摘 要：对大连普湾新区三十里堡污水处理厂（一期）工程工艺设计参数、设计特点作了介绍及分析。本工程设计规模为2×104m3/d，主体工艺流程采用改良A2/O+深度处理，排放标准为一级A。通过对配水渠道和闸门的布置，对改良A2/O工艺做了进一步优化，使厌氧区与缺氧区、缺氧区与好氧区可以根据实际运行情况做出相应调整，以更加确保脱氮除磷的效果。其次，一级处理、污泥脱水等单元的设计也做了一些新的尝试，可供相关工程设计借鉴。
关键词：污水处理厂 改良A2/O工艺 除磷脱氮
中图分类号：X3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（c）-0092-02
大连普湾新区三十里堡污水处理厂工程位于开发建设中的大连普湾新区南部，一期工程设计规模为2×104 m3/d，二期设计规模为4×104 m3/d。一期工程占地 1.76 ha。根据本工程设计水质、水量特点、排放要求及BOT工程特点，主体工艺流程采用改良A2/O+深度处理。
1 设计进出水水质及工艺流程
1.1 设计进出水水质
本工程设计进出水水质由本工程可行性研究报告确定，排放标准执行《城市污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）之一级A标准，详见表1。
1.2 设计工艺流程
工艺流程采用改良A2/O+深度处理。完整的工艺流程示意图见图1所示。
2 工程设计
本工程设计规模2×104m3/d（平均流量），总变化系数KZ=1.49。一级处理单元土建（包括：粗、细格栅渠、提升泵池、旋流沉砂池及撇渣池）按照4×104 m3/d（二期平均流量）规模设计，总变化系数KZ=1.37。本工程总图中工艺单体共计6座，分别是综合处理间、旋流沉砂池及撇渣池、改良A2/O生物池、沉淀池、综合配水井及污泥回流泵池、深度处理间。
2.1 综合处理间
其中综合处理间采用集成化设计，是较复杂的一个单体，从正面看，从右向左依次包括：一级处理间、配电间（二层为控制室）、鼓风机房、污泥脱水间。
2.1.1 一级处理间单元
除一级处理间建筑物本体之外，事故井、粗格栅渠、提升泵池、细格栅渠合建为一个构筑物。一级处理间建筑平面尺寸：31.90 m×8.90 m，层高14 m。粗格栅渠道净尺寸：B×L×H=2.7 m×7.77 m×9.30 m，主要设备包括：回转式粗格栅2台，B=1000 mm，b=20 mm，N=1.5 kW；提升泵池净内尺寸：B×L×H=6.5 m×8.0 m×11.6m，主要设备：潜污泵4台，采用流量大小搭配，潜污泵A/B：Q=310 m3/h，N=22kW；潜污泵C：Q=620 m3/h，N=44 kW；潜污泵D：Q=1042 m3/h，N=75 kW，扬程H=17 m。潜污泵均采用变频控制。水泵通过PLC控制自动运行，并将数据传输至中控室。细格栅最前端设置配水井，污水由提升水池站提升至配水井，然后通过固定堰配水入各细格栅渠道。单条渠道净内尺寸：B×L×H= 1.9 m×12.05 m×1.85 m，渠道配置：3条渠道中，2条渠道安装转鼓式细格栅。主要设备：转鼓式机械格栅2台，D=Φ1800 mm，b=5 mm，N=2.2 kW。一级处理间除臭采用活性氧净化技术，设活性氧除臭设备1台，处理废气量Q=2000 m3/h，N=1.9 kW。
2.1.2 鼓风机房单元
鼓风机房位于配电间隔壁，建筑尺寸：18.8 m×7.7 m×6.7 m，主要设备包括：罗茨风机4台，3用1备，Q=38.92 m3/min，P=73.5 kPa，N=75 kW。鼓风机转速根据生物池内的DO值，通过变频控制鼓风机转速，维持生物池内DO值在设定值。
2.1.3 污泥脱水间单元
