萬水龍，姚行平

（1. 上海市奉賢區(qū)排水運行管理中心，上海 201400；2. 上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海 200092）

1 工程概況

奉賢區(qū)位于上海市南部，北倚黃浦江，南臨杭州灣，距離市中心約42 km。奉賢東部污水處理系統(tǒng)服務范圍為金匯港以東地區(qū)，主要包括奉城中心鎮(zhèn)、金匯鎮(zhèn)、四團鎮(zhèn)、青村鎮(zhèn)、錢橋社區(qū)以及海灣中心鎮(zhèn)等各鎮(zhèn)（區(qū)），總服務面積約334.5 km2，總服務人口35 萬人。

奉賢東部污水處理廠規(guī)劃年限至2020 年，規(guī)劃污水量為20 萬m3／d。一期工程服務對象以生活污水為主，處理規(guī)模為5 萬m3／d，出水執(zhí)行上海市污水綜合排放標準二級標準，采用多點進水A／O處理工藝，尾水排放杭州灣，2007 年投入運行，擬提標改造至《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級B 出水標準。

奉賢東部污水處理廠擴建工程服務范圍主要是星火開發(fā)區(qū)，處理對象以工業(yè)廢水為主（工業(yè)廢水與生活污水比例約為7 ∶3），處理規(guī)模為7 萬m3／d。星火開發(fā)區(qū)工業(yè)廢水以石化、醫(yī)藥、化工、印染、造紙等為主。擴建工程污水處理采用水解酸化—A／A／O 工藝，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級B 標準，尾水與一期工程匯合后排放杭州灣，于2009 年建成通水。

2 工程規(guī)模

2.1 設計水量

奉賢東部污水處理廠擴建工程設計規(guī)模7 萬m3／d，總變化系數(shù)K=1.34，各構筑物除生物反應池按平均流量設計外，其余構筑物按高峰流量設計。

2.2 設計進出水水質(zhì)

參照類似地區(qū)污水廠的設計及實際進水水質(zhì)，結合《污水納入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標準》，并考慮到企業(yè)因突發(fā)情況超標排放及部分企業(yè)不能達標排放，進水水質(zhì)應留有余地。污水處理尾水排放杭州灣，排放達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）二級標準即可，但考慮到長江、杭州灣水質(zhì)要求可能進一步提高等因素，擴建工程污水處理的出水水質(zhì)按《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級B 標準執(zhí)行。據(jù)此確定擴建工程的主要進水水質(zhì)及出水水質(zhì)如表1。

表1 擴建工程進出水水質(zhì)表Tab.1 Water Quality of Influent and Effluent

3 工藝設計方案

3.1 污水處理工藝

3.1.1 污水處理工藝路線

根據(jù)對星火開發(fā)區(qū)污水水質(zhì)的多層次分析以及類似工程設計經(jīng)驗，開發(fā)區(qū)污水在做好企業(yè)預處理達到規(guī)定的納管標準后，采用二級生物處理法在技術上是可行的，經(jīng)濟上也比較合理。但由于開發(fā)區(qū)企業(yè)較多，污水的水質(zhì)和水量在時間分布上很不均勻，因此必須采取有效的預處理措施，對水質(zhì)水量進行均化，以確保二級生物處理過程的有效進行。據(jù)此確定污水處理工藝路線為：企業(yè)預處理達到納管標準→污水廠預處理→生化處理

3.1.1 預處理工藝

（1）預處理目的

根據(jù)本工程所處理污水的特性及二級生化處理工藝的要求，預處理應達到緩解水質(zhì)波動對活性污泥的沖擊和去除懸浮固體，減輕后續(xù)生物處理負荷兩個目標。

（2）預處理工藝

根據(jù)預處理要達到的目標，本工程采用沉砂、調(diào)節(jié)的方法。調(diào)節(jié)池通常有線內(nèi)設置和線外設置兩種，由于線內(nèi)設置的均質(zhì)、均量效果好，因此本工程推薦采用線內(nèi)設置調(diào)節(jié)池。組成形式如下：沉砂池出水→調(diào)節(jié)池→水解酸化池。

