天津市张贵庄污水处理及再生利用一期工程设计
王舜和， 郭淑琴
(天津市市政工程设计研究院，天津300051)
摘要： 天津市张贵庄污水处理及再生利用一期S-．程是天津市中心城区最后一座大型污水
处理厂，也是天津市目前处理标准最高、功能最全的污水处理厂，主要包括20×104 m3／d污水厂、6
×104 1113／d再生水厂，厂内污泥处理处置规模为300 t／d。污水厂采用AO脱氮除磷／反硝化深床滤
池工艺，出水水质执行一级A排放标准；再生水厂采用双膜法／臭氧脱色工艺，出水主要用于工业
循环冷却，部分作为城市杂用水；污泥处理处置采用好氧发酵技术，产品用于园林绿化。
关键词： 污水处理； 再生水利用； 污泥处置；好氧发酵； 深床滤池
中图分类号：X703 文献标识码：C 文章编号：1000—4602(2013)08—0052—05
Design of First-phase Project for Wastewater Treatment and Reclamation
at Tianjin Zhangguizhuang
WANG Shun—he． GU0 Shu—qin
(nonjin Municipal Engineering Design and Research Institute，死onjin 30005 1，China)
Abstract：The first—phase project of wastewater treatment and reclamation at Tianjin Zhangguizhuang
is the last large—scale wastewater treatment plant in the central area of Tianjin City，and it is al-
SO the highest standards and the most complete functions in Tianjin City，which has wastewater treatment
capacity of 20×1 04 m’／d．reclaimed water treatment capacity of 6×1 04 m3／d and sludge treatment ca—
paeity of 300 t／d．AO process for nitrogen and phosphorus removal and denitrification deep—bed filter are
used for wastewater treatment，and the effluent quality meets the first level A criteria．Dual membrane
process and ozone decoloration are used for reclaimed water treatment，and the effluent is used as indus—
trial circulating cooling water，and part of which is used as urban miscellaneous water．Aerobic fermenta—
tion technique is used for sludge treatment and disposal，and the products are used for garden greening．
Key words： wastewater treatment； reclaimed water use； sludge disposal； aerobic fermentation；
deep—bed filter
1工程概况
天津市中心城区污水排放形成了纪庄子、咸阳
路、北仓、东郊、张贵庄、双林六个系统，分别流经大
沽排水河、北塘排水河和永定新河汇人渤海。目前
