北京市大興縣污水處理廠設(shè)計(jì)特點(diǎn)

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大興縣是北京市所屬的遠(yuǎn)郊區(qū)縣之一，位于北京南郊，是“全國(guó)綜合實(shí)力百?gòu)?qiáng)縣”之一。黃村是大興縣政府所在地和全縣政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心，又是北京市衛(wèi)星城，吸引了大批中央、市屬單位和市區(qū)人口。規(guī)劃建筑黃村污水處理廠近斯規(guī)模8萬(wàn)m³/d，遠(yuǎn)期規(guī)模12萬(wàn)m³/d。

　　污水處理廠進(jìn)、出水水質(zhì)為：

污水處理廠進(jìn)、出水水質(zhì)表 　 項(xiàng)目 　 進(jìn)水水質(zhì) 　 出水水質(zhì) 　 CODcr（mg/1） 　 300 　 100 　 BOD₅（mg/1） 　 150 　 20 　 SS（mg/1） 　 160 　 30 　 TN（mg/1） 　 35 　 -- 　 NH₃-N（mg/1） 　 25 　 15 　

　　本工程利用奧地利政府貸款，引進(jìn)先進(jìn)的國(guó)外污水處理技術(shù)和設(shè)備。設(shè)計(jì)采用了奧貝爾（Orbal）氧化溝工藝，作為大型城市污水處理廠，在國(guó)內(nèi)尚屬首例，其工藝流程如圖1。

　　在污水處理廠整體設(shè)計(jì)上，結(jié)合水廠規(guī)模、污水水質(zhì)及當(dāng)?shù)氐膶?shí)際條件，積極穩(wěn)妥地采用先進(jìn)技術(shù)，減少占地面積，降低工程投資。主要有一個(gè)特點(diǎn)：

　?、艔S區(qū)平面布置：水力流程順暢，布局緊湊，功能分區(qū)明確，交通聯(lián)系方便，綠化面積合理；

　?、茒W貝爾氧化溝：抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，出水水質(zhì)穩(wěn)定；曝氣設(shè)備充氧效率高攪攔能力強(qiáng)，安裝方便，調(diào)節(jié)靈活；能耗低，占地面積小，具有除磷脫氮能力。

　?、嵌纬恋沓兀簼撍┛坠艹鏊|(zhì)穩(wěn)定，管理方便。詳見(jiàn)下列說(shuō)明：

　　1、廠區(qū)平面布置

　　黃村污水處理廠位于縣城東側(cè)，通黃路北側(cè)的鳳河與減河之間，按照少占農(nóng)田和降低工程投資的設(shè)計(jì)原則，選擇處理構(gòu)筑物形式和進(jìn)行廠區(qū)平面布置。本廠分為三個(gè)功能區(qū)，首先是污水機(jī)械處理區(qū)及污泥處理區(qū)，本區(qū)有粗、細(xì)格柵產(chǎn)生的柵渣，沉砂池的砂礫和污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥，衛(wèi)生條件較差。把這類(lèi)處理構(gòu)筑物集中起來(lái)可以減少衛(wèi)生隔離占地，并可改善個(gè)廠區(qū)的衛(wèi)生環(huán)境，其次是生物處理區(qū)，即氧化溝和二沉池，國(guó)內(nèi)普遍認(rèn)為氧化溝工藝占地面積大，其主要原因是氧化溝泥齡長(zhǎng)容積大，而由于曝氣設(shè)備的原因其水深較小。本廠采用了奧貝爾氧化溝，其水力條件好，曝氣設(shè)備選項(xiàng)用曝氣轉(zhuǎn)碟，不僅提高了曝氣設(shè)備的充氧效率，而且也提高了攪拌能力，據(jù)有關(guān)資料介紹，水深4.3米時(shí)池底水平均流速仍大于0.3米/秒，沒(méi)有污泥沉淀現(xiàn)象，因而本廠的奧貝爾氧化溝水深加大到4.20-4.25米，使氧化溝占地面積大大降低；二沉池是保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的重要構(gòu)筑物，通過(guò)技術(shù)措施在保證出水水質(zhì)要求的前提下，設(shè)計(jì)采用兩座大直徑輻流式沉淀池，使沉淀池占地面積降低，同時(shí)運(yùn)行管理簡(jiǎn)捷明快；再次是生產(chǎn)輔助區(qū)和生活區(qū)，本區(qū)位于夏季主導(dǎo)風(fēng)向上游，與衛(wèi)生條件好的二沉池相鄰，遠(yuǎn)離衛(wèi)生條件差的污泥區(qū)和機(jī)械處理區(qū)。廠區(qū)平面布置見(jiàn)圖2，占地面積僅4.80公頃，遠(yuǎn)低于國(guó)標(biāo)要求。

