天津市经济技术开发区污水处理厂工程

张大群    王秀朵

(天津市市政工程设计研究?

　　1. 工程项目总说明

　　天津经济技术开发区是全国发展规模大、建设速度快、效益最好的开发区之一，到本世纪末，工业总产值将达到1200亿元。由于发展速度快，尽管每年进行大量基础设施的建设，但区内还没有污水处理设施，随着开发区的发展，排污量不断增大，污染负荷也随之加剧，由此而导致生态环境恶化，对投资环境和开发区的进一步建设发展带来不利影响。为了开发区今后的快速发展和建设，适应滚动开发模式的需要，应尽快建设开发区污水处理厂，消除对渤海湾水域的污染，尽快改善水域环境质量状况是开发区所面临的当务之急。

　　天津经济技术开发区污水处理厂是开发区的重点环保工程，设计规模10万t/d，污?饕?丛从谇?谏?钗鬯?凸ひ翟扒?纳??纤??杓平??剩築OD₅150mg/L，COD400mg/L，SS200mg/L，出水水质为：BOD₅30mg/L，SS30mg/L，COD120mg/L。污水经二级生化处理后排入蓟运河口入海。

　　污水处理系统在国内首次采用了连续进水、双池串联的SBR的DAT-IAT工艺，该工艺是介于传统活性污泥法与典型的SBR工艺之间，既有传统活性污泥法的连续性和高效性，又具有SBR法的灵活性，具有构筑物少、流程简单、占地少、对水质水量变化适应性强的特点，特别适合开发区污水特性和现代化管理条件。设计中在SBR反应池内首次采用了虹吸式滗水器装置，该装置没有运转部件，耐用，无需维护、过流负荷低、出水水质稳定，是SBR反应池理想的配套设备。由于污水已在SBR反应池内好氧稳定，污泥处理系统采用了好氧贮存和带式滤机浓缩脱水。自控系统采用集中监视，分散控制的集散系统。

　　开发区污水处理厂1998年1月完成初步设计，报批后进行施工图设计，1998年6月完成施工图设计。1998年8月开始施工，1999年9月底正式通水运行。污水处理厂占地6.71ha，工程总投资1.6亿元人民币（其中使用挪威政府贷款490万美元）。

　　2. 开发区排水系统规划及自然条件

　　2.1排水系统规划

　　2.1.1 污水系统规划

　　到全区建成时污水共分6个系统，即二期泵站污水系统、海晶东污水系统、海晶西污水系统、四期工业区污水系统、嘉里工业区污水系统、北塘污水系统。各系统均设置污水泵站将污水提升向北排至第一污水处理厂和第二污水处理厂，经处理后大部分污水排放，小部分经深度处理后回用。经污水泵站提升的污水总量为7.18m³/s。详见表11.2-1。

污水系统规划工程内容

　　2.1.2 污水处理厂规划

　　开发区总给水量为42.1万t/d，到全区建成时污水总量为37.89万t/d（按给水量的90%计），规划污水处理厂两座，一座位于南海路与第十四大街交口的东南角，命名为“第一污水处理厂”，其处理量为10万t/d，另一座位于北排明渠入到运河口的西南侧，命名为“第二污水处理厂”，2000年起实施一期工程，到2010年，污水处理规模达到14万t/d，以后逐步扩建，第二污水处理厂与第一污水厂一起服务于整个开发区33.41kd，并在全区建成时达到38万t/d的处理能力。

　　2.1.3 由于北排明渠排水量只有18.37m³/s，不能满足开发区远期排水量的需要，又不利于开发区的土地使用，影响区内环境，故必须将其填垫，用管道取而代之，以进一步改善开发区的投资环境。

　　2.2 开发区自然条件

　　2.2.1 地理位置

　　天津经济技术开发区是1984年经国务院批准最先建立的全国14个对外开放的国家沿海经济技术开发区之一。开发区座落在天津市东部渤海之滨，占地33km²。

　　天津经济技术开发区是“以工业为主，以利用外资为主，以出口创汇为主”的经济区域。经过十年的开发建设和发展，天津经济技术开发区已先后建成或正在建设的有起步区、生活区、三角地、南韩工业团地、二期以北、金融贸易生活区、泰丰工业区以及海晶工业区等片区，并建起了一批三资企业，形成了一个以国际贸易为先导，以现代工业为基础，集金融、商业、房地产等第三产业协调发展的外向型经济中心。

　　2.2.2 地形地貌及工程地质条件

　　开发区属冲积——海积滨海平原。沉积物颗粒较细，形成了以淤泥为主海岸带类型。

　　建区前原为盐场，有盐池、卤池、盐沟、运盐渠等，地势低平，原地面标高一般为大沽高程（以下简称T·D）2.5～3.4m，填垫后地面高程3.5m·T·D。

　　本区60m以内土层属于上更新统、中新统及全新统，共有三个陆相沉积及海侵沉积系列。在0～30m深度内，浅层地下水按埋藏条件及水动力条件为潜水——潜水微承压水，有2～3个含水组，地下水化学类型以Cl-Na型为主，对混凝土等具有不同程度的结晶侵蚀性。该地区抗震防烈度为7度。

　　2.2.3 气象条件

　　天津开发区地处中纬度欧亚大陆东岸，季节环流旺盛，气候属暖温带大陆性季风气候，四季分明。春季干燥少雨，多大风天：夏季高温，多阴雨：秋季冷暖适宜，晴天多：冬季寒冷，多雾少雪。主导风向冬季为西北风，夏季为东南风，主要气象参数为：月平均最高气温：29.4℃，月平均最低气温：-7.3℃，最大平均冻土深度：0.615m，一日最大降水量：191.5mm，历年平均降水量：602.9mm，历年平均蒸发量：1909.6mm，历年最大风速及风向：E26.5m/旨，历年最多风向及频率：SW9，潮位及海挡设施标高：历年最高潮位：4.804·T·D，现有海挡设施标高：4.0～4.5m·T·D。

　　3. 污水工程现状

　　3.1排水现状

　　天津经济技术开发区为新建区，排水自成系统，排水体制采用雨污分流制。自1984年以来，经过十几年的开发建设，开发区内起步区、金融贸易生活区、二期工业区等雨、污水设施已基本建成，并投入使用，金融贸易区、泰丰工业园、海晶工业区、二期工业区（包括三角地、二期北、韩国工业团地）等区域的雨水、污水设施已完成设计施工，部分已投入使用。

　　目前开发区已建成的起步区污水系统收水面积302ha，污水由西向东汇入黄海路以东，第五大街以北的起步区泵站。泵站装机容量0.54m³/s；生活区污水系统收水面积358ha，污水由南向北汇入设置在黄海路以东，京津塘高速公路连接线以南的生活区泵站。泵站装机容量0.36m³/s。

　　二期泵站系统包含有起步区、生活区、二期北、韩国工业园地等若干子系统，二期泵站为一中途提升，二期泵站负担污水收水面积1926ha，污水由南向北汇入设置在南海路以东，第八大街以南的二期泵站，泵站装机容量3.96m³/s。污水出水沿南海路向北近期排入北排明渠，经蓟运河入海口流入渤海湾。

　　由于开发区地处盐田，没有任何可供输水的排水设施，为了解决起步区、生活区的雨、污水排放，故在1984年建区时开挖修建了北排明渠，北排明渠是开发区目前唯一的排污泄洪渠道，北排明渠起端在起步区泵站东侧，由南向北穿过开发区规划用地，接蓟运河口全长约6.4km，设计过水能力最大18.37m³/s，最高蓄水水位4.20m·T·D。

　　3.2 污染现状

　　开发区建区后即高速发展，规模迅速扩大，各种工厂企业和人口急剧增加，而排水设施的建设滞后，特别是综合污水未经处理，导致环境质量恶化，已对投资环境和开发区的进一步发展带来不利影响。

　　3.2.1 工厂废水治理现状

　　目前开发区开工的企业部分建有废水预处理设施，如万乐毛衫厂、中环三津电子管厂的废水预处理设施已验收达标。但也有个别企业虽建有污水预处理设施，却未能全部投入正常运行，部分企业在建厂时未执行期“三同时”政策，排放水质超标，还有部分企业生产发展了，废水量增加了，而废水处理设施能力未增加。凡此种种，造成工业废水超标排放。