已建成4座污水处理厂，分别为纪庄子污水处理厂、
东郊污水处理厂、咸阳路污水处理厂、北仓污水处理
厂。双林污水厂在建，其系统内污水暂时排人纪庄
子污水处理厂，而张贵庄系统污水暂时排人东郊污
水处理厂。张贵庄系统主要负责天津市东丽区和河
东区的污水处理任务，随着地区开发建设的速度日
益加快，东郊污水处理厂已难以处理张贵庄系统的
污水，在这一背景下天津市启动了张贵庄污水厂的
建设。
张贵庄污水处理厂是天津市环境综合治理的大
型工程，也是天津市目前处理标准最高、功能最全的
污水处理厂。作为天津市中心城区最后一座大型污
水处理厂，本工程将彻底解决东部地区的污水排放
问题，显著改善天津市河道水系水质；再生水厂使城
·52·
王舜和，等：天津市张贵庄污水处理及再生利用一期X-程设计第29卷第8期
市污水得以回用，为区域工业发展提供了有力保证；
污泥处理处置的同步实施，实现了“水、泥并治”的
现代污水处理理念，具有显著的社会经济效益。
本工程主要内容及建设规模如下：污水厂、再生
水厂分别为远期48×104 m3／d、15×104 m3／d，一期
规模分别为20×104 m3／d、6 X 104 1T13／d，污泥处理
处置规模为300 t／d。污水厂采用AO脱氮除磷／反
硝化深床滤池工艺，再生水厂采用双膜法／臭氧脱色
工艺，污泥处理处置采用好氧发酵技术。
2工程设计方案
2．1 设计水质
本工程设计进、出水主要指标见表1。
表1 进、出水设计指标
Tab．1 Major indexes of irlnuent and eⅢuent
mg·L
项目BOD。COD SS NH，一N TN TP
进水300 500 400 55 70 8
一级A出水10 50 10 5(8) 15 0．5
由于张贵庄系统内污水现状通过管道经小王庄
泵站输送至东郊污水厂，因此进水指标的确定主要
依据该泵站的实测数据和中心城区内其他污水厂的
统计数据，特别是东郊污水厂近年的实测数据。从
归纳的数据可见，本工程进水水质带有鲜明的北方
工业城市特点，污染物指标均较高。
张贵庄污水处理厂作为新建厂，依据天津市地
方标准《污水排放标准》(DB 12／356--2008)，其出
水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》
(GB 18918--2002)的一级A标准。
2．2 工艺流程
本工程采用的工艺流程如图l所示，主要分为
预处理、生物处理、深度处理、再生水处理、污泥处理
处置五个部分。预处理包括进水提升、粗细格栅、曝
气沉砂池；生物处理包括高效AO反应池、二沉池；
深度处理包括二次提升泵房、机械混合池絮凝池、斜
管沉淀池、反硝化深床滤池、接触消毒池。处理出水
一部分通过出水泵房排放至东丽区河道水系，一部
分进入再生水处理系统。再生水处理采用双膜法+
臭氧脱色，经消毒后由送水泵房送至用户。处理厂
内产生的污泥经机械浓缩脱水后进入厂内好氧发酵
污泥处理中心，处理后的污泥用于园林绿化。
图1工艺流程
Fig．1 Flow chart of treatment process
2．3 主要构筑物及设计参数
2．3．1预处理
污水自厂外收集后汇人d 2 600 mm管道，在进
厂后分为d 2 000 mm和d 2 400 mm管道，分别接入
一、二期污水系统，二期污水管道暂时封堵。一期污
水进入进水交汇井，同厂内污水混合后进人4台B
=1．2 m的回转式粗格栅(栅宽为20 mm)，去除污
水中较大杂质后由6台Q=2 167 in3／h、H=135 kPa
的潜水泵提升进入细格栅渠道。细格栅渠由4台B
=2．2 nl的转鼓式细格栅(栅宽为5 mm)组成。处
理后的污水进入曝气沉砂池除砂，主要由2台桥式
吸砂机(轨距为8．6 m)组成，底部设震动式曝气器。
沉砂由潜水吸砂泵送至2台Q=60 m3／h的砂水分
离器。沉砂后的污水进入4组巴氏计量槽渠道(喉
