深圳市羅芳污水處理廠二期工程調(diào)試

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簡介： 介紹了深圳市羅芳污水處理廠二期工程的工藝概況和調(diào)試過程，以及氧化溝流場和溶解氧場測試結(jié)果。該工程各構(gòu)筑物、設(shè)備皆能夠正常運行，出水水質(zhì)全面穩(wěn)定達到國家二級污水處理廠一級排放標(biāo)準(zhǔn)，其生物除磷效果達到國際先進水平，單位電耗在國內(nèi)外污水處理廠中處于先進水平，調(diào)試結(jié)果證明該工程是成功的。
關(guān)鍵字：城市污水 除磷脫氮 工程調(diào)試

1　工程介紹

1.1　調(diào)試概況

　　深圳市羅芳污水處理廠調(diào)試［1］的目的是：確保各構(gòu)筑物、管路系統(tǒng)和機電設(shè)備能夠按設(shè)計要求正常運行；確保各項運轉(zhuǎn)指標(biāo)達到設(shè)計要求；建立各設(shè)備和單元操作的操作規(guī)程；優(yōu)化運行參數(shù)和處理效果，為今后的正常運行、科學(xué)管理打下基礎(chǔ)。

　　調(diào)試小組首先根據(jù)設(shè)計文件制定調(diào)試大綱，再分階段提出調(diào)試計劃，具體從事調(diào)試工作。調(diào)試小組及時把調(diào)試的結(jié)果和發(fā)現(xiàn)的問題以匯報的形式報告給深圳市給排水工程建設(shè)指揮部，并通報調(diào)試有關(guān)單位。

　　調(diào)試有關(guān)單位每周一在深圳市羅芳污水處理廠召開例會，討論、協(xié)調(diào)、解決調(diào)試中出現(xiàn)的問題。指揮部不定期召開調(diào)試工作匯報會，研究解決調(diào)試中遇到的重大問題。調(diào)試匯報會和做出重要決定的每周例會，皆由調(diào)試小組形成會議紀(jì)要，通知調(diào)試有關(guān)單位執(zhí)行。

　　調(diào)試小組首先進行設(shè)備檢查和空機調(diào)試（水下設(shè)備一般不進行空機調(diào)試，以免燒壞）。然后利用該廠一期工程出水進行氧化溝清水試驗，并進行溝內(nèi)流速場測試。待清水調(diào)試無故障后，氧化溝再轉(zhuǎn)入污水調(diào)試和污泥培養(yǎng)階段，并測定溶解氧場，其它構(gòu)筑物則直接進行污水調(diào)試。最后進行全流程的、較長時間的系統(tǒng)調(diào)試。

1.2　工程概況

　　深圳市羅芳污水處理廠始建于1990年，一期工程于1998年正式投入運行，二期工程于1999年動工修建，目前已經(jīng)建成投產(chǎn)。

　　深圳市羅芳污水處理廠二期工程設(shè)計規(guī)模為25萬m³/d，進廠原污水和處理后出水的水質(zhì)指標(biāo)（即GB 8978-96《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級標(biāo)準(zhǔn)）見表1，此外表中還列出了進水水溫、出水pH和脫水后污泥含水率要求。

　　表1　羅芳污水處理廠二期工程設(shè)計進出廠水質(zhì)等指標(biāo) 指標(biāo)進水出水備注BOD(mg/L)150≤20校核進水濃度200 mg/L COD(mg/L)250～400≤60進水考慮工業(yè)污水成分 SS(mg/L)150≤20校核進水濃度200 mg/L TN(mg/L)30　　 氨氮(以N計mg/L)　<>　 ≤15　 TP(mg/L)4　　 磷酸鹽(以P計mg/L)　≤0.5　 水溫(℃)14～28　　 pH　6.5～9　 脫水后污泥含水率　≤80%　

　　圖1　污水處理系統(tǒng)工藝流程示意

　　該工程采用的主體工藝是三溝式氧化溝，見圖1。由于生物除磷的需要，氧化溝前單獨設(shè)置厭氧池。為了確保厭氧池達到嚴(yán)格的厭氧狀態(tài)，又在厭氧池前增設(shè)回流污泥濃縮池。

　　回流污泥濃縮池停留時間約0.8 h?；亓魑勰噙M入池兩側(cè)進泥渠，經(jīng)配泥孔進入池內(nèi)。上清液與厭氧池的出水一起直接流入氧化溝配水井，并帶走大量的硝酸鹽。約50 %回流量的經(jīng)重力濃縮的污泥通過排泥管，與來自沉砂池的原污水一起進入?yún)捬醭亍?