　　3.2.2 水域污染现状

　　由于大量工业废水及生活污水源源不断地排入北排明渠，造成渠内污染物大量沉积，水质变黑发臭，表面时有浮油出现。北排明渠出水口位于蓟运河入海口处，因此，开发区污水的最终受纳水体是渤海湾。天津市环保局、开发区环保局对开发区污水污染海域情况极为重视，对明渠入海口水质进行监测，发现水中有机物、大肠菌群以及重金属严重超标。蓟运河入海处的北塘口海区地处渤海湾的湾底部，海水交换能力弱，大量工业及生活污水排入，得不到及时充分的扩散和稀释，污染物在此汇集，近年来曾发生赤潮现象，形成区域性污染。海水污染直接影响海水养殖业的发展，危害人民的身体健康。

　　4. 工程设计

　　4.1 工程规模

　　“天津经济技术开发区总体规划”和“天津经济技术开发区排水规划”中规定：拟建开发区污水处理厂的收水范围包括金融东340公顷0.56m³/s的污水量、金融西298公顷0.87m³/s的污水量和生活区358公顷0.36m³/s的污水量，总收水面积996公顷，总污水量11.79m³/s（15.5万t/d）。

　　根据上述污水处理厂收水范围内污水量的计算及收水区域内目前所达到的水量，确定开发区污水处理厂建设规模为10万t/d。

　　4.2 工程内容

　　日处理量10万吨二级处理厂一座。

　　4.3 污水处理厂厂址

　　污水处理厂厂址选择原则：

　　4.3.1 厂址靠近污水总干管，便于厂区进水和出水，避免远距离输送，节省工程投资，降低排水系统的经常运行管理费用。

　　4.3.2 靠近交通干道，对外联系方便，节省厂外道路、水、电、通讯等工程投资。

　　4.3.3 厂址处于大片城区的下风向，且由周围宽阔的道路与其他地块分隔，相对有一个比较独立的区域空间，对周围环境影响较小。

　　4.3.4 附近尚有空地，可预留远期用地和回用水处理用地。

　　根据“天津经济技术开发区总体规划（基础设施规划）”、“天津经济技术开发区污水处理厂规划修改方案”要求，拟建开发区10万t/d污水处理厂厂址定于南海路与第十四大街交口的东南角处。

　　4.4 设计水质的确定

　　4.4.1 现状污水水质

　　开发区污水处理厂近期进水主要来自起步区污水泵站及生活区污水泵站，对泵站出口及北排明渠近几年的水质进行了连续的监测。为进一步摸清该系统污水水质，给方案设计提供依据，开发区环保局于1994年1月又进行了6d连续的原水水质分析，从收集到的水质分析资料可以看出开发区污水水质波动范围较大。

　　4.4.2 污水的可生化性

　　用生化工艺处理城市污水及工业污水是一种经济有效的方法，也是目前最常采用的。根据开发区现有水质监测结果计算的BOD₅/COD值一般在0.2～0.5之间，基本属于可生化范围。但变化幅度较大。

　　中国市政工程华北设计院水科所于1992年2月底至5月上旬在开发区的起步区泵站内进行了两个多月的污水动态试验研究，分别进行了延时曝气法及普通曝气法两个方案的对比试验，其结论为：延时曝气法处理效果的稳定性和去除率较普通曝气法好，试验推荐延时曝气活性污泥法。

　　上述的污水生化动态试验研究结果对本次设计在一定程度上有很大的参考价值，但由于近几年开发区各方面的迅速发展，特别是生活区的建成，生活区污水泵站（能力0.36m³/s）的投入使用，使得污水中生活污水的水量加大，从而大大改善了污水的可生化性。从近几年的水质监测数据中也不难看出这种趋势。

　　4.4.3 污水处理厂进水水质的确定

　　根据开发区历年的水质监测资料，结合开发区的规划发展情况确定开发区污水处理厂的进水水质：

　　COD   400mg/L

　　BOD   150mg/L

　　SS     200mg/L

　　4.4.4 处理程度及出水水质的确定

　　本工程污水处理后将排入蓟运河口入海，按1989年8月颁布的“天津市海域水质区划调整方案”将蓟运河入海口定为“国家海水水质标准”的二类水质海域，根据国家环保局《污水综合排放标准》（GB8978--88）的规定，对排入一般经济渔业、重要风景游览区等重点保护水域的污水水质必须达到一级排放标准，即：

　　COD≤100mg/L

　　BOD≤30mg/L

　　SS≤30mg/L

　　根据处理程度的要求，结合开发区污水的特点及将来的发展，污水宜采用延时曝气的二级生化处理。按照开发区的要求，确定污水处理厂出水水质为：

　　COD≤120mg/L

　　BOD≤30mg/L

　　SS≤30mg/L

　　4.5 污水处理厂工艺方案选择论证

　　4.5.1 污水处理厂工艺方案的选择

　　1. 方案选择的原则

　　污水处理厂的污水处理及污泥处理工艺方案选择原则是：

　　（1）在常年运转中保证出水所要求的处理程度，处理效果稳定，技术成熟。

　　（2）基建投资和运行费用低、占地少、电耗省。以尽可能少的投入取得尽可能大的效益。

　　（3）运行管理方便，运转灵活，并可根据不同的进水水质调整运行方式和参数，最大限度地发挥处理装置和构筑物的处理能力。

　　（4）便于实现处理过程的自动控制，提高管理水平。

　　2．工艺方案选择

　　当前国内城市污水处理厂绝大多数采用活性污泥法，这种方法能有效去除城市污水中的各种污染物质，并且处理费用最低。开发区污水水质与大多数城市污水相近似，也是以有机污染为主，因此宜采用活性污泥法处理。

　　在活性污泥法中，目前使用最多的是传统活性污泥法，但开发区污水水质水量变化幅度大，污水的可生化性差，出水水质要求高，传统活性污泥法难以达到要求，同时开发区土地紧张，人员精简，而传统活性污泥法处理流程较繁琐，特别是污泥处理复杂，占地面积大，管理人员多，与开发区的现状不相适应，因此，我们排除了传统活性污泥法，参照国内外的研究成果和污水处理厂的运行实践，在进行多方案比较的基础上，选择了氧化沟工艺和SBR法（间歇曝气）两种最适合的方案进行论证比较。

　　（1）SBR法

　　SBR法是序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor）的简称，又名间歇曝气，它的主体构筑物是SBR反应池，污水在这个反应池中完成反应、沉淀、排水及排除剩余污泥等工序，使处理过程大大简化。

　　SBR法早于1914年即已开发，但由于人工操作管理繁琐，监测手段落后及曝气器易堵塞等问题，难以推广应用。随着科学技术的发展，上述问题相继得到解决，现在已有不堵塞的曝气器和在线监测仪表，特别是自动化技术的发展，对污水处理过程进行自动操作已成为可能，SBR法以它独特优点引起广泛注意，近年来迅速推广，并不断得到改进、完善，使其成为目前世界上污水处理技术中的热门工艺，现在已有数百座SBR工艺污水处理厂正在成功运行。在中国上海和昆明已建成投产中型和较大型SBR工艺污水处理厂。

　　SBR法具有以下几个主要优点：

　　1）处理构筑物少，使处理过程大大简化。污水处理工序中SBR反应池集曝气、沉淀于一身，省去了初沉池、二沉池和回流污泥泵房，采用延时曝气的SBR工艺污泥已基本好氧稳定，不需再进行消化处理，只需浓缩、脱水即可。

　　2）对水量水质的变化具有很强的适应性。

　　3）处理构筑物的简化节省了大量用地，而反应池的水深于氧化沟，与氧化沟的工艺比较占地省。

　　4）处理效果好，SBR法是先进污水后曝气，全部污水都经过充分的生化反应后排出，不像氧化沟那样边进水边出水使少量污水未经充分处理就穿池而过。同时由于沉淀是静止沉降，所以沉淀效果好。再有SBR法可任意调节运行状态，有利于去除难生物降解的有机物。

　　SBR法的不足是：

　　1）装机容量、电耗比普通活性污泥法高，但因产泥量少，污泥流程简化，污泥处理和处置费用低，总的电耗比氧化沟低，总的运行费不比普通活性污泥法高。

　　2）反应池的进水、曝气、排水、排泥变化频繁，且必须按时操作，人工管理较为困难，只有靠自动化控制，因此要求设备仪表可靠性高，目前部分仪表还需从国外进口，费用较贵。

　　3）由于自动化水平高，要求管理人员有较高的技术水平，因国内又缺乏这方面的运行管理经验，故操作人员需要进行严格培训。

　　SBR法的工艺流程框图见图4.1.4-1：

图4.1.4-1 SBR工艺流程框图

　　（2）氧化沟法

　　氧化沟又名连续循环曝气池，是活性污泥法的一种变型，由于氧化沟构造简单，运行简便且处理效果稳定可靠，越来越为水处理科研及工程技术人员所重视，特别对于中、小型污水处理厂，它的优越性显得更加突出。目前氧化沟已广泛应用于国内外城市污水及各类工业废水的处理。在早期由于氧化沟占地面积大，仅应用小型污水处理厂，随着对氧化沟污水处理技术的充分认识和不断改进，曝气装置的不断完善和多样化，氧化沟工艺正以其基建费用低、运行管理简便、处理效果好、出水水质稳定等优点，逐步被大、中型污水处理厂所采用。

