江西省上饶市江北污水处理厂改扩建西迁工程设计

何帅 赵辉 程俊 沙振杰

摘要：江西省上饒市江北污水处理厂一期常超负荷运行，出水时常不达标，而排放标准又显著提高，且周边已无增加征地的余地，综合考虑，需另选适宜厂址集中建设污水处理厂。经多方面技术经济比选和设计优化，污水处理采用简洁高效的“两点进水A2/O循环流式生物池+高效沉淀+纤维转盘过滤”组合工艺，出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A标准后就近排入信江。

关键词：两点进水A2/O循环流式生物池    高效沉淀   纤维转盘过滤   污水处理厂改扩建西迁

中图分类号：X703   文献标识码：A

Design of the Reconstruction and Expansion and Westward Migration Project of Jiangbei Sewage Treatment Plant in Shangrao， Jiangxi Province

HE Shuai   ZHAO Hui  CHENG Jun   SHA Zhenjie

（Central & Southern China Municipal Engineering Design and Research Institute Co.， Ltd.， Wuhan， Hubei Province， 430010 China）

Abstract：The Phase I project of Jiangbei Sewage Treatment Plant in Shangrao， Jiangxi Province often overloaded， and the effluent often failed to meet the standard. The discharge standard has been significantly improved， and there is no room for additional land acquisition in the surrounding area. Considering comprehensively， it is necessary to select another suitable site for centralized construction of sewage treatment plants. By various technical and economic comparison and selection and design optimization， the sewage1 treatment adopted the simple and efficient "two-point inlet A2/O biological tank + high-efficiency precipitation + fiber rotary filtration" combined process， and the effluent was discharged into Xinjiang nearby after it reached the Class A standard of "Discharge Standard of Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plant" （GB18918-2002）.

Key  Words：Two-point inlet A2/O biological tank; High-efficiency precipitation; Fiber rotary filtration; Reconstruction and expansion and westward migration of Sewage treatment plant

1 项目背景

江西上饶市江北污水处理厂位于上饶县旭日镇旭日村，龙潭大桥下游1.7 km，占地9.6 hm。2005年一期工程8万m3/d 竣工投产，尾水排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级B标准，排至信江。近年来，随着信洲水利枢纽的兴建，信江上游水位升高，流速下降，水体自净能力下降，因而，现状污水厂尾水需执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A标准[1]。今年以来，江北污水处理厂的实际污水处理量达8.1万m3/d，已处于超负荷运行状态。随着上饶市城区的快速发展，江北污水处理厂已处于中心城区，这有碍于把上饶市建设成为高品位的宜居园林城市的总体发展要求，并且由于出水标准的提高，预留用地已经不能满足扩建及提质的需要，其周边又无增加征地的可能，需另选适宜厂址集中建设污水处理厂。

2 原污水处理厂的处理工艺及存在问题

2.1 原污水处理厂的处理工艺

上饶市污水处理厂处理工艺采用氧化沟工艺（卡鲁塞尔氧化沟），主要处理设施有粗格栅、进水泵房、细格栅、沉砂池、氧化沟、二沉池、脱水机房、储泥池、尾水消毒系统等。

2.2 原污水处理厂存在的问题

（1）随着城市经济的发展，污水排放量也逐渐增加，原污水处理厂的污水处理规模不足，部分污水直排信江，对信江水环境造成了污染。

（2）随着城市建设的发展，尤其是上饶市新一版总规的重新定位，信江河沿岸已被规划为商住用地，致使原污水厂周边无扩建所需土地。

（3）污水处理厂的尾水排放需提高到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A标准，现状污水厂的排放标准已不能满足要求。

3  改扩建西迁工程设计方案

3.1 设计进出水水质及去除率

本工程污水处理厂总规模20万m3/d，一次建成，为了匹配水量及后期运营维护需要，分成两组，一组规模12万m3/d，另一组规模8万m3/d，设计进出水水质及去除率见表1。

3.2 设计方案

（1）厂外污水提升泵站，该污水提升泵站规模与污水处理厂规模一致，设计总规模为20万m3/d。

（2）厂外污水收集主干管，污水干管沿现有滨江西路车行道敷设，采用顶管施工。污水干管管径采用DN1800，管材采用F型钢筋混凝土顶管，管道坡度为0.8‰，管道全线长度2.54 km。

