白月芬
（中國市政工程華北設(shè)計研究院，天津 300074）

1 概述

　　青島市地處膠東半島西南部，是我國北方著名的輕工港口城市、國家計劃單列城市和十五個經(jīng)濟中心城市之一。得天獨厚的旅游條件使青島市形成著名風景旅游和避暑療養(yǎng)勝地，為保護旅游資源，創(chuàng)造更好的投資環(huán)境，促進城市的可持續(xù)發(fā)展，青島市已被國家定為黃、渤海污染防治的重點城市。
　　青島市有五大排水系統(tǒng)，即婁山后排水系統(tǒng)、李村河排水系統(tǒng)、海泊河排水系統(tǒng)、團島排水系統(tǒng)和青島路以東排水系統(tǒng)。
　　青島市團島污水處理廠位于青島市市南區(qū)團島，即原團島污水處理廠西北側(cè)的規(guī)劃填海區(qū)，占地面積10公頃。青島市團島污水處理廠工程的建設(shè)主要是解決團島排水系統(tǒng)—青島市市南區(qū)西部（即老市區(qū)和市中心區(qū)）污水隨意排放的問題，改善和治理污水對膠州灣的嚴重污染問題。該工程收水面積為5.6 km²，服務(wù)人口為26萬人，工程建設(shè)規(guī)模為10萬m³/d。
　　青島市團島污水處理廠工程是第一批德國政府贈款項目，贈款總額為2500萬德國馬克，屬青島市及山東省重點工程項目，工程概算總投資為32423萬元，其中利用德國政府贈款2500萬德國馬克，折合人民幣8275萬元，國內(nèi)自籌配套資金24148萬元。本工程設(shè)備供應(yīng)商的確定、土建施工單位及設(shè)備安裝單位的確定均通過公平、公正、合理的招投標方式進行。
　　受青島市市政總公司和青島市排水管理處的委托，中國市政工程華北設(shè)計研究院承擔了本工程項目的設(shè)計任務(wù)，1991年4月完成了項目的可行性研究報告，并通過省、市兩級專家會審。1992年至1993年德國政府派遣專家和官員對該項目進行了技術(shù)和經(jīng)濟評估，污水處理工藝由兩期實施的兩段法A+A²/O改為一期一步到位的一段法A²/O。1994年1月至1995年1月進行了項目的初步設(shè)計及設(shè)備招標書的編寫與發(fā)售工作，共有7家外國公司參與投標，經(jīng)過評標、技術(shù)談判、商務(wù)談判三個階段認真細致的工作，選出了中標公司，并報國家外經(jīng)貿(mào)部和德國政府批準，最終由德國普魯士革·諾爾（Preusag-Noell）公司中投，并成為進口設(shè)備的總供貨商。1996年1月中國市政工程華北設(shè)計研究院又針對技術(shù)上的一些變化及取費標準的變化，對原初步設(shè)計進行了修改，1996年5月青島市建設(shè)委員會組織專家會審對初步設(shè)計進行了批復。1998年5月最終完成本項目的施工圖設(shè)計。
　　本工程于1996年4月正式開工建設(shè)，1998年10月建成并進行單機試車及聯(lián)動試車，同時投入試運行狀態(tài)，1999年4月整個工程全面竣工并通過了青島市有關(guān)部門組織的工程竣工驗收。1999年4月正式交付使用。
　　近三年的生產(chǎn)運行結(jié)果表明，污水處理廠出水水質(zhì)各項指標達到了國家污水綜合排放標準（GB8978-88）的一級標準指標要求，污水處理廠運行穩(wěn)定，自動化程度高，除磷脫氮效率高，運行效果達到了預期的目的，充分體現(xiàn)了工程設(shè)計的高度創(chuàng)新性、先進性和實用性。綜合效益顯著，得到了國家、省、市領(lǐng)導及有關(guān)單位來訪專家的高度評價。國家建設(shè)部部長俞正聲、山東省省長李春亭、青島市市委書記張惠來、青島市市長王家瑞等上級領(lǐng)導先后視察了本工程，并給予了充分的肯定和很高的評價，該項工程目前已成為山東省其它城市建設(shè)城市污水處理廠的范例。

2 進、出水水質(zhì)

2.1 進水水質(zhì)
　　根據(jù)團島排水系統(tǒng)水質(zhì)特點：① 水質(zhì)構(gòu)成以生活污水為主，工業(yè)廢水僅為數(shù)量不多的食品工業(yè)廢水，其可生化性較高。② 污水濃度高，其BOD、COD、TN、TP等濃度是普通城市污水的3 ～ 4倍。水質(zhì)監(jiān)測資料及華北院對水質(zhì)進行的現(xiàn)場試驗確定見表1。

表1 團島污水處理廠進廠水質(zhì)