　　氧化沟中的循环流量很大，进入沟内的原污水立即被大量的循环水所混合稀释，因此具有承受冲击负荷的能力，对不易降解的有机物也有较好的处理效果，不仅可满足BOD₅、SS的处理要求，而且可实现部分脱氮除磷。由于氧化沟的水力停留时间与泥龄都很长，悬浮状有机物在沟内可获得较彻底的降解，活性污泥产量少且趋于稳定，一般可不设初沉池和污泥消化池，简化了工艺流程，减少了处理构筑物。

　　根据开发区污水处理厂的规模和水量、水质变化较大的特点，决定采用目前国内外运转效果较好、管理简单的卡鲁塞尔型氧化沟工艺做为第二方案，其工艺流程框图见图4.1.4-2。

 图4.1.4-2  氧化沟工艺流程框图

　　（3）SBR法与氧化沟法的比较

　　SBR法与氧化沟法对开发区污水处理厂都是适用的，针对开发区的具体情况，SBR法具有以下几个优势：

　　1）开发区污水水质的可生化性较差，处理这种污水正是SBR工艺的独特优点，可以不设调节池，并能达到排放要求。

　　2）开发区土地紧张，人员精简，而SBR工艺占地最省，定员最少。

　　3）开发区污水厂利用国外贷款建设，可以引进高质量的机械设备和全套自动化操作系统，有条件实现高度自动化。

　　根据上述比较，设计认为选取SBR法对开发区污水处理厂更为有利。

　　4.6工程设计

　　4.6.1 工艺设计

　　1. 合建泵房与进水格栅

　　在开发区污水处理厂可行性研究阶段设计中处理厂进水泵房只为处理厂服务的独立构筑物，由于开发区总体规划的调整要求，将海晶东的雨污水泵站与处理厂进水泵房合建在一起，因此合建泵房的设计共包括三部分：

　　（1）污水处理厂进水泵房设计水量Q=1.157m³/s，进水管径φl200mm，管底高程0.400m·T·D，出水管径DNl000mm，出水水位7.70 m·T·D。

　　（2）海晶东雨水泵房设计水量Q=11.8m³/s，进水3—2400mm×1800mm方涵，管底高程-3.000m·T·D，出水经3200mm×2000mm压力方涵，排入蓟运河，最高水位4.23 m·T·D。

　　（3）海晶东污水泵房设计水量Q=0.6 m³/s，进水管径φ1200mm，管底高程-2.55 m·T·D，出水管管径DN 1000mm，出水水位1.400 m·T·D。

　　原开发区污水处理厂可行性研究进水泵房已确定采用潜水泵。由于潜水泵可以不建上部建筑，土建结构简单，检修较方便，为便于总体布置合建泵房均采用潜水泵。为降低工程投资，合建泵房土建结构采用整体式，即闸箅井泵井出水池合建在一起，下面对三座泵房的设计情况分别说明：

　　（1）污水处理厂进水泵房

　　工艺流程：φ1200mm进水管→进水闸箅→泵井→闸阀室→DN1000mm铸铁管→旋流沉砂池。

　　进水闸箅井：闸箅井是处理厂第一道预处理设施，共分为两格，每格内各设φ1000mm铸铁闸门，可以全开通水，也可以分别断水互为备用。闸箅井内设置两个格栅除污机，每个宽度1300mm。

　　格栅除污机的开停由现场PLC根据栅前后水位差自动控制，信号送到PLC系统，显示运行状态和发出事故警报，在箅台上装有与格栅除污机配套的螺旋输送压榨机，栅渣经脱水后运出厂外处置。

　　螺旋输送压榨机长度为7600mm，能力为1吨/h。

　　泵井：泵井内装有德国KSB公司生产的K300-380/376VA潜污泵6台（4用2备），水泵性能如下：

　　水泵在自动控制下工作，PLC系统可以根据水位变化控制水泵开停也可以使水泵按交替方式运转。

　　闸阀室及出水管：为保证水泵运行安全便于检修，在每台水泵出水管上安装了止回阀和闸阀，将6台水泵的出水管并联，汇合后由一条DN1000管输送到旋流沉砂池。

　　（2）海晶东污水泵房

　　工艺流程：φ1200mm进水管→进水闸箅井→泵井→出水池→闸阀室→φl000出水管

　　进水闸箅井：为便于检修闸箅井内安装一个φ1200mm铸铁闸门，启闭机采用手电两用，另在闸箅井内安装一台宽度为1.5m的回转式格栅除污机，为防腐蚀耙齿采用不锈钢材料，格栅除污机的开停信号送到PLC系统。因为与污水厂的进水泵房合建，两个泵站合用一台螺旋输送压榨机，螺旋输送压榨机长度7600mm。

　　泵井：泵井内装有瑞典FLYGT公司沈阳飞力泵有限公司生产的CP3170飞力潜水排污泵4台（3用1备），水泵性能如下：

　　水泵同样由PLC系统根据水位变化控制开停。

　　出水池及闸阀室：出水池为重力式，为便于清除池内的杂物，在出水池顶部设置了人孔。为便于检修，在闸室内设置了DN 1000mm电动闸阀。海晶东的污水通过φ1000mm出水管汇入南海路φ2200mm污水干管。

　　（3）海晶东雨水泵房

　　工艺流程：3-2400mm×l800mm进水方涵→进水闸箅井→泵井→出水池→闸阀室→3200mm×2000mm压力出水方涵。

　　进水闸箅井，箅井内安装4个2200mm×2000mm铸铁闸门，启闭机为手电两用，箅井宽度为10m，分为4个格，每格宽度为2.5m，井内安装一台移动式格栅除污机，宽2.5m，格栅材料选用不锈钢，该机性能稳定具有一定的运行经验。

　　泵井：雨水的设计水量较大，进水水位较低，出水输送距离较长，出水水位较高，因此，该泵选用南京水泵厂生产的900HQB-50潜水混流泵6台（无备用），水泵性能如下：

　　该水泵为套筒式安装，泵底部由支架固定在池底，套筒上部用钢板，固定在钢筋混凝土盖板上，平时用螺栓拧紧，检修时打开使用，水泵用PLC进行监控。

　　压力出水池、蝶阀室及出水方涵：出水池为封闭式压力水池，在水泵开车时，为了尽快排除气体，防止水锤，在出水池顶部设置两个500mm×500mm通气孔，将部分出水通过溢流管道回流至前池，以减少出水池的压力，为了保证该泵房检修方便，在出水池后安装2-DN2000蝶阀。

　　海晶东雨水通过2500mm 3.2m×2.0m钢筋混凝土压力方涵，输送至蓟运河口，方涵的正常工作压力0.1MPa。

　　2. 沉砂池及计量槽

　　细格栅：为避免在SBR池中可能出现漂浮物，在沉砂池前设置两个细格栅，以进一步去除污水中的漂浮物。本次设计选用阶梯型格栅，其外形为封闭箱体，对周围环境没有任何污染。每台格栅的技术参数如下：

　　宽度：1565mm

　　安装角度：45°

　　栅前水深：820mm

　　栅条净距：6mm

　　细格栅的开停由现场PLC根据格栅前后的水位差自动控制，经格栅排出的栅渣送至螺旋压榨机脱水。

　　螺旋压榨机的技术参数为：

　　处理能力：1t/h

　　电机功率：1.5KW

　　沉砂池：沉砂池设计流量为4166m³/h，设两座沉砂池，一用一备，也可同时工作。采用旋流沉砂处理工艺，在旋流搅拌器作用下，进水沿切线方向进入沉砂池，污水保持螺旋状转动，将砂粒与附着的有机物分离，砂粒沿锥形池壁沉到池底的砂斗。除出的砂质用砂泵（两台互为备用）送入砂水分离器，脱水后的砂装进储砂箱。

　　每台除砂设备的技术参数为：

　　直径：5.48m

　　流量：4200m³/h

　　电机功率：0.37kw

　　砂泵的技术参数为：

　　流量：63m³/h

　　扬程：6m

　　电机功率：3.0kW

　　砂水分离器的技术参数为：

　　流量20L/s

　　处理能力：1.05 m³/h

　　电机功率：0.25kw

　　配水计量槽：计量槽与沉砂池合建，设计流量为1.16m³/s，喉宽为1.25m，计量槽内安装一台超声波流量计，渠道内设pH计及温度计，信号输入PLC，对污水进行连续监测。另外为保证SBR池配水均匀，本设计出水井采用非淹没堰。

