潘穎雅，李昀濤

（廣州市市政工程設(shè)計研究院，廣東廣州 510060）

1 項目概況

廣州市石井凈水廠位于廣州市白云區(qū)張村，服務(wù)面積33.0 km2。一期污水處理規(guī)模15萬m3/d，初期雨水處理規(guī)模30萬m3/d；污泥干化至含水率不大于40%后外運處置。廠區(qū)用地面積15.37 hm2（按遠期30萬m3/d控地）。污水采用改良A2/O工藝+深度處理工藝，污泥處理采用脫水干化技術(shù)。

石井凈水廠為全地埋式污水處理廠，主體處理構(gòu)筑物置于地下，上部空間設(shè)消毒池、變配電房、機修車間及綜合樓等建（構(gòu)）筑物，其余面積用作綠化景觀。地埋式污水廠具有節(jié)省占地、景觀效果好、對周邊環(huán)境影響少等優(yōu)點，得到越來越多的應(yīng)用[1-3]。

2 工藝設(shè)計

2.1 設(shè)計規(guī)模

用現(xiàn)狀人口計算，建設(shè)用地、自來水量等校核污水量相比較，綜合污水系統(tǒng)內(nèi)污水水量和初雨水量運行調(diào)控考慮，確定石井凈水廠一期建設(shè)規(guī)模為15萬m3/d，按遠期規(guī)模30萬m3/d控地。初雨處理設(shè)備規(guī)模為30萬m3/d。

2.2 設(shè)計水質(zhì)

設(shè)計進水水質(zhì)參考同系統(tǒng)內(nèi)污水處理廠進水水質(zhì)及同類城市污水廠進水水質(zhì)情況確定。尾水受納水體為石井河。處理后出水水質(zhì)應(yīng)達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級A水質(zhì)標準和廣東省地方標準《水污染物排放限制》（DB44/26-2001）一級標準。

初雨主要為雨季時來自污水管網(wǎng)的合流污水，包括降雨初期雨水與城市生活污水。結(jié)合國內(nèi)外案例及廣州中心城區(qū)已建類似工程的設(shè)計和運行水質(zhì)，考慮節(jié)省用地和節(jié)約投資，按照雨水一級強化工藝進行進、出水水質(zhì)的設(shè)計，確定初雨進、出水水質(zhì)。表1為石井凈水廠設(shè)計進、出水水質(zhì)。

表1 石井凈水廠設(shè)計進、出水水質(zhì)

2.3 工藝流程

工藝流程見圖1。

圖1 石井凈水廠工藝流程

2.4 總平面布置

石井凈水廠為地埋式布置，含地下與地面兩個構(gòu)筑物層：將提升泵房、沉砂池、生化池、二沉池、貯泥池、脫水機房、高效沉淀池等構(gòu)筑物置于地下層并控制運行過程中臭氣污染。消毒池、鼓風(fēng)機房、變配電房、出水計量渠、機修車間及綜合樓等布置在地面層。地埋覆土厚度越深，工程造價越高。地面覆土控制在1.6 m，既滿足上部區(qū)域的建設(shè)需求，又達到節(jié)約投資的目的。圖2為地下負一層平面布置。

2.5 主要構(gòu)筑物設(shè)計

2.5.1 粗格柵及提升泵房

圖2 地下負一層平面布置

粗格柵及提升泵房、細格柵及旋流沉砂池合建在地下負一層。按遠期60萬m3/d規(guī)模（30萬m3/d污水+30萬m3/d初雨）設(shè)計土建，一期45萬m3/d規(guī)模（15萬m3/d污水+30萬m3/d初雨）安裝設(shè)備。

粗格柵及提升泵房部分土建尺寸為30 m×30 m×17.3 m。粗格柵采用鋼絲繩牽引式格柵除污機：渠寬2.8 m，柵條間隙20 mm，N=3.0 kW；一期旱季運行1臺，雨季運行3臺。污水提升泵采用軸流泵：一期安裝6臺（2臺大泵4臺小泵）；一期旱季運行1大泵1小泵，雨季運行6臺泵。大泵單臺流量Q=1.31 m3/s，揚程H=2.2～8.3 m，功率N=220 kW；小泵單臺流量 0.87 m3/s，揚程 2.2～8.3 m，N=130 kW。

2.5.2 細格柵及旋流沉砂池

細格柵及沉砂池部分土建尺寸為53.1 m×23.3 m×5.7 m。一期安裝5臺轉(zhuǎn)鼓式細格柵：柵條間隙5 mm，渠寬2.7 m，單臺過水量1.48 m3/s，N=5.5 kW；一期旱季運行2臺，雨季運行5臺。安裝3臺旋流沉砂池：單池最大流量約7500 m3/h，停留時間約30 s；一期旱季運行2臺，雨季運行3臺。采用泵提排砂方式,一期設(shè)排砂泵2臺，單臺流量 12 L/s，N=2.2 kW。

