凌世彬

（广东城建达设计院有限公司，广东 佛山 528000）

0 引言

随着城市发展，排入污水厂的污水不单单有生活污水、生活废水，还有工业污水及工业废水，一般情况下均是以生活污水为主。然而部分工业厂区确是工业污水为主，为此需要不一样的处理工艺，尤其要求工业厂区污水先经过预处理再接入污水厂。在工业园区内建设污水处理厂，有利于工业污水的收集及处理，可以实现经济效益、社会效益、环境效益的统一。

本文以佛山市三水区云东海街道民营工业园污水处理厂工程勘察设计为例，探讨了污水厂的工艺设计选择及其人性化设计。

1 工程概况

民营工业园污水处理厂项目位于佛山市三水区民营工业园区中部，北侧紧邻大朗涡涌，南面是工业园区，西面有少量居民。污水处理厂厂区占地面积约9340m2，总建筑面积 4786.4m2。

佛山市三水区云东海街道民营工业园主要有从事电子、纸品印刷、塑料制品、五金生产的企业。本项目纳污范围内企业共有87 家。据调查，民营工业园的现状排水体制为雨污合流制。目前民营工业园内工业企业的生产废水，都是自建废水处理设施进行处理后，执行广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB 44/26—2001）中的二级标准，分别排入南涡涌或大塱涡涌[1]。而企业的生活污水和周边村庄居民的生活污水，则未经处理或简单处理后，通过市政管网进入河涌。根据《佛山市三水区大塱涡涌（含宝月引涌、南涡涌）“一河一策”综合整治方案》，为削减入河污染负荷，并防止企业偷排漏排现象，西南街道拟在大塱涡涌南侧的地块建设民营工业园污水处理厂。因此，工程方案的选择和实施应紧密与规划协调，并充分考虑目前的实际状况，从“远期符合规划，近期易于实施”。

污水厂设计污水处理能力为8000m3/d，其中生活污水处理能力为2500m3/d，工业废水处理能力为5500m3/d，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A 标准及广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB 44/26—2001）的较严值[2]。项目建设内容包括污水处理厂及污水管网，其中污水处理厂主要构筑物为提升泵房、曝气沉砂池、调节池、初沉池、厌氧/缺氧/好氧池、MBR 膜池、紫外线消毒设备、巴氏计量槽、污泥池、BBR 设备间、鼓风机房、配电间、仓库、加药间、污泥压滤间、污泥堆棚、除臭车间、综合楼等。

2 工艺设计

2.1 污水厂选址

厂址位于民营工业园中部，兴业路以北、大塱涡涌以南。该选址具有如下优点。

（1）该位置位于工业园区中部，便于纳污范围内污水的收集，节省集污管网的投资。

（2）该位置靠近大塱涡涌，便于污水处理后的排放。根据水体功能区划，大塱涡涌执行《地表水环境质量标准》（GB 3838—2008）中的地表水Ⅳ类水体标准[3]。

（3）位于园区非主导风的风向，避免对园区内其他企业环境造成影响。

（4）位于工业园内，离居民区较远，土地利用条件好。

（5）该地块目前属于荒地，有利于污水处理厂的建设。

（6）水电供应条件良好，场地平坦。

2.2 预处理工艺及提升泵房人性化设计

本次工艺采用A20+MBR，为了避免MBR 膜被堵塞，需要预处理。本次预处理一道工序为精细格栅，栅条间隙2mm。一开始是考虑采用1mm 间隙，但是考虑到后期维护成本及堵塞次数，还是将间隙设计为2mm。且精细格栅前方还有一道细格栅，栅条间隙5mm。

提升泵房深11.3m，采用沉井施工，内部的格栅间二次浇注施工。粗格栅宽度1 米，需要人下去绑钢筋，当时正值夏天，工人下去施工，扣除模板厚度后空间只剩下0.8m，非常炎热，为此以后设计应进一步考虑施工的舒适性，在保证过栅流速的前提下增加施工空间。