宽为0．75 111)计量进水流量，随后由四根DN 1 000
管道接入初沉池。初沉池为4座，中进周出式，单池
直径为33 in，表面负荷为3．2 in3／(m2·h)，沉淀时
间为1．0 h。每两座初沉池间设一座初沉污泥泵房，
·53·
第29卷第8期中国给水排水
主要设备为Q=40 m3／h、H=150 kPa的凸轮泵(2
用1备)。
2．3．2生物处理
本工程所采用的高效AO工艺，以AO理论为
基础，通过工艺配置优化了碳源的分配，提高了处理
效率，适用于TN含量较高的污水处理。
本工程设4座生物反应池，每两座共用1座综
合管廊。单座反应池长约104 m，宽约71 m，有效水
深为6．3 m，由四个连续的AO系列组成，污水分别
由四个A池进入，0池末端设有机动段。单池设有
潜水搅拌器14台，内回流泵4台，底部铺设管式曝
气器约1 600 m。针对工艺设计分组进水的特点，在
工程中采用中心管廊的方案，管廊长约104 m，宽为
6 m，两侧分别设有DNl 000的进水干管、DN800的
空气干管及电缆桥架等。其中每级进水管设有进水
调节阀和流量计，便于在运行管理中准确便利地调
节流量。从空气主管中分出四路管线分别为0池
曝气，在管道起端设有曝气控制系统，这一方面解决
传统工艺中溶解氧浓度过高带来的电能浪费问题，
此外也解决高效AO工艺自身的主要缺陷——过度
曝气引起的处理效果逐级恶化问题，进一步确保了
工艺运行的经济性和安全性。反应池中还设有在线
生物除臭装置80套，利用曝气池培养生物除臭菌
种，通过污泥回流将除臭菌种分布至污水处理系统
各个工段，省去了常规生物除臭技术中需要增加的
“反应池加盖和除臭收集管路”等工程费用。
经过生物处理后的污水进入8座周进周出辐流
二沉池进行泥水分离，单池直径为37／／1，表面负荷
为1．26 m3／(Ill2·h)(高Et高时)。
2．3．3深度处理
本工程中所采用的深度处理工艺采用集约化设
计，内含中间提升泵房、机械混合池、机械絮凝池、斜
板沉淀池和反硝化深床滤池，其中反硝化深床滤池
是专为解决高氮城镇污水所开发的处理技术，国外
已有较多的应用业绩，但在国内刚处于起步阶段。
滤池之前主要为除磷功能，滤池进口处设投加甲醇
点，进一步提高对TN的处理效果。本工程设计了
适应季节性变化的多模式深度处理工艺，其中所包
含的混凝沉淀组合池与滤池应可独立运行，也可联
合同时运行，设计共提出了三种运行模式，在保证工
艺达标运行的基础上，运行管理方可根据污水进水
水质的实际情况灵活运行，达到进一步节省运行成
本的目的。
模式一：混合一絮凝一沉淀池一反硝化深床滤
池一出水。
模式二：混合一絮凝一沉淀池一出水。
模式三：反硝化深床滤池一出水。
深度处理工艺尺寸约72 rn×68 m，分为2个系
列，每个系列含1座提升泵房、l座机械混合池、8座
机械絮凝池、2座斜管沉淀池和1座反硝化深床滤
池。混合时间不小于30 S，絮凝时间为12 min，沉淀
池上升流速为13．8 m／h，反硝化深床滤池单系列为
7格，单格尺寸为28 mm×3．56 m，滤床深度约1．8
m，峰值滤速为7．7 m／h。经过混合絮凝沉淀后的污
水补充碳源由滤池上方进入，通过石英砂滤料过滤
去除SS，同时附着在滤料上的反硝化细菌在缺氧环
境下将硝基氮、亚硝基氮转化为氮气。滤后水经过
收水系统收集流出。反硝化过程不断产生的氮气气
泡在滤床中累积，会增加滤床的水头损失，故定期通
过反冲洗释放。反冲方式为气洗一气水联合一水
洗。气冲强度为92 m3／(m2·h)，水冲强度为14．7
m3／(m2·h)。经过反硝化滤池处理后，部分出水进
入再生水处理系统，部分出水进入污水源热泵系统
为厂区提供热源，还有部分出水进入接触消毒池，通
过投加二氧化氯达到卫生学指标，其接触时间为30
min，二氧化氯投加量为8～10 mg／L。
2．3．4再生水处理
本工程再生水产水规模为6×104 m3／d，主要供