2.5.3 改良A A O生化池

一期設(shè)2座，土建尺寸為120 m×60 m×6.9 m，有效水深5.8 m。池體采用方形池，分為厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)。水力停留時間HRT=11.70 h，其中預(yù)缺氧池為0.37 h，厭氧池為0.93 h，缺氧池為5.39 h，好氧區(qū)為5.01 h。污泥濃度MLSS=3.5 g/L，污泥負荷 Fw=0.110 kgBOD/(kgMLSS.d)，泥齡 10.48 d；采用微孔鼓風(fēng)曝氣充氧，氣水比5.56︰1。污泥回流比R=50%～100%，混合液回流比R=200%。每座池設(shè)置37臺潛水式攪拌器，回流污泥采用3臺變頻調(diào)速潛水軸流泵，混合液回流采用3臺變頻調(diào)速潛水泵，好氧區(qū)采用盤式微孔曝氣器。

2.5.4 矩形周進周出二沉池

一期設(shè)2座，土建尺寸為60 m×67 m×4.6 m。每座池分8格，單格寬為7.5 m，沉淀區(qū)長為58.6 m，池面有效水深3.4 m，總深為4.6 m。平均流量時停留時間4.9 h，設(shè)計表面負荷為0.95 m3/(m2·h)。每座池設(shè)8臺鏈式刮泥刮渣機(工作寬度為4.3 m，工作長度為56 m)、56臺DN200污泥控制閥。

2.5.5 高效沉淀池（含高效濃縮池）

高效沉淀池用于初雨處理，污水三級處理及其污泥濃縮。共5組，土建尺寸為63.2 m×38.0 m×7.8 m。每組均包括混合、絮凝和沉淀濃縮區(qū)。旱季時，污水三級處理部分使用4組，總規(guī)模共15萬m3/d。雨季時，污水三級處理部分使用2組，規(guī)模共15萬m3/d；初雨處理部分使用2組，規(guī)模共30萬m3/d。上述4組沉淀區(qū)污泥均排至（污泥濃縮）高效沉淀池（1組），雨季規(guī)模2.9萬m3/d，旱季規(guī)模1.1萬m3/d。

表2為高效沉淀池設(shè)計參數(shù)。

表2 高效沉淀池設(shè)計參數(shù)表

2.5.6 紫外消毒池

紫外消毒池一座，土建尺寸為14.3 m×13.7 m×4.6 m。設(shè)4條渠道。土建規(guī)模為30萬m3/d，設(shè)備安裝按15萬m3/d建設(shè)。

2.5.7 污泥濃縮池及干化車間

該項目的污泥包括剩余污泥、深度處理段污泥和初雨處理污泥三部分，前者進入污泥濃縮池，剩余污泥量24TDs/d，含水率98%；后兩者進入（污泥濃縮）高效沉淀池，污泥量54 TDs/d，含水率96%；濃縮后污泥均泵送至脫水干化一體機，脫水后污泥含水率小于40%。脫水干化間平面B×A=60 m×52.5 m。設(shè)螺桿泵 4臺，單臺 Q=85 m3/h，H=1.0 MPa，N=37 kW。脫水干化一體機4臺，單臺過濾面積500 m2，3用1備；一個脫水干化周期4 h，旱季每臺每天運行24 h，共6批次；雨季4臺干化機全部開啟，生化段暫停排泥。設(shè)2座污泥調(diào)質(zhì)池，單座有效容積280 m3。設(shè)2座活底污泥料倉，單座有效容積 60 m3。

2.5.8 加藥間

為化學(xué)除磷、高效沉淀池及污泥脫水干化加藥。除磷投藥量1.74 kgAl/kgP；污泥調(diào)制采用液體 PAC（濃度 10%），投藥量 30～50 kgPAC/tDS；絮凝劑采用干粉狀陽離子型PAM，投藥量 1～3 kgPAM/tDS。設(shè)制藥裝置一套：20 kg干藥/h(濃度為0.3%～0.5%的溶液)。

高效沉淀池加藥單元配置6臺PACL隔膜加藥泵，3臺大泵3臺小泵，旱季和雨季時大小泵均采用2用1備方式運行。配置6臺PAM投加螺桿泵，3臺大泵3臺小泵，在旱季和雨季時小泵和大泵均采用2用1備方式運行?；炷齽┩都恿浚ˋl2O3濃度10%）：旱季投加 51 mg/L；雨季（初雨）投加 293 mg/L；絮凝劑（旱季陰離子型 PAM）投加量：旱季1.0 mg/L；雨季（初雨）1.5 mg/L。

