上海市金山县朱泾污水处理厂工程

上海市政工程设计研究院

一、工程概况

　　上海市金山县位于上海市西南，距市区约50km，与浙江省相邻的朱泾镇为金山县的县府所在地，是金山县政治、经济、文化中心，金山县朱泾污水处理厂座落在镇北首，黄浦江上游大泖港支流中灌塘西岸，厂总占地面积约3.5ha，外设中途提升泵站5座，服务人口3.5万人，服务面积3km²，收集朱泾镇的生活污水和部分工业废水进行处理。总设计规模为11000m³/d。整个工程分为二期，第一期采用完全混合式曝气沉淀池为主体的二级生化处理工艺，设计规模5000m³/d,投资320万元，1985年10月投入运行；第二期工程采用以卡鲁塞尔氧化沟为主体的二级生化处理工艺，设计规模6000m³/d,投资1312万元，1993年10月投入运行，以上二期工程均由上海市政工程设计研究院负责设计。

二、设计进出水水质

1．进水水质
　　朱泾污水处理厂处理的污水为镇区生活污水和部分工业废水，其中70％为居民生活污水，30％为朱泾地区115个工厂企业单位类似生活污水的有机工业废水，主要有肉类加工、食品工业、沐浴业、酿造工业及个别印染行业。其进水水质如下表3-28所示：

表3-28      污水厂进水水质表     单位：mg/L

　　从上表可以看出，朱泾污水处理厂进水水质具有如下特点：
　　 1）由于污水处理厂接纳部分印染废水，进水色度较高和NH₄-N较高。
　　 2）由于朱泾镇的排水体制为部分合流制，并且由于工业企业废水排放的不均匀性，导致入流水质变化幅度较大。
　　 3）从污水的平均值来看，BOD₅/ COD_cr比值为0.52，属可生化性较好的废水。

2．设计出水水质
　　一期工程：          BOD₅=30mg/L
　　　　　　　　　　　　 SS=30mg/L
　　二期工程：          BOD₅=30mg/L
　　　　　　　　　　　　 SS=30mg/L
　　　　　　　　　　　　 NH₄-N=15mg/L

三、工艺流程

　　第一期采用完全混合式曝气沉淀池为主体的二级生化处理工艺，污泥经湿污泥储存后外运；第二期工程采用以卡鲁塞尔氧化沟为主体的二级生化处理工艺，污泥经脱水后外运，一、二期工程工艺流程图见下图3-24与图3-25：

 图3-24   污水厂一期工程工艺流程图

图3-25    污水厂二期工程工艺流程图

　　由于一期工程和二期工程采用不同的处理工艺，为确保一期、二期的出水水质达到相同的处理要求，如何协调一、二期构筑物的关系，成为二期工程设计的一个关键，工程设计中采用了如下二个方案：
　　①把一期、二期构筑物设计成一个整体，按二段法模式进行设计，一期构筑物作为前段，二期构筑物作为第二段。
　　②一期构筑物作为独立的处理工艺流程线，适当减少一期处理水量，以满足出水要求，二期按出水要求另建一条独立的处理工艺流程线。
　　朱泾污水处理厂经过比较，并根据现场实际情况，把一期和二期工程进行了有机的结合，把本工程设计成可同时按以上二种模式运行的处理工艺，而在实际操作中可根据运行情况进行模式转换，以确定最佳的运行模式。总的工艺流程见图3-26：

图3-26    污水厂总工艺流程图

四、主要设计工艺参数

1．一期工程
　　 1）初次沉淀池
　　采用平流式沉淀池，1座2池，单池平面尺寸为5×20m，池深6.7m（包括泥斗），停留时间为1.67h。
　　 2）完全混合式曝气沉淀池
　　共2座，每座直径为18m，池深4.6m，有效容积930m³，停留时间为4.6m，污泥浓度为3~4g/L，污泥负荷为0.37kgBOD₅/MLSSS.d,每天产泥量约为500kg/d，每池配置直径为1.7m的叶轮曝气器1套，叶轮线速度为5m/s，电机功率为35kw/台。
　　 3）湿污泥池
　　共1座，分为4格，每格平面尺寸为8×16m，有效水深2.0m,可储存约9天的剩余污泥。
2．二期工程
　　 1)格栅井
　　增建格栅井一座，平面尺寸为1.4×5m,内设25mm的回转式机械格栅1套。
　　 2）进水泵房
　　对已建的进水泵房进行改造，原4台4PW污水泵拆除，更换为7台6MF-16A污水泵（5用2备）。
　　 3）沉砂池
　　增建沉砂池一座，平面尺寸为9.4×2.9m。
　　 4）氧化沟
　　氧化沟平面尺寸为70×24m，有效水深3.5m，设计水力停留时间为13h，污泥浓度为4～5g/L，污泥回流比为100％，污泥龄为18天。氧化沟内配置3套直径为3.25m的倒伞形叶轮曝气器，电机功率为55kw。氧化沟设计成多点进水的方式，以强化其反消化处理效果，并达到节能的目的。
　　 5）二沉池
　　增建增加二沉池一座，直径为25m,有效水深3m,配置25m周边传动刮泥机1套。
　　 6）回流污泥泵房
　　增建回流污泥泵房一座，内设DN600螺旋泵2台。
　　 7）脱水机房
　　增建脱水机房一座，内设带宽为1m的带式压滤机2套，固定式和移动式皮带输送机各一台。
　　 8）出水泵房
　　增建出水泵房一座，平面尺寸为12×9.5m，安装5台6MF-16A污水泵。

