橫嶺污水處理廠二期工程的設計
橫嶺污水處理廠二期工程是龍崗河流域水質改善工程的重要組成部分，設計規模為40×104m3／d，與一期工程合計總規模為60×104m3／d。
根據本工程規模大、可用地小、進水水質濃度變化大的特點，確定采用以曝氣生物濾池為主體的污水處理工藝。
1 進、出水水質與工藝流程
1．1 進、出水水質
由于橫嶺污水廠配套截污干管系統近期是對沿龍崗河各支流進行總口截流，遠期逐步完善為市政截污干管，因此將由合流制逐漸過渡到分流制，也就是污水廠進水濃度有一個由低變高的過程。根據《龍崗河流域水環境綜合整治工程規劃》，2010年的污水處理廠建設目標是使出水滿足景觀用水的要求，因此確定污水處理廠近期執行一級A排放標準。
具體設計進、出水水質如表1所示。
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1．2 工藝流程
二期工程采用DN／CN的BAF處理工藝，具體工藝流程如圖1所示。
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2 工藝設計
⑴溢流井(一期1二程已建)
利用一期工程的溢流井作為一期工程和二期工程進水的切換井。
一期工程溢流井為鋼混結構，尺寸為8．0 m×8．0 m×12．9 m。
在溢流井南側池壁上新沒兩根D2 020×20 mm鋼管作為二期工程的進水管。
⑵粗格柵問及污水提升泵房
粗格柵及污水提升泵房按照40×104m3／d規模設計，取Kz=1．3，設計流量為6．0 m3／s。
粗格柵和污水提升泵房合建。地下部分為鋼混結構，地上部分為框架結構。格柵問平面尺寸為8．2m×20．5 m，地上部分高為9．8 m，地下部分高為12．9 m；污水提升泵房平面尺寸為10．0 m×30．0m，地上部分高為12．9 m，地下部分高為15．0 m。
主要設備：液壓移動抓爪式清污機2臺；固定格柵4臺；立式離心泵9臺(7用2備，其中1臺庫房備用)，單臺流量為860 L／s，揚程為230 kPa，，v=250 kW。
水泵啟停根據泵坑內液位信號綜合控制，采用先開先停、先停先開的方式輪換運行。為了優先保證一期工程的水量，本工程將水泵的啟泵和停泵水位適當提高。
⑶細格柵
尺寸為32 m×20 m×2．5 m，采用階梯式機械格柵，共8臺，單臺B=2．0 m，b=6 mm，d=45。，N=2．2 kW，每臺格柵前后渠道各設一個不銹鋼一體式壁裝閘門，供水量變化和設備檢修時互相切換。格柵配無軸螺旋輸送機2臺D=300 mm，L=11 m，N=4．0 kW。清除的柵渣經無軸螺旋輸送機輸送至位于細格柵問下的砂、柵渣處理間，經壓榨機壓榨脫水后外運。
⑷預處理池
預處理池為三階段強化一級沉淀，曝氣沉砂池、隔油池、斜管沉淀池合建。強化預處理池共設16格，細格柵出水經過集水渠匯合，再經過配水渠均勻分配至每格預處理池，每座預處理池內設曝氣沉砂池、隔油池各2座，斜管沉淀池1座，其中曝氣沉砂池尺寸為6．5 m×2．4 m×7．55 m，采用管式曝氣器曝氣，氣源來自設于砂、柵渣脫水問內的羅茨風機。設羅茨風機3臺(2用l備)，每臺Q=44．82 m3／min，P=34．3 kPa，N=45 kW。每座隔油池尺寸為6．5 m×2 m×5．85 m，池內設1臺曝氣泵，N=4．0kW，浮渣間歇性地被撇渣器排除，在浮渣中含有明顯油脂的情況下，浮油外運至工業廢棄物處理場處置，其余時間產生的少革浮渣由設在預處理池廊道內的渣漿泵排至污泥緩沖池。氣浮池出水進入斜管沉淀池，斜管沉淀池為異向流，每座尺寸為10 m×15 m×5．85 m，池內設UPVC蜂窩斜管，d=80mm，傾角為60。，垂直高度為1．5 m，污泥通過中心傳動刮泥機刮至池四角的集泥斗，通過渣漿泵排至污泥緩沖池。預處理池出水經渠道匯合，再配水進入DN曝氣生物濾池。
曝氣沉砂池實際設計流量為l 9 663 m。／h，停留時間為5．4 min。