2.2 出水水質(zhì)
　　團島排水系統(tǒng)附近無可用以接納污水的河流，自形成排水系統(tǒng)以來，一直將膠州灣海域作為其受納水體，團島污水處理廠建成后亦如此。膠州灣位于黃海中部膠州半島東南部，按海域水體物理交換能力的程度劃分，膠州灣大體上可分為兩個區(qū)域：北部為滯緩區(qū)，南部為活躍區(qū)。團島污水處理廠排放口即處于活躍區(qū)交換能力最強部位。
　　本工程的二級處理出水標準保證值按照國家《污水綜合排放標準》（GB8978-88）中一級標準和城市二級污水處理廠出水標準綜合確定，并完全滿足該兩標準的要求。
　　深度處理的出水標準保證值按國家建設(shè)部《生活雜用水水質(zhì)標準》（CJ25.1-89）之規(guī)定制定，并充分滿足這一標準的要求。

表2 出水水質(zhì)指標一覽表

3 處理工藝的確定

3.1 污水處理工藝確定
　　根據(jù)團島污水系統(tǒng)原污水的水質(zhì)特點和排放所要求的處理程度，單純采用物理處理顯然已不能適應(yīng)，必須采用生化二級處理來滿足預期的處理目標。而生化處理技術(shù)起步較早，發(fā)展較快，目前應(yīng)用類型很多，在可研報告中對將可能采用的工藝方案進行了比較。
　?、?傳統(tǒng)活性污泥法
　　對于大規(guī)模的城市生活污水處理廠采用最多的工藝就是傳統(tǒng)活性污泥法的生物曝氣工藝。這種工藝是于物理處理過程之后利用在同一人工環(huán)境中培養(yǎng)的好氧微生物（包括細菌和原生動物）對污水中的有機污染質(zhì)進行降解。其工藝較為簡單，運行效果可靠，出水水質(zhì)穩(wěn)定，運行管理經(jīng)驗成熟，為一般大型污水處理廠所采用。對于團島污水系統(tǒng)而言，其COD、BOD₅、和SS的去除效率完全可以達到預期要求。但是，這種方法只有單一的生物環(huán)境，不能發(fā)揮和強化不同微生物的生物特性和優(yōu)勢，既不能提高對高濃度污水的有效處理，也不能對NH₃-N和TP等污染質(zhì)有效地去除。因而無法適于團島污水系統(tǒng)的排放要求，而若采用物理化學的辦法加強對氮、磷營養(yǎng)元素的去除，無論從處理成本上還是運行條件上看，都是較為困難的。
　?、?附——氧化二級處理法
　　這種污水生物處理方法也稱為AB（Adsorption Biodegradation）法，是德國亞琛大學B.Bohnke教授于七十年代中期發(fā)明的兩段高負荷活性污泥法新工藝。這種工藝根據(jù)不同微生物群落的生長特性，采取不同的生物環(huán)境來發(fā)揮不同類型微生物的優(yōu)勢。將傳統(tǒng)的活性污泥法的曝氣過程分為兩段。第一段即A段充分利用世代時間短，適應(yīng)能力強的菌種在兼性環(huán)境中對有機污染質(zhì)進行以絮凝吸附為主的高效去除特性。在低供氧和高污泥負荷的條件下達到高效去除的結(jié)果，從而降低了因原污水濃度高而增大的動力負荷和基建投資。第二段即B段，則主要利用原生動物和少量菌膠團在好氧環(huán)境中進行低負荷的“精加工”，提高和保證最終的出水水質(zhì)。這種工藝不僅能在保證對COD、BOD₅、和SS這些主要污染質(zhì)去除效率的條件下，大大降低動力費用和運行成本，而且由于A段增加了氮的去除和B段的泥齡延長，使硝化所需的工藝邊界條件得到明顯的改善。從而提高了對氮、磷等營養(yǎng)元素的去除。盡管這種方法十分適宜于高濃度城市污水并較之于傳統(tǒng)活性污泥法提高了對氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)的去除，改善了COD和BOD₅的比值，進一步增強對COD的去除效率，但是就營養(yǎng)物質(zhì)而言，其NH₃-N的去除效率不足30%，TP的去除效率僅為50%左右，仍不能滿足最終的排放目標。
　?、?生物除磷脫氮方法
　　生物處理技術(shù)進步所遵循的途徑主要有兩條：一是提高參與作用的微生物量，增加有機物與微生物接觸的機率，其實現(xiàn)的手段是提高混合液濃度。二是發(fā)揮不同微生物優(yōu)勢的代謝特性，篩選菌種，提供與優(yōu)勢微生物生理特性相適應(yīng)的生物環(huán)境，使各類微生物盡其所能“分工負責”，發(fā)揮最大優(yōu)勢來實現(xiàn)人類所預期的處理目標。生物除磷脫氮工藝即采取這一途徑，其脫氮是先通過延長曝氣時間，利用世代時間較長的硝化菌，將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，再利用缺氧條件下的兼性厭氧反硝化菌將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氮逸出，從而達到去除原水中NH₃-N的目的。除磷則是先利用厭氧條件下兼性和好氧聚磷菌進行磷的有效釋放，再利用經(jīng)厭氧放磷的菌群在好氧條件下大量增殖吸磷的特性，使原污水中的磷轉(zhuǎn)化為生物細胞（活性污泥），最終通過沉淀分離，將富磷剩余污泥排除來實現(xiàn)。由于這一完整的除磷、脫氮過程是分別在厭氧、兼氧和好氧條件下進行的，所以通常被稱之為A²/O工藝（即厭氧Anaerobic+缺氧Anoxic+好氧Oxic工藝）。
　　這一技術(shù)自七十年代初在南非和美國問世至今，雖只有二十年左右的歷史，但這種工藝已受到世界各國污水處理技術(shù)界的極大重視和采用。隨著對污水排放標準的提高，很多國家都把這種工藝作為首選工藝。其理論研究更是日益深入，發(fā)展極快，現(xiàn)已臻成熟，并已發(fā)展出多種改進型，可適應(yīng)不同條件的污水水質(zhì)。
　　在可研報告中推薦的是當時應(yīng)用最普遍的一種模式，稱為phoredox三階段工藝，是最基本的A²/O工藝，適合于污水碳源較為充足的情況，通常是TKN/COD<0.08。但是，我院所作《青島市團島污水處理試驗》結(jié)果表示，團島系統(tǒng)的污水沉淀后TKN/COD＝116/656＝0.177，碳源不甚充足，“試驗結(jié)果和動力學計算都表明，在此種特殊的水質(zhì)條件下利用生物方法脫氮的同時，達到很好的除磷效果是比較困難的。這是因為原水碳源不足導致了A²/O工藝缺氧段反硝化不充分，出水中NO₃^--N濃度較高，大量的NO₃^--N隨回流污泥進入?yún)捬醵?，并在那里進行反硝化，迅速消耗快速COD，抑制了厭氧段磷的有效釋放，因而在好氧段磷的吸收也幾乎全無發(fā)生，導致了除磷效果不佳。
　　針對上述情況，在設(shè)計中考慮了兩種改良型的A²/O工藝。這兩種工藝的共同特點是，在碳源不十分充足、反硝化程度不高的情況下仍可獲得較好的除磷效果，這兩種工藝分別稱MUCT工藝和改良型的phoredox工藝，其運行方式見圖1、圖2。