五、运行数据汇总

　　一期工程运行进出水水质见下表3-29所示：

表3-29             一期工程进出水水质汇总表

　　二期工程运行进出水水质见下表3-30所示：

表3-30             二期工程进出水水质汇总表

六、技术经济分析

1．卡鲁塞尔氧化沟特点介绍
　　卡鲁塞尔氧化沟是六十年代后期发明的，当时开发这一工艺的主要目的是寻求一种渠道更深，效率更高，机械性能更好的系统设备来改善和弥补传统转刷式氧化沟的技术弱点，与传统的氧化沟不同，卡鲁塞尔氧化沟主要采用立式曝气机作为主要供氧设备，表曝机的泵作用可以保证足够的混合液渠道流速，表曝机与分隔墙的布局使表曝机将混合液从上游经曝气区推进到下游，在曝气区，混合液与原水得到充分混合，故卡鲁塞尔氧化沟既具有完全混合作用，又具有推流式的某些特征，由于采用立式曝气机，氧化沟具有以下特点：
　　 1）、具有较强的耐冲击负荷能力，通过曝气区的完全混合作用，使污水得到最大程度的稀释。在正常的设计流速下，渠道中混合液的流量是进水流量的50～100倍，曝气池中混合液平均5～20分钟完成一次循环，这种流型不但可以防止短流，而且还可以通过完全混合作用产生很强的耐冲击负荷能力。
　　 2）、在渠道中得到推流式模型的某些特征。这样带来的好处之一是经过曝气的污水在流到出水堰时会形成良好的混合液絮凝体，这种絮凝体可以提高二沉池内的污泥沉降速度及澄清效果。
　　 3)、立式低速曝气设备单机容量大，设备数量少，在不使用任何辅助推进器的情况下氧化沟沟深可达到5米以上，较传统的氧化沟节省占地10～30％，土建费用相应减少。
　　 4)、传氧效率大大提高，尽管分散到整个曝气池后的动力密度比较低，但表曝机实际上是在局部区域内工作，其局部动力密度非常高（约为105～158kw/1000m³），经验表明，动力密度越高，传氧效率越高，该工艺最大限度地利用了这一原理，它的表曝机传氧效率在标准状态下达到至少2.1kgO₂/kw（电机功率）·hr。
　　 5)、充氧搅拌系统具有很强的输入动力调节能力，而且在调节过程中不损失其混合搅拌的功能，节能效果明显，通过优化设计可以使表曝机的一部分能量专门用于维持渠道流速，但表曝机却可以只根据实际需氧量来设计。在传统曝气池中，为了达到一定程度的硝化和产生延时曝气效果，曝气池容积往往很大，因而使混合搅拌的能耗增大。与此相反，回转式氧化沟由于其特殊的沟型与叶轮，不需要这样大的混合搅拌动力，因而可以在取得很好的出水水质情况下节省大量能耗。特别是在水力负荷和有机荷发生变化时，曝气池有显著的节能功效。当需氧量降低时，回转式氧化沟的一个或数个表曝机可以停止或切换到较低的转速，同时还可以通过改变叶轮浸没深度改变动力输入。一般情况下，叶轮曝气机的输出功率可以在25％～100％的范围内调节而不影响混合搅拌功能和氧化沟渠道流速。通常污水厂的实际流量都低于设计流量，因此，立式叶轮表曝机的上述特点对降低污水厂的运行与维护费用可以起到很大作用。特别是新建的污水厂，往往在设计运行年限内的绝大部分时间里都达不到设计流量，如果不采取一些措施降低运行动力，就会造成很大的浪费。
　　 6)、设备的管理维护工作量很少，曝气机只是每年更换一次机油，加两次润滑油。
　　 2．运行管理验证
　　朱泾污水处理厂由于厂外管道为部分合流制，至今尚无改造成为完全分流制形式，因此，其水质及水量波动均较大，同一季节内水量变化为7000～14000m³/d，变化幅度达到2倍之多。污水厂进水水质变化更大，如CODcr最高时达到1269.6mg/L，最低时仅仅82mg/L，波动幅度达到16倍，但在实际运行中，卡鲁塞尔氧化沟工艺充分体现出了耐冲击负荷的特点，没有发生出水超标现象。
3．经济分析
　　污水处理厂的运转费用主要由电耗和药剂费组成。电耗每年小计136.64万元，药剂费每年小计5.65万元，人工工资每年小计48万元，因此，污水处理厂的运行成本为190.29万元/年（不包括折旧等费用），折合成每立方米处理成本为0.47元/m³。

七、平面布置图

　　污水厂平面布置图见下图3-27：

图3-27   朱泾污水厂平面布置图