污水压力管道起于污水提升泵房出水，终于新建污水厂红线外，污水压力管道管径采用DN1500，管道全线长度8.72 km，采用开挖施工，管道平均埋设深度2.8 m。管材采用球墨铸铁污水管，过河及局部复杂路段采用钢管。

该工程初设阶段根据污水处理厂进水及出水水質要求，并结合拟建污水处理厂规模、用地条件、管理水平等因素综合考虑，拟选两点进水A2/O工艺、JSBC工艺（可研推荐）进行技术经济比较，从而推荐该工程的最佳方案。

（1）两点进水A2/O工艺，两点进水A2/O循环流式生物池，即在常规A2/O工艺的厌氧区前增加一个选择区（预缺氧区），进水分两点，20%～50%进水到选择区，50%～80%进水到厌氧区。部分污水和回流污泥进入选择区，停留时间为20～30 min，微生物利用进水中有机物去除回流污泥中的硝态氮，消除硝态氮对厌氧池的不利影响，以保证厌氧池的稳定性，提高除磷效率[2]。

（2）JSBC生化工艺，JSBC工艺是从日本引进的污水生化处理新工艺，二沉池的回流污泥和经过一级处理的污水进入JSBC装置（生物膜法装置），在JSBC装置中，通过附着在JSBC装置载体表面上的Bacillus菌（芽孢杆菌属）吸附和分解进水中的有机物、氨氮和磷酸盐。JSBC装置对有机物的去除率一般可达到50%～70%。JSBC装置自流入曝气池，在曝气池内，通过对溶解氧等条件的控制，保证Bacillus菌处于优势地位，最大可能发挥其高效去除有机物、磷和氮的能力。曝气池的出水自流入二沉池，在二沉池内泥水进行分离，上清液达标排放[3]。

根据上述两个工艺方案的特点，做出技术比较，如表2所示。

从表2中的比较可以看出，两个方案各有优劣。两点进水A2/O工艺在国内外污水处理中应用都比较广泛，技术成熟、工艺稳定；JSBC工艺属于新型的处理工艺，目前在国内应用较少，大部分使用在中小型污水处理厂。在技术上，两点进水A2/O工艺运转可靠性高，适应性强，抗冲击负荷能力强，充氧效率高，占地较小；JSBC工艺需氧量小，能耗较低，但设备较多，需要外加营养剂促进微生物生长和繁殖，另外JSBC工艺的二沉池出水波动较大，不易控制SS达到一级A标准。综合比较，两点进水A2/O工艺出水水质好，耐冲击负荷，占地面积较小，能耗较低，因此本项目生物处理工艺方案推荐采用两点进水A2/O工艺[4]。

4 主要构筑物工艺设计

4.1 曝气沉砂池

曝气沉砂池平面尺寸28.70 m×12.9 m，深6.9 m，有效水深3.2 m，分两道，每道宽4.8 m。配1台移动桥式吸砂机排砂，吸砂机采用气提泵吸砂，功率为2.9 kW。

4.2两点进水A2/O循环流式生物池

设两组（4座）循环流式生物池。其中一组生物池的单池平面尺寸104.45 m×47.90 m，深6.9 m，有效水深6.0 m；另一组生物池的单池平面尺寸97.16 m×32.91 m，深6.9 m，有效水深6.0 m。为了确保除磷效果，在厌氧池前段设一选择区，停留时间为0.4 h。进水和回流污泥由阀门调节流量后，均匀进入每座生物池内。每座池共分选择区、厌氧区、缺氧区、好氧区四区，水力停留时间分别为0.4h、1.5h 、2.5h 、7h[5]。

4.3 二沉池

每组采用4座周边进水、周边出水的辐流式沉淀池，共用一座配水排泥井。单池内径45.0 m，深4.85 m，有效水深3.4 m。沉淀池出水采用环形集水槽，双侧溢流堰出水，最大堰上负荷为1.48 L/s·m。

4.4 污泥泵房

污泥泵房平面尺寸9.0 m×26.7 m。污泥泵房内设回流泵6台，3大3小，3台大泵对应一组生物池，3台小泵对应二组生物池，剩余污泥泵3台（2用1备）。

4.5 二次提升泵房

二次提升泵房平面尺寸24.0 m×10.0 m。泵房内设潜污泵5台，单台Q=2 170 m3/h，H=5.6 m，N=60 kW，其中2臺变频[6]。

4.6 高效沉淀池

设高效沉淀池1座，平面尺寸：99.36 m×31.78 m，钢筋砼结构。每座池内混合区设一台搅拌器，直径Φ2300N=30kW；絮凝区设一台搅拌器，直径Φ3500N=18.5 kW，为了保证絮凝效果，絮凝区搅拌器外设有Φ3600导流筒。