污泥脱水间由污泥浓缩脱水间、装泥间、污泥泵间、稀污泥贮池及浓缩污泥储池组成。采用分步浓缩、脱水工艺，首先用带式污泥浓缩机进行污泥浓缩，将污泥含水率降低至95%～97%，再用厢式压滤机进行压滤脱水。脱水后的污泥含水率将降至60%以下，满足生活垃圾卫生填埋场的入场要求。污泥脱水间建筑物尺寸：一层：12.9 m×18.8 m×6.7 m；二层：20.65 m×18.8 m×6.5 m。主要设备：带式浓缩机，2台，带宽B=1.5 m，处理能力M=200 kgDS/h，N= 4.5 kw；厢式压滤机，2台，Af=300 m2，N= 5.5 kW，V=4.5 m3；稀污泥泵，2台，为渣浆泵，Q=25 m3/h，H=20 m，N=5.5 kw；浓缩污泥泵，2台，形式为渣浆泵，Q=30 m3/h，H=85 m，N=30 kw；浓缩污泥池搅拌机，1台，叶轮D=2450 mm，N=7.5 kW，转速27 r/min；水平螺旋输送机，1台，D=260 mm，L=4.5 m，N=1.5 kw；滤带冲洗水泵，1台，Q=12 m3/h，H=78 m，N= 5.5 kW。反冲洗用水来自紫外消毒后的出水。
2.2 旋流沉砂池及撇渣池
设置旋流沉砂池可去除污水中比重大于2.65，粒径大于0.2 mm的无机砂粒。设置撇渣池主要目的是对旋流沉砂池无法除浮渣的固有缺点的补充，且底部设有锥斗，有一定的除砂能力。旋流沉砂池，2座，Φ3.65 m×3.75 m，单池设计流量Qmax=1980 m3/h，采用气提排砂。主要设备：沉砂池搅拌机，2台，转速=12～20 rpm，N=0.75 kW；螺旋式砂水分离器，1台，位于一级处理间内，流量Q=5～12 L/S，功率：N=0.37 kW。撇渣池共计 2组，每组2座，并联运行。单池净尺寸：6.2 m×6.0 m×6.5 m。主要设备：链条式刮渣机，4台，1 m/min，N=2.2 kW。
2.3 改良A2O生物池
改良A2O生物池是污水厂工艺的核心单元，共计1座池子，内部等分为2组，并联运行。每组由预缺氧区、厌氧区、缺氧区及好氧区组成。来水按比例分配给两组生物池，对应每组生物池可根据实际运行需要选择两点进水或多点进水。原水从生物池上的进水配水渠道进入生物池，采用进水闸板控制大约10%～30%左右的污水进入预缺氧区，大约90%～70%左右的污水进入厌氧区，备用闸门可以调节10%～30%左右的污水进入缺氧区。每座好氧池出水端设有3台内回流泵，2用1备。好氧区后端的混合液回流至缺氧区与原污水混合，在反硝化菌作用下发生前置反硝化反应进行脱氮。污泥回流泵池排出的回流污泥进入预缺氧区，与原污水混合后发生反硝化反应，目的是在回流污泥进入厌氧池之前基本去除回流污泥中的硝酸氮，以免对厌氧释磷造成抑制，这是改良A2O工艺对传统A2O工艺的改良之处。主要参数设计参照德国ATV标准及《室外排水设计规范》，并由BioWin软件模拟并修正。池体主要参数：预缺氧区有效池容516 m3，HRT=0.6 h；厌氧区有效池容1268 m3，HRT=1.5 h；缺氧区有效池容2902 m3，HRT=3.5 h好氧区有效池容9418 m3，HRT=11.3 h。总有效池容14104m3，有效水深7.0 m，总停留时间 16.9 h。预缺氧潜水搅拌机，2台，设备参数：D=0.5 m，转速344 rpm，N=2.5 kW；厌氧段潜水搅拌机，8台，设备参数：D=0.5 m，转速312 rpm，N=2.5 kW；缺氧段潜水搅拌机，4台，设备参数：D=0.5 m，转速312 rpm；N=2.5 kW；缺氧好氧过渡区潜水搅拌机，4台，设备参数：D=0.5 m，转速371 rpm，N=2.5 kW；内回流泵，设计内回流比300%，设备形式：潜水轴流泵，6台，4用2备，设备参数：Q=312 m3/h，H=0.8 m，N=2.0 kW，变频控制。盘式微孔曝气器，1552个，盘片直径330 mm，材质：EPDM。
2.4 沉淀池
沉淀池为周进周出辐流式沉淀池，共两座，并联运行。池体尺寸：Φ24 m×5.0 m；表面负荷：0.92 m3/m2·h（平均流量），1.37 m3/m2·h（高峰流量）；主要设备：吸泥机，设备形式：中心传动单管吸泥机，2台（每池1台）；设备参数：D=24.0 m，N=0.25 kW×2。
2.5 综合配水井及污泥回流泵池