　　3. SBR反应池（DAT-IAT曝气系统）

　　（1）DAT-IAT工作过程

　　DAT-IAT工艺是由DAT池和IAT池串联组成，DAT连续进水，连续曝气（也可间歇曝气），IAT也是连续进水，但间歇曝气，清水和剩余活性污泥均由IAT排出。和典型的SBR反应池一样，其运行操作由进水、反应、沉淀、出水和待机五个阶段组成。

　　1）进水阶段：与典型的SBR工艺不同的是，DAT-IAT系统的处理水是连续进入DAT，然后进入IAT。连续进水使对进水的控制大大简化，这样的双池系统也避免了水力短路。

　　2）反应阶段：反应阶段分两部分：在DAT中连续曝气，池中水流呈完全混合流态，绝大部分有机物在这个池中降解。经DAT处理后的混合液通过两池间的导流系统连续不断进入IAT，IAT间歇曝气进一步去除有机物，使处理出水达到排放标准。

　　3）沉淀阶段：沉淀阶段只发生在IAT。当IAT停止曝气后，活性污泥絮体静态沉淀与上清液分离，DAT流入IAT的混合液流速很低，对IAT不产生扰动，因而其沉淀效率显著高于一般二沉池的动态沉淀。

　　4）排水阶段：排水阶段只发生在IAT，当池水位上升到最高水位时，沉淀阶段结束，设置在IAT末端的滗水器开动，将上清液缓慢地排出池外，当池水位降到最低水位停止滗水。

　　5）待机阶段：在IAT池滗水后完成了一个运行周期，两周期间的间歇时间就是待机阶段。该阶段可视污水的性质和处理要求决定其长短或取消。

　　（2）DAT-IAT工艺设计

　　1）设计条件和设计参数

　　设计水量100，000m³/d

　　进水水质：BOD：150mg/L；SS：200 mg/L；COD：400mg/L

　　出水水质：BOD≤30mg/L；SS≤30mg/L；COD≤120mg/L，同时要求去除NH₃-Nl0mg/L。

　　污泥在反应池中基本好氧稳定，不另外进行污泥稳定处理。

　　污泥负荷F/M=0.052kgBOD/（kgMLSS·d）

　　混合液浓度（MLSS）5g/L

　　IAT运行周期 T=3h （曝气、沉淀、滗水各1h）

　　2）池容计算

　　BOD总量：BOD_T=150×100000×10^-3=l5000kg/d

　　活性污泥总量：TS=BOD_T/F/M=15000/0.052=288462kg

　　污泥所需总池容：V_T=TS/MLSS=288462/5=57692m³

　　设6组DAT-IAT池，每组污泥所需池容积为：V=V_T/6=9615m³

　　设每组池长L=80m，池宽B=32m，则混合液深为h=V/L、B=9615/80×32=3.756m（最低水位）。

　　DAT-IAT是变水位运行，一个周期内从最低水位到最高水位再回到最低水位，按T=3h的运行周期，池水位的变化见图4.1.4-3。当滗水结束时，池水位处于最低水位，由于原水不断进入，水位逐渐增高，到开始滗水时达到最高水位，经历的时间为2h，由此可计算出最高水位和最低水位的差值△h。

 图4.1.4-3   DAT-IAT工艺运行周期水位变化示意图

　　每池每小时进水量q=100000/6×24=694m³/h

　　故反应池最高水位为：H=h+△h =3.756+0.543=4.299m

　　取    H=4.3m

　　每组反应池中DAT和IAT相同，各长40m，中间设两道导流墙污水从DAT首端进入，在DAT中与回流的混合液和原池中的混合液立即充分混合，呈完全混合流态，然后经两道导流墙进入IAT。第一道导流墙靠近水面处设导流孔，往后1.4m处的第二道导流墙底部设导流孔，经过导流墙的混合液以很低的流速从底部进入IAT，不会对IAT沉淀的污泥产生搅动。

　　DAT-lAT的平面布置见图4.1.4-4。

 图4.1.4-4  DAT-IAT的平面布置

　　3）曝气系统设计

　　采用鼓风曝气，曝气设备为膜片式微孔曝气器。

　　需氧量计算见表4-1，表中列出了DAT和IAT需氧量的分配。

　　供气量计算见表4-2。

需氧量计算表  表.4-1

供气量计算表    表.4-2

　　根据表4-2供气量的计算，确定每座DAT总供气量为29794/6=4966m³/h，每池曝气头数量8513/6=1419个。

　　每个DAT进气总管上设电动蝶阀和空气流量计，可根据设定的运行周期自动定时开停曝气系统，并根据每座DAT池内设置的溶解氧仪的测定值自动调节曝气量。

　　每座IAT总供气量为13212A=6606 m³/h，单池曝气头数量3775/2=1888个，进气总管上设有电动蝶阀、空气流量计，根据运转周期定时自动启动或关闭曝气系统使该池处于不同的处理阶段，并根据溶解氧仪监测数据调整该池的运转周期和供气量。

　　4）污泥回流系统设计

　　为保持DAT内足够的混合液浓度，需从IAT将混合液回流到DAT，对于全池平MLSS=5g/L来说，.IAT MLSS高于5g/L，而DAT则低于5g/L。设IAT为5.5g/L，DAT可为4.5g/L，则混合液回流比R为：

　　5.5×R=4.5×（R+1）R=4.5

　　在IAT两侧距导流墙8m处设2台潜污泵，每台流量0.55～0.6m³/s，扬程2m。回流泵的开停由PLC按预设程序自动控制，停泵的时间安排在滗水阶段。

　　两台泵的回流污泥管在DAT内分为四个出口，位于池的四个角，它们以2.86m/s的速度沿池底喷向池中心，对全池起强烈搅拌作用，为形成完全混合流态提供部分动力。

　　5）污泥产量的计算和排除

　　经计算污泥产率系数Y_T=1.1

　　泥龄t_DS =22d

　　污泥产量S_E·BOD_t=1.1×12000=13200kg/d

　　式中BOD_t认为去除BOD总量（kg/d）

　　排泥浓度按5.5g/L计

　　每日污泥产量体积为

　　Vs=13200/5.5=2400m³/d

　　每池每日排泥量

　　V_sa=2400/6=400m³/d

　　按每周期排泥一次，每次排泥量

　　△V=400/8=50m³

　　每池设潜污泵1台，Q=100m³/h，H=10m，每次排泥需半小时，排除时间在曝气阶段。

　　IAT内还设有SS计，可根据污泥浓度值随时调整开泵的时间和周期，确保反应池的正常运行。

　　6）澄清水排放

　　滗水器是SBR工艺最常采用的排除澄清水设备，它能从静止的池表面将澄清水滗出而不搅动沉泥，确保出水水质。

　　按照设计，IAT运行周期为3h，这段时间内全池进污水量为3×694=2082m³，而滗水时间为1h，因此滗水器的能力应为2082m³/h。本工程选用虹吸式滗水器，每池3台，每台滗水能力为700 m³/h。滗水器在最高水位时自动开动，最低水位时自动停止。

　　虹吸式滗水器的工作原理：IAT在曝气和沉淀阶段池内水位不断上升，这时空气被阻留在滗水器管路中，短管中的空气被水头压向管上方，由于U形管的存在，空气的压力被U形管内造成的水位差所平衡，只能滞留在管路中，气阻使池中的水不能流出。沉淀阶段结束后打开电磁阀，阻留的空气被放出，上清液便通过所有的垂直短管经U形管流出池外。电磁阀随后关闭，滗水仍会在虹吸作用下继续进行，一直到最低水位，这时再将电磁阀打开破坏虹吸，滗水结束。另外短管的底端低于IAT的最低水位于100mm，可防止池面浮渣进入短管。

　　滗水器安装在IAT尾部，其安装示意见图4.1.4-5。

 图4.1.4-5 滗水器安装示意见图

　　（3）几点认识

　　1） DAT-IAT工艺同时具有SBR工艺和传统活性污泥法的优点：它像典型的SBR工艺一样是间歇曝气的，可以根据原水水质水量的变化调整运行周期，使之处于最佳工况，DAT-IAT也可以根据脱氮除磷要求，调整曝气时间，成缺氧或厌氧环境，同时它又像普通活性污泥法一样连续进水，避免了控制进水的麻烦，提高了反应池的利用效率。显然，这是一种对原水水质水量的变化和不同处理要求都有很强适应性、而且运行操作又比较简便的工艺。