3.1.2 水解酸化處理工藝

對開發(fā)區(qū)廢水水質(zhì)的分析結果表明，各企業(yè)廢水COD 濃度均較高，但可生化性較好，經(jīng)各企業(yè)預處理后，易生物降解或者SS 中含有的COD 得到了較大的去除，廢水可生化性下降。進水水質(zhì)確定B／C比約為0.36，屬于可生化處理廢水。為改善污水的可生化性，必須通過厭氧處理實現(xiàn)難降解有機物的轉化，通過分子結構的改變（如開環(huán)、斷鍵、裂解、基團取代、還原等）使結構復雜的難生物降解有機物轉化為可慢速或快速降解的有機物。除此之外，水解酸化過程還能提高微生物的活性，抵抗有毒有害物質(zhì)侵害，防止污泥膨脹和微生物的流失。因此，需在好氧生化處理階段前增設厭氧水解（酸化）處理工藝。通過向水解酸化池投加FeSO4，在除磷、脫色的同時，還可通過增加還原作用而提高水解酸化效果。

由于本工程污水處理規(guī)模較大，因此采用帶沉淀池的水解酸化池，即在水解酸化池后設置中沉池，中沉污泥回流至水解酸化池，以保持水解酸化池內(nèi)一定的污泥濃度。此法由于系統(tǒng)內(nèi)活性污泥濃度靠污泥回流獲得，存在污泥回流量大、污泥濃度低的特點。

3.1.3 生物脫氮除磷工藝

A／A／O 工藝處理效果良好，且管理比較方便，并且有許多改良工藝，可以靈活運行，因此本工程采用此工藝。

A／A／O 工藝是一種典型的除磷脫氮工藝[1-3]，其生物反應池由ANAEROBIC（厭氧）、ANOXIC（缺氧）和OXIC（好氧）三段組成，其典型工藝流程見圖1。這是一種推流式的前置反硝化型BNR 工藝，其特點是厭氧、缺氧和好氧三段功能明確，界線分明，可根據(jù)進水條件和出水要求，人為地創(chuàng)造和控制三段的時空比例和運轉條件，只要碳源充足（TKN／COD≤0.08或BOD／TKN≥3）便可根據(jù)需要達到比較高脫氮率。

常規(guī)生物脫氮除磷工藝呈厭氧（A1）／缺氧（A2）／好氧（O）的布置形式。該布置在理論上基于這樣一種認識，即：聚磷微生物有效釋磷水平的充分與否，對于提高系統(tǒng)的除磷能力具有極端重要的意義，厭氧區(qū)在前可以使聚磷微生物優(yōu)先獲得碳源并得以充分釋磷見圖1。

3.1.4 工藝流程的確定

綜上分析，確定污水處理工藝流程見圖2。

3.2 污泥處理工藝

圖1 污水處理A／A／O 工藝流程圖Fig.1 Flow Chart of A／A／O Process

本工程污泥處理采用污泥機械濃縮脫水的方案，縮短污泥的停留時間，減少和避免污泥液中磷的釋放，污泥濃縮脫水至含水率80 %，外運至奉賢區(qū)污泥處理廠進行好氧發(fā)酵進一步處理。污泥處理流程見圖3。

圖2 污水處理工藝流程圖Fig.2 Flow Chart of Wastewater Treatment

圖3 污泥處理工藝流程圖Fig.3 Flow Chart of Sludge Treatment

4 主要構筑物設計

4.1 污水處理構筑物

（1）粗格柵井及進水泵房

粗格柵間1 座，與進水泵房合建，矩形鋼筋混凝土結構。粗格柵井內(nèi)安裝2 臺寬1 100 mm，柵距20 mm，安裝角度75 °的機械粗格柵。在每臺格柵前設置1 臺1 000 mm×1 000 mm 電動鑄鐵閘門，用于格柵的檢修和切換使用。柵渣通過設在格柵后的螺旋輸送機和壓榨機輸送至垃圾桶內(nèi)外運處置。

