楊磊 趙健 郭瑜 王強(qiáng)

（成都市興蓉環(huán)境股份有限公司 四川成都 610041）

1 項(xiàng)目背景

隨著某區(qū)域人口數(shù)量持續(xù)增加，排水系統(tǒng)污水收集率逐漸提高，區(qū)域內(nèi)生活污水量迅速增長，污水廠現(xiàn)狀處理量已接近最大設(shè)計(jì)處理能力，新建污水處理廠是滿足污水處理需求的必要措施。因該區(qū)域周邊規(guī)劃建設(shè)比較成熟，土地使用面積有限，選擇采用全地埋雙層加蓋的建設(shè)形式［1-2］，并在地上建設(shè)景觀公園，消除傳統(tǒng)地上式污水處理廠對周邊環(huán)境的影響，節(jié)省用地，保證周邊地區(qū)的土地利用價(jià)值，提升污水處理廠的社會效益和環(huán)境效益。

因該區(qū)域內(nèi)城鎮(zhèn)污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)需達(dá)到地表 “準(zhǔn)IV類水”標(biāo)準(zhǔn)，即主要污染物COD、BOD、NH4+-N、TP 和SS 濃度達(dá)到地表IV 類標(biāo)準(zhǔn)，TN 濃度≤10 mg/L，所以新建污水處理廠生化池采用巴顛甫（Bardenpho）工藝［3-4］。該工藝與傳統(tǒng)A2/O 工藝相比，厭氧區(qū)中釋磷和反硝化的競爭減弱，后缺氧區(qū)微生物可利用內(nèi)碳源進(jìn)行反硝化，后好氧區(qū)可進(jìn)一步去除混合液中的氮?dú)獠⒀趸嘤嗟耐馓荚矗ㄈ绻都樱?，也可以增加DO 濃度降低二沉池中磷釋放的可能性。同時(shí)深度處理采用高效沉淀池+深床濾池［5-6］，進(jìn)一步降低TP 和TN 等污染物濃度，保證出水穩(wěn)定達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

本文以某污水處理廠為例，分析了高排放標(biāo)準(zhǔn)的全地埋污水處理廠的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為類似污水處理廠的設(shè)計(jì)建設(shè)提供參考。

2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

2.1 設(shè)計(jì)水質(zhì)水量

污水處理廠設(shè)計(jì)處理水量為10 萬m3/d，出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)采用《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 51/2311—2016），設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)如表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì) 單位：mg/L

2.2 建設(shè)形式

本項(xiàng)目污水處理廠的廠址周邊有大量住宅區(qū)，部分高端小區(qū)已經(jīng)建設(shè)完成，環(huán)境要求較高，且污水廠區(qū)域及周邊區(qū)域均已規(guī)劃為景觀公園，污水處理廠的建設(shè)需考慮與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，無論從視覺上、感官上均需做到和諧融洽，所以本項(xiàng)目采用全地埋式雙層加蓋的建設(shè)形式［7-8］，上部覆土建設(shè)景觀園林。全地埋式污水處理廠的建設(shè)，一方面解決了污水處理廠與周邊不協(xié)調(diào)的問題，另一方面可為周邊居民提供休閑娛樂場所。通過在污水處理廠頂部設(shè)置景觀園林，實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目的景觀效益和環(huán)境效益。另外地埋式污水處理廠的節(jié)地效應(yīng)、集約布局也均與本項(xiàng)目的總體要求相符。

2.3 工藝流程

本項(xiàng)目出水水質(zhì)要求較高，COD、TN 及TP 為重點(diǎn)考慮的去除指標(biāo)。所選工藝應(yīng)加強(qiáng)二級處理去除能力，與一級A 排放標(biāo)準(zhǔn)相比，應(yīng)適當(dāng)增加停留時(shí)間，增大曝氣量，并采取合理的生物池布置形式，保證碳源合理利用和TN 有效去除，同時(shí)保證SS 和TP 穩(wěn)定去除。選定傳統(tǒng)活性污泥法代表Bardenpho 工藝和膜生物反應(yīng)器（MBR）工藝方案進(jìn)行比選，2 種方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析內(nèi)容見表2。

