邱悅寧

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

1 工程概況

深圳市福永污水處理廠是深圳市節(jié)能減排的重點工程，主要服務范圍為深圳市寶安區(qū)福永街道辦，總服務面積為56 km2。污水廠廠址位于福永西部高新技術產業(yè)園的范圍內，南臨深圳國際機場，在灶下涌和蝦山涌之間，規(guī)劃用地面積約20.29 hm2，實際用地面積約14.18 hm2。

福永污水處理廠工程遠期設計總規(guī)模25萬m3/d，近期設計規(guī)模12.5萬m3/d，出水水質執(zhí)行國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級A標準，尾水排放至蝦山涌。

2 工程規(guī)模

2.1 規(guī)劃年限與污水水量

根據深圳市污水規(guī)劃，福永污水處理廠近期設計年限為2010年，遠期設計年限為2020年。

福永街道辦老城區(qū)排水為分流制與合流制并存，主要以合流制為主。根據規(guī)劃，近期對于福永街道辦的排水體制執(zhí)行合流制和分流制并存的原則，即新規(guī)劃區(qū)嚴格執(zhí)行分流制，已建城區(qū)暫時維持現狀合流制系統(tǒng)，主要實施截流制改造，將旱季污水、初期雨水進行截流；遠期部分地區(qū)保留合流制，其余地區(qū)逐步調整和完善為分流制排水體制，最終形成為截流式合流制與分流制并存的排水體制。

結合近、遠期排水體制，通過綜合用水量預測法、分類單位用水量指標預測法對福永污水系統(tǒng)內的污水量規(guī)模進行雙重預測和復核，確定污水廠近期全部為合流制水量，截流倍數取2.0，旱季平均流量12.5萬m3/d，雨天流量37.5萬m3/d；污水廠遠期10萬m3/d規(guī)模為合流制水量，截流倍數取2.0，旱季平均流量25萬m3/d，雨天流量45萬 m3/d。

2.2 污水水質

根據深圳市的城市規(guī)劃定位，以現狀污水水質資料為基礎，參考同類城市污水廠進水水質情況，結合環(huán)評報告里推薦的進水水質，并考慮隨著城市建設的發(fā)展，排水系統(tǒng)將逐步完善，排水體制由合流制完善為完全分流制，對污水處理廠設計進水水質進行預測。確定福永污水處理廠進水水質如下：

化學需氧量（CODcr） 260 mg/L

生化需氧量（BOD5） 150 mg/L

懸浮物（SS） 200 mg/L

總氮（以N計） 45 mg/L

氨氮（以N計） 35 mg/L

總磷（以P計） 5 mg/L

2.3 出水水質

根據深圳市環(huán)境保護局環(huán)評批復，該工程尾水受納水體為蝦山涌，出水執(zhí)行國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）中的一級A標準，即主要設計出水水質為：

化學需氧量（CODcr）≤ 50 mg/L

生化需氧量（BOD5） ≤10 mg/L

懸浮物（SS） ≤10 mg/L

總氮（以N計） ≤15 mg/L

氨氮（以N計） ≤5 mg/L（水溫＞12°）

氨氮（以N計） ≤8 mg/L（水溫≤12°）

總磷（以P計） ≤0.5 mg/L

糞大腸菌群數 ≤103個/L

3 工藝設計方案

3.1 污水處理工藝

3.1.1 污水處理工藝的針對性選擇

福永污水處理廠是一座較大規(guī)模的污水處理廠，所采用的工藝必須是成熟、可靠的，同時也要考慮工藝的先進性、運行的穩(wěn)定性、調整的靈活性和出水的安全性。

分析福永污水處理廠進水水質特點，近階段污水處理廠進水主要為合流制污水，呈現低碳高氮磷的水質特性?？梢灶A測，在污水廠建成運行后，旱季和雨季的污水水質變化幅度大將是一個不可避免的問題，因此在工藝選擇中應充分考慮處理工藝能夠適應水質大幅度變化，尤其是要適應在低水質濃度時能夠達標排放。通過方案比選，福永污水處理廠采用多模式AAO污水處理工藝。

多模式AAO污水處理工藝可以根據進水水量、水質特性和環(huán)境條件的變化，靈活調整運行模式，既可按常規(guī)AAO工藝運行，也可按改良AAO工藝或倒置AAO工藝運行，在提高處理效果基礎上，保證工藝可靠性，因此對進水水質變化的適應性，對出水水質達標的保證性、運行靈活性要更好。