2.3 事故调节池的人性化设计

考虑到进水包含工业废水，工业废水流量及质量有很大的变化，为此需要设置事故调节池。本工程受场地面积限制，调节池设置在压滤机房下方。深约11m。事故调节池主要用来调节进水水量、水质的不均匀性，同时对生化反应池可能有的事故起到缓冲的作用。本项目设计的污水处理厂设计仅考虑近期污水处理，不考虑远期建设需要，设计一座调节池，分四格，每格可以单独运行，以便事故和调节灵活转换使用。调节池设计成环形回流式，兼有推流和完全混合的流态。池内安装高速水下搅拌器4 台，污水提升泵4 台，其中事故污水泵2 台，调节池污水泵2 台。为了保证检修，污水提升泵单独做了一个车间来摆放。而水下搅拌器安装在池内，检修是个麻烦事情。如果工人下去检修，3 层楼高的深度，实在是危险，为此每个搅拌器上方都设置了盖板。长宽能满足水下搅拌桩通过耦合装置提升上地面，极大的方便后期维护管养。关于事故调节池的排空问题，我们也是设置了集水坑及坡度，通过污水泵提升。事故调节池需要加药调节，本工程加药罐均设置搅拌措施，避免沉积。

2.4 除臭装置的布置

城市污水中会有氨气、甲硫醇、硫化氢、甲硫醚、三甲胺等化合物，这些物质在污水输送和处理过程中会散发恶臭，影响人们身心健康。本工程处于工业繁华地段，因此，污水处理设施应设置良好的除恶臭措施。格栅间、压滤机房及辐流式沉淀池会散发臭味，尤其是夏天。考虑到附近是工业厂区且污水厂内综合楼有人长期值班管理，需对重要部位进行封闭，通过风管抽吸到生物除臭装置统一进行处理。本次采用生物脱臭法，由于多孔材质的生物载体的开发，目前微生物脱臭法已广泛应用于污水处理设施中，其运营成本较低，脱臭效果良好。

2.5 污水及污泥处理工艺选择

城市污水的二级处理通常可选用生物法、化学法及物理化学法等。从技术经济综合比较，生物法与化学法和物理化学法相比具有处理效率高、运行费用低、效果好、运行稳定、运行经验丰富的等优点。所以无论是工业废水还是生活污水都广泛采用生物方法进行处理[4]。由于本次设计既有生活污水，又有工业废水，为了保证污水厂的出水水质，采用了A2/O+MBR 膜工艺，出水可达一级A 标准，后续构筑物较少，后续构筑物投资及运行费用有所简化，工艺占地面积较低，不需要另设二沉池。

通过和传统的活性污泥法及生物膜法比较。MBR工艺有以下特点：①出水水质可达一级A 标准，而且出水稳定，出水基本没有悬浮固体；②运行控制更加灵活稳定。膜将微生物完全截流在反应器内，基本实现了水力停留时间和污泥龄（SRT）分离；③适应力强，耐冲击强，适合工业废水水质水量变化大的特点；④脱氮除磷效果好；⑤有机物去除率高。污水中的大分子难降解成分在生物反应器内有足够的停留时间，使得时代时间长的细菌也能生长，为系统的多样性提高了条件，极大的提高了难降解有机物的降解百分比；⑥模块化设计更易于安装及扩容，灵活性大大提高；⑦系统结构比较紧凑，可实现全程自动化控制，节约用人成本，运行管理方便；⑧生物反应器保持着较高的污泥浓度，从而降低污泥负荷提高了容积负荷，进而减少反应器容积和系统的占地。产生的剩余污泥量很少，大大降低了污泥处理和处置的费用。

本工程剩余污泥的稳定性也比较高，对其进行直接脱水处理，脱水污泥含水率能够满足外运的要求，根据本工程的污泥处理要求，拟采用的污泥处理工艺流程为剩余污泥→污泥浓缩池→储泥池→污泥脱水→外运。

首先是污泥浓缩，目的主要在于减容，剩余污泥含水率99%以上，体积很大，国内目前以重力浓缩为主，通过浓缩减少污泥体积，减少后续处理费用。本次也是优先采用重力浓缩池，能耗较低。其次，考虑到浓缩脱水一体机在投资上高，运行过程中需不断用清水清洗滤布，产生滤液水量较大；离心脱水机运行费用最高，占地大，噪声大；板框压滤在投资、运行成本、出泥含水率上均偏低且压滤过程不需反洗水，本工程采用板框压滤机，污泥压滤后填埋交由有污泥处理资质的公司进行处理。