表2 方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

MBR 工藝運(yùn)營成本高，能耗、藥耗量均較高，且MBR 膜有一定使用年限，后續(xù)投資大。綜合考慮污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)、出水排放標(biāo)準(zhǔn)、占地面積、建設(shè)形式和經(jīng)濟(jì)性等因素，按照綠色低碳的建設(shè)理念，本項(xiàng)目采用“Bardenpho+高效沉淀池+深床濾池”工藝，整體工藝流程如圖1 所示。

圖1 污水處理廠工藝流程圖

2.4 總平面布置

本項(xiàng)目規(guī)劃用地面積7.03 hm2，采用全地埋式布置形式，所有生產(chǎn)性建（構(gòu)）筑物均集中布置在地下箱體中，辦公區(qū)布置在地上。地下箱體分為2 層，由下至上分別是負(fù)二層和負(fù)一層。負(fù)二層主要布置處理構(gòu)筑物，負(fù)一層布置一部分輔助生產(chǎn)性建筑物。根據(jù)各生產(chǎn)單體的作用將本項(xiàng)目劃分為7 個(gè)區(qū)域，分別是預(yù)處理區(qū)、生化處理區(qū)、深度處理區(qū)、箱體內(nèi)輔助生產(chǎn)區(qū)、污泥處理區(qū)、管廊巡視區(qū)和地上辦公區(qū)。箱體內(nèi)分區(qū)平面布置如圖2。

圖2 平面布置圖

2.5 豎向設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目污水處理廠設(shè)計(jì)地面標(biāo)高在486 m 左右，采用全地埋雙層加蓋建設(shè)形式，箱體高度為17.6 m，生化池有效水深7.5 m，箱體上部做綠化景觀設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目所處位置是低洼區(qū)，當(dāng)?shù)赜晁^充沛，又采用了全地埋式布置形式，因此廠區(qū)防洪排水壓力較大。為保證建成后箱體的安全，箱體上部的設(shè)計(jì)標(biāo)高比廠內(nèi)道路高1 m，箱體覆土深2 m，廠內(nèi)道路標(biāo)高不低于廠外市政道路或附近河流洪水位高度。

2.6 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）預(yù)處理車間。粗格柵、進(jìn)水泵房、中格柵、曝氣沉砂池和細(xì)格柵合建。粗格柵配置3 臺鋼絲繩格柵，B=1 600 mm，b=20 mm。進(jìn)水泵房配置6 臺潛水離心泵，Q=380 L/s，H=8 m，N=45 kW。中格柵配置4 臺孔板式格柵機(jī)，b=5 mm。曝氣沉砂池配置4 套可提升不堵塞流道潛水離心排砂泵，Q=30 m3/h，H=10 m，N=7.5 kW。細(xì)格柵配置4 臺孔板式格柵機(jī)，b=3 mm。

（2）快沉池。2 座，單池尺寸L×B×H有效=43 m×7 m×4 m，沉淀時(shí)間0.45 h。

（3）生物池。2 座，總有效容積80 317 m3，有效水深7.5 m，污泥濃度4 000 mg/L，污泥齡13 d。水力停留時(shí)間16.7 h，其中厭氧1.5 h，缺氧6.1 h，好氧7.1 h，后缺氧1.5 h，后好氧0.5 h。內(nèi)回流比300%，外回流比100%。配置厭氧潛水?dāng)嚢杵?6 套，N=3.5 kW；缺氧潛水推進(jìn)器20 套，N=6 kW；后置缺氧潛水?dāng)嚢杵?2 套，N=5.0 kW；混合液回流泵8 臺，Q=2 100 m3/h，H=1.5 m，N=15 kW；曝氣器4 965 套，Q=6 m3/h。

（4）平流二沉池。18 組，單池尺寸L×B×H有效=42 m×7 m×4 m，平均流量表面負(fù)荷0.787 m3/（m2·h）。

（5）高效沉淀池。1 座，共4 格，單格尺寸L×B×H=12 m×12 m×7 m，沉淀池有效表面負(fù)荷9.40 m/h，斜管區(qū)有效負(fù)荷14.11 m/h。

