天津市張貴莊污水處理及再生利用一期工程設計

王舜和，郭淑琴

(天津市市政工程設計研究院，天津300051)

天津市張貴莊污水處理及再生利用一期工程是天津市中心城區最后一座大型污水處理廠，也是天津市目前處理標準最高、功能最全的污水處理廠，主要包括20萬噸/天污水廠、6萬噸/天再生水廠，廠內污泥處理處置規模為300 t/d。污水廠采用AO脫氮除磷/反硝化深床濾池工藝，出水水質執行一級A排放標準；再生水廠采用雙膜法/臭氧脫色工藝，出水主要用于工業循環冷卻，部分作為城市雜用水；污泥處理處置采用好氧發酵技術，產品用于園林綠化。

1 工程概況

張貴莊污水處理廠是天津市環境綜合治理的大型工程，也是天津市目前處理標準最高、功能最全的污水處理廠。作為天津市中心城區最后一座大型污水處理廠，本工程將徹底解決東部地區的污水排放問題，顯著改善天津市河道水系水質；再生水廠使城市污水得以回用，為區域工業發展提供了有力保證；污泥處理處置的同步實施，實現了“水、泥并治”的現代污水處理理念，具有顯著的社會經濟效益。

本工程主要內容及建設規模如下：污水廠、再生水廠分別為遠期48萬噸/天、15萬噸/天，一期規模分別為20萬噸/天、6萬噸/天，污泥處理處置規模為300 t/d。污水廠采用AO脫氮除磷/反硝化深床濾池工藝，再生水廠采用雙膜法/臭氧脫色工藝，污泥處理處置采用好氧發酵技術。

2 工程設計方案

2.1 設計水質

本工程設計進、出水主要指標見表1。出水水質執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)的一級Ａ標準。

表1 進、出水設計指標

2.2 工藝流程

本工程采用的工藝流程如圖1所示，主要分為預處理、生物處理、深度處理、再生水處理、污泥處理處置五個部分。預處理包括進水提升、粗細格柵、曝氣沉砂池；生物處理包括高效AO反應池、二沉池；深度處理包括二次提升泵房、機械混合池絮凝池、斜管沉淀池、反硝化深床濾池、接觸消毒池。處理出水一部分通過出水泵房排放至東麗區河道水系，一部分進入再生水處理系統。再生水處理采用雙膜法+臭氧脫色，經消毒后由送水泵房送至用戶。處理廠內產生的污泥經機械濃縮脫水后進入廠內好氧發酵污泥處理中心，處理后的污泥用于園林綠化。

圖1 工藝流程

2.3 主要構筑物及設計參數

2.3.1 生物處理

本工程所采用的高效AO工藝，以AO理論為基礎，通過工藝配置優化了碳源的分配，提高了處理效率，適用于TN含量較高的污水處理。

本工程設4座生物反應池，每兩座共用1座綜合管廊。單座反應池長約104 m，寬約71 m，有效水深為6.3 m，由四個連續的AO系列組成，污水分別由四個A池進入，O池末端設有機動段。單池設有潛水攪拌器14臺，內回流泵4臺，底部鋪設管式曝氣器約1 600 m。針對工藝設計分組進水的特點，在工程中采用中心管廊的方案，管廊長約104 m，寬為6 m，兩側分別設有DN1 000的進水干管、DN800的空氣干管及電纜橋架等。其中每級進水管設有進水調節閥和流量計，便于在運行管理中準確便利地調節流量。從空氣主管中分出四路管線分別為O池曝氣，在管道起端設有曝氣控制系統，這一方面解決傳統工藝中溶解氧濃度過高帶來的電能浪費問題，此外也解決高效AO工藝自身的主要缺陷——過度曝氣引起的處理效果逐級惡化問題,進一步確保了工藝運行的經濟性和安全性。反應池中還設有在線生物除臭裝置80套，利用曝氣池培養生物除臭菌種，通過污泥回流將除臭菌種分布至污水處理系統各個工段，省去了常規生物除臭技術中需要增加的“反應池加蓋和除臭收集管路”等工程費用。

2.3.2 深度處理

本工程中所采用的深度處理工藝采用集約化設計，內含中間提升泵房、機械混合池、機械絮凝池、斜板沉淀池和反硝化深床濾池，其中反硝化深床濾池是專為解決高氮城鎮污水所開發的處理技術，國外已有較多的應用業績，但在國內剛處于起步階段。濾池之前主要為除磷功能，濾池進口處設投加甲醇點，進一步提高對TN的處理效果。本工程設計了適應季節性變化的多模式深度處理工藝，其中所包含的混凝沉淀組合池與濾池應可獨立運行,也可聯合同時運行，設計共提出了三種運行模式。