2.6 资源复用

本工程设置了中水管，中水系统用途为：加氯系统所需动力水、脱水机房冲洗用水及厂区中水用水。MBR膜出水经过紫外线消毒管及巴氏计量槽后，通过水泵将最终出水提升，经过中水过滤器过滤则可达到中水水质标准。可以充分利用水资源。避免重复利用生活用水，造成浪费。

2.7 景观设计

污水厂自身是环保工程，环保意识特强，苗木采用乡土节水型树种为主，绿化标准为高标准，要求四季有景。在生产区根据不同的建筑环境选择不同的植物品种，既考虑达到花园式工厂美观的目的，又兼顾防噪声、防污染、除臭气等功能要求。在有气味的建（构）筑物旁，选择抗污染臭气强的树种，在变配电室、鼓风机房旁，种植一些灌木及花卉，达到吸音减噪，又美化环境的作用。通过种种手法，使本工程设计成为园林生态化的污水处理厂。

在较宽阔的厂区主干道两侧人行道上种植高大等距的乔木，形成行列式的林荫道。4m 宽单车道外采取交错排列种植方式，多选窄树冠树种。根据道路走向，合理布置向阳、耐荫树种。在道路交叉、转弯处，绿化树种以灌木为主，高度不超过0.7m。整个道路绿化树种选择，考虑形态美观，树冠高大，枝叶繁密，适应性强和抗污力强，病害少，不产生污染环境的树种。乔木栽植应距建筑外墙3m 以外，距地下管线2m 以外；灌木栽植应距建筑物外墙1.5m 以外。

3 进厂主管的抗震设计

本工程除了污水厂外，还配套建设8km 的污水管网，主要采用顶管施工。管道位于南丰大道中央绿化带内。考虑到进厂主管深8m，管径DN1000mm，如若地震过程中遭遇破坏，检修维护非常困难，且会造成污水外溢，对社会及人民生活造成不利影响，为此对主管进行抗震设计论证计算，确保进厂主管满足抗震要求[5]。按国家标准《中国地震动参数区划图》（GB 18306—2015），本场地抗震设防烈度为Ⅶ度，场地地震动峰值加速度值为0.125g，反应谱特征周期为0.45s。

根据《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》（GB 50032—2003）5.5.1 条，埋地管道的地震作用，仅考虑剪切波进行时对不同材质管道产生的变位或者应变，可不计算地震作用引起管道内的动水压力。

地下直埋直线段管道沿管轴向的位移量值Δpl，k，计算方式如下：

管道形状（当管道为圆形时为1，矩形为2）gx=1。

管道周长Cg=πD1=3768。

管道分节长Lg=2000mm。

场地类别cdlb=3。

设计地震分组dzfz=1。

抗震设防烈度kzsfld=7。

管道埋设深度处土层的剪切波速（mm/s）Vsp=141000，gl=9810。

沿管道方向土体的单位面积弹性抗力K1=0.06。

管道材质的弹性模量（Mpa）E=31500N/mm2。

管道的横截面积（mm2）A=πD1t=376800。

Tg=0.45。

设计基本地震加速度a=0.125。

剪切波作用下的作用效应：

L=2Vsp*Tg/3=42300mm；

半个剪切波视波长度范围内的管道接头数量n：

管道按照每段不大于100m 进行划分，管道采用钢承口连接。

本工程设防烈度为Ⅶ度，无须进行抗震滑动验算。根据规范10.1.4，本次设计的检查井等附属构筑物无须抗震验算。

4 结语

综上所述，污水厂工艺及设计的优化对出水水质有极大影响，且人性化设计对保证施工安全及减少事故具有重大意义，为此设计单位需结合进水水质确定合理的工艺，既能方便施工，又能方便后期维护管养，确保出水水质达标。为了保证入厂主干管的安全，需要对其进行抗震设计验算。