圖1 MUCT除磷脫氮工藝

圖2 改良型phoredox除磷脫氮工藝

　　這兩種工藝的適用條件和效果相近，但后者可節(jié)省一級污泥回流泵，可相對地節(jié)省部分建設(shè)費和運行費用。因此本工程設(shè)計確定采用這種改良的phoredox除磷脫氮工藝。工藝流程見圖3。

圖3 污水處理工藝流程圖

3.2 污泥處理工藝確定
　　污泥處理采用目前國內(nèi)外應(yīng)用最普遍的中溫消化處理工藝，采用這種工藝不僅可以達到污泥穩(wěn)定的目的，而且可以消滅污泥中的部分致病菌和寄生蟲卵。在消化過程中所產(chǎn)生的沼氣可以用作燃料來拖動鼓風機，降低污水處理廠的電耗。
　　采用一級中溫消化，機械攪拌。本工程設(shè)計污泥處理工藝流程見圖4。
3.3 污水深度處理工藝
　　污水的深度處理采用常規(guī)混凝－沉淀－過濾工藝，其出水水質(zhì)可充分滿足《生活雜用水水質(zhì)標準》要求，不僅可用于廁所沖洗、城市綠化、洗車和掃除，也可用作冷卻用水。工藝流程如圖5。

圖4 污泥處理工藝流程圖

圖5 污水深度處理工藝流程圖

4 工藝設(shè)計

4.1 粗格柵
　　粗格柵采用高鏈式機械除渣粗格柵，設(shè)3臺，其中一臺備用。
　　主要設(shè)計參數(shù)：設(shè)計流量1.5 m³/s，柵渠寬度0.8 m，柵前水深1.2 m，柵前流速0.78 m/s，柵條間隙20 mm，柵條厚度8 mm，過柵流速1.3 m/s。
　　運行控制：根據(jù)過柵水頭損失控制柵耙運行，最大過柵水頭損失200 mm，同時設(shè)定時和手動控制。柵渣處置：柵渣經(jīng)壓榨機擠壓脫水后運往廠外填埋，3臺粗格柵，共用一臺無軸式螺旋輸送機和壓榨機。
　　為節(jié)省土建費用及便于管理，把細格柵同粗格柵及其柵渣壓榨機合建于一體，上面設(shè)雨棚。設(shè)備制造廠家：粗細格柵—德國Preussag NOELL公司；柵渣壓榨機—德國EMU公司。材料：格柵水下部分及其它同水接觸部分均為不銹鋼，柵渣壓榨機全部為不銹鋼。
4.2 細格柵
　　細格柵設(shè)3臺，2用1備，全部為機械除渣高鏈式細格柵。設(shè)計參數(shù)：流量1.5 m³/s，柵渠寬度0.8 m，水深1.2 m，柵條間隙6 mm，柵條厚度4 mm。柵渣處置和運行控制同粗格柵。
4.3 曝氣沉砂池
　　沉砂采用帶除渣撇油渠的矩形曝氣沉砂池，設(shè)兩格。設(shè)計參數(shù)：流量1.5 m³/s，停留時間T=4 min，水平流速0.1 m/s，池長25 m。穿孔管大氣泡曝氣系統(tǒng)，曝氣量1.6 m³/h·m³池容，總氣量576 m³/h，鼓風機300 m³/h×(2+1)（帶噪音控制罩）。
　　排砂機械：橋式刮砂機，兩格共用一車，每格設(shè)一個吸砂泵，一個圓形旋流式砂水分離器。
　　撇油除渣：每格設(shè)一個浮渣刮板，刮除的浮渣和油脂用浮渣泵（2用1備）送至污泥消化池或污泥濃縮池，浮渣泵規(guī)格Q=30 m³/h，H=6 m。材料：所有空氣管均為不銹鋼管材。
4.4 進水泵房