模式一：混合—絮凝—沉淀池—反硝化深床濾池—出水。

模式二：混合—絮凝—沉淀池—出水。

模式三：反硝化深床濾池—出水。

2.3.3 再生水處理

本工程再生水產水規模為6萬噸/天，主要供工業企業用作循環冷卻水，此外還將供給附近新市鎮用于城市雜用。再生水處理采用在天津地區廣泛應用的雙膜法+臭氧脫色工藝。主要處理指標為濁度、溶解性總固體、色度和衛生學指標。污水經深度處理后進入膜車間，其中包含浸沒式超濾膜和反滲透膜組各6套，并配有加藥及反沖洗系統等。隨后處理水進入臭氧接觸池，設計接觸時間為20 min，臭氧投加濃度為5 mg/L，由3臺臭氧發生器（2用1備）提供臭氧，單臺發生量為6.3 kg/h。處理后的再生水進入清水池儲存，并加氯消毒，隨后由送水泵房輸送至廠外用戶。

2.3.4 廠內污泥處理處置工程

本工程作為天津市首個同步實施污泥處理處置工程的污水處理廠，在廠內設有完善的污泥處理流程，工藝路線為好氧發酵，設計規模為300 t/d（80%含水率）。主要內容包括污泥濃縮脫水機房、污泥輸送系統及污泥處理處置中心。

本工程污泥從來源上主要分為三個部分：初沉污泥、生物污泥和化學污泥。由于含水率不同，生物污泥和化學污泥首先進入污泥濃縮機，然后和初沉污泥混合進入污泥脫水機。

污泥輸送系統主要用于將80%含水率的污泥輸送至污泥處理處置中心。國內通常采用車輛或者輸送機進行運輸，但往往在運輸過程中污染廠區、影響美觀。為此，本工程采用地埋管道的方式壓力輸送污泥。由于污泥在完全封閉的管道內輸送，故不會對廠內環境造成影響。

污泥處理處置采用好氧發酵技術，設污泥處理處置中心1座，建筑面積約12 300 m2，其中包括污泥發酵區、料倉間及混料區、填充料儲存區、成品存儲區和篩分區。污泥發酵區由4座發酵池組成，單座長為88 m、寬為16.75 m，每座分為4格，每格長為88 m、凈寬為3.05 m。80%含水率的污泥首先輸送至料倉間及混料區，存儲于地下的2座污泥料倉中；通過皮帶輸送機將新污泥、發酵后的返混污泥和新加入的填充料（如秸稈鋸末等）送至混料機，使它們完全混合；混料完畢后經皮帶輸送機將污泥送至每個發酵槽起端。翻拋機每日將物料向前推進，直至到出口時完成21 d的發酵周期。發酵后的熟料經皮帶輸送機輸送至篩分區，部分作為返混料與進泥繼續混合，其余作為成品外運用于園林綠化。

好氧發酵供氧系統采用負壓抽吸技術，通過變頻風機從發酵槽中吸入空氣，在完成供氧的同時將收集起來的空氣送入除臭系統進行處理，同常規的正壓供氧方式相比，負壓抽吸降低了臭氣的散發程度，有利于發酵過程的臭氣控制。此外，工程對發酵槽周邊采用PVC隔離幕進行隔離，對所有輸送機進行封閉處理，以達到更好的環境污染控制效果。在污泥處理處置中心東側設生物除臭濾池一座，用于處理負壓抽吸所收集的臭氣。除臭濾池為半地下鋼筋混凝土結構，分為2級，長為33 m，寬為14.8 m。臭氣在一級濾料中為上進下出，在二級濾料中為下進上出，處理后的空氣通過15 m高的排氣煙囪排放至大氣。

3 工程調試

工程調試從2012年4月—7月約3個月，日均水量為13萬噸/天。進水COD、NH₃-N、TN分別為(170~980)、(32~63)、(41~75) mg/L，出水COD<30 mg/L、NH₃-N<2 mg/L、TN<20 mg/L。調試期間處于雨季，BOD₅含量較低，初期培養活性污泥未投加碳源，因此出水TN維持在20 mg/L左右。為達到較好的反硝化效果，在調試末期由曝氣池末端投加碳源，從而使TN下降到15 mg/L以下，出水指標達到一級A標準，較好地實現了設計要求。

專家評語：該污水處理廠是目前該市處理標準最高、功能最全的污水處理廠，不僅實現了污水的處理、廠內污泥處理處置，而且實現了污水再生處理。論文選題具有較強的理論意義和現實意義，特別是在廠內實現了污泥的資源化處理處置和污水的再生利用，有效提高了污染物減排效果、最大化地減少對環境的影響，可為國內污水處理廠設計提供有價值的參考和借鑒。

本文榮獲《中國給水排水》2013年度“得利滿”優秀論文二等獎

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