　　厭氧池水力停留時間30 min，循環(huán)推流式，設(shè)置有水下攪拌器。

　　二期工程共采用4座三溝式氧化溝，每座設(shè)計規(guī)模6.25萬m³/d，設(shè)計水深5.8 m。轉(zhuǎn)刷安裝于氧化溝工作橋下，電動調(diào)節(jié)堰門分設(shè)于氧化溝兩側(cè)邊溝。

　　氧化溝各設(shè)備運行由時間控制按周期運行，每個周期分為6個階段，見圖2。

　　圖2　三溝式氧化溝（硝化-反硝化）運行方式

　　A階段。運行時間為1.5 h。污水進入潛水?dāng)嚢杵魅窟\行、曝氣轉(zhuǎn)刷全部關(guān)閉的缺氧狀態(tài)的Ⅰ溝，完成反硝化作用。Ⅰ溝內(nèi)混合液一部分進入Ⅱ溝，另一部分作為回流污泥排出。Ⅱ溝內(nèi)所有轉(zhuǎn)刷和潛水?dāng)嚢杵魅窟\行，進行硝化作用。好氧狀態(tài)的Ⅱ溝內(nèi)混合液進入Ⅲ溝。Ⅲ溝處于沉淀和出水狀態(tài)，溝內(nèi)所有轉(zhuǎn)刷和潛水?dāng)嚢杵魅筷P(guān)閉，出水經(jīng)電動調(diào)節(jié)堰門排出。

　　B階段。運行時間為1.5 h。污水進入所有轉(zhuǎn)刷和潛水?dāng)嚢杵魅窟\行的好氧狀態(tài)的Ⅱ 溝。Ⅰ溝內(nèi)所有轉(zhuǎn)刷和水下攪拌器也全部運行。Ⅱ溝內(nèi)混合液進入Ⅲ溝和Ⅰ溝。Ⅲ溝處于沉淀和出水狀態(tài)。

　　C階段。運行時間為1 h。污水進入所有轉(zhuǎn)刷和潛水?dāng)嚢杵魅窟\行的好氧狀態(tài)的Ⅱ 溝，Ⅱ溝內(nèi)混合液一部分進入Ⅲ溝，另一部分作為回流污泥排出。Ⅰ溝內(nèi)所有轉(zhuǎn)刷和水下攪拌器全部關(guān)閉，處于預(yù)沉淀狀態(tài)。剩余活性污泥從Ⅰ溝排出。Ⅲ溝處于沉淀和出水狀態(tài)。

　　D，E，F(xiàn)階段。運行狀態(tài)分別與A，B，C階段基本相同，只是將Ⅰ溝與Ⅲ溝互換。

2　調(diào)試過程

2.1　單元調(diào)試

　　2001年11月19日，調(diào)試小組開始了設(shè)備檢查和空機調(diào)試的準(zhǔn)備工作。12月3日，開始進行氧化溝設(shè)備檢查及空機調(diào)試工作。12月4日，開始進行提升泵房的調(diào)試準(zhǔn)備、調(diào)試前檢查和空機運行試驗。

　　2001年12月25日，開始向1?#氧化溝和2?#氧化溝注入一期工程的二沉池出水。注水過程中，發(fā)現(xiàn)氧化溝出水集水槽的伸縮縫漏水，注水暫停。12月28日，經(jīng)施工單位整改，氧化溝出水槽漏水問題解決，氧化溝開始引入一期工程二沉池出水。然后，調(diào)試小組進行了氧化溝設(shè)備清水運行調(diào)試，并檢查厭氧池設(shè)備。

　　2002年1月10日，二期工程濃縮池和厭氧池從氧化溝泵入一期工程二沉池出水，開始進行設(shè)備清水運行調(diào)試。

　　在上述設(shè)備檢查和清水調(diào)試過程中，調(diào)試小組始終沒有發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重問題，但發(fā)現(xiàn)了許多小問題，已經(jīng)分批提交給設(shè)計、監(jiān)理、施工、安裝和廠家。迄今為止，直接影響運行的問題已經(jīng)全部整改，尚有一些遺留問題在整改中。

