上海市政工程設(shè)計(jì)研究院

一、工程概況

　　上海市金山縣位于上海市西南，距市區(qū)約50km，與浙江省相鄰的朱涇鎮(zhèn)為金山縣的縣府所在地，是金山縣政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心，金山縣朱涇污水處理廠座落在鎮(zhèn)北首，黃浦江上游大泖港支流中灌塘西岸，廠總占地面積約3.5ha，外設(shè)中途提升泵站5座，服務(wù)人口3.5萬(wàn)人，服務(wù)面積3km²，收集朱涇鎮(zhèn)的生活污水和部分工業(yè)廢水進(jìn)行處理。總設(shè)計(jì)規(guī)模為11000m³/d。整個(gè)工程分為二期，第一期采用完全混合式曝氣沉淀池為主體的二級(jí)生化處理工藝，設(shè)計(jì)規(guī)模5000m³/d,投資320萬(wàn)元，1985年10月投入運(yùn)行；第二期工程采用以卡魯塞爾氧化溝為主體的二級(jí)生化處理工藝，設(shè)計(jì)規(guī)模6000m³/d,投資1312萬(wàn)元，1993年10月投入運(yùn)行，以上二期工程均由上海市政工程設(shè)計(jì)研究院負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)。

二、設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

1．進(jìn)水水質(zhì)
　　朱涇污水處理廠處理的污水為鎮(zhèn)區(qū)生活污水和部分工業(yè)廢水，其中70％為居民生活污水，30％為朱涇地區(qū)115個(gè)工廠企業(yè)單位類似生活污水的有機(jī)工業(yè)廢水，主要有肉類加工、食品工業(yè)、沐浴業(yè)、釀造工業(yè)及個(gè)別印染行業(yè)。其進(jìn)水水質(zhì)如下表3-28所示：

表3-28      污水廠進(jìn)水水質(zhì)表     單位：mg/L

　　從上表可以看出，朱涇污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)具有如下特點(diǎn)：
　　 1）由于污水處理廠接納部分印染廢水，進(jìn)水色度較高和NH₄-N較高。
　　 2）由于朱涇鎮(zhèn)的排水體制為部分合流制，并且由于工業(yè)企業(yè)廢水排放的不均勻性，導(dǎo)致入流水質(zhì)變化幅度較大。
　　 3）從污水的平均值來(lái)看，BOD₅/ COD_cr比值為0.52，屬可生化性較好的廢水。

2．設(shè)計(jì)出水水質(zhì)
　　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、工藝流程

　　第一期采用完全混合式曝氣沉淀池為主體的二級(jí)生化處理工藝，污泥經(jīng)濕污泥儲(chǔ)存后外運(yùn)；第二期工程采用以卡魯塞爾氧化溝為主體的二級(jí)生化處理工藝，污泥經(jīng)脫水后外運(yùn)，一、二期工程工藝流程圖見下圖3-24與圖3-25：

 圖3-24   污水廠一期工程工藝流程圖

圖3-25    污水廠二期工程工藝流程圖

　　由于一期工程和二期工程采用不同的處理工藝，為確保一期、二期的出水水質(zhì)達(dá)到相同的處理要求，如何協(xié)調(diào)一、二期構(gòu)筑物的關(guān)系，成為二期工程設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵，工程設(shè)計(jì)中采用了如下二個(gè)方案：
　　①把一期、二期構(gòu)筑物設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，按二段法模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，一期構(gòu)筑物作為前段，二期構(gòu)筑物作為第二段。
　?、谝黄跇?gòu)筑物作為獨(dú)立的處理工藝流程線，適當(dāng)減少一期處理水量，以滿足出水要求，二期按出水要求另建一條獨(dú)立的處理工藝流程線。
　　朱涇污水處理廠經(jīng)過(guò)比較，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，把一期和二期工程進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合，把本工程設(shè)計(jì)成可同時(shí)按以上二種模式運(yùn)行的處理工藝，而在實(shí)際操作中可根據(jù)運(yùn)行情況進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換，以確定最佳的運(yùn)行模式?？偟墓に嚵鞒桃妶D3-26：

圖3-26    污水廠總工藝流程圖

四、主要設(shè)計(jì)工藝參數(shù)

