设计案例 天津市某半地下式污水处理厂工程设计

作者:币游国际官网 | 2020-04-16 04:21

  天津市某新建污水处理厂(一期)项目拟建规模为2万m3/d,远期总设计规模为8万m3/d,分期采用“2万m3/d+2万m3/d+ 4万m3/d” 3个半地下箱体布置,总占地面积约为90 000 m2。

  该工程设计面临三大难题:近远期水量变化幅度大,出水水质要求高,用地不规则。针对近远期水量变化幅度大,该工程采用3个半地下箱体布置,满足不同阶段污水量排放需求;同时,通过工艺方案比选及集约化厂区布置,在规划用地不规则的前提下实现出水达标。本文主要阐述了污水厂型式及二级处理工艺。

  根据该工程污水量预测结果,处理污水中大部分是居民及公共设施的生活用水,工业用水占比仅为5.3%。结合国家《污水排入城市下水道水质标准》(GB/T 31962—2015)和天津市地方《污水排放标准》(DB 12/356—2018),同时考虑污水处理厂服务范围内的实际情况,确定该工程近期设计进水水质如表1所示。

  由表1可知:该工程BOD/COD=0.5,属于好生化性污水;一般认为,BOD/TN4,即可认为污水有比较充足的碳源供反硝化菌利用,BOD/TN=3.57,碳源略显不足。为此该工程设置碳源投加系统,在进水BOD/TN较低时投加碳源,以确保TN的达标排放。BOD/TP=33.33,可采用生物除磷。

  根据天津市《城镇污水处理厂污染物排放标准》(DB 12/599—2015),“城镇污水处理厂出水排入水环境,当设计规模10 000 m3/d时,执行A标准”的要求,该工程污水处理厂尾水排放执行天津市《城镇污水处理厂污染物排放标准》(DB 12/599—2015)中A标准。该工程设计污水处理出水水质如表2所示。

  该工程生物处理采用改良型Bardenpho活性污泥工艺(图1),用于强化生物脱氮除磷,深度处理采用“高效沉淀池+深床滤池”进一步去除COD及SS。污泥处理采用污泥离心浓缩脱水一体机,消毒方案采用“用泥处理采消毒+辅助臭氧脱色”工艺,根据该工程不同构筑物及设备产生臭气的特点,预处理构(建)筑物及生物反应池拟采用较成熟的生物滤池除臭工艺,污泥脱水机房采用“离子送风+生物滤池除臭”的组合方式。

  随着我国城市化水平和居民环境要求的提高,能够与周边环境协调、封闭性强、无二次污染的地下式(半地下、全地下)污水处理厂正在逐渐为城市污水治理工程建设提供新的思路。

  该工程选址边界西侧与居住区域直线 m,规划环评要求“污水处理设施的卫生防护距离不小于200 m”,进一步降低了该工程可利用空间,该工程拟采用半地下式竖向布置型式。污水处理池上部加双层盖,上部种植绿化。生产活动均位于密封的地下(图2)。

  相对于全地下式布局,半地下式布局池体均位于地下,上部空间无任何生产设施,景观效果较好;设备可由生产区道路进出,安装方便;生产区设人员出入通道,景观区与生产区独立分隔,互不影响;臭气的密闭性好,对周围环境无影响;基坑深度较小,箱体突出地面约7~8 m,节约工程投资;同时,消防要求较高,需设置多个防火分区、消防楼梯、疏散口。

  五段Bardenpho由二级AO脱氮系统组成,进水分两路分别进入厌氧段(A)和第二个缺氧段(A2),在工艺最前段设置厌氧除磷段。50%~70%进水首先在厌氧段与外回流污泥充分混合,污泥在厌氧区进行释磷反应后,进入第一级缺氧段(A1),利用污水中的碳源对内回流中的硝态氮进行反硝化,然后进入好氧区进行有机物降解、硝化和磷的吸收。另外一部分污水直接进入第二级缺氧区(A2),与来自前级好氧硝化段的污水混合,为反硝化提供碳源,完成上一级进水产生的硝态氮的反硝化。第二级好氧段(O2)出水部分内回流至第一级缺氧区。工艺流程如图3所示。

  该工程进水以生活污水为主,根据该工程出水水质要求,污水生化处理工艺需着重考虑TN的去除。“五段Bardenpho工艺”模拟自然界生物分解原理,创造适宜微生物生长的环境,分解有机污染物,是世界公认的先进高效工艺。除此以外,“五段Bardenpho工艺”具有节地、节能、高效、耐冲击等优势,脱氮除磷程度高,出水稳定可靠。同时,需结合天津地区污水处理的实际情况,并考虑后期的运营管理等因素。因此,该工程二级处理工艺采用“五段Bardenpho工艺”。

  该工程具有以下三大难题。首先,用地不规则。该工程用地位于三角地带,规划占地面积约为90 000 m2,实际扣除环评要求的退线区域,污水处理设施占地面积约为57 700 m2。传统地上厂土地利用率偏低,无法满足本项目占地需求,因此,考虑集约化程度高的地下厂型式,同时考虑造价问题,选用半地下型式。

  其次,该工程近远期水量变化幅度大。该工程远期规模为80 000 m3/d,根据地块整体开发计划,近期水量为20 000 m3/d,中期水量为40 000 m3/d,近期根据实际需求最小系列5 000 m3/d,单一半地下箱体无法满足如此大的水量波动。因此,该工程考虑采用3个半地下箱体布置,满足不同阶段不同污水量排放的需求。

  第三,出水水质要求高。该工程污水处理厂尾水排放执行天津市《城镇污水处理厂污染物排放标准》(DB 12/599—2015)中A标准,其各项指标值均达到地表Ⅳ类质量标准。为满足出水水质要求,该工程二级处理工艺选用脱氮除磷程度高、出水稳定可靠的五段Bardenpho工艺。

  该工程总投资为28 775.96万元,其中工程费用为23 366.69万元。国内半地下式污水处理厂吨水投资约为4 500~5 500元(出水水质为国标一级A),该工程约为常规半地下式污水厂的两倍,主要原因如下。

  (1)维护费用较高,场地现状为鱼塘,鱼塘多为淤泥质土,换填及基坑支护费用高;

  (2)该工程分期实施,除半地下箱体分三期实施外,其余均在本次工程范围,如综合楼、出水及回用水泵房等,一期投资比例偏大。

  (1)针对该工程近远期水量变化幅度大的问题,结合区域地块开发规划,创造性地提出“2+2+4”的三期建造方案,从而解决了污水厂远期规模大、近期水量小的难题。

  (2)二级处理采用“五段Bardenpho工艺”,通过在进水渠设置闸门,可以根据进水水量、水质的变化以及生反池内环境条件的变化灵活地调整运行模式,稳定脱氮除磷效果;深度处理采用“高效沉淀池+深床滤池”进一步去除COD及SS,同时,深床滤池预留反硝化模块进一步确保出水各项指标达到天津市《城镇污水处理厂污染物排放标准》(DB 12/599—2015)中A标准。

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