　　設(shè)計流量 Q=1.5 m³/s。水泵采用德國進口的不堵塞型潛水泵，共設(shè)4臺，3用1備。設(shè)計參數(shù)：水泵揚程12 m，流量500 L/s，軸功率75 kW。
　　為節(jié)省占地和造價及管理的方便，泵房與粗格柵、細格柵及曝氣沉砂池四位一體，建在一起。
　　水泵由PLC控制，自動運行，根據(jù)進水量或集水池位調(diào)整工作出水泵的臺數(shù)。每臺水泵的工作都是均衡的，互為備用。地上設(shè)就地控制箱。
4.5 初沉池
　　初沉池采用矩形平流池，這一方面是為節(jié)省占地面積，解決本工程占地面積不足的問題，另外根據(jù)理論研究結(jié)果，平流沉淀池運行的水力條件要比輻流池好些，例如配水均勻、水流穩(wěn)定、耐沖擊負荷性強、受風力影響較小等，因而沉淀效果好。在造價方面，隨著規(guī)模的擴大，格數(shù)的增多，造價也逐漸降低。對此，近幾年隨著對外交流機會的增多，在出國考察時，我們也深有體會和驗證。同國內(nèi)不同，國外污水處理廠中平流式沉淀池的應(yīng)用是十分普遍的。
4.6 初沉池主要設(shè)計參數(shù)及設(shè)備規(guī)格
　　設(shè)計流量5400 m³/h，表面負荷2 m³/h·m²，停留時間1.5 h，有效水深3.0 m，水平流速8 mm/s，池長43 m，格寬8 m，8格。
　　排泥：每池設(shè)鏈條式刮泥機，自后向前刮泥至池首處的泥斗，定時靠靜水壓將泥排出池外，用排泥泵排至污泥濃縮池，每天排泥約12小時。選用氣動排泥閥。鏈條式刮泥機，鏈條及鏈輪均用不銹鋼制造，刮板用特種木材制造。
　　浮渣槽設(shè)于池末端，用不銹鋼制造。浮渣泵為德國KSB潛水泵，Q=10 m³/h，H=10 m，3臺(2+1)。
　　設(shè)2臺空氣壓縮機(1+1)，一個空氣罐，作為氣動閥的氣源。
　　設(shè)排泥泵2臺(1+1)，Q=90 m³/h，H=10 m。
　　運轉(zhuǎn)說明：① 每池前端設(shè)進水閘門和配水穿孔墻，池后部設(shè)指形槽集水，運轉(zhuǎn)時可單池停池檢修，并可視進水碳源情況關(guān)閉1 ～ 4個池子，縮短停留時間，以求盡可能的提高曝氣池的碳氮比，改善反硝化條件；② 各池輪流排泥。
4.7 曝氣池
　　池 型：矩形推流式鼓風曝氣池
　　主要設(shè)計參數(shù)及計算結(jié)果：
　　設(shè)計流量：因為曝氣池水力停留時間很長，故其設(shè)計流量按最高日平均時流量計算，日變化系數(shù)K_d取1.1，Q=4583 m³/h。進水溫度14℃，安全系數(shù)2.5，硝化區(qū)泥齡6 d，非曝氣污泥比0.48。硝化菌的生長率為μ₁₄=0.43（按μ_t=0.47×1.103t-15，Downing公式），系統(tǒng)總泥齡11.5 d。污泥產(chǎn)率Y_SS按德國ATV，ABI公式：

　　式中：SS₀－進入曝氣池的SS濃度，為318 mg/L；
　　　　　BOD₅－進入曝氣池的BOD₅，為292 mg/L；
　　　　　t_DS－系統(tǒng)的總泥齡，d；