　　2）对于曝气池和二沉池合建的污水处理构筑物来说，在保证沉淀分离效果的前提下，尽可能提高曝气容积比可以减小池容，降低基建投资。与其他工艺相比，DAT-IAT工艺的曝气容积比是最高的，达到66.7%，而三沟式氧化沟是40%～50%，典型的SBR反应池一般为50%，可以说DAT-IAT工艺是一种节省基建投资的工艺。

　　3）虹吸式滗水器是一种结构简单、运行可靠、易于操作特别是价格显著低廉的设备，采用这种滗水器可以有效降低设备费用。但它的滗水深度调节幅度小，不能在滗水深度变化大的情况使用。

　　4）回流污泥泵的安装位置和开动时间对反应池的运行很重要，要求它们抽升较浓的混合液，又不影响IAT的沉淀和滗水。本设计放在离导流墙8m的地方，不致直接抽升从DAT进入的较稀的混合液，同时又离滗水器足够远，不致将污泥搅起影响出水水质。如果在滗水阶段停止回流，出水水质就更有保证。当然，回流污泥泵开动多长时间应由进水水质和处理要求决定。

　　4. 鼓风机房

　　鼓风机房是生化处理系统的心脏，其正常运转对污水的处理效果起重要作用，根据SBR反应池的工艺要求鼓风机房总供气量为Q=54000m³/h，风压P=0.056Mpa。

　　鼓风机房内设置HV-Turbo可调导叶片的单级高速离心风机4台，3用1备，风机型号KA22S-GL225225，配套电机型号HXR450LFZ，主要技术参数如下：

　　流动介质：空气

　　相对湿度：60%

　　大气压：0.1013Mpa

　　进口正常温度：20℃

　　进口最高温度：35℃

　　进风压力0.1007MPa

　　锥形法兰处压差0.056Mpa

　　出口压力0.157MPa

　　单机进口处流量连续调节范围45%～100%

　　单机在20℃，0.1013MPa，相对湿度60%时进气流量8100～18000m³/h。额定功率400kW，转速2950r/min。

　　该鼓风机具有供气量大，运行平稳，效率高，结构简单，噪声低，127地面积小、重量小，使用年限长，维修量小，机壳内不需润滑，气体不会被污染等优点。鼓风机房的能电量大，约占全厂耗电量60%以上 （不包括海晶东雨污水泵站），因此降低鼓风机电能对降低全厂运行费用关系重大。本设计除选用高效鼓风机外，还可根据反应池负荷的变化，通过进风导叶片调节风置，从而显著节省能耗。

　　5. 加氯间

　　城市污水经二级处理后，水质得到改善，细菌含量大幅度减少，但其绝对值仍很可观，并有存在病源菌的可能。因此污水排放水体前宜进行消毒。特别是在夏季肠道传染病流行季节。

　　本次加氯间设计仅考虑季节性消毒，投氯量按8mg/L计，加氯设备采用手动真空加氯机2台，单台加氯量5.6g/s，并设有双探头漏氯报警器。为防止意外事故发生，还另设了一套漏氯吸收装置。

　　6. 出水泵房

　　出水泵房设计流量Q=1.57m³/s，配备德国KSB公司生产的潜水排污泵，6台（4用2备），每台性能参数如下：

　　PLC根据水位控制水泵开停，也可按交替方式运行，可基本作到无人管理。

　　出水近期排入北排明渠，远期部分回用，剩余部分排入管道至出海口。

　　7. 贮泥池

　　SBR反应池产生的剩余污泥达2080m³/d，含水率为99.45%，由设在反应池中的潜污泵以间歇的方式排出，SBR工艺中的剩余污泥因基本达到好氧稳定，无需进行厌氧消化处理，可直接排至脱水机房。为了对剩余污泥初步进行浓缩，减少污泥体积，节约污泥脱水的加药量，设贮泥池两座，单池尺寸25m×20m×5m，最大水深4.3m，池中设置滗水器一台以滗除上清液，最大滗水深度2.5m，排泥含水率可达99%。为防止污泥沉积和厌氧腐化，池底安装振动式曝气器进行间歇曝气。池内设两台潜污泵将污泥直接泵入脱水机房。

　　8. 脱水机房

　　由于无需对污泥进行厌氧消化处理，脱水机房就成为本厂污泥处理最为关键的构筑物，来自贮泥池的污泥以间歇的方式排至脱水机房，为保证脱水机的正常运行，机房内设一体积为32m³的污泥调节池，脱水机房内设三台污泥计量泵和三台脱水机，计量泵将污泥直接打入对应的组合式浓缩脱水机中，每台脱水机由三部分组成：直径为1.2m，容积为1000L的反应罐，直径为1m，长度为3.21m的脱水转鼓，以及带宽1.1m的带式压滤机，最大处理量可达40m³/h，脱水后泥饼含水率≤80%，清洗水泵及空气压缩机均内置于脱水机中，脱水机房内设有一套自动药液制备装置，在溶药罐中将高分子絮凝剂配制成浓度为0.5%的溶液，在加药泵前稀释至约0.1%的溶液，通过三台加药泵将药液打入脱水机进泥管上的混合器中与污泥充分混合，然后进入脱水机浓缩脱水，脱水后的污泥从带式压滤机排出，由皮带运输机运至室外，考虑到运输可能不及时，设计中预留部分堆场。

　　4.6.2 电气设计

　　本设计从10KV电源电缆引入开始，包括10KV配电、变电、全厂动力、照明和雨、污水泵站的低压配电设计。

　　厂外供电线路不在本设计范围内。

　　1．供电电源污水处理厂由于设备性能及生化过程要求在供电时不允许停电，故本污水处理厂供电按二级负荷实施，采用双电源供电，做到电力线路或变压器出现一般性故障时不中断供电或迅速恢复供电。

　　开发区污水处理厂采用10kV双电源电缆供电，两路电源同时供电正常情况下每路计算负荷2150kVA，当一路电源故障时，另一路最大负荷为2930kVA。

　　2．负荷计算

　　负荷计算包括污水处理厂和泵站两个部分。

　　1）污水处理厂部分

　　污水处理厂的负荷包括4台10kV400kW鼓风机（一台备用）、各构筑物内低压动力设备、照明、空调用电等，负荷计算中，主要设备采用轴功率法计算，辅助设备采用需要系数法计算。低压负荷总计755kVA，负荷表如表4-3所示。

污水处理厂低压负荷计算表    表4-3

　　2）泵站部分

　　雨、污水泵站的负荷包括6台310kW雨水潜水泵、4台15.6kW污水潜水泵（一台备用）、闸门、闸阀、格栅机等，总安装负荷约1930kW。雨水泵（约1860kW）只在雨季短时运行，最大短时运行负荷为1910kW。

　　3. 配电设计

　　处理厂设一座10kV变电站，配电系统为10kV和0.4kV两级。10kV采用单母线分段运行，污水处理厂、雨水泵、污水泵及站用电源分别引自两段母线，为保证运行可靠性，污水处理厂、污水泵及站用电源在低压侧经母联联接，正常运行时，母联断开。

　　低压配电包括污水处理厂和泵站两个部分。

　　1）污水处理厂部分

　　由于污水厂电气设备长期运行，可靠性和经济性都很重要，因此采用两台630kVA变压器分别接l0kV两段母线，变压器运行在高效率区，负载率为60%，故障保证率为83%。

　　污水处理厂低压电气设备主要有低压主配电盘、5套电机控制中心、3套动力配电箱。低压主配电盘和MCC1设置在变电站中，MCC3设置在脱水机房的配电室中，MCC2、MCC4-1、MCC4-2设置在电机控制室。 MCC的电源来自低压主配电盘，厂内所有低压设备的供电、控制和操作均由MCC完成，主要设备现场设置开/停按钮。

　　2）泵站部分

　　污水泵考虑负荷很小（最大约46.8kW），长期运行可靠性要求较高，因此分别接入两台站用变（50kVA），当一路供电故障或检修时，仍能保证2台水泵运行。

　　雨水泵负荷很大（最大约1860kW），短时运行，考虑其起动性能和经济运行，每段10kV母线经1250kVA变压器带3台雨水泵，非雨季变压器不必投入。

　　4. 设备选择

　　1）变电站高配电设备和变压器

　　鉴于开发区污水厂整体设备技术水平较高，同时变电站集污水厂、雨污水泵站的高、低变配电设备、自控设备于一体，因此对设备的技术水平和维护管理的要求也较高，设计采用目前国际技术领先、运行经验可靠，国内制造、组装，价格适中的成套高、低压配电设备，与国内传统设备相比，其关键部件（如电子保护器、多段可整定保护值的断路器等）具有明显优势。

