凌世彬

（廣東城建達設計院有限公司，廣東 佛山 528000）

0 引言

隨著城市發(fā)展，排入污水廠的污水不單單有生活污水、生活廢水，還有工業(yè)污水及工業(yè)廢水，一般情況下均是以生活污水為主。然而部分工業(yè)廠區(qū)確是工業(yè)污水為主，為此需要不一樣的處理工藝，尤其要求工業(yè)廠區(qū)污水先經過預處理再接入污水廠。在工業(yè)園區(qū)內建設污水處理廠，有利于工業(yè)污水的收集及處理，可以實現經濟效益、社會效益、環(huán)境效益的統一。

本文以佛山市三水區(qū)云東海街道民營工業(yè)園污水處理廠工程勘察設計為例，探討了污水廠的工藝設計選擇及其人性化設計。

1 工程概況

民營工業(yè)園污水處理廠項目位于佛山市三水區(qū)民營工業(yè)園區(qū)中部，北側緊鄰大朗渦涌，南面是工業(yè)園區(qū)，西面有少量居民。污水處理廠廠區(qū)占地面積約9340m2，總建筑面積 4786.4m2。

佛山市三水區(qū)云東海街道民營工業(yè)園主要有從事電子、紙品印刷、塑料制品、五金生產的企業(yè)。本項目納污范圍內企業(yè)共有87 家。據調查，民營工業(yè)園的現狀排水體制為雨污合流制。目前民營工業(yè)園內工業(yè)企業(yè)的生產廢水，都是自建廢水處理設施進行處理后，執(zhí)行廣東省地方標準《水污染物排放限值》（DB 44/26—2001）中的二級標準，分別排入南渦涌或大塱渦涌[1]。而企業(yè)的生活污水和周邊村莊居民的生活污水，則未經處理或簡單處理后，通過市政管網進入河涌。根據《佛山市三水區(qū)大塱渦涌（含寶月引涌、南渦涌）“一河一策”綜合整治方案》，為削減入河污染負荷，并防止企業(yè)偷排漏排現象，西南街道擬在大塱渦涌南側的地塊建設民營工業(yè)園污水處理廠。因此，工程方案的選擇和實施應緊密與規(guī)劃協調，并充分考慮目前的實際狀況，從“遠期符合規(guī)劃，近期易于實施”。

污水廠設計污水處理能力為8000m3/d，其中生活污水處理能力為2500m3/d，工業(yè)廢水處理能力為5500m3/d，出水水質達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A 標準及廣東省地方標準《水污染物排放限值》（DB 44/26—2001）的較嚴值[2]。項目建設內容包括污水處理廠及污水管網，其中污水處理廠主要構筑物為提升泵房、曝氣沉砂池、調節(jié)池、初沉池、厭氧/缺氧/好氧池、MBR 膜池、紫外線消毒設備、巴氏計量槽、污泥池、BBR 設備間、鼓風機房、配電間、倉庫、加藥間、污泥壓濾間、污泥堆棚、除臭車間、綜合樓等。

2 工藝設計

2.1 污水廠選址

廠址位于民營工業(yè)園中部，興業(yè)路以北、大塱渦涌以南。該選址具有如下優(yōu)點。

（1）該位置位于工業(yè)園區(qū)中部，便于納污范圍內污水的收集，節(jié)省集污管網的投資。

（2）該位置靠近大塱渦涌，便于污水處理后的排放。根據水體功能區(qū)劃，大塱渦涌執(zhí)行《地表水環(huán)境質量標準》（GB 3838—2008）中的地表水Ⅳ類水體標準[3]。

（3）位于園區(qū)非主導風的風向，避免對園區(qū)內其他企業(yè)環(huán)境造成影響。

（4）位于工業(yè)園內，離居民區(qū)較遠，土地利用條件好。

（5）該地塊目前屬于荒地，有利于污水處理廠的建設。

（6）水電供應條件良好，場地平坦。

2.2 預處理工藝及提升泵房人性化設計

本次工藝采用A20+MBR，為了避免MBR 膜被堵塞，需要預處理。本次預處理一道工序為精細格柵，柵條間隙2mm。一開始是考慮采用1mm 間隙，但是考慮到后期維護成本及堵塞次數，還是將間隙設計為2mm。且精細格柵前方還有一道細格柵，柵條間隙5mm。

提升泵房深11.3m，采用沉井施工，內部的格柵間二次澆注施工。粗格柵寬度1 米，需要人下去綁鋼筋，當時正值夏天，工人下去施工，扣除模板厚度后空間只剩下0.8m，非常炎熱，為此以后設計應進一步考慮施工的舒適性，在保證過柵流速的前提下增加施工空間。