　　計算結(jié)果，污泥產(chǎn)率為Y_ss=1.05 kgSS/kgBOD
　　曝氣池中SS總量：

　　混合液濃度MLSS=4 kg/m³。曝氣池總?cè)莘eV=88 147 m³，水力停留時間Td=19.2 h，其中好氧（硝化）區(qū)停留時間10 h，池容積46 000 m³；回流污泥反硝化區(qū)停留時間1 h，池容積46 000 m³；厭氧（磷釋放）區(qū)停留時間1.5 h，池容積6700 m³；缺氧（反硝化）區(qū)停留時間6.5 h，池容積29 800m³；脫氣區(qū)池容積1000 m³。
　　校核參數(shù)：BOD容積負荷L_V=0.33 kgBOD/m³·d；BOD污泥負荷Ls=0.08 kgBOD/kgSS·d。
4.8 池體布置及主要尺寸
　　共設(shè)4池，并聯(lián)工作，每池從前至后依次是回流污泥反硝化區(qū)、厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、缺氧、好氧兩用區(qū)和好氧區(qū)、除氣區(qū)。好氧區(qū)內(nèi)安裝曝氧頭，兩用區(qū)安裝曝氣頭和水下攪拌器，其余各區(qū)均安裝水下攪拌器。有效水深：6.5 m。
　　污泥回流：回流污泥用不堵塞型潛水泵提升，回流泵最大流量按回流比R=150%計，為6250 m³/h，為便于調(diào)節(jié)流量設(shè)7臺水泵，6用l備，水泵揚程6 m。
　　剩余污泥：剩余污泥單獨用泵提升送至污泥濃縮池，剩余污泥泵設(shè)4臺（其中1臺備用），設(shè)2套變頻調(diào)速器，以便調(diào)節(jié)排泥量。
　　曝氣系統(tǒng)：選用德國OXYFLEX公司生產(chǎn)的板式曝氣頭，氧轉(zhuǎn)移率不低于15 gO₂/m³·m水深，通過曝氣頭的損失不大于250 mm，每座曝氣池內(nèi)均適當設(shè)置甲酸沖洗接口和（冷凝水）排水管，配備兩套移動式甲酸沖洗設(shè)備。
　　水下攪拌器：為防止非曝氣區(qū)內(nèi)混合液形成沉淀，在其中設(shè)水下攪拌器。攪拌功率：硝化、反硝化兩用區(qū)內(nèi)5 W/m³池容，其余3 W/m³池容，攪拌器采用FLYGT公司產(chǎn)品。
　　空氣管道：全部空氣管道均由外方提供，池內(nèi)為不銹鋼管，池外至鼓風機房均為熱鍍鋅鋼管。
　　溶解氧控制水平： 好氧段2 mg/L；缺氧段<0.7 mg/L；厭氧段<0.5mg/ L。
4.9 二沉池
　　二沉池采用矩形平流式，鋼筋砼結(jié)構(gòu)。設(shè)計流量1.5 m³/s（5420 m³/h），表面負荷1.0 m³/m²·h，停留時間3.5 h，格寬10 m，格長66.0 m，12格。有效水深3.5m，總水深4.0 m，水平流速8 mm/s。
　　二沉池出水經(jīng)加氯后進接觸池、接觸30分鐘后排出廠外。
4.10 鼓風機房
　　鼓風機房設(shè)計流量為66 500 m³/h，選用HV型單級高速離心式鼓風機、設(shè)4臺、其性能參數(shù)為：流量16 625 m³/h，壓力7500 mm水柱，軸功率425 kW。
　　另外配備沼氣拖動的相同規(guī)格鼓風機2臺，不另設(shè)備用鼓風機。鼓風機房墻外設(shè)進風廊道和進風塔，廊道入口處設(shè)兩個卷簾式空氣除塵器。每臺鼓風機的進口均設(shè)有進口消聲過濾器，出口處設(shè)有排氣安全閥。
　　沼氣發(fā)動機的總效率僅30%。為了提高沼氣能源的利用率，配備全套的余熱回收系統(tǒng)，把沼氣發(fā)動機冷卻水和排煙氣中的余熱回收起來，利用其為消化池內(nèi)的污泥加熱。這樣可以回收到沼氣熱量的40%，使綜合效率提高70%。回收的這部分熱量，在夏季已足夠消化池加熱，冬季不足部分由燃油鍋爐補充。
　　鼓風機的工作，由PLC自動控制。運轉(zhuǎn)時根據(jù)兩曝氣池內(nèi)溶解氧的大小由PLC自動地調(diào)整某一臺工作風機的出風量或增減工作風機的臺數(shù)，維持曝氣池中溶解氧在設(shè)定的范圍內(nèi)，達到經(jīng)濟運行的目的。鼓風機出風量的改變是由伺服馬達調(diào)整風機進口導葉片的角度來實現(xiàn)的。
4.11 混合液回流
　　最大的混合液回流比按q=400%計?；旌弦夯亓鞅貌捎脻撍S流泵，設(shè)在曝氣池的末端池內(nèi)，每個曝氣池設(shè)1臺，共4臺。設(shè)計回流泵流量4180 m³/h，揚程0.8 m。
4.12 污泥濃縮池