工业企业用作循环冷却水，此外还将供给附近新市
镇用于城市杂用。再生水处理采用在天津地区广泛
应用的双膜法+臭氧脱色工艺。主要处理指标为浊
度、溶解性总固体、色度和卫生学指标。污水经深度
处理后进入膜车间，其中包含浸没式超滤膜和反渗
透膜组各6套，并配有加药及反冲洗系统等。随后
处理水进入臭氧接触池，设计接触时间为20 rain，臭
氧投加浓度为5 mg／L，由3台臭氧发生器(2用1
备)提供臭氧，单台发生量为6．3 kg／h。处理后的
再生水进入清水池储存，并加氯消毒，随后由送水泵
房输送至厂外用户。
2．3．5 厂内污泥处理处置工程
本工程作为天津市首个同步实施污泥处理处置
工程的污水处理厂，在厂内设有完善的污泥处理流
程，工艺路线为好氧发酵，设计规模为300 t／d(80％
含水率)。主要内容包括污泥浓缩脱水机房、污泥
·54·
王舜和，等：天津市张贵庄污水处理及再生利用一期工程设计第29卷第8期
输送系统及污泥处理处置中心。
本工程污泥从来源卜主要分为三个部分：初沉
污泥、牛物污泥和化学污泥。由于含水率不同，生物
污泥和化学污泥首先进入污泥浓缩机，然后和初沉
}亏泥混合进入污泥脱水机。工程采用螺压式污泥浓
缩机5台，处理能力为85 m3／h，配套5台进泥凸轮
泵(Q=50～100 m3／h，H=200 kPa)及絮凝剂制备
装置等。脱水采用7台全封闭螺压式脱水机，处理
能力为16 m3／h，配套7台进泥凸轮泵(Q=10～20
m3／h，H=300 kPa)及絮凝剂制备装置等。为改善
污泥浓缩脱水机房内的工作环境，设离子除臭系统
l套，包括4台Q=7 000 m3／h的送风设备箱、1台
Q=7 000 m3／h的外排处理箱、2台Q=2 000 m3／h
的外排处理箱。脱水后的污泥由螺旋输送机输送至
污泥输送系统。
污泥输送系统主要用于将80％含水率的污泥
输送至污泥处理处置中心。国内通常采用车辆或者
输送机进行运输，但往往在运输过程中污染厂区、影
响美观。为此，本工程采用地埋管道的方式压力输
送污泥，主要设备包括：活塞t亏泥泵(Q=20 m3／h)、
保浆缓存仓(20 m3)、螺旋喂料机(Q=20 m3／h)、液
压站等。由于污泥在完全封闭的管道内输送，故不
会对厂内环境造成影响。
t亏泥处理处置采用好氧发酵技术，设污泥处理
处置中心1座，建筑面积约12 300 m2，其中包括污
泥发酵区、料仓间及混料区、填充料储存区、成品存
储区和筛分区。污泥发酵区由4座发酵池组成，单
座长为88 m、宽为16．75 m，每座分为4格，每格长
为88 m、净宽为3．05 m。80％含水率的污泥首先输
送至料仓间及混料区，存储于地下的2座}亏泥料仓
中；通过皮带输送机将新污泥、发酵后的返混污泥和
新加入的填充料(如秸秆锯末等)送至混料机，使它
们完全混合；混料完毕后经皮带输送机将污泥送至
每个发酵槽起端。翻抛机每日将物料向前推进，直
至到出口时完成21 d的发酵周期。发酵后的熟料
经皮带输送机输送至筛分区，部分作为返混料与进
泥继续混合，其余作为成品外运用于园林绿化。
好氧发酵供氧系统采用负压抽吸技术，通过变
频风机从发酵槽中吸入空气，在完成供氧的同时将
收集起来的空气送人除臭系统进行处理，同常规的
正压供氧方式相比，负压抽吸降低了臭气的散发程
度，有利于发酵过程的臭气控制。此外，工程对发酵
槽周边采用PVC隔离幕进行隔离，对所有输送机进
行封闭处理，以达到更好的环境污染控制效果。在
污泥处理处置中心东侧设生物除臭滤池一座，用于
处理负压抽吸所收集的臭气。除臭滤池为半地下钢
筋混凝土结构，分为2级，长为33 m，宽为14．8 m。
臭气在一级滤料中为上进下出，在二级滤料中为下
进上出，处理后的空气通过15 m高的排气烟囱排放
至大气。
工程主要设备包括：带宽为1．0 m的皮带输送
机总长度约410 m；容积为50 m3的料仓4台，分别
用于污泥(2台)、返混料(1台)、填充料(1台)；l台
