彭 涛 刘 灿 刘雅克 冯善斌

（中国建筑第七工程局有限公司，河南 郑州 450000）

0 引言

随着城镇化和都市化的快速发展，城区聚集了大量人口，不仅消耗了大量的水资源，而且水环境因生产生活过程中污染物的排放而不断恶化，水体重金属污染、水体富营养化、地表径流黑臭的现象不断出现[1]。水资源短缺与水污染问题不仅影响城市品味，还会使环境公共卫生和人类健康问题日益凸显，加剧了供水、用水矛盾[2]。为解决水资源污染问题和提高水资源的利用效率，城镇中修建了大量的污水处理厂，地埋式污水处理厂由于具有环境优化、可节约地表土地、避免二次污染的优点，契合了我国环境可持续发展战略，因此在实际工程建设中得到了城市规划建设者的欢迎和关注，成为现阶段城区土地密集使用条件下污水处理设施建设的优先模式[3]。

1 工程概况

洗瓦堰再生水厂及调蓄池工程为四川省重点民生工程，项目位于锦华路3段，设计为全地下式再生水厂，年处理规模达到20万m3/d，同时配置16万m3调蓄设施，总服务范围达199km2。再生水厂采用预处理+多级AAO反应池+混凝沉淀池+反硝化滤池为主体的污水处理工艺，净化后水体可以接入市政管网，或者直接排入城区锦江干流。主要出水水质不低于四川地区关于城镇再生水厂的标准：化学需氧量COD小于30mg/L、生化需氧量BOD5不超过6mg/L、总含氮量TN小于10mg/L、总含磷量TP不超过0.3mg/L、氨氮含量小于1.5mg/L（水温≤12℃时为3mg/L）。

2 污水处理整体工艺流程

污水整体处理工艺流程如图1所示。进行污水处理时，打开污水进水总管阀门，将污水流入进水闸门井中。随后打开闸门井控制开关，污水流经粗格栅，初步过滤水中漂浮物，漂浮物过滤直径最小达到2cm，过滤出的浮渣被输送机清理出去。经过第1次过滤的污水在重力自流作用下流入提升泵房，启动泵房中的提升泵站，将污水运输至中格栅进行第2次过滤，过滤直径最小达到5mm。过滤出的漂浮物或者悬浮物被灌入清水（清水采用冲洗水泵灌入），经由溜槽运输到压榨一体机中，将悬浮物压榨干净水分，由工人清理出栅渣溜槽。经过2次过滤的污水需要进行第1次的曝气除臭，其处理方法是将污水放入曝气沉砂池内，并在沉砂池的顶部布置螺旋风机，不断旋转螺旋风机将臭气抽排，同时将污水不断地沿着水池的长度方向进行运输，使水流在垂直和横向方向均产生曝气[4]。同时链式刮砂机将污水中的细砂收集至集泥斗，再由气提除砂设备输送至砂水分离器进行砂水分离，最后将细砂干燥运出厂区。污水经过曝气沉砂池后进入细格栅进行第3次截流，去除直径大于3mm的悬浮物或漂浮物。经过细格栅截流后的污水通过渠道进入快沉池，安装于快沉池内沉淀区的链式刮泥机将池底污泥刮至污泥斗，斗内污泥由污泥泵输送至污泥脱水机房的贮泥池中。水面浮渣由电动旋转撇渣管收集排至浮渣井，处理后的污水进入不锈钢水槽，分别配水至南北生化池。污水的脱氮过程是驱动推流器将污水从厌氧区以推流式内循环运输到缺氧池内进行反硝化反应，消除氮化物，然后将脱氮后的污水运输至曝气好氧区进行硝化反应、脱磷及去除化学需氧量COD。生化池处理完毕的混合液需要进一步泥水分离，将混合液注入二沉池，对池内污泥进行刮刷，利用污泥的流动性回流并进行脱水处理。泥水分离后的污水通过管渠流入高效沉淀池，投入PAC、PAM药剂使污水中的悬浮物凝成污泥下沉，实现除磷功能。污泥汇集至池底，由提升泵输送至污泥脱水机房的贮泥池中。高效沉淀池处理后的污水进入中间泵房，经过提升水泵输送至反硝化滤池。污水进入砂滤池进行过滤，并进行反硝化反应实现水体脱氮[5]。过滤后的污水流入消毒池，向池内加入消毒粉或者采用紫外线消毒的方法进行消毒，处理完成后将净化水自流至综合泵房。净化水按照具体的使用情况可以分为3种不同的出水流向，一是通过厂区中水泵组输送至厂区中水系统使用，二是通过市政中水泵组提升接入市政中水管网，三是通过尾水泵组提升排水至地表河流。

图1 污水整体处理工艺流程图

3 地埋式污水处理厂关键技术

3.1 AAO生化处理工艺

AAO生化处理工艺包括A部分和B部分。A部分主要为推流器，其功能为搅拌混合污泥、推流更新污水、防止污泥沉降、提高污水处理效率；B部分主要为精确微孔鼓风爆气系统，此系统又由3个系统组成，具体如下：1）鼓风爆气系统。包括单极离心鼓风机、除尘系统、管路系统（高速鼓风机，工况为大流量低压力）。2）精确爆气系统。精确爆气控制柜、电动线性空气调节阀、热式气体流量计（原理为精确爆气控制柜控制系统通过流量计反馈值与设定值对比来控制调节阀开度，以调节管路空气流量）。3）微孔爆气器。管式微孔爆气器（原理为空气通过多孔介质，在水中产生直径小于3mm的高效爆气系统，用于水中充氧兼搅拌）。AAO生化处理技术如图2和图3所示。