　　初沉池污泥和剩余活性污泥均進入污泥濃縮池中進行濃縮。這樣作的好處是比較經(jīng)濟，也簡化管理，但在技術(shù)上卻因污水處理工藝的不同而有不同的評價。對僅以去除含碳有機物（即BOD）為目標的普通污性污泥法是合理的，也是廣泛應(yīng)用的。但對于具有生物除磷脫氮作用的A²/O工藝卻存在著一個較為嚴重的問題。
　　我們知道，在A²/O工藝過程中，由于受到原污水中碳源、非曝氣污泥比值及混合液比的限制，在硝化段產(chǎn)生的硝態(tài)氮不可能全部被反硝化成氮氣，這樣在剩余污泥中勢必含有一定數(shù)量的硝態(tài)氮，而在初沉池污泥中又存在著一定數(shù)量的BOD物質(zhì)，如果把這樣的兩種污泥混合并置于厭氧條件下的重力式污泥濃縮池中，就會造成硝態(tài)氮反硝化以及聚磷菌的磷釋放。反硝化過程中產(chǎn)生的氮氣在池中上升，造成某種程度的污泥上浮，嚴重影響濃縮效果，并提高上清液中懸浮物的含量。這樣的上清液在回到污水處理工藝系統(tǒng)中將增加系統(tǒng)的負荷。而磷釋放又使本來可以隨污泥一起排除的磷又回到系統(tǒng)中，也加重系統(tǒng)的負荷。
　　另外，重力式污泥濃縮池用以濃縮活性剩余污泥，其效果并不十分理想，通常最大可以達到3%的含固率。而較低的含固率造成污泥體積流量的加大，又導致污泥消化池體積大、能耗高等方面的技術(shù)不合理。
　　針對這些問題，充分利用引進設(shè)備的優(yōu)勢，參照國外日益普遍的作法，對剩余污泥單獨進行機械濃縮，而初沉池污泥仍用重力式濃縮。經(jīng)機械濃縮后，剩余污泥的含固率可達5%，其體積流量減少到580 m³/d，比采用重力濃縮式減少40%，消化池容積大為降低，用于消化池攪拌、加熱方面的能耗也將大幅度降低，在技術(shù)和經(jīng)濟方面都具有極大的優(yōu)越性。
　　對剩余污泥的機械脫水，有兩種設(shè)備可供選擇：其一是離心濃縮機，具有全密封操作、衛(wèi)生條件好以及混凝劑用量少、單機產(chǎn)率高、節(jié)省占地等優(yōu)點，但設(shè)備價格較高，且耗電量也略高些；其二是帶式濃縮機，在操作條件、混凝劑耗量方面明顯劣于離心機，但價格可低100萬馬克?？紤]本工程德國贈款許用額度缺口較大，若引進離心濃縮機，只能擠掉其它設(shè)備，因此只能舍而求其次，選用帶式濃縮機。
　　機型采用德國KLEIN公司雙帶式濃縮機，設(shè)計四臺，三用一備。混凝劑采用PAM干粉，投加量1 ～ 2 kg/t干污泥?；炷齽┲破芳巴都尤自O(shè)備均采用德國產(chǎn)品，投藥量按污泥量比例自動控制。
　　剩余污泥量29 000 DS。濃縮前含固率0.67%，體積流量4328 m³/d；濃縮后含固率5%，體積流量580 m³/d
　　初沉污泥仍采用重力式濃縮池，池型為圓形幅流式。污泥量37050 kgSS/d，濃縮前含固率3%，體積流量1235 m³/d，表面固體負荷93 kgSS/m²·d，濃縮池總表面積400 m²；2池，每池面積200 m²，直徑16 m，停留時間24小時，有效深4 m；懸掛式中間傳動帶柵條式刮泥機，主要部件均用不銹鋼制造；濃縮后含固率5%。
4.13 污泥消化池
　　污泥消化采用一級中溫消化。設(shè)計污泥量66 720 kgDS/d，有機含量59%，消化前含固量5.39%，體積流量1219 m³/d，停留25 d（投配率4%）。消化池4座，總?cè)莘e30 000 m³，單池容積7500 m³。有機物分解率50%。消化后污泥量47 000 kgDS，消化池溫度35℃±1℃，池外間接加熱，熱媒為90℃熱水，來自鍋爐房或沼氣機余熱系統(tǒng)。
　　攪拌方式的說明：主要的攪拌方式有沼氣攪拌和機械攪拌兩種，目前，國內(nèi)大型污泥消化池多采用沼氣循環(huán)攪拌，這種方式具有攪拌均勻，便于控制的優(yōu)點。又因為池內(nèi)沒有活動部件，而便于檢修。另外的一種攪拌方式是機械攪拌，這種攪拌方式最突出的優(yōu)勢是攪拌均勻而且能耗低，因而在60年代以前曾在消化池攪拌中占據(jù)主導地位。后來因維修困難才逐步為沼氣攪拌所替代。但近年來，國外研究出的幾種新型機械攪拌器徹底解決了維修難的問題，其明顯的節(jié)能效果受到污水處理界的重視，又逐步重新被廣泛的采用。其中具有代表性的是短軸式機械攪拌器。這種攪拌器由一個導流筒和一個立式軸流泵組成。軸流泵設(shè)在池內(nèi)上部液位以下，下面接導流筒。軸流泵由設(shè)于池蓋上面的立式電機脫動，泵軸和葉輪可從池內(nèi)抽出進行檢修。
4.14 污泥控制室
　　四座消化池共用一座污泥控制室。