混料机，能力为100 m3／h；负压供氧风机分四种类
型，每种4台，均为变频，参数分别为Q=5 500 m3／
h、P=5 kPa，Q=8 000 m3／h、P=5 kPa，Q=5 500
m’／h、P=3 kPa，Q=4 000 m’／h、P=3 kPa；2台翻抛
机(配套移行车)，能力为800～l 100 m3／h；1台筛
分机，能力为160 m3／h；滤池二级滤料顶部设除臭
风机3台(2用l备)，单台参数为Q=6 000 m3／h，P
=2．6 kPa。
3工程调试
工程调试从2012年4月一7月约3个月，日均
水量为13×104 m’／d。进水COD、NH、一N、TN分别
为(170～980)、(32～63)、(4l～75)m(L，出水
COD<30 mg／L、NH，一N<2 mg／L、TN<20 mg／I．。
调试期间处于雨季，BOD，含量较低，初期培养活性
污泥未投加碳源，因此出水TN维持在20 mg／L左
右。为达到较好的反硝化效果，在调试末期由曝气
池末端投加碳源，从而使TN下降到15 mg／L以下，
出水指标达到一级A标准，较好地实现了设计要
求。后续将陆续开展污泥和再生水的调试工作。
4结语
①张贵庄污水处理厂是天津市中心城区最后
一座大型污水处理厂，也是天津市目前处理标准最
高、功能最全的污水处理厂，本工程的实施对天津市
环境保护及节能减排工作具有重要的促进作用。
②生物处理采用高效AO工艺，以优化碳源
分配，池内设有内回流泵及曝气控制系统，进一步确
保工艺运行的经济性和安全性。为提升TN处理效
果，设计了具有反硝化功能的深床滤池。深度处理
工艺可采用多模式运行以适应季节性变化。
(下转第59页)
·55·
黄焱歆：铁路站段真空卸污系统之真空管道设计探讨第29卷第8期
E=A‘万L。蠡(4)
局部水头损失：
．，2
研=孝。麦(5)
式中L——管道长度，m
D——管径，mm
口——流速，m／s
A——沿程阻力系数
亭——局部阻力系数
3结论
通过对上海动车所真空管道设计要素及关键节
点的分析，可以得出以下结论：对于真空管道设计，
首先要保证真空损失不能超过最不利点的要求；在
设计中防止气水分离是保证系统真空的关键；对于
关键节点必须进行细化分析和设计，并对整个管道
系统进行校核，以控制系统的绝对提升高度≤3 m；
对于真空管道必须采用符合真空要求的特殊管件，
以保证管道内气水不分离；尽量采用电熔连接以确
保管道施工质量。
(上接第55页)
③再生水处理采用双膜法／臭氧脱色工艺，产
品水主要供地区工业用作循环冷却水，此外还将供
给附近新市镇用于城市杂用。
④污泥处理流程主要包括：浓缩脱水、污泥输
送、污泥好氧发酵等。脱水机房采用能耗较低、卫生
条件较好的螺压式浓缩机和脱水机；脱水至含水率
为80％的污泥采用管道输送至料仓问。发酵系统
采用负压供氧，自动进出料，成品外运可用于园林绿
化。
⑤厂内除臭系统分为三类：污水系统采用在
线生物除臭装置；浓缩脱水机房采用离子除臭；体量
较大的污泥处理处置中心采用生物滤池除臭。
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作者简介：黄焱歆(1969一)， 女， 吉林通化人，
硕士， 副研究员， 研究方向为给排水及环
境工程j
E—mall：
hyxdas@126．corn
收稿日期：2013—0l一09
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作者简介：王舜和(1981一)， 男， 黑龙江哈尔滨
人，硕士， 工程师， 从事给排水和污水
处理设计工作， 获天津市工程咨询一等奖
一项、二等奖一项。
E—mail：
johnason80@126．corn
收稿日期：2012一12—05
第29卷第8期
2013年4月
中国给水排水
【：HINA WATER&WAS‘|1卜WATFI{
V01．29 No．8
Apr．2013