2.3 事故調節(jié)池的人性化設計

考慮到進水包含工業(yè)廢水，工業(yè)廢水流量及質量有很大的變化，為此需要設置事故調節(jié)池。本工程受場地面積限制，調節(jié)池設置在壓濾機房下方。深約11m。事故調節(jié)池主要用來調節(jié)進水水量、水質的不均勻性，同時對生化反應池可能有的事故起到緩沖的作用。本項目設計的污水處理廠設計僅考慮近期污水處理，不考慮遠期建設需要，設計一座調節(jié)池，分四格，每格可以單獨運行，以便事故和調節(jié)靈活轉換使用。調節(jié)池設計成環(huán)形回流式，兼有推流和完全混合的流態(tài)。池內安裝高速水下攪拌器4 臺，污水提升泵4 臺，其中事故污水泵2 臺，調節(jié)池污水泵2 臺。為了保證檢修，污水提升泵單獨做了一個車間來擺放。而水下攪拌器安裝在池內，檢修是個麻煩事情。如果工人下去檢修，3 層樓高的深度，實在是危險，為此每個攪拌器上方都設置了蓋板。長寬能滿足水下攪拌樁通過耦合裝置提升上地面，極大的方便后期維護管養(yǎng)。關于事故調節(jié)池的排空問題，我們也是設置了集水坑及坡度，通過污水泵提升。事故調節(jié)池需要加藥調節(jié)，本工程加藥罐均設置攪拌措施，避免沉積。

2.4 除臭裝置的布置

城市污水中會有氨氣、甲硫醇、硫化氫、甲硫醚、三甲胺等化合物，這些物質在污水輸送和處理過程中會散發(fā)惡臭，影響人們身心健康。本工程處于工業(yè)繁華地段，因此，污水處理設施應設置良好的除惡臭措施。格柵間、壓濾機房及輻流式沉淀池會散發(fā)臭味，尤其是夏天。考慮到附近是工業(yè)廠區(qū)且污水廠內綜合樓有人長期值班管理，需對重要部位進行封閉，通過風管抽吸到生物除臭裝置統一進行處理。本次采用生物脫臭法，由于多孔材質的生物載體的開發(fā)，目前微生物脫臭法已廣泛應用于污水處理設施中，其運營成本較低，脫臭效果良好。

2.5 污水及污泥處理工藝選擇

城市污水的二級處理通常可選用生物法、化學法及物理化學法等。從技術經濟綜合比較，生物法與化學法和物理化學法相比具有處理效率高、運行費用低、效果好、運行穩(wěn)定、運行經驗豐富的等優(yōu)點。所以無論是工業(yè)廢水還是生活污水都廣泛采用生物方法進行處理[4]。由于本次設計既有生活污水，又有工業(yè)廢水，為了保證污水廠的出水水質，采用了A2/O+MBR 膜工藝，出水可達一級A 標準，后續(xù)構筑物較少，后續(xù)構筑物投資及運行費用有所簡化，工藝占地面積較低，不需要另設二沉池。

通過和傳統的活性污泥法及生物膜法比較。MBR工藝有以下特點：①出水水質可達一級A 標準，而且出水穩(wěn)定，出水基本沒有懸浮固體；②運行控制更加靈活穩(wěn)定。膜將微生物完全截流在反應器內，基本實現了水力停留時間和污泥齡（SRT）分離；③適應力強，耐沖擊強，適合工業(yè)廢水水質水量變化大的特點；④脫氮除磷效果好；⑤有機物去除率高。污水中的大分子難降解成分在生物反應器內有足夠的停留時間，使得時代時間長的細菌也能生長，為系統的多樣性提高了條件，極大的提高了難降解有機物的降解百分比；⑥模塊化設計更易于安裝及擴容，靈活性大大提高；⑦系統結構比較緊湊，可實現全程自動化控制，節(jié)約用人成本，運行管理方便；⑧生物反應器保持著較高的污泥濃度，從而降低污泥負荷提高了容積負荷，進而減少反應器容積和系統的占地。產生的剩余污泥量很少，大大降低了污泥處理和處置的費用。

本工程剩余污泥的穩(wěn)定性也比較高，對其進行直接脫水處理，脫水污泥含水率能夠滿足外運的要求，根據本工程的污泥處理要求，擬采用的污泥處理工藝流程為剩余污泥→污泥濃縮池→儲泥池→污泥脫水→外運。