　　考虑传统油浸变压器对安装、土建占地、朝向布置的要求都较高，运行维护和检查复杂，而干式变压器可实现免维护，可与高低压配电装置设在一起，而且电气性能和运行监控先进，设计采用干式变压器。

　　2）污水厂低压配电设备

　　低压配电设备由国外引进。

　　3）雨水泵起动设备

　　由于雨水泵采用310kW0.4kV潜水电机，因此供电、监控、保护和安装均需满足特定要求。其低压供电设备采用大容量可整定保护（如短路、接地等）的开关和可耐受大起动过载的变压器；水泵起动采用软起动设备，合理地限制起动电流或调整电压；通过电机内部和控制系统实现电机的湿度、泄漏、超温（绕组、轴承）、过载、缺相、失压等保护措施，并发生报警或切断电路；敷设专用电缆通道，合理布置电气设备，以保证既要满足电气安全运行的要求又有方便于水泵及其他管道设备的安装和维修。

　　5．控制方式

　　变电站高压断路器为弹簧储能机构，为保证操作控制电源的可靠，采用直流操作电源。控制室设中央信号屏，并通过计算机监测电器运行情况。

　　雨污水水泵采用以PLC控制为主的PLC控制和就地柜上手动控制两级，水泵运行、故障信号亦可在仪表信号屏上监测。

　　变电站设远动监测设备。

　　处理厂主要污水处理设备均由PLC自动控制并能在MCC上手动控制。

　　6．无功功率因数补偿

　　为提高电网功率因素，节约能源，合理利用变配电设备，本厂变电站在处理广低压配电母线、雨水泵低压母线中，集中设功率因数自动补偿装置；在l0tV母线设高压电容自动补偿装置，对高压电机（鼓风机）及总负荷进行功率因数自动补偿，使功率因数达到0.95以上。

　　7．计量

　　本污水处理厂电业计量采用l0KV侧高压计量，在每路10KV变压器出线，鼓风机均设计量互感器。

　　8．防雷与接地设计

　　本厂接地系统采用TN-S-C系统，即三相五线制系统。零线和地线截面不小于相线的1/2，所有电气设备的外壳必须可靠接地。

　　9.电缆敷设

　　变电站下设电缆间，各电力、控制电缆均在电缆间内敷设，变电室至电缆间设专门通道；由变电站至雨水泵的电缆在电缆沟内敷设；厂区内主干线电缆敷设为室外电缆沟，支线电缆采用直埋。

　　4.6.3 自控仪表及通信设计

　　1．自控仪表设计

　　天津经济技术开发区污水处理厂是一座日处理量10万t的中型污水处理厂，建成后将对改善开发区的环境污染起重要的作用。为了保证污水处理厂污水处理过程的安全性、可靠性和生产的连续性，提高污水处理厂的自动化水平，控制系统采用目前已在国内外大型污水处理厂广泛应用并取得较好效果的集散控制系统，集散型控制系统的特点是将管理层和控制层分开。管理层主要是对全厂整个生产过程进行监视、管理；控制层主要是完成对主要工艺设备的自动运行控制和对生产过程中的工艺参数进行数据采集。

　　（1）系统构成及功能

　　本污水处理厂的控制系统由三级构成：

　　第一级——就地控制（即MCC控制）

　　第二级——现场控制站（即PLC控制）；

　　第三级——中央控制室（即操作站）

　　1）中央控制室

　　全厂设置一个中央控制室，位于厂前区主建筑物内，负责监控全厂污水处理过程中各工艺参数的变化情况、设备工作状态和运行管理。

　　中央控制室设置两台计算机互为备用，当一台计算机发生故障时，另一台计算机自动投入代替发生故障的计算机。工程师可通过专用键盘对整个控制系统进行开发、参数修改等。操作员可通过操作键盘切换各种画面，并通过这些画面监视全厂工艺参数的变化情况、设备运行情况、故障发生情况等。

　　在中央控制室计算机显示器中具有多种画面，包括：各构筑物工艺流程画面、各工艺参数画面、工艺参数变化趋势画面、故障画面、设备运行状况画面等。通过这些画面，工作人员可对处理过程中的各个部分充分了解，及时掌握各个环节发生的各种情况。

　　在中央控制室中还设置两台打印机，其中一台为彩色，可随时打印所需要的各种资料，并可定时打印日报、周报、月报等。

　　为了方便管理人员及时了解全厂各工艺设备的运行状态，在中央控制室中设置一大型模拟显示屏，显示全厂工艺流程和各个工艺设备的运行状态及故障状态。模拟屏由PLC控制。

　　2）现场控制站

　　根据污水处理过程各个分区的功能不同，在本污水处理厂生产区内共设置两个现场控制站，分别负责污水处理系统和污泥处理系统的工艺参数的采集和设备运行的控制等。

　　① 第一分控站（PLC1）：其主要负责的构筑为：

　　进水泵房：沉砂池；计量槽；SBR反应池；鼓风机房；加氯间；出水泵房等。

　　其开关量输入DI：448；开关量输出DO：160；模拟量输入AI：64；模拟量输出AO：24

　　② 第二分控站（PLC2）：其主要负责的构筑物为：

　　脱水机房：贮泥池；变配电间。

　　其开关量输入DI：96；开关量输出DO：32

　　模拟量输入：AI：16

　　（2）现场工艺参数检测和设备控制

　　1）进水泵房

　　① 工艺参数检测：在粗格栅前后各设置一台超声波液位计，其信号以4～20mA标准信号送入PLC1。

　　② 设备控制

　　a.粗格栅：设置在进水前池的两台粗格栅清污机正常情况下，由PLC1控制定时开停，当检测到的粗格栅前后的液位差大于设定值时（200mm），粗格栅清污机则连续运行，直至格栅前、后的液位差达到正常值一定时间后，粗格栅清污机则恢复定时运行状态。

　　b.螺旋输送机：螺旋输送机与粗格栅清污机联动运行。当有一台清污机或两台清污机运行时，螺旋输送机同时运行，直至最后一台清污机停止运行后，螺旋输送机滞后一定时间停止运行（可调整时间为3min）。

　　c.污水泵：6台污水泵由PLC1根据设置在粗格栅后的液位信号控制开停，并以水位的高低来选择污水泵开停的台数，且能达到先开先停、后开后停、轮流倒车。在前池中还设置超高和超低液位开关，当水位出现超高或超低由PLC发出报警信号，并在超低水位时自动关闭所有污水泵。

　　d.闸门：两台进水闸门和6台水泵出口闸阀的开、关状态信号和故障信号送入PLC1，其打开和关闭由手动操作，当在计量槽测得的pH值大于给定值时，PLC将自动控制关闭两台进水闸门。

　　2）沉砂池及计量槽

　　① 工艺参数检测：在细格栅前设置一台超声波液位计；细格栅后设置两台超声波液位计（每个廊道中各一个），在计量槽上设置一台超声波流量计，一台温度计，一台PH计。这些信号均以4～20mA标准信号送入PLC1。当测得的pH值大于7.5时，PLC发出报警，当pH值大于8时，关闭粗格栅前的两台进水闸门，同时进水泵停止工作。

　　② 设备控制

　　a.细格栅：两台细格栅正常情况下由PLC1控制定时开停，当检测到的格栅前、后的液位差大于设定值时（100mm），则细格栅清污机连续运行，直至细格栅前、后液位差达到正常值一定时间后，细格栅清污机恢复定时运行状态。

　　b.螺旋压榨输送机：螺旋压榨输送机与细格栅清污机联动运行，当一台清污机或两台清污机运行时，螺旋压榨清污机同时运行，直至最后一台清污机停止运行，螺旋压榨输送机滞后一定时间停止运行（可调整时间为3min）。

　　c.除砂设备：两座沉砂池上的除砂设备由PLC控制定时开停，轮流运行。

　　d.除砂泵：两台除砂泵由PLC1控制定时开停，轮流运行，当有一台泵运行时发生故障，则另一台泵画动投入代替故障泵。当除砂时间开始时，首先由PLC打开管线上的自动阀然后砂泵开始工作，除砂时间结束时，停止砂裂并关闭自动阀。

　　e.砂水分离器：砂水分离器与除砂泵联动运行，当除砂泵投入运行时，砂水分离器同时运行，直至除砂泵停止运行，砂水分离器滞后一定时间停止运行（可调整时间为5min）。

　　① SBR反应池

　　工艺参数检测：在6座DAT反应池中每座各设置一台溶解氧测定仪，一台混合液浓度计；在6座IAT反应池中每座各设置一台溶解氧测定仪；在每座DAT反应池和IAT反应池进气管路上各设置一台空气流量计，这些信号均以4～20mA标准信号送入PLC1。