1．一期工程
　　 1）初次沉淀池
　　采用平流式沉淀池，1座2池，單池平面尺寸為5×20m，池深6.7m（包括泥斗），停留時(shí)間為1.67h。
　　 2）完全混合式曝氣沉淀池
　　共2座，每座直徑為18m，池深4.6m，有效容積930m³，停留時(shí)間為4.6m，污泥濃度為3~4g/L，污泥負(fù)荷為0.37kgBOD₅/MLSSS.d,每天產(chǎn)泥量約為500kg/d，每池配置直徑為1.7m的葉輪曝氣器1套，葉輪線速度為5m/s，電機(jī)功率為35kw/臺(tái)。
　　 3）濕污泥池
　　共1座，分為4格，每格平面尺寸為8×16m，有效水深2.0m,可儲(chǔ)存約9天的剩余污泥。
2．二期工程
　　 1)格柵井
　　增建格柵井一座，平面尺寸為1.4×5m,內(nèi)設(shè)25mm的回轉(zhuǎn)式機(jī)械格柵1套。
　　 2）進(jìn)水泵房
　　對(duì)已建的進(jìn)水泵房進(jìn)行改造，原4臺(tái)4PW污水泵拆除，更換為7臺(tái)6MF-16A污水泵（5用2備）。
　　 3）沉砂池
　　增建沉砂池一座，平面尺寸為9.4×2.9m。
　　 4）氧化溝
　　氧化溝平面尺寸為70×24m，有效水深3.5m，設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間為13h，污泥濃度為4～5g/L，污泥回流比為100％，污泥齡為18天。氧化溝內(nèi)配置3套直徑為3.25m的倒傘形葉輪曝氣器，電機(jī)功率為55kw。氧化溝設(shè)計(jì)成多點(diǎn)進(jìn)水的方式，以強(qiáng)化其反消化處理效果，并達(dá)到節(jié)能的目的。
　　 5）二沉池
　　增建增加二沉池一座，直徑為25m,有效水深3m,配置25m周邊傳動(dòng)刮泥機(jī)1套。
　　 6）回流污泥泵房
　　增建回流污泥泵房一座，內(nèi)設(shè)DN600螺旋泵2臺(tái)。
　　 7）脫水機(jī)房
　　增建脫水機(jī)房一座，內(nèi)設(shè)帶寬為1m的帶式壓濾機(jī)2套，固定式和移動(dòng)式皮帶輸送機(jī)各一臺(tái)。
　　 8）出水泵房
　　增建出水泵房一座，平面尺寸為12×9.5m，安裝5臺(tái)6MF-16A污水泵。

