聯動運行，當除砂泵投入運行時，砂水分離器同時運行，直至除砂泵停止運行，砂水分離器滯后一定時間停止運行（可調整時間為5min）。

　　① SBR反應池

　　工藝參數檢測：在6座DAT反應池中每座各設置一臺溶解氧測定儀，一臺混合液濃度計；在6座IAT反應池中每座各設置一臺溶解氧測定儀；在每座DAT反應池和IAT反應池進氣管路上各設置一臺空氣流量計，這些信號均以4～20mA標準信號送入PLC1。

　　② 設備控制

　　SBR反應池由6座獨立的反應池組成，反應池按固定的時間周期運行，每個時間周期為3個小時，其中一小時曝氣，一小時沉淀，一小時排水（潷水）。回流污泥泵由PLC1控制在曝氣和沉淀時周期內運行，運行時間為兩個小時。剩余污泥在曝氣周期完畢后10min由PLC1控制自動運行，運行一定的設定時間后自動停止運行。在曝氣和沉淀周期完畢后進入排水周期時，由PLC1控制同時打開潷水器虹吸管路上的三個電磁閥，開始潷水，潷水周期完畢后三個電磁閥同時關閉，停止潷水。在6座反應池時間周期分配上應保證始終有兩個反應池在曝氣，兩個反應池在沉淀，兩個反應池在排水。

　　4）鼓風機房

　　① 工藝參數檢測：在鼓風機房出氣總管路上設置流量、壓力、溫度測量，以4～20mA標準信號送入PLC1。

　　② 設備控制

　　a. SBR反應池進氣調節閥；每座DAT反應池和每座IAT反應池進氣調節閥由PLC1根據各自反應池中測得的溶解氧信號，自動調節閥的開度，以實現對進入每座反應池風量的調節。在正常情況下調節閥的開、關根據反應池的曝氣周期由PLC1自動控制。

　　b.鼓風機：鼓風機共四臺，其中一臺備用，鼓風機主控盤根據空氣出氣總管中測得的壓力值，對鼓風機的導葉片角度進行自動調節，并調整鼓風機的開機臺數，以實現對總出風量的控制，當一臺鼓風機發生故障時，備用鼓風機自動投入，代替故障鼓風機的工作。

　　c.排氣閥：在每個進氣過濾消聲器后設壓力開關信號并送入PLC1，當風壓過低時，自動打開排氣閥。

　　5）加氯間

　　① 工藝參數檢測：在加氯間中設置一臺漏氯檢測儀，其信號送入PLC1，當空氣中氯氣含量過高時PLC1發出報警信號。

　　② 設備控制

　　a.加氯機：現場手動控制開停，其開、關信號送入PLC1。

　　b.管道泵：現場手動控制與加氯機同時開停，其故障和狀態信號送入PLC1。

　　c.軸流風機：正常情況下軸流風機現場手動開停，當空氣中氯氣含量超高時，軸流風機由PLC1控制自動停止運行。

　　d. 漏氯吸收裝置：漏氯吸收裝置由PLC1根據測得的空氣中氯氣的含量自動運行。

　　6）出水泵房

　　① 工藝參數檢測：在出水泵房前池設置一臺超聲波液位計，其信號以標準信號送入PLC1。

　　② 設備控制

　　a.出水泵：六臺出水泵由PLC1根據前池液位信號控制開停，并以水位的高低來選擇水泵開停的臺數，且能達到先開先停、后開后停、輪流倒車。在前池中還設置超高和超低液位開關，當水位出現超高或低時由PLC1發出報警信號，并在超低水位時自動關閉所有出水泵。