　　2002年1月15日，二期工程開始進入污水，進行帶負(fù)荷污水調(diào)試和污泥培養(yǎng)的準(zhǔn)備。

　　2002年1月21日，根據(jù)該廠兩期工程的特點，將該廠一期工程的活性污泥，通過污泥脫水系統(tǒng)的濃縮池，溢流進入二期工程的進水系統(tǒng)，污泥培養(yǎng)正式開始。1月25日，兩氧化溝的MLSS分別達到了1.6 g/L和0.9 g/L，1月29日分別達到1.6 mg/L和1.1 mg/L 。2月28日，1?#氧化溝中溝和邊溝MLSS分別達到4.1 g/L和4.4 g/L，2?#氧化溝達到3 g/L和2.9 g/L，已經(jīng)達到并超過設(shè)計要求，標(biāo)志著該廠污泥培養(yǎng)階段已經(jīng)結(jié)束。氧化溝出水清澈。

2.2　系統(tǒng)調(diào)試

　　單元調(diào)試圓滿完成后，污水處理廠系統(tǒng)投入較長時間的試運行，進行進一步的系統(tǒng)調(diào)試工作，以證實系統(tǒng)的處理性能，發(fā)現(xiàn)并及時糾正可能發(fā)生的不正常現(xiàn)象，優(yōu)化運行參數(shù)，確保整個系統(tǒng)達到最佳的運行狀態(tài)和處理效果。

　　系統(tǒng)調(diào)試將通過多次PDCA循環(huán)，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，不斷優(yōu)化工藝參數(shù)，改進系統(tǒng)處理效果，直到系統(tǒng)完全達到設(shè)計要求(詳見圖3)。

　　圖3　系統(tǒng)調(diào)試PDCA循環(huán)

　　 2002年3月9日，二期工程系統(tǒng)調(diào)試開始進行。由于單元調(diào)試工作進行得非常充分，故系統(tǒng)調(diào)試工作非常順利，出水水質(zhì)很快穩(wěn)定達到設(shè)計要求。

　　2002年6月，系統(tǒng)調(diào)試工作順利結(jié)束。

3　處理效果

3.1　進出水主要污染物

　　2002年3月開始，調(diào)試小組對深圳市羅芳污水處理廠二期工程的進出水水質(zhì)和工藝參數(shù)進行了全面化驗分析。

　　 調(diào)試期間，二期工程兩氧化溝出水的SS最大18 mg/L，最小5 mg/L，平均12 mg/L，大大低于設(shè)計要求的≤20 mg/L(見圖4)。

　　調(diào)試期間，氧化溝出水BOD最大10 mg/L，最小1～2 mg/L，平均5～6 mg/L，皆大大優(yōu)于設(shè)計要求的≤20 mg/L(見圖5)。

　　調(diào)試期間，氧化溝出水COD最大49～58 mg/L，最小11～12 mg/L，平均30 mg/L，大大低于設(shè)計要求的≤60 mg/L(見圖6)。

圖4　二期工程兩溝進出水SS變化

圖5　二期工程兩溝進出水BOD

圖6　二期工程兩溝進出水COD

　　調(diào)試期間，氧化溝出水pH在7.23～8.17范圍內(nèi)，滿足設(shè)計要求的6.5～9。

　　綜上所述，二期工程出水的主要污染物指標(biāo)皆達到并大大優(yōu)于設(shè)計要求。

3.2　進出水營養(yǎng)物質(zhì)

　　二期工程出水氨氮設(shè)計要求≤15 mg/L，實際兩溝出水氨氮最大僅5.34 mg/L，平均在 0.22～0.67 mg/L之間，大大優(yōu)于設(shè)計要求(見圖7)。

圖7　二期工程兩溝進出水氨氮

　　調(diào)試期間，出水總磷兩溝平均在0.26～0.27 mg/L之間，小于0.5 mg/L(見圖8)。

圖8　二期工程兩溝進出水總磷

3.3　氧化溝污泥指標(biāo)

　　調(diào)試期間，二期工程氧化溝中溝的混合液懸浮固體濃度在1 752～5 448 mg/L之間，平均 3 456～3 478 mg/L，符合設(shè)計要求的3.4 g/L。

　　由于二期工程未設(shè)初沉池，故活性污泥中泥砂較多，有機物相對偏少，氧化溝中溝的混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度偏低，僅占MLSS的43%。