五、運(yùn)行數(shù)據(jù)匯總

　　一期工程運(yùn)行進(jìn)出水水質(zhì)見下表3-29所示：

表3-29             一期工程進(jìn)出水水質(zhì)匯總表

　　二期工程運(yùn)行進(jìn)出水水質(zhì)見下表3-30所示：

表3-30             二期工程進(jìn)出水水質(zhì)匯總表

六、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

1．卡魯塞爾氧化溝特點(diǎn)介紹
　　卡魯塞爾氧化溝是六十年代后期發(fā)明的，當(dāng)時(shí)開發(fā)這一工藝的主要目的是尋求一種渠道更深，效率更高，機(jī)械性能更好的系統(tǒng)設(shè)備來(lái)改善和彌補(bǔ)傳統(tǒng)轉(zhuǎn)刷式氧化溝的技術(shù)弱點(diǎn)，與傳統(tǒng)的氧化溝不同，卡魯塞爾氧化溝主要采用立式曝氣機(jī)作為主要供氧設(shè)備，表曝機(jī)的泵作用可以保證足夠的混合液渠道流速，表曝機(jī)與分隔墻的布局使表曝機(jī)將混合液從上游經(jīng)曝氣區(qū)推進(jìn)到下游，在曝氣區(qū)，混合液與原水得到充分混合，故卡魯塞爾氧化溝既具有完全混合作用，又具有推流式的某些特征，由于采用立式曝氣機(jī)，氧化溝具有以下特點(diǎn)：
　　 1）、具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力，通過(guò)曝氣區(qū)的完全混合作用，使污水得到最大程度的稀釋。在正常的設(shè)計(jì)流速下，渠道中混合液的流量是進(jìn)水流量的50～100倍，曝氣池中混合液平均5～20分鐘完成一次循環(huán)，這種流型不但可以防止短流，而且還可以通過(guò)完全混合作用產(chǎn)生很強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力。
　　 2）、在渠道中得到推流式模型的某些特征。這樣帶來(lái)的好處之一是經(jīng)過(guò)曝氣的污水在流到出水堰時(shí)會(huì)形成良好的混合液絮凝體，這種絮凝體可以提高二沉池內(nèi)的污泥沉降速度及澄清效果。
　　 3)、立式低速曝氣設(shè)備單機(jī)容量大，設(shè)備數(shù)量少，在不使用任何輔助推進(jìn)器的情況下氧化溝溝深可達(dá)到5米以上，較傳統(tǒng)的氧化溝節(jié)省占地10～30％，土建費(fèi)用相應(yīng)減少。
　　 4)、傳氧效率大大提高，盡管分散到整個(gè)曝氣池后的動(dòng)力密度比較低，但表曝機(jī)實(shí)際上是在局部區(qū)域內(nèi)工作，其局部動(dòng)力密度非常高（約為105～158kw/1000m³），經(jīng)驗(yàn)表明，動(dòng)力密度越高，傳氧效率越高，該工藝最大限度地利用了這一原理，它的表曝機(jī)傳氧效率在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下達(dá)到至少2.1kgO₂/kw（電機(jī)功率）·hr。
　　 5)、充氧攪拌系統(tǒng)具有很強(qiáng)的輸入動(dòng)力調(diào)節(jié)能力，而且在調(diào)節(jié)過(guò)程中不損失其混合攪拌的功能，節(jié)能效果明顯，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)可以使表曝機(jī)的一部分能量專門用于維持渠道流速，但表曝機(jī)卻可以只根據(jù)實(shí)際需氧量來(lái)設(shè)計(jì)。在傳統(tǒng)曝氣池中，為了達(dá)到一定程度的硝化和產(chǎn)生延時(shí)曝氣效果，曝氣池容積往往很大，因而使混合攪拌的能耗增大。與此相反，回轉(zhuǎn)式氧化溝由于其特殊的溝型與葉輪，不需要這樣大的混合攪拌動(dòng)力，因而可以在取得很好的出水水質(zhì)情況下節(jié)省大量能耗。特別是在水力負(fù)荷和有機(jī)荷發(fā)生變化時(shí)，曝氣池有顯著的節(jié)能功效。當(dāng)需氧量降低時(shí)，回轉(zhuǎn)式氧化溝的一個(gè)或數(shù)個(gè)表曝機(jī)可以停止或切換到較低的轉(zhuǎn)速，同時(shí)還可以通過(guò)改變?nèi)~輪浸沒深度改變動(dòng)力輸入。一般情況下，葉輪曝氣機(jī)的輸出功率可以在25％～100％的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)而不影響混合攪拌功能和氧化溝渠道流速。通常污水廠的實(shí)際流量都低于設(shè)計(jì)流量，因此，立式葉輪表曝機(jī)的上述特點(diǎn)對(duì)降低污水廠的運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用可以起到很大作用。特別是新建的污水廠，往往在設(shè)計(jì)運(yùn)行年限內(nèi)的絕大部分時(shí)間里都達(dá)不到設(shè)計(jì)流量，如果不采取一些措施降低運(yùn)行動(dòng)力，就會(huì)造成很大的浪費(fèi)。
　　 6)、設(shè)備的管理維護(hù)工作量很少，曝氣機(jī)只是每年更換一次機(jī)油，加兩次潤(rùn)滑油。
　　 2．運(yùn)行管理驗(yàn)證
　　朱涇污水處理廠由于廠外管道為部分合流制，至今尚無(wú)改造成為完全分流制形式，因此，其水質(zhì)及水量波動(dòng)均較大，同一季節(jié)內(nèi)水量變化為7000～14000m³/d，變化幅度達(dá)到2倍之多。污水廠進(jìn)水水質(zhì)變化更大，如CODcr最高時(shí)達(dá)到1269.6mg/L，最低時(shí)僅僅82mg/L，波動(dòng)幅度達(dá)到16倍，但在實(shí)際運(yùn)行中，卡魯塞爾氧化溝工藝充分體現(xiàn)出了耐沖擊負(fù)荷的特點(diǎn)，沒有發(fā)生出水超標(biāo)現(xiàn)象。
3．經(jīng)濟(jì)分析
　　污水處理廠的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用主要由電耗和藥劑費(fèi)組成。電耗每年小計(jì)136.64萬(wàn)元，藥劑費(fèi)每年小計(jì)5.65萬(wàn)元，人工工資每年小計(jì)48萬(wàn)元，因此，污水處理廠的運(yùn)行成本為190.29萬(wàn)元/年（不包括折舊等費(fèi)用），折合成每立方米處理成本為0.47元/m³。

七、平面布置圖

　　污水廠平面布置圖見下圖3-27：

圖3-27   朱涇污水廠平面布置圖