　　b.閘門：一臺進水閘門和六臺水泵出口閘閥的開、關狀態信號和故障信號送入PLC1，其打開和關閉手動操作。

　　7）貯泥池。

　　① 工藝參數檢測：貯泥池共兩座，每座貯泥池各設置一臺超聲波泥位和一臺污泥濃度計，并以4～20mA標準信號送入PLC2。

　　② 設備控制

　　a.污泥泵：污泥泵由PLC2根據貯泥池中的污泥濃度和時序控制自動開停，并在每座貯泥池中設置低液位開關，當達到低液位時，污泥泵自動全部停止運行。

　　b.潷水器：潷水器由PLC2根據貯泥池中液位信號和時間順序自動控制其升高和放下。

　　③進泥電動閥

　　當貯泥池1進泥時，貯泥池2進泥閥必須關閉，當sm池中的剩余污泥泵全部停止工作時，兩個貯泥池進泥閥均必須關閉。

　　8）脫水機房

　　脫水機房內共有3臺脫水機，其開機臺數由污泥調節池中的泥位信號決定。

　　如果脫水機在自動狀態下，且它的輔助設備也在自動工作狀態，沒有故障發生，則脫水機起動操作程序如下：

　　① 起動皮帶運輸機

　　② “開”指令送至主機（轉動濾布和預濃縮罐）

　　③ 起動藥液輸送泵

　　④ 起動污泥泵

　　脫水機停止運行時，其停機操作程序如下：

　　 ①停污泥泵

　　 ②停藥液輸送泵

　　 ③打開沖洗水泵

　　 ④濾布停止轉動

　　 ⑤停止皮帶運輸機

　　 ⑥關閉沖洗水泵

　　以上脫水機運行均是由PLC2控制自動完成。

　　9）變配電室

　　二級進線母線的電壓、電流信號，送入PLC2。

　　污水廠用兩臺變壓器的電流、有功功率信號送入PLC2。

　　污水廠用4臺l0KV鼓風機電流信號送入PLC1。

　　（3）其他事項

　　1）為保證控制系統的安全可靠，每座分控制站和中央控制室均由兩路電源供電，并在中央控制室設置UPS。

　　2）廠區內自控電纜沿路主干線修建電纜溝，溝內安置電纜支架，部分支路電纜采用直埋敷設。

　　2．通信設計

　　（1）廠前區綜合樓

　　在綜合樓二層設一間15m²左右的電話交換室，負責廠前區及廠區內的通信聯絡。

　　本工程電話交換機選用中德合資西門子程控數字交換機，Hicom300系列，近期容量64門，遠期80門。本機體積小，占地面積很小，性能齊全，穩定可靠，可以與微機聯網，具有會議電話、廣播等幾十個性能。

　　配線設備選用100回線配線柜，內部及直達對線全部由配線柜配出。

　　中斷方式：對市話局的中繼方式為D0Dl，即全自動直撥中繼方式。呼出時先撥“0”或“9”字冠后，再撥用戶號，只需一次撥號。

　　呼入時，經市話局接到用戶交換機話務臺，然后由話務臺接到分機，即BID，中繼線為9條，直撥外線為5條。

　　供電方式：交流220V直接供給交換機，由機器本身直接變換為直流-48V電源供給交換機。為了防止市電故障或停電，影響交換機的正常工作，特設UPS電源（1kVA，4小時）。

　　接地：

　　機房接地單獨設置，工作地線的接地電阻≤1Ω，保護地線的接地電阻≤10Ω。

　　（2）線路敷設

　　樓前設一手孔，手孔為磚混結構，凈尺寸為：長×寬×深為1200mm×900mm×1100mm，市話電纜通過手孔進入樓內。

　　（3）廠區線路

　　1）由綜合樓引出一根鎧裝市話塑料電纜沿電力、自控管溝分別至加氯間、鼓風機房、脫水機房、車庫、變電站、機電修理車間、運泥餅車庫、傳達室、鍋爐房等構筑物至值班室電話出線盒。

　　2）通信電纜與電力、自控管溝同溝敷設，應滿足《民用建設電氣設計規范》（VGB/T16-92），20.6要求。

　　4.7 引進及采用國內外先進設備的體會

　　在此項目中有機會將澳大利亞最新污水處理工藝、設備和北歐的污水處理新工藝、設備溶合在一起，采用的有代表性的先進設備主要有SBR反應池中虹吸式潷水器設備，沉砂池中階梯格柵除污機設備，脫水機房中轉鼓式濃縮與帶式脫水的一體化機構設備等。下面將幾種有代表性設備闡述如下：

　　4.7.1 SBR反應池中的虹吸式潷水器設備

　　（1）作用和意義

　　在SBR工藝中也像其他處理工藝一樣，需用一定量的水處理機械設備，但最關鍵的設備是潷水器，又名自動浮動式水堰，它能在需潷水時將上清液潷出，而在進水、反應、沉淀等工序時不影響工藝進行。它既具備有對水量變化的可調節性，有良好的水力及機械性能，又能隨水位變化而自動升降。

　　所以潷水器研制的關鍵是解決水堰潷水過程中，堰體（包括堰口、管道及裝置）與動水流之間形成動態平衡，使之隨出水量的不同而達到不同的浸沒深度，并使之隨水位變化所升降的響應足夠的快，以滿足其均勻連續排放的要求。