進水泵房內(nèi)選用6 臺立式污水泵，4 用2 備，單泵設計流量為271 L／s，揚程為15.5 m，電機功率為75 kW。

（2）細格柵及曝氣沉砂池

細格柵井與沉砂池合建，分2 池。

細格柵井內(nèi)安裝2 套1 800 mm、柵距6 mm 的細格柵，安裝角度75 °，柵后設螺旋輸送機，用于細格柵柵渣的輸送，便于外運處置。為便于細格柵和沉砂池的檢修及分組運行，在細格柵前設置手動渠道閘門。

曝氣沉砂池單池平面尺寸為L×B=24 m×3.1 m，有效水深為2.6 m，水力停留時間為5.9 分鐘（高峰流量），在曝氣沉砂池底部設置超越曝氣沉砂池的超越渠道。曝氣沉砂池流態(tài)為旋流推進式，池中設垂直隔板，起到穩(wěn)流和截污的效果。

（3）調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池共2 座，鋼筋混凝土結構。單座尺寸為43.05 m×43.05 m×8.3 m，水深7.5 m，有效容積13 230 m3，水力停留時間9 hr，攪拌采用機械攪拌方式，設功率為3 kW 的潛水攪拌機32 臺。

（4）水解酸化池

水解酸化池共2 座，鋼筋混凝土結構。單座尺寸為67.15 m×45.25 m×9.9 m，水深9 m，有效容積26 017 m3，水力停留時間17.8 h，設4.5 kW 潛水攪拌機48 臺。

（5）中沉池

為將水解酸化后污水進行固液分離，去除易沉降顆粒，完成泥水分離，并將污泥經(jīng)回流泵房回流至水解酸化池，設鋼筋砼輻流式中沉池2 座，直徑45 m，水深4.5 m。池內(nèi)共設直徑45 m 全橋式周邊傳動刮吸泥機2 套。

（6）中沉池回流及剩余污泥泵房

為將中沉池排出污泥回流至水解酸化池以及將剩余污泥排出系統(tǒng)，保證水解酸化系統(tǒng)良好運行，設半地下式矩形污泥泵房1 座，內(nèi)安裝3 臺回流污泥泵（變頻，2 用1 備）和2 臺剩余污泥泵（變頻，1 用1 備）?；亓魑勰啾脼闈撍x心泵，參數(shù)為Q=243 L／s ，H=4.5 m，P=18.5 kW；剩余污泥泵為潛水離心泵，參數(shù)為Q=72 m3／h，H=8 m，P=5.5 kW。

（7）A／A／O 生物反應池

A／A／O 生物反應池1 座，分2 組，矩形鋼筋混凝土結構。

每池由厭氧段、缺氧選擇段和好氧段組成，有效水深均為6.0 m，其中厭氧段1 格，缺氧池3 格，每格平面尺寸為19 m×17.05 m。多點進水，多點內(nèi)回流，運行時可根據(jù)進水水質(zhì)靈活調(diào)節(jié)運行模式。為使池內(nèi)污泥保持懸浮狀態(tài)，并且與進水充分混合，每格設2 套潛水攪拌機（每套P=7.5 kW）。好氧池內(nèi)曝氣采用球型剛玉曝氣頭。

在每組A／A／O 反應池的末端設3 臺內(nèi)回流污泥泵，2 用1 備，Q=405 L／s，H=1.5 m，P=30 kW。

A／A／O 反應池主要設計參數(shù)：

設計水溫12 ℃設計好氧段泥齡17.3 d好氧區(qū)污泥負荷0.10 kgBOD5（／kgMLSS·d MLSS3.5 g／L MLVSS2.45 g／L總停留時間16.5 h有效水深6.0 m厭氧區(qū)停留時間1.3 h缺氧區(qū)停留時間4.0 h好氧區(qū)停留時間11.2 h設計氣水比5.8 ∶1外回流比100 %內(nèi)回流比100 %~200 %）