3.1.2 污水處理工藝的運行模式

多模式AAO工藝可以形成以下幾種運行模式。

（1）模式一——常規(guī)AAO法

污水依次流經厭氧、缺氧、好氧區(qū)，混合液回流至缺氧區(qū)，二沉池污泥回流至厭氧區(qū)，形成常規(guī)AAO法。

常規(guī)AAO生物脫氮除磷處理工藝流程詳見圖1。

圖1 常規(guī)AAO生物脫氮除磷處理工藝流程圖

（2）模式二——改良AAO法

污水按一定比例分別進入預缺氧區(qū)和厭氧區(qū)，隨后經過缺氧、好氧區(qū)，混合液回流至缺氧區(qū)，二沉池污泥回流至最前端預缺氧區(qū)，形成改良AAO法。該運行模式進水分兩部分，小部分至預缺氧區(qū)用于提供反硝化的碳源，大部分至厭氧區(qū)，以滿足后續(xù)處理單元的碳源需求。由于外回流污泥中的硝酸鹽氮在預缺氧區(qū)被反硝化，故可降低或消除硝酸鹽對厭氧區(qū)釋放磷的影響，從而保證系統(tǒng)除磷效果。

改良AAO生物脫氮除磷處理工藝流程詳見圖2。

（3）模式三——倒置AAO法

污水按一定比例分別進入缺氧區(qū)和厭氧區(qū)，混合液及二沉池污泥均回流至最前端的缺氧區(qū)，形成倒置AAO法。該運行模式進水亦分兩部分，大部分至缺氧區(qū)，小部分至厭氧區(qū)，位于最前端的缺氧區(qū)微生物可充分利用進水中豐富的碳源反硝化回流混合液和污泥帶來的硝酸鹽氮，從而起到強化脫氮的效果。

倒置AAO生物脫氮除磷處理工藝流程詳見圖3。

3.1.3 污水處理工藝流程

福永污水處理廠污水處理工藝流程見圖4。

3.2 污泥處理工藝

福永污水處理廠近期旱季總污泥量為19.18 t/d，雨季污泥總量考慮1.2系數，則雨季污泥總量為23.0 t/d。

圖3 倒置AAO生物脫氮除磷處理工藝流程圖

圖4 污水處理工藝流程圖

結合該工程的特點，由于污水處理工藝采用生物除磷技術，為避免污泥處理過程中磷的厭氧釋放，污泥處理采用機械濃縮脫水的方案。脫水機房中，污泥脫水設備采用離心式濃縮脫水一體機，采取全封閉形式，以減小對大氣的影響和污染。脫水后的污泥貯存，采用封閉性能良好的污泥料倉，可以使原本環(huán)境最為惡劣的污泥區(qū)的環(huán)境大為改善。同時，為保證進脫水機污泥濃度均勻性及降低離心機購置費用，該工程將儲泥池設計成撇水池形式，撇水后污泥含水率取98.5%。污泥處理流程見圖5。

圖5 污泥處理工藝流程圖

4 工程設計

（1）粗格柵進水泵房

粗格柵進水泵房一座，土建按遠期雨天規(guī)模45萬m3/d設計，設備按近期雨天規(guī)模37.5萬m3/d配置。

粗格柵與進水泵房合建，平面尺寸24.4 m×22.6 m，池深14.9 m。粗格柵采用B=1.8 m鋼絲繩牽引式格柵除污機4套，柵隙20 mm，安裝角度為75°，功率4.0 kW。

進水泵房近期配泵6臺，雨季6臺全開，旱季開3臺，2臺變頻；遠期增加2臺，雨季7用1備，旱季5用3備。單臺流量Q=745 L/s，揚程H=17.7 m，功率195 kW。

（2）細格柵及曝氣沉砂池

細格柵及曝氣沉砂池一座，土建按遠期雨天規(guī)模45萬m3/d設計，設備按近期雨天規(guī)模37.5萬m3/d配置。

細格柵及曝氣沉砂池采用合建型式，平面尺寸44.65 m×24.1 m，細格柵寬1.8 m，轉鼓細格柵共6套，近期安裝3套，柵隙6 mm，安裝角35°，功率1.5kW。

曝氣沉砂池共4格，平面尺寸為22 m×24.1 m，單格凈寬4.5 m。

每格安裝鏈板式刮砂機1臺，近期安裝2臺，寬B=1 000 mm，功率0.12 kW。

曝氣量按0.2 m3空氣/m3污水配置，在細格柵的架空渠道下設鼓風機房間，共設風機4臺（3用1備），近期安裝3臺羅茨風機（2用1備），單機風量675 m3/h，風壓4.5 m，功率15 kW。

（3）生物反應池

生物反應池采用多模式AAO工藝，近期實施1座，設計規(guī)模12.5萬m3/d，每座分2組池。

AAO生物反應池平面尺寸為111.5 m×104.8 m，每座AAO池中分厭氧區(qū)、缺氧區(qū)和好氧區(qū)。厭氧區(qū)停留時間2 h，缺氧區(qū)停留時間3 h，好氧區(qū)停留時間8.6 h，總水力停留時間13.6 h，設計有效水深為6.5 m。高峰時供氣量為30 188 m3/h，氣水比為5.8∶1，污泥外回流比為50%～100%，混合液回流比為100%～300%。