4.7 纤维转盘滤池

设纤维转盘滤池1座，总平面尺寸：29.0 m×14.9 m，钢筋砼结构。每座池设Φ3000滤布转盘一个，反冲洗水泵4台，单台Q=50 m3/h，H=7 m，N=2.2 kW。

4.8 紫外线消毒池

设紫外线消毒池1座，平面尺寸B×L=6.88×11.10（m），设备分期安装。

4.9 污泥浓缩、脱水车间

土建按20万m3/d一次建成，设备中板框脱水机主体部分一次到位，其余设备可分期安装。浓缩脱水车间1座，车间外配套设有储泥池1个，平面尺寸B×L=8.6×19.9（m）。浓缩机4台，单台处理能力60 m3/h，每天运行16 h。脱水机采用隔膜式板框压滤机4台，单台过滤面积400 m2。

4.10 构筑物设计特点

（1）生物处理采用两点进水A2/O循环流式生物池，实现同步脱氮除磷，两点进水，消除硝态氮对厌氧池的不利影响，提高除磷效率。同时，采用循环流式池型，将传统氧化沟的循环流形式应用到A2/O生物池中，增强生物池的抗冲击负荷能力[7]。

（2）深度处理工艺采用高效沉淀池+纤维转盘滤池。此工艺为应用成熟的生活污水深度处理工艺，具有占地省，运营管理方便的特点，该次设计结合实际运行案例的经验反馈，在高效沉淀池斜管沉淀区采用加盖处理，避免了由于阳光照射，斜管区滋生藻类造成斜管堵塞的缺陷，大大减轻了后期运行维护工作量。

（3）结构设计中率先采用荷载概念设计理念，创造性的对污泥浓缩脱水车间滤板堆放区、滤板临时检修区及设备检修区等较大活荷载区域进行功能区域划分，将较大活荷载限制在较小的局部范围，再对不同功能区的梁、板进行精细化设计，既保证结构使用安全、工艺运营顺畅又最大程度节省投资[8]。

5  结论

（1）该工程设计规模达20万m3/d，采用简洁高效的“两点进水A2/O循环流式生物池+高效沉淀+纤维转盘过滤”组合工艺，出水优于一级A标准，效果稳定，易于管理，且单位水量电耗约为0.263 kW·h/m3，技术经济处于行业领先地位。

（2）厂外污水通过长达11.26 km，直径达DN1500（8.72km）～DN1800（2.54km）mm的长距离大型球墨铸铁压力管道直接送入污水厂，滨江敷设，沿线地形复杂，国内较为少见。

（3）2014年设计时率先在国内20万m³/d规模的大型污水处理厂中应用高效低耗的高压双隔膜板框压滤污泥脱水工艺。

（4）荷载概念设计对工程投资和结构使用安全具有较强指导性和实用性，针对大型污水处理厂污泥脱水车间二层楼面活荷载种类繁多（如设备重量、检修荷载及人员荷载等）、荷载大小不同且相差悬殊、楼层面积较大等难点，该工程结构设计中率先采用荷载概念设计理念，既保证结构使用安全、工艺运营顺畅又最大程度节省投资。

参考文献

[1] 李锦菊.执行GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的思考[J]. 环境监测管理与技术，2005（5）：18-20.

[2] 孙辉，袁皖华.改良型A2/O工艺在污水处理厂中的应用[J].科技风，2020（8）：154.

[3]向帆.乡镇污水处理厂高排放标准改扩建工程设计要点[J].给水排水，2022，58（S1）：650-655.

[4]钟德江.钟村污水处理厂改扩建工程案例及设计要点[J].广东化工，2022，49（19）：152-154.

[5]蔡璇.污水处理厂改扩建过程中的新老衔接设计与思考[J].净水技术，2022，41（S1）：290-295.

[6]曹令通.皖北某污水处理厂改扩建工程设计[J].皮革制作与环保科技，2022，3（2）：103-104，119.

[7]徐世良.城镇污水处理厂改扩建工程的电气设计分析：以白诸镇镇级水质净化中心为例[J].低碳世界，2021，11（9）：148-149.

[8]刘行平.某国际水产品产业园区污水处理厂改扩建工程[J].净水技术，2021，40（9）：146-151.