　　污泥控制室占地540平方米，控制室內(nèi)設(shè)有污泥投配泵，污泥循環(huán)泵，熱交換器和單軌吊車。
　　(1) 污泥投配泵。每日污泥投配量1315 m³/d，每日投配時間6 h。設(shè)5臺投配泵，4用1備，單臺流量5 ～ 50 m³/h，揚程40 m，軸功率10 kW。污泥投配泵選用偏心螺桿泵，生產(chǎn)廠家為NETZSCH或ALLWEILER型號為NFl00，帶有變頻調(diào)速機構(gòu)。
　　(2) 污泥循環(huán)泵。循環(huán)泵將污泥從消化池抽出，壓送熱交換器，最終返回消化池。設(shè)5臺循環(huán)泵，4用1備。單臺流量150 m³/h，揚程4 m，軸功率6 kW，EMU或KSB生產(chǎn)。
　　(3) 熱交換器。用于投配污泥和循環(huán)污泥的加熱。采用管式熱交換器。共設(shè)兩臺，每臺熱交換器負責2個消化池污泥的加熱。每臺換熱面積為30平方米。熱媒為熱水，水溫大約70℃，來自于沼氣余熱回收利用和鍋爐房。熱交換器功率為850千瓦，生產(chǎn)廠家為FUNKE或PREUSSAG NOELL。
　　(4) 單軌吊車。控制室內(nèi)設(shè)手動單梁懸掛式起重機二臺，Q=2噸，用于設(shè)備的安裝和維修。
　　(5) 控制通過PLC對四座污泥消化池實行自動控制維持其恒濕恒壓和恒水位。
4.15 污泥脫水機房
　　根據(jù)國內(nèi)大多數(shù)污水廠的經(jīng)驗，采用帶式壓濾機進行消化污泥的脫水，在耗藥量、泥餅含固率方面都比較好，操作和維護也都較簡單。但其濾布需沖洗要耗費較多的清水，而且難以做到全封閉，工作中要散發(fā)臭味并有細小水珠濺出，對操作間環(huán)境造成不良影響甚至危害操作工人的身體健康。據(jù)廣州市大坦沙污水廠統(tǒng)計，污泥脫水間操作工人各種疾病的發(fā)病率都比其它崗位要明顯偏高。
　　離心脫水機在國外早以普遍采用，我國污水處理行業(yè)應(yīng)用較晚，目前正式投入運行的僅有上海曹陽污水處理廠和龍華污水處理廠。使用效果都很好。這種脫水機靠高速旋轉(zhuǎn)造成的強大動力，把固體顆粒的沉降力由重力濃縮的MG，提高到幾千倍的MG，因而固液分離效果好，節(jié)省混凝劑用量并且可以得到更高的含固率，整個生產(chǎn)過程都是完全密閉的，因而沒有任何臭味散發(fā)出來，操作環(huán)境十分衛(wèi)生，在連續(xù)工作時也不需要用水沖洗。經(jīng)多次商討，確定本工程采用離心脫水機進行消化污泥的脫水。
　　主要設(shè)計參數(shù)：污泥量49 290 kgDS/d，脫水前含固率5%，體積流量486 m³/d，每日工作時間24 h，脫水后污泥含固率25%，離心脫水機3臺（2用1備），每臺脫水能力25 ～ 32 m³/h。選用固體聚丙烯酰胺混凝劑，最大投加量6.5 kg/tDS。螺旋式污泥輸送機一套，干污泥槽4個，每個容積7 m³，混凝劑制備和投加系統(tǒng)一套，污泥投配泵三臺?？刂品绞剑何勰啾脦ё冾l調(diào)速，投藥泵有調(diào)頻和可動兩種方式，按進泥量設(shè)定比例自動投加。
4.16 沼氣的凈化和利用
　　基本參數(shù)：消化前污泥量65 720 kgSS/d，其中VSS占59%，消化后VSS分解率50%，產(chǎn)氣率0.7 m³沼氣/kgVSS，日產(chǎn)氣量13 571 m³/d，沼氣熱值6 kW·h/m³（5160 kcal/m³），每日沼氣總儲量81427 kW·h/d或3390 kW·h/h
　　沼氣利用：① 用于兩臺沼氣發(fā)動機，直接拖動鼓風機，輸出功率402 kW×2=804 kW；② 用于一臺沼氣鍋爐，輸出功率600 kW。
　　余熱利用：兩臺沼氣發(fā)動機輸出功率804 kW，輸入功率2680 kW（效率為30%），通過余熱回收可得到1100 kW·h/h的儲量（回收率41%），用于污泥的加熱。
　　沼氣凈化：采用二臺干式沼氣脫硫塔及兩個沼氣過濾器。
4.17 水力循環(huán)澄清池
　　本工程污水深度處理中沉淀部分采用改進型的水力循環(huán)澄清池。這種水力循環(huán)澄清池由進水噴咀、喉管、第一反應(yīng)室、第二反應(yīng)室和沉淀區(qū)幾部分構(gòu)成。同傳統(tǒng)的水力循環(huán)澄清池相比，具有水頭損失小，出水水質(zhì)好和運轉(zhuǎn)穩(wěn)定等優(yōu)點。設(shè)計流量按供水量加上10%的自用水量計，44 000 m³/d（1833 m³/h），共設(shè)2池，單池設(shè)計流量917 m³/h。主要設(shè)計參數(shù)為：噴咀出口流速4.1 m/s，喉管內(nèi)混合液體上升流速0.2 m/s，第一反應(yīng)室出口流速0.04 m/s，反應(yīng)時間1.0 min；第二反應(yīng)室進口流速0.03 m/s，反應(yīng)時間4.0 min；澄清區(qū)液面上升流速2.2 mm/s；池外徑14.5 m，池總高10.3 m；聚丙烯酰胺混凝劑投加量5 mg/L，投加濃度1%，投加于澄清池前面的靜態(tài)混合器中。