氣浮池停留時問為15．3 min。
斜管沉淀池停留時問為0．8 h，表面負荷為8m3／(m2·h)，干泥產量為114 Vd。
⑸曝氣生物濾池配水混合井
曝氣生物濾池配水混合井共兩座，分別給兩組曝氣生物濾池配水，并兼有混合外加碳源、原水和回流硝化液的功能，每座配水混合井內設潛水攪拌機1臺，單臺N=4．0 kW。
每座配水混合井尺寸為15．8 m×lO．8 m×10．3 m。
在配水混合井后共設2組超細格柵，每組3臺，單臺B=2 440 mm，b=2 mm。
⑹DN濾池
曝氣生物濾池采用前置反硝化工藝，分DN池、CN池兩級，每級48格，分為4組，每組包括12格一DN池和12格CN池。單格尺寸為12 m×6 m×7．7m
在配水混合井，原水與來自CN池的硝化液混合后經分配進入DN池，DN池為專門的前置反硝化濾池。由于生物濾池為逐格依次反沖洗，因此各格的工況不同，在配水井至DN池的各支管上，設有電動調節閥和電磁流量計，用于各池流量分配。
設計流量為27 432 m3／h，濾速為4．8 m／h，強制濾速為5．3 m／h；實際平均濾速為7．9 m／h，實際平均強制濾速為8．6 m／h，濾料采用陶粒濾料，粒徑為4～6 mm，反硝化容積負荷為1．56 kgNO3，一N／m3。
⑺CN濾池
CN池與DN池池型、過濾方式基本相同，所不同的是為好氧濾池，采用管式曝氣器曝氣，進水通過濾頭向上過濾，設羅茨風機48臺，每臺Q=33 m3／min．JiP=88．2 kPa，Ⅳ=75 kW，每格一臺，采用變頻調速控制。
CN池出水部分硝化液回流至DN池配水混合井，進入DN池通過反硝化脫氮，最大回流比為100％，設回流泵房2座，每座尺寸為15 m×6 m×4rn，遠期設4臺潛污泵(3用1備)，每臺Q=3 350m3／min，H=72 kPa，Ⅳ=90 kW，變頻調速以調整回流量。
設計濾速與DN池相同，濾料采用陶粒濾料，粒徑為2～4mm，氣水比為3．6：l，硝化容積負荷為0．55 kgNH3一N／m3。
⑻紫外消毒渠
工程采用紫外線消毒，設計進水懸浮物濃度為10-mg／L，設計透光率為70％，出水糞大腸桿菌數<1 000個／L。
紫外線消毒渠與中水[口]用水泵房合建，鋼混結構，平面尺寸為16．0 m×13．66 m，高為5．0～2．1m。紫外線消毒設備包括燈架、控制中心、配電中心、水位控制系統。
⑼加藥問
為實現化學除磷藥劑投加，設加藥間一座。加藥間位于細格柵池下，面積為480 m2，包括三氯化鐵溶解池2座，溶液池3座，每座溶液池尺寸為4 m×4 m×3．5 m，溶解池尺寸為4 m×4 m×2．7 m，內設槳板攪拌機。設4臺計量泵，前加藥點為細格柵后的渠道，通過潛水攪拌機混合進人預處理池，后加藥點為DN池后的渠道混合區。
⑽甲醇投加問及甲醇儲液池
設甲醇溶液儲存池和甲醇投加問各一座。為了保證安全，設甲醇溶液儲罐池，采用鋼混結構，尺寸為16．4 m×9．84 m×5．1 m，內設甲醇儲罐4套。甲醇投加問為半地下結構，下部采用鋼混結構，上部采用框架結構，平面尺寸為3．1 m×4．5 m，上部高為2．95 m，下部高為6．0 m。
⑾反沖洗水池及反沖洗水泵、風機房
CN池及DN池反沖洗由專用的反沖洗水泵和風機完成。水反沖洗強度為8 L／(s·m2)，氣反沖洗強度為25 I／(s·m2)。總沖洗時間為40 rain，其中氣洗時間為5 min，氣水沖時間為5 min，水洗時間為20 min，其他時間為10 min。
反沖洗風機及水泵房共兩座，每座服務兩組曝氣生物濾池，單座尺寸為15 m×15 m×4．5 m。每座反沖洗風機及水泵房內設反沖洗風機3臺(2用l備)，每臺p=55 mJ／min，P=95 kPa，Ⅳ=132 kW，采用變頻調速控制；反沖洗水泵6臺(4用2備)，每臺Q=1 200 m3／h，日=160 kPa，Ⅳ=75 kW。
反沖洗廢水經反沖洗廢水渠排入反沖洗廢水池(4座)，單座容積為1 000 m3，設3臺反沖洗廢水泵，每臺p=486 m3／h，H=170 kPa，，v=30 kW。反沖洗廢水回流至細格柵前進入預處理池。