　　2、Orbal氧化溝

　　奧貝爾（Orbal）氧化溝是氧化溝類(lèi)型中的重要形式，此法由南非的休斯蔓（Huisman）構(gòu)想，南非國(guó)家水研究所研究和發(fā)展的。在長(zhǎng)期的試驗(yàn)性研究取得成功后，這項(xiàng)設(shè)計(jì)技術(shù)被轉(zhuǎn)讓給美國(guó)的恩維芮克斯（Envirex）公司加以推廣，該公司以設(shè)計(jì)建設(shè)Orbal氧化溝和氧化溝曝氣轉(zhuǎn)碟著稱(chēng)與世，目前已有500多個(gè)奧貝爾污水處理廠投入使用，在國(guó)內(nèi)也有十來(lái)個(gè)廠在運(yùn)行，有十來(lái)個(gè)廠在建設(shè)，有十幾個(gè)廠在方案設(shè)計(jì)階段，Orbal氧化溝的優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越被世人認(rèn)可。

　　·氧化溝由三個(gè)同心橢園形溝道組成，污水由外溝道進(jìn)入溝內(nèi)，然后依次進(jìn)入中間溝道和內(nèi)溝道，最后經(jīng)中心島流出，至二次沉淀池。在各溝道橫跨安裝有不同數(shù)量轉(zhuǎn)碟氣機(jī)，進(jìn)行供氧兼有較強(qiáng)的推流攪拌作用。外溝道體積占整個(gè)氧化溝體積的50-55%，溶解氧控制趨于0.0mg/L，高效地完成主要氧化作用：中間溝道容積一般為25%-30%，溶解氧控制在1.0mg/L，作為“擺動(dòng)溝道”，可發(fā)揮外溝道或內(nèi)溝道的強(qiáng)化作用；內(nèi)溝道的容積約為總?cè)莘e的15%-20%，需要較高的溶解氧值（2.0mg/L左右），以保證有機(jī)物和氨氮有較高的去除率。

　　·外溝道的供氧量通常為總供氧量的50%左右，但80%以上的BOD可以在外溝道中去除。由于外溝道溶解氧平均值很低，絕大部分區(qū)域DO為mg/L，所以，氧傳遞作用是在虧氧條件下進(jìn)行的，大大提高了氧傳遞效率，達(dá)到了節(jié)約能耗的目的。一般情況下，可以節(jié)省電耗20%左右。內(nèi)溝道作為最終出水的把關(guān)，一般應(yīng)保持較高的溶解氧，但內(nèi)溝道容積最小，能耗是較低的。中溝道起到互補(bǔ)調(diào)節(jié)作用，提高了運(yùn)行的可靠性和可控性。因此，奧貝爾氧化溝可以在確保處理效果的前提下，可以獲得較大的節(jié)能效益。

　　·對(duì)于每個(gè)溝道內(nèi)來(lái)講，混合液的流態(tài)為完全混合式，對(duì)進(jìn)水水質(zhì)、水量的變化具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力；對(duì)于三個(gè)溝道來(lái)講，溝道與溝道之間的流態(tài)為推流式，且具有完全不同溶解氧濃度和污泥負(fù)荷。奧貝爾氧化溝實(shí)際上是多溝道串聯(lián)的溝型，同時(shí)具有推流式和完全混合式兩種流態(tài)的優(yōu)點(diǎn)，耐沖擊負(fù)荷，可避免普通完全混合式氧化溝易發(fā)生的污泥膨脹現(xiàn)象，可以獲得較好的出水水質(zhì)和穩(wěn)定的處理效果。