　　② 设备控制

　　SBR反应池由6座独立的反应池组成，反应池按固定的时间周期运行，每个时间周期为3个小时，其中一小时曝气，一小时沉淀，一小时排水（滗水）。回流污泥泵由PLC1控制在曝气和沉淀时周期内运行，运行时间为两个小时。剩余污泥在曝气周期完毕后10min由PLC1控制自动运行，运行一定的设定时间后自动停止运行。在曝气和沉淀周期完毕后进入排水周期时，由PLC1控制同时打开滗水器虹吸管路上的三个电磁阀，开始滗水，滗水周期完毕后三个电磁阀同时关闭，停止滗水。在6座反应池时间周期分配上应保证始终有两个反应池在曝气，两个反应池在沉淀，两个反应池在排水。

　　4）鼓风机房

　　① 工艺参数检测：在鼓风机房出气总管路上设置流量、压力、温度测量，以4～20mA标准信号送入PLC1。

　　② 设备控制

　　a. SBR反应池进气调节阀；每座DAT反应池和每座IAT反应池进气调节阀由PLC1根据各自反应池中测得的溶解氧信号，自动调节阀的开度，以实现对进入每座反应池风量的调节。在正常情况下调节阀的开、关根据反应池的曝气周期由PLC1自动控制。

　　b.鼓风机：鼓风机共四台，其中一台备用，鼓风机主控盘根据空气出气总管中测得的压力值，对鼓风机的导叶片角度进行自动调节，并调整鼓风机的开机台数，以实现对总出风量的控制，当一台鼓风机发生故障时，备用鼓风机自动投入，代替故障鼓风机的工作。

　　c.排气阀：在每个进气过滤消声器后设压力开关信号并送入PLC1，当风压过低时，自动打开排气阀。

　　5）加氯间

　　① 工艺参数检测：在加氯间中设置一台漏氯检测仪，其信号送入PLC1，当空气中氯气含量过高时PLC1发出报警信号。

　　② 设备控制

　　a.加氯机：现场手动控制开停，其开、关信号送入PLC1。

　　b.管道泵：现场手动控制与加氯机同时开停，其故障和状态信号送入PLC1。

　　c.轴流风机：正常情况下轴流风机现场手动开停，当空气中氯气含量超高时，轴流风机由PLC1控制自动停止运行。

　　d. 漏氯吸收装置：漏氯吸收装置由PLC1根据测得的空气中氯气的含量自动运行。

　　6）出水泵房

　　① 工艺参数检测：在出水泵房前池设置一台超声波液位计，其信号以标准信号送入PLC1。

　　② 设备控制

　　a.出水泵：六台出水泵由PLC1根据前池液位信号控制开停，并以水位的高低来选择水泵开停的台数，且能达到先开先停、后开后停、轮流倒车。在前池中还设置超高和超低液位开关，当水位出现超高或低时由PLC1发出报警信号，并在超低水位时自动关闭所有出水泵。

　　b.闸门：一台进水闸门和六台水泵出口闸阀的开、关状态信号和故障信号送入PLC1，其打开和关闭手动操作。

　　7）贮泥池。

　　① 工艺参数检测：贮泥池共两座，每座贮泥池各设置一台超声波泥位和一台污泥浓度计，并以4～20mA标准信号送入PLC2。

　　② 设备控制

　　a.污泥泵：污泥泵由PLC2根据贮泥池中的污泥浓度和时序控制自动开停，并在每座贮泥池中设置低液位开关，当达到低液位时，污泥泵自动全部停止运行。

　　b.滗水器：滗水器由PLC2根据贮泥池中液位信号和时间顺序自动控制其升高和放下。

　　③进泥电动阀

　　当贮泥池1进泥时，贮泥池2进泥阀必须关闭，当sm池中的剩余污泥泵全部停止工作时，两个贮泥池进泥阀均必须关闭。

　　8）脱水机房

　　脱水机房内共有3台脱水机，其开机台数由污泥调节池中的泥位信号决定。

　　如果脱水机在自动状态下，且它的辅助设备也在自动工作状态，没有故障发生，则脱水机起动操作程序如下：

　　① 起动皮带运输机

　　② “开”指令送至主机（转动滤布和预浓缩罐）

　　③ 起动药液输送泵

　　④ 起动污泥泵

　　脱水机停止运行时，其停机操作程序如下：

　　 ①停污泥泵

　　 ②停药液输送泵

　　 ③打开冲洗水泵

　　 ④滤布停止转动

　　 ⑤停止皮带运输机

　　 ⑥关闭冲洗水泵

　　以上脱水机运行均是由PLC2控制自动完成。

　　9）变配电室

　　二级进线母线的电压、电流信号，送入PLC2。

　　污水厂用两台变压器的电流、有功功率信号送入PLC2。

　　污水厂用4台l0KV鼓风机电流信号送入PLC1。

　　（3）其他事项

　　1）为保证控制系统的安全可靠，每座分控制站和中央控制室均由两路电源供电，并在中央控制室设置UPS。

　　2）厂区内自控电缆沿路主干线修建电缆沟，沟内安置电缆支架，部分支路电缆采用直埋敷设。

　　2．通信设计

　　（1）厂前区综合楼

　　在综合楼二层设一间15m²左右的电话交换室，负责厂前区及厂区内的通信联络。

　　本工程电话交换机选用中德合资西门子程控数字交换机，Hicom300系列，近期容量64门，远期80门。本机体积小，占地面积很小，性能齐全，稳定可靠，可以与微机联网，具有会议电话、广播等几十个性能。

　　配线设备选用100回线配线柜，内部及直达对线全部由配线柜配出。

　　中断方式：对市话局的中继方式为D0Dl，即全自动直拨中继方式。呼出时先拨“0”或“9”字冠后，再拨用户号，只需一次拨号。

　　呼入时，经市话局接到用户交换机话务台，然后由话务台接到分机，即BID，中继线为9条，直拨外线为5条。

　　供电方式：交流220V直接供给交换机，由机器本身直接变换为直流-48V电源供给交换机。为了防止市电故障或停电，影响交换机的正常工作，特设UPS电源（1kVA，4小时）。

　　接地：

　　机房接地单独设置，工作地线的接地电阻≤1Ω，保护地线的接地电阻≤10Ω。

　　（2）线路敷设

　　楼前设一手孔，手孔为砖混结构，净尺寸为：长×宽×深为1200mm×900mm×1100mm，市话电缆通过手孔进入楼内。

　　（3）厂区线路

　　1）由综合楼引出一根铠装市话塑料电缆沿电力、自控管沟分别至加氯间、鼓风机房、脱水机房、车库、变电站、机电修理车间、运泥饼车库、传达室、锅炉房等构筑物至值班室电话出线盒。

　　2）通信电缆与电力、自控管沟同沟敷设，应满足《民用建设电气设计规范》（VGB/T16-92），20.6要求。

　　4.7 引进及采用国内外先进设备的体会

　　在此项目中有机会将澳大利亚最新污水处理工艺、设备和北欧的污水处理新工艺、设备溶合在一起，采用的有代表性的先进设备主要有SBR反应池中虹吸式滗水器设备，沉砂池中阶梯格栅除污机设备，脱水机房中转鼓式浓缩与带式脱水的一体化机构设备等。下面将几种有代表性设备阐述如下：

　　4.7.1 SBR反应池中的虹吸式滗水器设备

　　（1）作用和意义

　　在SBR工艺中也像其他处理工艺一样，需用一定量的水处理机械设备，但最关键的设备是滗水器，又名自动浮动式水堰，它能在需滗水时将上清液滗出，而在进水、反应、沉淀等工序时不影响工艺进行。它既具备有对水量变化的可调节性，有良好的水力及机械性能，又能随水位变化而自动升降。

　　所以滗水器研制的关键是解决水堰滗水过程中，堰体（包括堰口、管道及装置）与动水流之间形成动态平衡，使之随出水量的不同而达到不同的浸没深度，并使之随水位变化所升降的响应足够的快，以满足其均匀连续排放的要求。

　　要使自动浮动式水堰即滗水器漂浮在水面上，首先要解决的是堰口至池外之间，联有一段特殊的载体管道，它能随堰体的升降而变化。当需要滗水时，池内水体不断涌入浮动堰口，通过载体管道流向池外。在水流动过程中，一是堰体本身与浮力形成平衡，堰口的淹没深度处于指定范围内，达到堰口水力负荷，以保证其水流均衡；二是随水面下降，堰体所处绝对高度也不断下降，要求载体管道不论以何轨迹运动，但其联结堰口部分，必须也以同样速率变化，能达到这一状况，就能实现滗水器的研制要求。