综合配水井及污泥回流泵池，1座。为钢筋混凝土池双层结构。上层作为二沉池进出水配水池，生物池来水均匀配水至两个沉淀池。下层为污泥回流泵、剩余污泥泵泵池，分别将污泥输送至预缺氧池和稀污泥贮池。池体尺寸：11.7×11.1×6.95 m；主要设备：回流污泥泵，3台（2用1备），设备参数：Q=417 m3/h，H=5 m，N=15 kW；剩余污泥泵：2台（1用1备）；设备参数：Q=25 m3/h，H=10 m，N=1.5 kW；以上设备形式：潜污泵。
2.6 深度处理间
污泥深度处理间建筑尺寸40.2 m×20.7 mm×7.5 m。深度处理流程：混合池→絮凝池→V型砂滤池→紫外消毒渠。
2.6.1 混合池、絮凝池单元
混合池共2组，并联运行，每组有效容积8 m3，HRT=1 min，有效水深3.65 m。主要设备：桨式搅拌机，2台，设备参数：转速=60 rpm，N=2.2 kW。絮凝池共2组，并联运行，每组有效容积40 m3，HRT=5 min，有效水深3.25 m。主要设备：桨式搅拌机，2台，设备参数：转速=5 rpm，N=5.5 kW。
2.6.2 V型滤池单元
V型滤池共设计4格滤池，单池过滤面积为28 m2，单池过滤尺寸为4.0 m×7.0 m，滤池总高为4.8 m，滤池有效水深3.6 m，滤池反冲洗采用气水反冲洗配合表面扫洗，滤池配气配水系统为长柄滤头小阻力配气配水系统。滤料采用单层均质石英砂滤料。石英砂粒径为0.95～1.35 mm，不均系数为K80=1.3。设计流量：1000 m3/h，总过滤面积：112 m2，设计滤速：9 m/h，强制滤速：12 m/h。反冲洗强度：单独气洗时，气洗强度：60 m3/（m2·h），气水联合反冲洗时，气洗强度：60 m3/（m2·h）；水洗强度：9.2 m3/（m2·h），单独水洗时，水洗强度：18.4 m3/（m2·h），表面扫洗强度：7.2 m3/（m2·h）。反冲洗程序：空气反冲2 min；气水同时反冲4 min；水洗6 min；全程单独表洗。设计反冲洗周期：24～36 hr。
2.6.3 紫外消毒渠及反冲洗泵间单元
紫外线消毒渠设置2条渠道，每条渠道宽度为0.6m。紫外消毒成套设备，2套，设备参数：N=18 kW，紫外线透光率不小于65%，模块数10个，灯管数80根，灯管采用低压高强紫外灯管，清洗方式为在线自动清洗。滤池反冲洗泵，3台，2用1备，Q=260 m3/h，H=10.6 m，N=15 kW。反冲洗用水来自紫外消毒后的出水。
3 工艺设计特点
（1）在总体布局上采用集成化布置，将一级处理间、配电间（二层为控制室）、鼓风机房、污泥脱水间等合建为一个单体；将沉淀池、综合配水井及污泥回流泵池合建为一个单体。集成化不但有效节省用地和建筑建造费用，而且配电间及控制室紧邻三处最大用电负荷（鼓风机房、提升泵池、污泥脱水间），节省了电缆而且方便布线和运行管理。（2）本设计对改良A2O工艺做了进一步改进。在厌氧区和缺氧区设计了多种状态的可选择性。在厌氧池的第二格上方设计有硝化液回流液的入水口，当系统脱氮能力不足时，可通过开启闸门将一部分硝化液直接排入厌氧池的第二格，此时厌氧池的第二格实际上成为缺氧状态，发生前置反硝化反应。其次，在缺氧池的上方还设计有原水的配水口，可以将一部分原水不经过厌氧池而直接进入缺氧池，保证有机碳源的充足供应。以上两处改进均是为增强系统脱氮能力。（3）工艺设计结果使用BioWin软件模拟并适当修正，最终达到优化设计的目的。（4）深度处理单元的混合、絮凝段均采用机械搅拌方式。相对于网格絮凝等水力混合方式，机械搅拌优点是不受水量波动的影响，效果十分稳定。这对于时变化系数较高的小型污水厂尤为重要。（5）污泥脱水工艺采用带式浓缩+厢式压滤的组合方式，污泥脱水后含水率降至60%，满足生活垃圾填埋场对污泥含水率的要求，且相对于昂贵的离心脱水机为小型污水厂较经济的选择。
4 结语
对于新建区域的小型污水处理厂，要充分关注其设计规模小、水质存在一定不确定性、水量变化系数大、初期水量较小、对投资及运行费用敏感等特点，做到因地制宜。其次，设计结果采用BioWin软件模拟并修正可以使设计结果更加优化。最后，设计过程中要与建设方（也是未来运营方）保持不断的沟通、交流，充分听取意见，使设计成果更趋完善。