　　調(diào)試期間，二期工程氧化溝中溝的污泥容積指數(shù)為78～96 mL/g，在100 mL/g以下，說明污泥沉降性能良好。2?#氧化溝邊溝的SVI為95.96 mL/g，污泥沉降性能不如中溝。

3.4　污泥脫水效果

　　深圳市羅芳污水處理廠二期工程在原一期工程的脫水間里新增加了3臺離心濃縮脫水機，擴大了污泥脫水能力。

　　二期工程的剩余污泥直接在離心機中濃縮脫水，一期工程污泥脫水則需要經(jīng)過帶式壓濾濃縮機濃縮，然后再經(jīng)帶式壓濾脫水機脫水。二者相比，二期工程的工作流程較短，操作更簡便。

　　調(diào)試期間，二期工程離心機脫水后污泥含水率平均在69%～71%之間，大大優(yōu)于設(shè)計要求的80%。與一期工程脫水后污泥的含水率平均82%相比，二期工程的脫水效果顯著提高。

3.5　生產(chǎn)運行情況

　　根據(jù)深圳市羅芳污水處理廠編制的《深圳市污水處理廠生產(chǎn)運行情況報表》，自2002 年3月進入試運行系統(tǒng)調(diào)試以來的生產(chǎn)運行情況見表2。

　　表2　二期工程2002年生產(chǎn)運行情況 月份污水量(萬m³)進水量
(萬m³/d)單位電耗
(kW·h/m³)干泥(t)單位產(chǎn)泥量
(t/萬m³)一期二期一,二期二期折算3241.9214.17.140.23194.9391.520.43 4258.0225.07.500.22218.57101.820.45 5276.0289.39.330.22258.82132.450.46 6247.0280.79.360.24518.00275.540.98 平均255.7252.38.330.23297.58150.330.58 　　由表2可見，2002年3～6月期間，二期工程進水量在7.14～9.36萬m³/d之間，平均8.33萬m³/d，僅占設(shè)計進水量12.5萬m³/d的67%，仍然不足。

　　由表2可見，二期工程單位電耗在0.22～0.24 kW·h/m³之間，平均0.23 kW·h/m³ ，這在國內(nèi)外污水處理廠中無疑處于先進水平。

　　由表2可見，二期工程單位產(chǎn)泥量在0.43～0.98 t干泥/萬m³污水之間，平均0. 58 t干泥/萬m³污水，這在國內(nèi)外同類污水處理廠中也相對偏低。

4　氧化溝流場和溶解氧場

4.1　氧化溝流場

　　2002年3～4月，調(diào)試小組進行了氧化溝流場測定，共布置了28個測量點，每點測量 7個不同深度的流速，流速測量點位置見圖9，流速測量結(jié)果見表3和表4。

圖9　流場測定中流速測量點位置

由于兩個邊溝的工況完全一樣，所以流場必然完全一樣，故只須測量其中一個邊溝的流場即可。無論是邊溝還是中溝，其內(nèi)部工況是中心對稱的，所以其流場必然也是中心對稱的，故只須測量其一半流場即可。為了測量方便，測量點布置在工作橋附近。

　　由表3和表4可見，除邊溝斷面1的水深5 m

　　表3　中　溝　流　速 水深1 m2 m3 m4 m5 m5.5 m5.8 m 斷面10.680.670.620.700.720.750.71 斷面20.420.390.420.540.540.620.42 斷面30.580.590.560.560.580.490.48 斷面40.640.320.480.460.340.390.38 斷面50.490.500.600.490.470.490.47 斷面60.540.520.500.510.500.460.47 斷面70.500.500.510.510.520.490.48 斷面80.520.530.500.500.510.490.49 斷面90.680.540.540.620.540.520.50 斷面100.630.520.530.530.510.570.52 斷面110.610.590.580.560.560.520.50 斷面120.640.540.490.460.440.390.38 斷面130.680.670.620.700.720.750.77 斷面140.730.710.710.690.700.780.70 注：表中數(shù)據(jù)單位為m/s。