（6）深床濾池。1 座，共10 格，單格尺寸L×B×H=26 m×4 m×7.5 m，平均濾速4.01 m/h。

（7）紫外消毒渠。安裝2 套紫外消毒裝置，每個(gè)模塊功率40 kW。

（8）出水泵房。1 座，共2 格，配置6 臺潛水離心泵，Q=380 L/s，H=15 m，N=80 kW。

（9）鼓風(fēng)機(jī)房。配置6 臺離心鼓風(fēng)機(jī)，Q=7 500 m3/h，H=8.5 m，N=203 kW。

（10）污泥均質(zhì)池。4 座，單座尺寸L×B×H=5.2 m×5.2 m×5 m，最大停留時(shí)間4 h。

（11）污泥濃縮脫水機(jī)房。配置4 臺污泥濃縮脫水一體機(jī)，Q=70 m3/h，N=55 kW。4 臺進(jìn)泥泵，Q=70 m3/h，H=20 m，N=20 kW。4 臺進(jìn)泥切割機(jī)，Q=90 m3/h。2 臺泥料倉，體積140 m3。

3 項(xiàng)目設(shè)計(jì)特點(diǎn)

（1）因地制宜、布局緊湊。本次設(shè)計(jì)用地為不規(guī)則形狀，通過合理布局，將廠區(qū)地上、地下部分有機(jī)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了土地利用最大化，同時(shí)保證工藝順暢、交通便捷。全地埋雙層加蓋的建設(shè)形式，節(jié)約土地，不影響周邊已規(guī)劃區(qū)域，并通過打造景觀公園，與周圍環(huán)境緊密融合。

（2）分區(qū)明確、互不干擾。本項(xiàng)目整體分為地上、地下兩部分，地下部分又根據(jù)功能分為多個(gè)區(qū)域，各區(qū)域相互獨(dú)立又相互聯(lián)系。地上輔助生產(chǎn)區(qū)與箱體之間通過道路綠化相隔，同時(shí)提供了一個(gè)完整的景觀綠化區(qū)域。

（3）工藝靈活、方便調(diào)控。預(yù)處理設(shè)置快沉池，并可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)情況選擇是否超越，可降低生化區(qū)活性污泥中的無機(jī)物含量，減少生化池底部泥砂類物質(zhì)的沉積量。生化段采用Bardenpho 工藝，結(jié)合信息化自動調(diào)控技術(shù)，可有效控制DO、氧化還原單位（ORP）等運(yùn)行參數(shù)，強(qiáng)化生物脫氮除磷，降低曝氣能耗，減少外碳源和化學(xué)除磷藥劑投加量。結(jié)合“高效沉淀池+深床濾池”的深度處理技術(shù)，可進(jìn)一步保證出水穩(wěn)定達(dá)到高排放標(biāo)準(zhǔn)。

（4）建筑美觀、環(huán)境友好。本項(xiàng)目突破大眾對傳統(tǒng)污水處理廠的認(rèn)識，保持污水處理廠降低水環(huán)境污染的功能，同時(shí)采用全地埋的建設(shè)形式，全流程的除臭工藝，降低噪聲和臭氣對周邊環(huán)境的影響，避免鄰避效應(yīng)。配套建設(shè)景觀公園，設(shè)置不同功能的娛樂景觀區(qū)域，提升市政建設(shè)工程的環(huán)境價(jià)值。

4 運(yùn)行情況

本項(xiàng)目通水并調(diào)試運(yùn)行后，基本滿負(fù)荷運(yùn)行，之后1 a 的進(jìn)出水月均值如表3 所示，出水穩(wěn)定達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)行過程中充分利用Bardenpho 工藝的靈活性，通過分段曝氣、精準(zhǔn)控制等措施強(qiáng)化內(nèi)源反硝化和反硝化除磷，提高生物脫氮除磷效能，保證高排放標(biāo)準(zhǔn)。

表3 實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì) 單位：mg/L

5 結(jié)語

因用地有限和周邊環(huán)境規(guī)劃要求，本項(xiàng)目采用全地埋雙層加蓋的建設(shè)形式，處理規(guī)模10 萬m3/d，生化處理采用Bardenpho工藝，深度處理采用“高效沉淀池+深床濾池”工藝，保障出水穩(wěn)定達(dá)到高排放標(biāo)準(zhǔn)。地上建設(shè)景觀公園，將污水處理廠與周邊環(huán)境緊密結(jié)合，提升地塊價(jià)值。污水處理廠運(yùn)行過程中要充分利用整體工藝的靈活性，結(jié)合現(xiàn)有信息化和自動控制技術(shù)，精準(zhǔn)控制，強(qiáng)化生化段微生物的脫氮除磷效能，在滿足高排放標(biāo)準(zhǔn)前提下實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，助推污水處理領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)。