2.5.9 鼓風(fēng)機房

生化鼓風(fēng)機房為生化池供氧，土建尺寸為41.5 m×15.0 m，選用3臺單級高速離心鼓風(fēng)機，單臺風(fēng)量為 290 m3/min，風(fēng)壓為70 kPa，N=400 kW。

3 設(shè)計特點

3.1 地下組團式布置

石井凈水廠采用組團式緊湊布置，主要處理構(gòu)筑物建于地下，共分為粗格柵、進水泵房、細格柵及旋流沉砂池，AAO生化池及二沉池，污泥干化車間等組團，通過地下負一層車道下的綜合管溝相通，集中布置設(shè)備及地面層開孔。具有以下特點：

（1）地下模塊化緊湊布置，節(jié)省占地；

（2）減少了構(gòu)(建)筑物間距離，工藝流程能量損耗減少；

（3）組團功能區(qū)集中，便于設(shè)備維護，便于廠區(qū)日常運行管理；

（4）臭氣在地下層進行收集并分區(qū)域集中除臭，避免臭氣外溢對周邊環(huán)境的影響；

（5）主要構(gòu)筑物置于地下，上部空間土地充分考慮綠化和景觀，與周邊環(huán)境和諧統(tǒng)一。

3.2 多模式運行的高效沉淀池

石井廠內(nèi)使用高效沉淀池實現(xiàn)初雨一級處理，污水深度處理。雨季時，合流污水（含初雨）經(jīng)粗格柵、提升泵房、細格柵、沉砂池處理后送至高效沉淀池進行一級強化處理；旱季時，高效沉淀池用于污水的深度處理，避免了構(gòu)筑物的旱季閑置。高效沉淀池由旱季深度處理轉(zhuǎn)換為雨季合流污水處理時，在原池內(nèi)切換，帶泥啟動，解決了雨季合流污水處理設(shè)施快速啟動的問題。

3.3 土建優(yōu)化設(shè)計

石井進水廠基坑深度約15 m，周長約890 m，面積約36772 m2。根據(jù)地質(zhì)鉆探報告及地形條件，基坑深度范圍約為3.0～5.0 m深的淤泥層，3.0 m左右的砂層，滲透性大，采用連續(xù)墻+錨索支護結(jié)構(gòu)支護體系。在坑內(nèi)局部區(qū)域需進行坑內(nèi)加固，以確?；勇∑鸢踩?。采用ф500水泥攪拌樁@1000×1000進行坑內(nèi)加固，樁長10 m(有效樁長5 m+空樁5 m)。方案整體性好，基坑變形小，施工時對周邊環(huán)境影響較小，安全性高。

3.4 安全有效的通風(fēng)系統(tǒng)

石井凈水廠地下處理構(gòu)筑物除單獨加蓋除臭外，地下其余空間均考慮機械通風(fēng)。通風(fēng)系統(tǒng)地共劃分19個系統(tǒng)，送、排風(fēng)機采用箱式的離心風(fēng)機。排風(fēng)經(jīng)活性炭吸附處理后高空排放。室外新風(fēng)經(jīng)污水再生水冷卻處理至約27.5℃送入室內(nèi)。

地下空間按建筑防火分區(qū)布置劃分防煙分區(qū)，共設(shè)置5臺排煙機負責(zé)地下空間各區(qū)域的排煙，各防煙分區(qū)按不大于500 m2進行劃分并設(shè)置常閉的板式排煙口。對于無自然補風(fēng)的區(qū)域設(shè)置相應(yīng)的機械補風(fēng)系統(tǒng)。

4 結(jié)語

石井凈水廠采用地埋式組團布置，主要污水處理設(shè)施置于地下，地面空間景觀效果佳，與周邊環(huán)境和諧統(tǒng)一。該項目可處理污水和初期雨水，污染物削減量可達BOD522.5 t/d，CODCr39.0 t/d，SS 25.5 t/d，NH3-N3.75 t/d，TN 3.0 t/d，TP 0.525 t/d，運行后可減少大量污染物排至石井河。

[1]張學(xué)兵，陳雯，陽佳中，等.深圳市布吉污水處理廠工程建設(shè)及設(shè)計特點[J].給水排水，2008，34（8），25-27.

[2]施衛(wèi)娟.金港地下污水處理廠建設(shè)實踐與探索[J].西南給水排水，2013，35（4），21-23.

[3]李捷，隋軍，馬振強，等.昆明市第九、十污水處理廠的設(shè)計要點[J].中國給水排水，2013，29（6），58-60.