4.18 濾池
　　過濾采用氣水反沖洗雙層濾料快濾池?？傇O(shè)計流量為供水量加上5%的自用水量，42000 m³/d（1750 m³/h），共設(shè)8池，單池過濾面積33 m²；濾速6.6 m/h，強制濾速7.6 m/h。濾料構(gòu)成：石英砂0.8 m，粒徑1.4 ～ 2.5 mm；無煙煤0.6 m，粒徑0.8 ～ 1.2 mm，承托層共0.2 m，濾料表面以上水深1.7 m。長柄濾頭小阻力配水系統(tǒng)，空氣和水反沖洗強度：空氣20 L/s·m²；水10 L/s·m²，由反沖洗水泵直接供給。閥門均選用電動蝶閥。
　　濾池工作由PLC自動控制，反沖洗周期按時間控制。
4.19 清水池及回用水泵房
　　(1) 清水池
　　對于回用水而言，產(chǎn)水量是均勻連續(xù)的，而用戶用水則是不均勻甚至是斷續(xù)的，為此要設(shè)清水池進行水量的調(diào)節(jié)。清水池的總有效容積為6000 m³，占日供水量的15%。共設(shè)2池，單池有效容積3000 m³，長35 m，寬21.6 m，有效水深4.0 m，池內(nèi)設(shè)3道導流墻。
　　(2) 回用水泵房
　　回用水泵房邊設(shè)于清水池的一側(cè)，通過閥門井把二者聯(lián)系起來。泵房內(nèi)分別安裝濾池反沖洗水泵和回用水送水泵。選用潛水泵，置于吸水池內(nèi)，地上設(shè)手動單軌小車和檢修柵。配電及控制室在附近單獨的建筑物內(nèi)，泵房上面設(shè)就地操作箱。
　　水泵規(guī)格：反沖洗泵Q=594 L/s，H=10 m，N_軸=80 kW，共2臺，1用1備；回用水送水泵：Q=264 L/s，H=20 m，N_軸=70 kW，共3臺，2用1備。
4.20 加氯間和加藥間
　　深度處理的加藥間和二級處理、三級處理出水加氯間建在一起，稱為加氯間和加藥間。
　　(1) 二級處理出水加氯
　　污水經(jīng)二級處理后，水質(zhì)改善，細菌總數(shù)大幅度減少，但其絕對值仍很可觀，并有可能存在致病菌，排入水體后仍可能造成傳染病的流行，為此排放前還要進行消毒處理，對于城市污水處理廠，一般是采用液氯消毒。
　　結(jié)合團島污水處理廠的具體情況，本工程設(shè)計二級處理出水采用季節(jié)性加氯，加氯時間每年100天，投加量為5 mg/L。
　　(2) 三級處理出水加氯
　　回用水加氯常年進行。投加量按3 mg/L計
　　(3) 總加氯量：二級出水27 kg/h，回用水5 kg/h。
　　(4) 加氯機選型及規(guī)格
　　選用全真空自動加氯機二套，規(guī)格38 kg/h，流量配比控制。配備噸級氯瓶10個，分3組，每組3個，在線兩組，一組工作一組備用。用壓力切換器自動切換。出氯管2根，一路至接觸池，一路至回用水清水池，2路分別計量，中間設(shè)連通管，使可互為備用。
　　(5) 加氯間布置
　　加氯間由氯庫，控制室、值班室和氯吸收中和間組成。氯庫存放15天的液氯共10只噸級鋼瓶，內(nèi)設(shè)3噸單梁懸掛式起重機一部，真空調(diào)節(jié)閥也放在氯庫內(nèi)。加氯機控制器放在控制室，可根據(jù)原水進水和深度處理進水流量按設(shè)定的比例分別控制其加氯量。
　　為防止由于惡性跑氯事故對周圍環(huán)境造成嚴重危害，設(shè)有氯中和塔由鼓風機、堿液泵、堿液池和吸收塔組成，布置在氯吸收中和間。一旦發(fā)生跑氯時，由安裝在氯庫內(nèi)的漏氯檢測儀發(fā)出聲光報警信號并自動啟動吸收中和系統(tǒng)，漏到室內(nèi)的氯氣經(jīng)鼓風機抽吸送到中和塔，被自塔頂噴淋下來的NaOH溶液中和掉，尾氣自塔頂排入大氣。
　　(6) 加藥間和藥庫
　　深度處理采用高分子絮凝劑聚丙烯酰胺，投加量按0.5 mg/L，采用泵投加設(shè)3臺計量泵，2用1備，藥液的制備采用一個φ1600 mm的溶藥罐和2個φ1200 mm的溶液罐，投加藥液濃度1.0%。
　　藥庫在加藥的側(cè)面，貯備30天的藥劑，設(shè)手動小車一部。計量泵規(guī)格Q=50 L/h，H=0.63 MPa。