　　要使自動浮動式水堰即潷水器漂浮在水面上，首先要解決的是堰口至池外之間，聯有一段特殊的載體管道，它能隨堰體的升降而變化。當需要潷水時，池內水體不斷涌入浮動堰口，通過載體管道流向池外。在水流動過程中，一是堰體本身與浮力形成平衡，堰口的淹沒深度處于指定范圍內，達到堰口水力負荷，以保證其水流均衡；二是隨水面下降，堰體所處絕對高度也不斷下降，要求載體管道不論以何軌跡運動，但其聯結堰口部分，必須也以同樣速率變化，能達到這一狀況，就能實現潷水器的研制要求。

　　（2）工作原理：目前國外發達國家在SBR工藝中主要使用三種不同形式的潷水器，即旋轉式、虹吸式和套筒式。在本項目中采用的為虹吸式潷水器中。其工作簡圖如圖4.4.5所示。

　　數根垂直或傾斜的短管在上端用總管連結在一起形成一個淹沒堰。短管的下端正好位于池子要求的最低水位處，總管離最低水位約100mm。總管在水平方向與U形管連在一起，U形管的一部分被處理出水充滿，可放在池內也可放在池外。 U形管的出水口位于池子的最低水位以下，總管/U形下降管的最高點與空氣管連接。空氣管可用自動閥門（通常為電磁閥）關閉。

　　（3）運行情況：實際運行中，在操作的曝氣/沉淀階段，池子內水位不斷上升，空氣被阻留在總管中，短管中的空氣也被水頭壓向上方。因為U形管的橫截面比所有短管的橫截面小（一般為1/10），U形下降管的水面下降要比短管內的水面上升大得多。由于U形管內的水位差空氣被壓縮，而短管內的水位變化并不大。這種壓力使池子水位正好上升至總管上方時水不會進入總管或流出反應池。沉淀階段過后打開自動閥門，將一段時間被阻留的空氣放出上清液便通過所有的短管慢慢流出池外，池底的污泥層也不會被攪起。空氣閥關閉后，潷水仍會通過虹吸作用繼續進行，一直到最低水位。通常在這時電磁閥再打開以破壞虹吸，這樣短管內幾毫米的水柱便起到了浮渣擋板的作用，以防一些浮渣隨清水一起流出。

　　4.7.2 沉砂池的階梯型格柵除污機械設備

　　（1）意義和作用

　　機械格柵是城市給排水系統、污水處理及工業廢水處理工程中不可缺少的機械設備之一。主要作用是用于攔截進入雨污水泵站、污水處理廠及工業廢水處理廠雨污水中的大量漂浮物和懸浮物，保證各類排水泵及排水系統正常工作的關鍵設備。可以說機械格柵是給排水系統工作中的清道夫。

　　（2）機械格柵發展現狀

　　機械格柵作為環保工程中不可缺少的機械設備之一受到了廣大工程技術員高度重視。近年來隨著我國改革開放的不斷深入，世界許多發達國家的先進的技術和經驗紛紛被引進并逐步被消化吸收。這無疑對我國環保機械的研究和開發起到了推動和促進作用，目前已開發研制出多種類型的機械格柵，常用的有：鋼絲繩傳動機械格柵、鏈條傳動式機械格柵、回轉式機械格柵等，這些機械格柵在工程實踐中都發揮著重要作用。

　　（3）機械格柵基本結構形勢及工作原理

　　機械格柵通常是由固定柵條、移動齒耙、副耙、傳動裝置等主要部分組成。固定柵條被安裝在進水廊道上，雨、污水中大量的漂浮物和懸浮物流經固定柵條時將被攔截在固定柵條上，不含漂浮物和懸浮物的雨、污水將通過固定柵條流入排水泵或進入下一道處理工序。被攔截在固定柵條上的各類雜物將由移動齒耙打撈到上面上卸渣口處，再經副耙將其雜物從固定柵條上端排卸口處排到運輸帶上排掉。

　　（4）階梯型機械格柵的設計思想及結構特點

　　目前各類常見的機械格柵盡管結構形式有所不同，但其工作原理基本上是一致的，即移動齒耙均安裝在固定柵條的迎水面一側，被攔截在固定柵條上的大量雜物通過移動齒耙由下至上耙（拉）至排卸口處。經過長期運行發現由于雨、污水中所含雜物十分復雜。而移動齒耙在排卸雜物過程中是由固定柵條底部一直到頂部的排卸口處，故經常出現掉渣現象；此外經常出現有大塊異物被卡在固定柵條間，導致移動齒耙被卡住無法正常工作，嚴重時將導致折斷耙齒或電動機被燒毀；另一方面，移動齒耙在與副耙配合排卸雜物時也經常出現排卸不凈的現象，導致雜物被重新帶回或掉回水中，或纏繞在耙齒上，影響排卸雜物的正常進行。