（8）二沉池

采用4 座直徑38 m 輻流式二沉池，設計表面負荷qmax=0.86 m3／（m2·h），水深4 m，每座配置1套周邊傳動刮吸泥機（雙臂），配套電機功率2×0.37 kW。

（9）二沉池配水井及污泥泵房

4 座二沉池均勻配水；回流污泥泵將二沉池排出污泥提升至生物反應池，維持A/A/O 反應池內(nèi)的污泥濃度；剩余污泥泵將剩余污泥排出系統(tǒng)，保證生物系統(tǒng)良好運行。泵房內(nèi)安裝外回流污泥泵6 臺（4 用2 備，Q=203 L／s，H=4.2 m，P=15 kW）。同時安裝剩余污泥3 臺（2 用1 備，Q=54 m3／h，H=13 m，P=5.5 kW）。

（10）加氯接觸池和加氯間

本工程設置一座加氯接觸池，投加復合式ClO2以保證污水廠尾水糞大腸菌群達標排放。二沉池出水在進入出水泵房之間加氯。加氯接觸池為折流式接觸反應池，鋼砼結構。平面內(nèi)凈尺寸為39 m×20.75 m，有效水深2.7 m，反應時間為30 min，加氯劑量6 mg／L。

設地上式框架結構加氯間1 座，軸線尺寸L×B=7.8 m×11.4 m，內(nèi)設15 kg／h 復合ClO2發(fā)生器2臺，2 用。

（11）出水泵房

出水泵房為鋼筋混凝土結構，泵房內(nèi)凈尺寸為14.75 m×9.6 m。泵井內(nèi)安裝潛水混流泵4 臺（3 用1備），單泵流量Q=362 L／s，揚程8.6 m，功率55 kW。每臺泵的出水管上設置1 套DN400 mm 的拍門。并設置1 套DN1200mm 重力流通道拍門。

（12）鼓風機房

設地上式框（排）架結構鼓風機房1 座，軸線尺寸L×B=25.2 m×10.5 m。鼓風機房內(nèi)設多級高速離心風機4 臺，3 用1 備。單臺供氣量為115 m3／min，出口風壓為7.2 m 水柱，電機功率為200 kW。

4.2 污泥處理構筑物

（1）儲泥池

設半地下式鋼筋砼結構儲泥池1 座，接納并儲存中沉剩余污泥、化學污泥及二沉池剩余污泥，池內(nèi)尺寸為L×B×H×格數(shù)=8.0 m×8.0 m×3.8 m×3 格，有效水深3 m。污泥總量10 305 kgDs／d，混合污泥體積1 227 m3／d，混合污泥停留時間8 h。每格儲泥池內(nèi)設置1 套水下攪拌機，以防止污泥的沉積。每套水下攪拌器的功率為2 kW。

（2）污泥濃縮脫水機房

設地上式框架結構污泥濃縮脫水機房1 座，平面尺寸為24.0 m×25.24 m，層高約為9.5 m。機房內(nèi)設置3 套離心濃縮脫水機（2 用1 備），每套處理能力524 kgDs／h，功率P=48 kW／套，同時處理奉賢東部污水處理廠一期、本期擴建工程污泥。配套設備包括進泥螺桿泵、污泥切割機、沖洗水泵、加藥泵和溶藥裝置等。脫水污泥由水平和傾斜螺旋輸送機送至專用的污泥車斗，污泥不落地，外運至奉賢污泥處理廠進行好氧發(fā)酵。

5 結語

（1）本設計方案可滿足7 萬m3／d 的擴建規(guī)模要求。

（2）污水處理廠擴建工程采用水解酸化—A/A/O 的組合處理工藝，該工藝在水解酸化后由于污水生化性能的提升，能顯著提高后續(xù)生物脫氮除磷的效率。

（3）多年運行處理后的尾水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級B 標準。

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