　　·奧貝爾氧化溝采用的曝氣轉(zhuǎn)碟，其表面有符合水力特性的一系列凹孔和三角形突起，使其在與水體接觸時(shí)將污水打碎成細(xì)密水花，具有較高的充氧能力和混合效率。通過(guò)改變曝氣機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、浸水深度、轉(zhuǎn)速和開(kāi)停數(shù)量，可以調(diào)整其供氧能力和電耗水平。尤其是蝶片可以方便拆裝，更為優(yōu)化運(yùn)行提供了簡(jiǎn)便手段。另一方面，由于轉(zhuǎn)碟直徑達(dá)1.4m，平行切入在水中旋轉(zhuǎn)運(yùn)行，具有極強(qiáng)的整流和推流能力。實(shí)踐證明，在水深為4.27m，污泥濃度為8g/LJF，氧化溝沒(méi)有任何沉淀現(xiàn)象。當(dāng)污水濃度下降，為節(jié)能而減少曝氣機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)時(shí)，一般也不必?fù)?dān)心沉淀的發(fā)生。這是曝氣轉(zhuǎn)碟和奧貝爾溝型所獨(dú)具的優(yōu)點(diǎn)。

　　奧貝爾氧化溝的溝道布置，便于采用不同種類(lèi)的工藝模式。在使用普通活性污泥法時(shí)，內(nèi)溝道用于曝氣，外溝道用于需氧消化；使用接觸穩(wěn)定和分段曝氣時(shí)，是把進(jìn)水和回流污泥引入相應(yīng)的溝道中；為了保證高質(zhì)量而穩(wěn)定的處理效果和減少污泥量，需要進(jìn)行硝化時(shí)采延時(shí)曝氣模式；遇有合流制排水系統(tǒng)，在暴雨時(shí)把進(jìn)水引入中間溝道或內(nèi)溝道，以防止污泥流失。

　　3、二次沉淀池

　　根據(jù)廠區(qū)地形及氧化溝布置，本廠宜選用兩座54米直徑的輻流沉淀池。如果選用小直徑的沉淀池，則應(yīng)設(shè)置4座直徑40米的沉淀池，給廠區(qū)布置及運(yùn)行管理帶來(lái)不便，占地面積將增加2000米。目前國(guó)內(nèi)最大的二沉池直徑為55米，為提高出水水質(zhì)，降低出水槽堰口負(fù)荷，在離池壁4.5米處增設(shè)了出水槽，支承水槽的立柱用來(lái)兼作出水管，將水引出池外。根據(jù)運(yùn)行結(jié)果，出水水質(zhì)并不十分理想，同時(shí)給二沉池排泥及吸泥橋設(shè)計(jì)安裝帶來(lái)很多困難。

　　在沉淀地的設(shè)計(jì)中，沉淀池的出水一般采用三角堰組明渠出水，這對(duì)于小型的沉淀池來(lái)說(shuō)，出水是可以達(dá)到預(yù)期效果的；而對(duì)于大型沉淀池，存在如下缺點(diǎn)：

　　由于池體大，水面波動(dòng)造成的水面標(biāo)高差異大，三角堰體比較長(zhǎng)，堰體安裝整平較困難，出水不均勻。

　　水面上的浮渣會(huì)隨水流進(jìn)入出水中，造成出水水質(zhì)不穩(wěn)定。

　　對(duì)于大直徑輻流式沉淀池，中間設(shè)置出水堰，阻礙刮吸呢機(jī)排泥，清除浮渣困難。中間出水堰的清理維護(hù)十分不便。

　　經(jīng)考察，德國(guó)、奧地利等歐洲國(guó)家已有多座采用潛水穿孔管出水的輻流式沉淀池在運(yùn)行，出水水質(zhì)穩(wěn)定，運(yùn)行良好。認(rèn)為在本廠采用潛水穿孔管出水切實(shí)可行。本廠中△Q/Q=7.1%，hw=99.3mm。

　　運(yùn)行結(jié)果表明，潛水穿孔管出水水質(zhì)穩(wěn)定，浮渣容易清除，施工安裝方便。

　　本工程通水調(diào)試，各處理構(gòu)筑物及設(shè)備運(yùn)行正常，僅用一個(gè)月的時(shí)間，出水水質(zhì)就達(dá)到設(shè)計(jì)要求。