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)

天津市张贵庄污水处理及再生利用一期工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20万吨/天污水厂、6万吨/天再生水厂，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。

1 工程概况

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48万吨/天、15万吨/天，一期规模分别为20万吨/天、6万吨/天，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。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。

表1 进、出水设计指标

2.2 工艺流程

本工程采用的工艺流程如图1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

2.3 主要构筑物及设计参数

2.3.1 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，O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DN1 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O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。

2.3.2 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。

模式一：混合—絮凝—沉淀池—反硝化深床滤池—出水。

模式二：混合—絮凝—沉淀池—出水。

模式三：反硝化深床滤池—出水。

2.3.3 再生水处理

本工程再生水产水规模为6万吨/天，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 min，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。

2.3.4 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、污泥输送系统及污泥处理处置中心。

本工程污泥从来源上主要分为三个部分：初沉污泥、生物污泥和化学污泥。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，然后和初沉污泥混合进入污泥脱水机。

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。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。

污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座污泥料仓中；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入除臭系统进行处理，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。

3 工程调试

工程调试从2012年4月—7月约3个月，日均水量为13万吨/天。进水COD、NH₃-N、TN分别为(170~980)、(32~63)、(41~75) mg/L，出水COD<30 mg/L、NH₃-N<2 mg/L、TN<20 mg/L。调试期间处于雨季，BOD₅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。

专家评语：该污水处理厂是目前该市处理标准最高、功能最全的污水处理厂，不仅实现了污水的处理、厂内污泥处理处置，而且实现了污水再生处理。论文选题具有较强的理论意义和现实意义，特别是在厂内实现了污泥的资源化处理处置和污水的再生利用，有效提高了污染物减排效果、最大化地减少对环境的影响，可为国内污水处理厂设计提供有价值的参考和借鉴。

本文荣获《中国给水排水》2013年度“得利满”优秀论文二等奖

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