⑿污泥處理
預處理池排泥為逐池非連續排泥，為調節一次排泥量與排泥時間內污泥脫水機處理能力之間的差值，設置污泥緩沖池，預處理池每天產污泥總量為5 700 m3／d，污泥含水率為98％，f污泥產量為114t／d。污泥緩沖池為矩形池，有效容積為500 m3，內設2臺潛水攪拌器，D=410 mm，N=4．0 kW，以防止污泥沉淀淤積。
污泥脫水間共設兩層，總面積為600 m2，上層為脫水機房及配電值班室，下層為加藥問、污泥泵房和變壓器室，另設污泥裝運間一座。
污泥脫水間內設離心脫水機3臺，Q=120 m3／h．N1=160 kW，N2=30 kW，24 h連續工作；設污泥螺桿泵3臺，單臺Q=50～120 mJ／h，H=200 kPa，N=18．5 kW，將緩沖池污泥抽送至離心脫水機；設絮凝劑自動溶藥系統2套，12．9～16 kg干粉／h，0．5％濃度，N=3．0 kW，可自動配制投加，設加藥螺桿泵3臺，Q=1．0～3．0 m3／h，H=400 kPa，N=1．5 kW，在污泥脫水前投加聚丙烯酰胺藥劑，藥劑投加率按污泥干質量的0．5％計，配制濃度為0．6％，聚丙烯酰胺貯量按30 d考慮。
脫水后的泥餅含水率達到78％，用無軸螺旋輸送器將污泥送人儲泥斗，由自卸卡車外運至污泥處理場處理。儲泥斗的容積按l d的儲泥設計。為了保證臭氣不外逸，儲泥斗間設密封的卷簾門。
脫水后廢水排入廠區污水管網，經污水提升泵站回至污水處理系統。
溶藥用水、離心脫水機沖洗水采用生物濾池出水。
3 工程設計特點
①采用的污水處理工藝耐水質波動能力強，適應低、中、高濃度污水，且耐水力沖擊負荷能力好，生物膜附著能力強，不易隨流速增大而流失。
②采用的污水處理工藝占地面積小，不需新征地，可以大大縮短建設周期。
③強化預處理采用曝氣沉砂池、氣浮池、斜管沉淀池合建，將生化反應與物理重力分離作用相結合，對有機物及懸浮物的去除作用明顯。
4 相關工程的經驗和借鑒意義
廈門筼筜污水處理廠的設計規模為30×104m3／d，是目前亞洲最大的采用DN／CN曝氣生物濾池工藝的污水處理廠。為了更好地了解采用曝氣生物濾池工藝的污水處理廠的特點，橫嶺污水處理廠二期工程學習和借鑒了該廠的如下經驗：
①預處理系統中設置格柵的重要性
廈門筼筜污水處理廠為保證生物濾池濾頭正常運行，防止在運行過程中濾頭堵塞，總共設置了2道粗格柵、3道細格柵，以保證反沖洗的水量供應及濾頭的暢通。
②濾池管廊的加固
在生物濾池反沖洗時，需關閉前一個處理系統的閥門或停泵，這時管道中會形成水錘。為避免在水錘沖擊過程中管道移位脫節，在進行管廊中管道的設計與施工時要特別加強管道的固定，以確保安全運行。
③甲醇投加問的設計
筼筜污水處理廠與橫嶺污水處理廠二期工程都是采用預處理／曝氣生物濾池工藝，都存在碳源不足的問題，需要補充碳源。
甲醇為易揮發性液體，屬甲類危險物品，所以建議罐池內采用強制排風。甲醇投加問應設置提升泵，以便在遇到緊急情況下將泄漏的液體集中排出， 罐體之間宜另設臨時排空系統，當外部發生火災及危險時，能夠在最短的時間內將罐體中的甲醇溶液排入周邊生物池等系統中進行稀釋。
5 結語
在橫嶺污水處理廠二期工程工藝設計過程中，根據該廠的實際情況，確定采用曝氣生物濾池處理工藝，同時通過借鑒相似的已經建成運行的污水處理廠的經驗，對二期工程做了進一步的優化，使項目的設計更加合理。該項目的建設不僅可以有效改善龍崗河深惠交接斷面的水質，同時也為國內類似污水處理廠的設計提供了借鑒。
參考文獻：
[1] 鄭俊，吳浩汀，程寒飛．曝氣生物濾池污水處理新技術及工程實例[M]．北京：化學工業出版社,2002．
[2] 鄭俊，吳浩汀．曝氣生物濾池工藝的理論與工程應用[M]．北京：化學工業出版社,2005．
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