天津市某污水处理及再生水利用工程设计探讨

杨清 刘琳 郭淑琴

(天津市市政工程设计研究院，天津 300051)

1 项目概况

天津市某污水处理及再生水利用工程的建设对天津市整体排水系统的完善有着其重要作用和意义。

根据天津市排水总体规划的要求，污水处理厂工程近期(2015年)处理规模为 8.0万 m3/d，分两期建设，一期先建4.0万m3/d;远期(2020年)处理规模为16万m3/d。一期再生水厂(缓建)规模0.5万m3/d。一期工程总投资为18 127.98万元(含再生水工程和拆迁征地费)，其中工程一类费为10 142.48万元。

该工程于2009年11月开始建设，目前土建和设备安装已经完成，进入后期的调试运行阶段。

2 设计进出水水质

该工程服务范围内污水主要是由生活污水和轻工业废水组成，处理后出水排入幸福河，同时考虑作为湖泊的补给水源，出水水质达到GB 18918－2002城镇污水处理厂污染物排放标准中的一级A标准。

设计进出水水质见表1。

表1 设计进出水水质表

污水处理厂一部分出水作为周边示范镇及新建小区的再生水水源，此部分再生水执行国家相关杂用水水质标准，回用水水质见表2。

表2 设计回用水水质表(除表1中的增项)

3 处理工艺的选择

3.1 生物处理工艺选择

本工程近期主要处理周边区域生活污水和部分开发的工业区废水，所以进水水质以生活污水为主。由于区域正处于开发初期，近期污水规模较小，水质水量变化较大，故处理工艺选择应具有一定的抗冲击负荷的能力;同时一级A出水要求达到70%的脱氮率，所以污水生物处理工艺选用Carrousel2000型氧化沟，既可以抗冲击负荷，同时又具有较高的脱氮效率。

3.2 深度处理工艺选择

本工程出水水质达到一级A标准，同时作为再生水厂的水源，所以出水SS和TP应确保稳定的去除率，故设计采用化学除磷+过滤工艺。

为了节省厂区占地面积，同时减少过滤水头损失，设计选用高效斜管沉淀池和纤维转盘过滤工艺。

3.3 再生水处理工艺选择

由于再生水有入户要求，故对回用水水质的稳定性和感观上都提出了更高的要求，在考虑再生水处理工艺时，为了实现高品质回用水水质设计采用超滤膜过滤工艺。另外由于污水厂进水含有部分工业废水(以电子和轻工业为主)，且工业区处于开发初期，工业废水水质存在不确定性，这将导致超滤膜出水色度无法控制。

为了满足再生水色度稳定达标，提高回用水入户的感观性，设计选用了臭氧氧化的工艺进行脱色处理。

4 工艺流程

通过对本工程进出水水质、水量的具体分析，通过工艺比选，最终设计采用如图1所示处理工艺流程。

5 主要处理构筑物及设计参数

5.1 生物处理部分

生物反应池采用卡鲁塞尔2000型氧化沟，该工艺是在普通Carrousel氧化沟前增加了一个选择区、缺氧区(前反硝化区)，较好的实现了抑制丝状菌，改善污泥沉降性，同时充分实现降碳、硝化、反硝化、吸磷等作用。

设计流量1 667 m3/h，数量2座，最低设计水温10℃，混合液浓度为4 000 mg/L，污泥产率系数1.06 kg SS/kg BOD，总泥龄18 d，停留时间22 h，有效水深4.8 m，单池容积18 058 m3。其中选择区池容410 m3;缺氧区池容5 418 m3;好氧区池容12 230 m3，沟道宽度9 m，沟道数量4;实际需氧量630 kg/h。

主要设备(单池):立式表曝机每池2台(其中1台变频)，单台功率160 kW;潜水推进器4台，单台功率4.5 kW;内回流控制门每池1台。

5.2 深度处理部分

1)混合反应沉淀池。

设计流量1 967 m3/h，采用固体PAC(碱式氯化铝)作为除磷药剂，混凝剂投加量20 mg/L。

a.机械混合池。2座，混合时间55 s，单池容积15 m3。

主要设备:混合搅拌器2套(带变频调速装置)，功率7.5 kW。

b.机械反应池。2座(8格)，絮凝时间17 min，单格容积为72 m3。

主要设备:反应搅拌器8套(带变频调速装置)，功率1.1 kW～0.37 kW。

c.斜管沉淀池。2座，表面负荷5.0 m3/(m2·h)，清水区上升流速 1.44 mm/s。

主要设备:直径14 m刮泥机2台;排泥泵3台(2用1备)，流量40 m3/h，扬程10 m。

图1 污水处理及再生水利用工程处理工艺流程图

2)纤维转盘滤池。

设计流量2 350 m3/h，数量1座(2格)。设计参数:滤速不大于15 m/h。滤盘直径2 m(有效面积5.2 m2)，数量36片，过滤网孔孔径不大于10 μm，反洗周期1 h，反洗水量为1%～3%进水量。

5.3 污泥脱水部分

采用2台带宽1.5 m的浓缩脱水一体机。污泥干重8 190 kg/d，进泥含固率0.8%，污泥体积1 024 m3/d，泥饼含固率20%，絮凝剂投加量3 kg/t～5 kg/t Ds。工作时间12 h。

5.4 再生水部分

1)膜过滤净水间。

采用浸没式连续过滤系统，具有能耗低、占地小的优势，产水量5 000 m3/d，产水率不小于90%。主要设备:超滤膜数量252套，单套产水量208 m3/h;产水抽吸泵2台，单台流量230 m3/h，扬程20 m;清洗水泵2台，单台流量49 m3/h，扬程15 m;反洗水泵2台，单台流量486 m3/h，扬程25 m;空气擦洗风机2台，单台流量43 m3/min，压力 30 kPa。

2)臭氧车间及臭氧接触池。

设计臭氧投加量5 g/m3，接触时间20 min。主要设备:臭氧发生器2台;单台能力1.05 kg/h;布气用扩散器(包括布气头)13套。

6 节能设计

1)对主要耗电设备(提升泵、表曝机等)采用变频调控装置，可根据进水水质、水量的波动情况进行变频调整，降低能耗。

2)厂区的生产用水，包括脱水机冲洗、二氧化氯稀释水、浇洒道路、厂区绿化等，均采用接触池出水，每日可节省厂区自来水用量约1 900 m3。

3)采用污水源热泵技术实现厂区的采暖和制冷，比常规的热水锅炉采暖和空调制冷节省能耗约50%，这样既降低了能耗，又实现了污水资源的再利用。

7 设计小结

1)设计中应针对工程的实际情况进行分析论证，有针对性的选择处理工艺。

2)结合工程的实际情况，从耗水、耗电等多方面采取节能降耗措施。

3)该工程是集污水处理和再生水回用于一体的完整工程，处理标准较高，对污水处理的节能减排、绿色环保具有典型的示范作用。

[1] 邓荣森.氧化沟污水处理理论与技术[M].北京:化学工业出版社，2006.

[2] 周 雹.活性污泥工艺简明原理及设计计算[M].北京:中国建筑工业出版社，2005.

[3] 张自杰.排水工程(下册)[M].第3版.北京:中国建筑工业出版社，1998.