首先是污泥濃縮，目的主要在于減容，剩余污泥含水率99%以上，體積很大，國內目前以重力濃縮為主，通過濃縮減少污泥體積，減少后續(xù)處理費用。本次也是優(yōu)先采用重力濃縮池，能耗較低。其次，考慮到濃縮脫水一體機在投資上高，運行過程中需不斷用清水清洗濾布，產生濾液水量較大；離心脫水機運行費用最高，占地大，噪聲大；板框壓濾在投資、運行成本、出泥含水率上均偏低且壓濾過程不需反洗水，本工程采用板框壓濾機，污泥壓濾后填埋交由有污泥處理資質的公司進行處理。

2.6 資源復用

本工程設置了中水管，中水系統用途為：加氯系統所需動力水、脫水機房沖洗用水及廠區(qū)中水用水。MBR膜出水經過紫外線消毒管及巴氏計量槽后，通過水泵將最終出水提升，經過中水過濾器過濾則可達到中水水質標準?？梢猿浞掷盟Y源。避免重復利用生活用水，造成浪費。

2.7 景觀設計

污水廠自身是環(huán)保工程，環(huán)保意識特強，苗木采用鄉(xiāng)土節(jié)水型樹種為主，綠化標準為高標準，要求四季有景。在生產區(qū)根據不同的建筑環(huán)境選擇不同的植物品種，既考慮達到花園式工廠美觀的目的，又兼顧防噪聲、防污染、除臭氣等功能要求。在有氣味的建（構）筑物旁，選擇抗污染臭氣強的樹種，在變配電室、鼓風機房旁，種植一些灌木及花卉，達到吸音減噪，又美化環(huán)境的作用。通過種種手法，使本工程設計成為園林生態(tài)化的污水處理廠。

在較寬闊的廠區(qū)主干道兩側人行道上種植高大等距的喬木，形成行列式的林蔭道。4m 寬單車道外采取交錯排列種植方式，多選窄樹冠樹種。根據道路走向，合理布置向陽、耐蔭樹種。在道路交叉、轉彎處，綠化樹種以灌木為主，高度不超過0.7m。整個道路綠化樹種選擇，考慮形態(tài)美觀，樹冠高大，枝葉繁密，適應性強和抗污力強，病害少，不產生污染環(huán)境的樹種。喬木栽植應距建筑外墻3m 以外，距地下管線2m 以外；灌木栽植應距建筑物外墻1.5m 以外。

3 進廠主管的抗震設計

本工程除了污水廠外，還配套建設8km 的污水管網，主要采用頂管施工。管道位于南豐大道中央綠化帶內?？紤]到進廠主管深8m，管徑DN1000mm，如若地震過程中遭遇破壞，檢修維護非常困難，且會造成污水外溢，對社會及人民生活造成不利影響，為此對主管進行抗震設計論證計算，確保進廠主管滿足抗震要求[5]。按國家標準《中國地震動參數區(qū)劃圖》（GB 18306—2015），本場地抗震設防烈度為Ⅶ度，場地地震動峰值加速度值為0.125g，反應譜特征周期為0.45s。

根據《室外給水排水和燃氣熱力工程抗震設計規(guī)范》（GB 50032—2003）5.5.1 條，埋地管道的地震作用，僅考慮剪切波進行時對不同材質管道產生的變位或者應變，可不計算地震作用引起管道內的動水壓力。

地下直埋直線段管道沿管軸向的位移量值Δpl，k，計算方式如下：

管道形狀（當管道為圓形時為1，矩形為2）gx=1。

管道周長Cg=πD1=3768。

管道分節(jié)長Lg=2000mm。

場地類別cdlb=3。

設計地震分組dzfz=1。

抗震設防烈度kzsfld=7。

管道埋設深度處土層的剪切波速（mm/s）Vsp=141000，gl=9810。

沿管道方向土體的單位面積彈性抗力K1=0.06。

管道材質的彈性模量（Mpa）E=31500N/mm2。

管道的橫截面積（mm2）A=πD1t=376800。

Tg=0.45。

設計基本地震加速度a=0.125。

剪切波作用下的作用效應：

L=2Vsp*Tg/3=42300mm；

半個剪切波視波長度范圍內的管道接頭數量n：

管道按照每段不大于100m 進行劃分，管道采用鋼承口連接。

本工程設防烈度為Ⅶ度，無須進行抗震滑動驗算。根據規(guī)范10.1.4，本次設計的檢查井等附屬構筑物無須抗震驗算。

4 結語

綜上所述，污水廠工藝及設計的優(yōu)化對出水水質有極大影響，且人性化設計對保證施工安全及減少事故具有重大意義，為此設計單位需結合進水水質確定合理的工藝，既能方便施工，又能方便后期維護管養(yǎng)，確保出水水質達標。為了保證入廠主干管的安全，需要對其進行抗震設計驗算。