　　階梯型機械格柵在設計思想上總結了上述各類常見的機械格柵的優點并針對所存在的問題對其結構形式作了較大的變動，一改移動齒耙設置在固定柵條的迎水面一側的習慣作法，將移動齒耙設置在固定柵條的被水面一側，并將固定柵條、移動齒耙的柵條均設計成為階梯形齒條。工作時驅動軸端部的偏心輪通過連桿機構帶動移動齒耙循環往復運行，此時雨、污水中所含的各種雜物被拉截在固定柵條的迎水面一側，而移動齒耙則從固定柵條的被水面一側插入，將各種雜物由下至上分段逐級推，直至固定柵條上端排卸口處，其雜物自動排出。

　　階梯型機械格柵與目前各類常見的機械格柵相比無論從設計思想還是結構形式上都具有較大的區別。階梯型機械格柵排卸雜物是通過移動齒耙將雜物由下至上分段逐級推進，直至固定柵條頂端排卸口處。而且前各類常見的機械格柵排卸雜物是通過移動齒耙將雜物從固定柵條底部一直耙（拉）到頂端排卸口處。不難看出兩種排卸形式有著質的不同。前者排卸形式從根本解決了雜物纏繞移動齒耙耙齒及排渣不凈和掉渣等項問題；而且有效的解決了由于大塊異物被卡在固定柵條間而導致折斷耙齒或燒毀電動機等現象。

　　（5）階梯型機械格柵技術要點

　　階梯型機械格柵顧名思義其固定柵條、移動齒耙的形狀看上去就好像一登登階梯。工作時移動齒耙按確定的運動軌跡作循環往復運動。將攔截在固定柵條上的各種雜物由下至上分段逐級推至排卸口處。由此不難看出驅動形勢及齒耙結構形狀的確定是階梯型機械設計的關鍵所在。

　　設計中的固定柵條、移動齒耙均由同一規格形狀的齒條組合而成。安裝時移動齒耙從固定柵條被水一側的斜下方插入固定柵條的齒條間，通過連桿機構在驅動裝置的帶動下，實現分段逐級推進的目的。

　　駁動裝置是移動齒耙實現分段逐級推進的基本條件。經多種設計方案比較，確定了以通過電動減速裝置帶動一組傘齒輪驅動傳動軸的設計方案。在傳動軸兩端各裝有一個偏心輪，偏心輪通過連桿帶動移動齒耙來實現分段逐級推進的目的。這種驅動型式不僅具有性能可靠而且結構簡單，可操作性強。并在偏心輪與連桿銜接處設置了調節裝置用以調節移動齒和與固定柵條之間的相對位置。

　　4.7.3 轉鼓式濃縮與帶式脫水機的一體化設備

　　在濃縮與脫水機房中采用了新型的轉鼓式濃縮與帶式脫水機的一體化機。選用3臺，每單臺可處理容量為40m³/h。進來污泥的含水率為99.2%～98.5%，從轉鼓式濃縮機出口處的含水率為90%~94%，經帶式脫水機出來的污泥含水率≤80%。

　　機械的主要功能為按照工序順排的第一部分為進機污泥的集泥箱，它是將從貯泥池過來的污泥集中起來進入轉鼓，它配備一個手動控制的混合器。

　　轉鼓式濃縮為第二大部分，它是由一個轉鼓組成，此轉鼓又可稱為預脫水稠化鼓，借助一個手動控制的變速機構可以改變鼓的速度。轉鼓內有一個過濾器，過濾網由纖維織物來做成，它帶有張緊裝置可將織物張緊，作為磨損件可以更換，更換后使用張緊裝置將過濾器上之織物張緊后進行使用。

　　為了清理過濾器上的織物，故平行于轉鼓軸方向安裝一個噴射管。管上裝有一個清洗設備的刷子及一個灰塵排放裝置。

　　第三部分為帶式脫水部分，它是由可變齒輪軸驅動安裝的一套同步傳動裝置所組成。同步傳動裝置確保通過2個外貼橡膠的驅動輥軸使兩條脫水機濾帶同步運動，以將污泥脫水壓緊。

　　在操作時污泥在兩條脫水機濾帶之內受壓，兩條濾帶在一條彎彎曲曲的路線上彼此平行的通過一系列的輥軸運行，且在污泥進至濾帶前在預脫水稠化鼓的下面，它的往復運動，使濃縮后污泥進入到脫水部分。

　　通過壓縮空氣的調整，使張緊并驅動輥軸的位置一直處于平行、正確的位置上，也即帶有氣功糾偏的裝置。

　　這是一種先進的濃縮脫水一體化機械，是由德國洛蒂格公司（ROEDIGER）制造的。