图2 AAO生化处理系统组成

图3 AAO生物脱氮除磷技术

3.2 矩形沉淀池工艺

矩形沉淀池工艺如图4所示。矩形沉淀池主要由15个部分组成，具体如下：1）进水渠（渐变的渠宽设计有利于控制水流速度，避免污泥沉积）。2）配水孔管（配水孔管的尺寸和间距可确保沿池长方向均匀布水并减少水头损失，同时消除了水流进入沉淀池的“喷射”作用和旋流）。3）进水挡板（使水流快速完全地分散，遗免射流）。4）进水裙板（使进水沿着池长方向均匀布水，起到一个絮凝区的作用）。5）布水区（大的布水区能够保证较低的入流速度，有利于絮凝作用）。6）横折流（充分利用池长和池宽，使表面负荷量最大化，避免短流）。7）出水渠（出水渠的水力学设计可适应大流量范围。渐变室的设计可使水流匀速流过渠道，防止短流）。8）出水堰和浮渣挡板（出水堰的高度可调。浮渣挡板可有效防止浮渣进入出水渠）。9）全池撇渣（保证全池有效除渣）。10）液压吸泥管（实践证明，若干根带有大孔径吸泥孔的吸泥管沿池长方向等距布置，可以有效地连续吸除池底污泥）。11）吸泥孔（选择合适的吸泥孔孔径和间距，避免浓缩的污泥绕过这些泥孔）。12）墙角斜面（将污泥导向池底以便吸除）。13）套筒阀（可配备电动执行机构实现自动操作）。14）链条（高强度玻璃钢链条安装简便寿命长、性能可靠）。15）刮板（刮板上的耐磨条使池内污泥清除效果更好，轻柔地推动污泥送入排泥槽）。

如图4所示，矩形周进周出二沉池将圆形周进周出二沉池、液压吸泥管及链条刮泥机等三项技术集于一身。

进水流入沿池长方向的进水渠内，通过渠底的配水孔进入沉淀池。水流在自重作用下渗漏，然后横跨池底，向上再折流回出水渠。整个池容被有效利用，避免了短流。混合液中污泥均匀地沉降下来。

沉淀在池底的污泥由链条刮泥机刮入就近的液压吸泥管中。刮板以0.3m/min或更小速度运行（设计刮板参数为0.2m/min~0.6m/min），避免对污泥层造成搅动，保证较低的出水SS。池底设置排泥槽，通过液压排泥管及套筒阀吸除排泥槽内沉淀的污泥。

吸泥管总是先排除污泥浓度最高的底层污泥，不会产生不必要的稀释，保证了活性污泥法需要回流的污泥浓度。因为沿池长方向的污泥均匀地沉淀，所以池底的排泥槽需要等距离布设，以使污泥在池内的平均停留时间保持在20min左右。这样保证了回流污泥的活性更好，浓度更高，出水SS较低，同时降低了生化池氧的需求量。

3.3 除臭工艺

再生水厂采用生物除臭、调蓄池采用化学除臭，臭气经收集集中处理达标后高空排放，排放塔高度为距地面不小于15m。预处理和污泥脱水区域臭气浓度较高，同时采用送离子风对空间进行除臭。该工程设计有全过程除臭工艺，其处理流程如图5所示。其具体的除臭方法是在全地埋式污水处理厂的生物池设计位置，预先安装成套的微生物培养箱，培养箱内投放脱氮硫杆菌、氧化硫硫杆菌、假单胞等微生物，利用污泥池内的有机质实现微生物的可持续培养增殖，微生物也对生物池内的有机质进行分解，达到除臭目的，两者的相互作用实现了处理系统的内循环。

图5 地埋式污水处理全过程除臭技术

4 地埋式污水处理厂水质处理效果

对污水处理厂净化后的水质进行取样和室内试验，监测时长为12个月，各项水质指标实际检测结果见表1。从表1可以看出，在全年范围内，污水处理厂净化后水质各项指标最大值均未超过设计要求，满足直接排放的要求，达到了预期的水质处理效果。

表1 污水处理场出水水质指标实际监测结果

5 结论

该文以洗瓦堰再生水厂及调蓄池工程为研究对象，针对地埋式污水处理的全过程工艺，提出了AAO深化处理技术、矩形沉淀池技术、除臭技术共3个方面的关键技术。结果表明，在全年范围内，污水处理厂净化后水质化学需氧量COD小于30mg/L、生化需氧量BOD5不超过6mg/L、总含氮量TN小于10mg/L、总含磷量TP不超过0.3mg/L、氨氮含量小于1.5mg/L（水温≤12℃时为3mg/L）。研究成果可为全地埋式污水处理厂的污水处理工艺提供参考。