兩組池共用一條進水渠，在厭氧、缺氧段各設置多個進水點，具體為第一、二、四、五格設4處進水點，配置可調堰門，根據各種不同的情況，合理分配進水量，同時滿足脫氮除磷對碳源合理分配的要求。進水渠末端設電動渠道閘門，關閉進水可調堰門，開啟末端渠道閘門，可實現對生物反應池的超越。

每組池設一條混合液配水渠。在第一、第二、第三格各設一進水點，配置渠道閘門，滿足各種運行模式對混合液內回流點的要求。

每組池設單獨外回流污泥渠，污泥外回流均回流至第一格，保證生物處理系統(tǒng)的泥量平衡。

（4）二沉池配水井

二沉池配水井按12.5萬m3/d規(guī)模設計，近期共1座，服務于四座二沉池。

配水井為圓形池，內徑φ10 m；配水井兩側設污泥泵房，污泥泵房內安裝剩余污泥泵3臺（2用1備），采用潛水排污泵，單泵流量40 L/s，揚程7.3 m；外回流污泥泵6臺（4用2備），配泵按回流比100%計，選用潛水軸流泵，單泵流量360 L/s，揚程4.5 m，水泵出水采用固定堰控制。在污泥泵房上部安裝有2 t的電動葫蘆一臺，便于水泵的安裝和維修。

（5）二沉池

二沉池按12.5萬m3/d規(guī)模設計，近期共4座。二沉池采用圓形周進周出形式，直徑45 m，池邊水深4.3 m。每座二沉池安裝有水平管式吸泥機一套，功率0.55 kW。

（6）自動反沖洗濾池

自動反沖洗濾池按12.5萬m3/d規(guī)模設計，近期共1座，每座分6條廊道。單池濾池單元面積143 m2，單池結構尺寸 3 0.5 m×4.9 m×2.8 m，高峰流量設計濾速8.0 m/h。

（7）紫外線消毒渠

紫外線消毒渠按12.5萬m3/d規(guī)模設計，近期共1座，單座消毒渠平面尺寸13.0 m×5.54 m，分2條渠道，每條渠道寬2.62 m。

紫外燈管采用低壓高強燈管，近期實施2套，每套處理規(guī)模6.25萬m3/d，配套水位控制拍門。

（8）鼓風機房

鼓風機房一座，平面尺寸為41.5 m×15.2 m，土建按遠期25萬m3/d規(guī)模設計，設備按近期12.5萬m3/d規(guī)模配置。

鼓風機采用多級離心鼓風機，鼓風機房內共設風機6臺，近期安裝3臺，單機風量168 m3/min，風壓7.5 m水柱，功率315 kW。

（9）撇水池

撇水池按12.5萬m3/d規(guī)模設計，近期共2座。每座直徑10 m，有效水深3.5 m。每座撇水池安裝有懸掛式中心傳動濃縮機一套。

（10）污泥濃縮脫水機房及污泥料倉

污泥濃縮脫水機房一座，土建按遠期25萬m3/d規(guī)模設計，設備按近期12.5萬m3/d規(guī)模配置。脫水機房內設置4臺離心濃縮脫水機（3用1備），近期安裝3臺（2用1備），單機能力60 m3/h，功率66 kW。

污泥料倉共2座，每座容積為200 m3。

（11）除臭工程

福永污水處理廠位于《環(huán)境空氣質量標準》（GB 3095—1996）二類區(qū)，根據《環(huán)境影響報告書》，執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）中惡臭污染物廠界標準值的二級標準。該工程在全廠范圍內對有惡臭產生的構筑物采用了加蓋除臭，體現了循環(huán)經濟、環(huán)境友好的設計理念。需除臭的構筑物包括粗格柵及進水泵房、細格柵及曝氣沉砂池、生物反應池、撇水池、污泥脫水機房和污泥料倉，對上述臭氣源采用加蓋密封、負壓吸引、分區(qū)集中除臭的方案。污水處理廠除臭分為預處理區(qū)、生化處理區(qū)以及污泥處理區(qū)3個系統(tǒng)。通過方案比較，綜合考慮運行管理的方便以及運行成本等因素，采用模塊式生物組合濾池除臭工藝。

5 結語

（1）福永污水處理廠近期全部為合流制水量，截流倍數取2.0，旱季平均流量12.5萬m3/d，雨天流量37.5萬m3/d。

（2）根據合流制進水低碳高氮磷水質特性，福永污水處理廠采用多模式AAO處理工藝，適應水量水質變化，確保處理出水達到一級A標準。

（3）污泥采用機械濃縮及脫水污泥倉儲式存放方式，減少厭氧狀態(tài)磷的外釋及污泥對環(huán)境的污染。

（4）全廠范圍對有惡臭產生的構筑物采用了加蓋除臭工藝，體現了循環(huán)經濟、環(huán)境友好的設計理念。