　　（2）工作原理：目前国外发达国家在SBR工艺中主要使用三种不同形式的滗水器，即旋转式、虹吸式和套筒式。在本项目中采用的为虹吸式滗水器中。其工作简图如图4.4.5所示。

　　数根垂直或倾斜的短管在上端用总管连结在一起形成一个淹没堰。短管的下端正好位于池子要求的最低水位处，总管离最低水位约100mm。总管在水平方向与U形管连在一起，U形管的一部分被处理出水充满，可放在池内也可放在池外。 U形管的出水口位于池子的最低水位以下，总管/U形下降管的最高点与空气管连接。空气管可用自动阀门（通常为电磁阀）关闭。

　　（3）运行情况：实际运行中，在操作的曝气/沉淀阶段，池子内水位不断上升，空气被阻留在总管中，短管中的空气也被水头压向上方。因为U形管的横截面比所有短管的横截面小（一般为1/10），U形下降管的水面下降要比短管内的水面上升大得多。由于U形管内的水位差空气被压缩，而短管内的水位变化并不大。这种压力使池子水位正好上升至总管上方时水不会进入总管或流出反应池。沉淀阶段过后打开自动阀门，将一段时间被阻留的空气放出上清液便通过所有的短管慢慢流出池外，池底的污泥层也不会被搅起。空气阀关闭后，滗水仍会通过虹吸作用继续进行，一直到最低水位。通常在这时电磁阀再打开以破坏虹吸，这样短管内几毫米的水柱便起到了浮渣挡板的作用，以防一些浮渣随清水一起流出。

　　4.7.2 沉砂池的阶梯型格栅除污机械设备

　　（1）意义和作用

　　机械格栅是城市给排水系统、污水处理及工业废水处理工程中不可缺少的机械设备之一。主要作用是用于拦截进入雨污水泵站、污水处理厂及工业废水处理厂雨污水中的大量漂浮物和悬浮物，保证各类排水泵及排水系统正常工作的关键设备。可以说机械格栅是给排水系统工作中的清道夫。

　　（2）机械格栅发展现状

　　机械格栅作为环保工程中不可缺少的机械设备之一受到了广大工程技术员高度重视。近年来随着我国改革开放的不断深入，世界许多发达国家的先进的技术和经验纷纷被引进并逐步被消化吸收。这无疑对我国环保机械的研究和开发起到了推动和促进作用，目前已开发研制出多种类型的机械格栅，常用的有：钢丝绳传动机械格栅、链条传动式机械格栅、回转式机械格栅等，这些机械格栅在工程实践中都发挥着重要作用。

　　（3）机械格栅基本结构形势及工作原理

　　机械格栅通常是由固定栅条、移动齿耙、副耙、传动装置等主要部分组成。固定栅条被安装在进水廊道上，雨、污水中大量的漂浮物和悬浮物流经固定栅条时将被拦截在固定栅条上，不含漂浮物和悬浮物的雨、污水将通过固定栅条流入排水泵或进入下一道处理工序。被拦截在固定栅条上的各类杂物将由移动齿耙打捞到上面上卸渣口处，再经副耙将其杂物从固定栅条上端排卸口处排到运输带上排掉。

　　（4）阶梯型机械格栅的设计思想及结构特点

　　目前各类常见的机械格栅尽管结构形式有所不同，但其工作原理基本上是一致的，即移动齿耙均安装在固定栅条的迎水面一侧，被拦截在固定栅条上的大量杂物通过移动齿耙由下至上耙（拉）至排卸口处。经过长期运行发现由于雨、污水中所含杂物十分复杂。而移动齿耙在排卸杂物过程中是由固定栅条底部一直到顶部的排卸口处，故经常出现掉渣现象；此外经常出现有大块异物被卡在固定栅条间，导致移动齿耙被卡住无法正常工作，严重时将导致折断耙齿或电动机被烧毁；另一方面，移动齿耙在与副耙配合排卸杂物时也经常出现排卸不净的现象，导致杂物被重新带回或掉回水中，或缠绕在耙齿上，影响排卸杂物的正常进行。

　　阶梯型机械格栅在设计思想上总结了上述各类常见的机械格栅的优点并针对所存在的问题对其结构形式作了较大的变动，一改移动齿耙设置在固定栅条的迎水面一侧的习惯作法，将移动齿耙设置在固定栅条的被水面一侧，并将固定栅条、移动齿耙的栅条均设计成为阶梯形齿条。工作时驱动轴端部的偏心轮通过连杆机构带动移动齿耙循环往复运行，此时雨、污水中所含的各种杂物被拉截在固定栅条的迎水面一侧，而移动齿耙则从固定栅条的被水面一侧插入，将各种杂物由下至上分段逐级推，直至固定栅条上端排卸口处，其杂物自动排出。

　　阶梯型机械格栅与目前各类常见的机械格栅相比无论从设计思想还是结构形式上都具有较大的区别。阶梯型机械格栅排卸杂物是通过移动齿耙将杂物由下至上分段逐级推进，直至固定栅条顶端排卸口处。而且前各类常见的机械格栅排卸杂物是通过移动齿耙将杂物从固定栅条底部一直耙（拉）到顶端排卸口处。不难看出两种排卸形式有着质的不同。前者排卸形式从根本解决了杂物缠绕移动齿耙耙齿及排渣不净和掉渣等项问题；而且有效的解决了由于大块异物被卡在固定栅条间而导致折断耙齿或烧毁电动机等现象。

　　（5）阶梯型机械格栅技术要点

　　阶梯型机械格栅顾名思义其固定栅条、移动齿耙的形状看上去就好像一登登阶梯。工作时移动齿耙按确定的运动轨迹作循环往复运动。将拦截在固定栅条上的各种杂物由下至上分段逐级推至排卸口处。由此不难看出驱动形势及齿耙结构形状的确定是阶梯型机械设计的关键所在。

　　设计中的固定栅条、移动齿耙均由同一规格形状的齿条组合而成。安装时移动齿耙从固定栅条被水一侧的斜下方插入固定栅条的齿条间，通过连杆机构在驱动装置的带动下，实现分段逐级推进的目的。

　　驳动装置是移动齿耙实现分段逐级推进的基本条件。经多种设计方案比较，确定了以通过电动减速装置带动一组伞齿轮驱动传动轴的设计方案。在传动轴两端各装有一个偏心轮，偏心轮通过连杆带动移动齿耙来实现分段逐级推进的目的。这种驱动型式不仅具有性能可靠而且结构简单，可操作性强。并在偏心轮与连杆衔接处设置了调节装置用以调节移动齿和与固定栅条之间的相对位置。

　　4.7.3 转鼓式浓缩与带式脱水机的一体化设备

　　在浓缩与脱水机房中采用了新型的转鼓式浓缩与带式脱水机的一体化机。选用3台，每单台可处理容量为40m³/h。进来污泥的含水率为99.2%～98.5%，从转鼓式浓缩机出口处的含水率为90%~94%，经带式脱水机出来的污泥含水率≤80%。

　　机械的主要功能为按照工序顺排的第一部分为进机污泥的集泥箱，它是将从贮泥池过来的污泥集中起来进入转鼓，它配备一个手动控制的混合器。

　　转鼓式浓缩为第二大部分，它是由一个转鼓组成，此转鼓又可称为预脱水稠化鼓，借助一个手动控制的变速机构可以改变鼓的速度。转鼓内有一个过滤器，过滤网由纤维织物来做成，它带有张紧装置可将织物张紧，作为磨损件可以更换，更换后使用张紧装置将过滤器上之织物张紧后进行使用。

　　为了清理过滤器上的织物，故平行于转鼓轴方向安装一个喷射管。管上装有一个清洗设备的刷子及一个灰尘排放装置。

　　第三部分为带式脱水部分，它是由可变齿轮轴驱动安装的一套同步传动装置所组成。同步传动装置确保通过2个外贴橡胶的驱动辊轴使两条脱水机滤带同步运动，以将污泥脱水压紧。

　　在操作时污泥在两条脱水机滤带之内受压，两条滤带在一条弯弯曲曲的路线上彼此平行的通过一系列的辊轴运行，且在污泥进至滤带前在预脱水稠化鼓的下面，它的往复运动，使浓缩后污泥进入到脱水部分。

　　通过压缩空气的调整，使张紧并驱动辊轴的位置一直处于平行、正确的位置上，也即带有气功纠偏的装置。

　　这是一种先进的浓缩脱水一体化机械，是由德国洛蒂格公司（ROEDIGER）制造的。