　　表4　邊　溝　流　速 水深1 m2 m3 m4 m5 m5.5 m5.8 m斷面 10.320.450.350.330.280.250.26斷面 20.320.480.420.350.380.330.36斷面 30.330.370.440.690.620.500.52斷面 40.360.430.650.600.600.490.41斷面 50.420.390.420.540.540.620.57斷面 60.450.450.460.440.430.410.35斷面 70.630.450.420.480.460.420.44斷面 80.530.450.450.420.430.420.44斷面 90.510.490.460.470.450.440.40斷面 100.500.380.490.450.410.430.40斷面 110.280.230.130.150.100.110.15斷面 120.620.580.470.440.430.420.40斷面 130.420.380.420.380.380.350.33斷面 140.450.460.450.430.410.350.37　注：表中數(shù)據(jù)單位為m/s。

以下和邊溝斷面11外，所有的實測流速皆大于0.3 m/s，滿足設(shè)計要求。

　　但是，邊溝斷面1和邊溝斷面11的流速具有特殊性。由圖9可見，兩處皆位于氧化溝水流轉(zhuǎn)彎以后的回流區(qū)，故縱向流速較小。但是，由于測量結(jié)果未能反映作為回流區(qū)應(yīng)該具有的側(cè)向流速和豎向流速，所以兩處的實際流速應(yīng)該更大，而且回流區(qū)紊動強烈，所以兩處皆不可能出現(xiàn)活性污泥沉積的不良現(xiàn)象。

　　綜上所述，氧化溝流場基本良好，任何位置皆不會出現(xiàn)活性污泥沉積。

4.2　氧化溝溶解氧場

　　2002年3月，調(diào)試小組進行了氧化溝溶解氧場測定。共布置了10個測量點，溶解氧測量點位置見圖10。溶解氧測量結(jié)果見圖11和圖12。

圖10　溶解氧測量點位置

圖11　2002年3月邊溝溶解氧測量結(jié)果（缺氧）

圖12　2002年3月中溝溶解氧測量結(jié)果（好氧）

　　由于受到溶解氧探頭電纜長度的限制，每點只能測量水下1.5 m深度處的溶解氧，但是，氧化溝混合充分，該處的溶解氧基本上可以代表整個斷面的情況。

　　由圖11可見，在轉(zhuǎn)刷不開、水下推進器全開的條件下，氧化溝邊溝處于缺氧狀態(tài)，此時平均溶解氧在0.1～0.9 mg/L范圍內(nèi)，全部數(shù)據(jù)平均為0.36 mg/L，滿足工藝要求。

　　顯然，由于氧化溝剛從好氧階段進入缺氧階段 時溶解氧會高一些，然后逐漸降低，所以實測的邊溝溶解氧數(shù)據(jù)有一定范圍是合理的。

　　由圖12可見，在轉(zhuǎn)刷和水下推進器全開的條件下，氧化溝中溝處于好氧狀態(tài)，此時平均溶解氧在4.12～7.37 mg/L范圍內(nèi)，全部數(shù)據(jù)平均為5.22 mg/L，滿足工藝要求。

　　同樣由于氧化溝剛從缺氧階段進入好氧階段時溶解氧會低一些，然后逐漸提高，所以實測的中溝溶解氧數(shù)據(jù)有一定范圍，也是合理的。

　　值得注意的是，一般認(rèn)為氧化溝的溶解氧只能達到3 mg/L左右的水平，而羅芳污水處理廠氧化溝好氧狀態(tài)的中溝2002年3月17日測點2實測的溶解氧最高達到7.54 mg/L，當(dāng)日中溝各測點平均溶解氧高達7.37 mg/L，大大高于文獻所載的其它氧化溝，這應(yīng)該是該廠處理效果優(yōu)異的原因之一。這一現(xiàn)象說明該廠的設(shè)計優(yōu)秀，曝氣、攪拌設(shè)備良好，而且管理水平高。當(dāng)然，工藝并不要求如此高的溶解氧，在實際運行中可以適當(dāng)減少所開曝氣轉(zhuǎn)刷的數(shù)量，以減少能耗。

5　結(jié)語

　　深圳市羅芳污水處理廠二期工程各構(gòu)筑物、設(shè)備能夠正常運行，出水水質(zhì)全面穩(wěn)定達標(biāo)，調(diào)試結(jié)果證明該工程是成功的。

　　二期工程生物除磷效果無疑達到國際先進水平，設(shè)計、建設(shè)、調(diào)試、管理方面的經(jīng)驗值得總結(jié)。

　?◇作者通訊處：610081四川省成都市星輝中路11號 中國市政工程西南設(shè)計研究院
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