给水排水 |张辰：大型污水处理厂精细化设计案例（未发）

小编说

以郑州新区污水处理厂的设计中精细化问题进行探讨，其要点有以下几点：要高标准全达标设计理念；然后是紧凑型集约化人性布置，包括设置巡视主通道，要考虑操作工人的劳动保护；第三个是资源化回收型能源利用，生物脱硫以后的硫也可以回收，把一些新技术、新工业能够运用到实际中；最后一个就是智慧化创新型的技术集成。不仅厂区要设计，管线也要利用多种创新手段进行设计。

上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司  张辰总工/全国勘察设计大师

大型污水处理厂精细化设计案例

大家好，很高兴参加2018城市排水大会，现在我有一个建议，包括这次9月份三部委发了黑臭水体治理一个通知，都提出厂网河协同处理，以黑臭水体倒逼整个网和厂的建设，这一系列的工作我过去都讲过。这次《给水排水》杂志社让我讲污水厂的设计，正好6月份的时候我发表的一篇文章，就是郑州新区污水处理厂的设计，主题就是要精细化。现在如何精细化设计是我们要考虑的，我今天要发言的主题就围绕这篇文章来讲。

精确分析服务范围的水量

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我进市政院的时候规划规定10万吨、20万吨也就是拍拍脑袋。但是现在如何精确分析水量，包括用分项指标法、综合指标法、单位面积指标法，这是教科书上有的3种方法，另外还要基于现状的污水量的增长。我们有时候讨论的时候说现状污水量的测量方法是无序，但是总有一天是有序的。所以我们如何用科学的方法做一些思考也是我们要梳理的理念。

分项指标法中间包括生活污水和工业污水，通过污水折减系数和外来水渗入系数我们的污水量，我们排水设计规范里面也有变化，比如折减系数，生活污水的折减系数到底是根据用量还是根据南北方的习惯，这个我们也要考虑。还有入渗系数，井盖的入流都是入渗系数。

还有综合指标法来做，就像生活中一样有大综合、小综合的概念。再就是想说一下变化系数，供水有最高日变化系数，是一个综合变化系数，我们的综合变化系数是生活综合变化系数，这次室外排水设计规范做了调整，从最小的1.3倍提高到1.5。现在实测下来，变化系数远远要大于1.5。当初由于规范定了1.3，有当初的一些原则。根据各地不同的情况，还可以通过自身的测定来用综合指标法做水量的测定。

单位面积指标法，比如一平方公里产污多少，一平方公里有多少排水管道，一平方公里管道的投入大概是多少，一平方公里产生多少的水量。高密度的商住区、住宅区、工业区都是单位的面积指标法。这是三个方法来预测水量。

精确确定输配水方式

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第二，要精准确定输配水的方式，现在有4000多个污水厂，大型污水厂只有400多座。这些大型污水厂除了高效运行达标之外，是否注意整体配水的均匀，反过来是否注意能量的消耗。在污水厂中间除了生物处理，最大的一个就是提升。老一辈交给我的时候，初沉池到曝气池留一米的水头水池，上海白龙港水头水池提高增加10公分，它的能量都是无限的。所以如何减少能耗也是精细化设计很重要的内容。

还有一个很重要的就是大厂均匀配水对输配水的效果很关键，我之前去一个厂看，第一组的活性污泥和最后一组活性污泥的状态完全不一样，造成了整个布水不均匀。最好的配水是1配2、2配4达到均匀配水，过去在小厂是可以的，但是到了大厂场地有限，如何均匀配水也是很关键的。包括配水中间到底是用管道配水，还是用渠道配水，都要分析。

白龙港整个进水是两个点，整个共筑物从一个点到另一个点一公里多，要达到2公里，千分之五的波降到这一点也就是1米，整个波降也就是三四米，那配水肯定不均匀，配水不均匀就造成了处理效果达不到原有的效果。虽然可能最后达到了效果，最后是因为有的处理好了，有的处理不好，但是没有发挥它很好的效果。

所以在精细化配水方面也要大家考虑。现在生物反应池达不达标，我想大家都很关注，就像我们的研究一样，对生物处理研究得很透，应该说没有很大的问题。但是在许多细节上如何注意还是应该很有文章。改善输配水的水利工况，关键在于提高进水泵站、配水井、二沉池的流速均匀度，特别是大工况下均匀度差。

基于这些问题也有一些关键，小泵站比如20万吨以上、40万吨以上，如何导流墙。从2017年开始我们引进了国外的技术，国外公司讲大型泵站就是一个流台，过去是做雾膜，现在首先要做计算机模型，大的还要做物理模型。如何圆滑，比如说一个进来以后要有导流角是很难的，前面我们设两个仓，这两个测如何均匀还要有措施，然后改进导流墙的设计，还有水泵直型的蓄水口改成涡型的蓄水口。当初这些泵的流态提出来的，然后制造商做这方面的工作。所以这些都是计算机模型改进今后的水头损失可以减少40%。

还有大型的配水井的精准分流技术，大阻力喷水是最均匀的，给水上一直主张大阻力喷水。到现在无论是排水规范也好，排水手册、排水教科书上也好，都没有提到大阻力喷水，只是提了均匀配水。那么我们如何均匀配水，既保证水量恒定，又可以动态调节，还可以保持处理效果。

然后就是大型沉淀池的技术，在这个沉淀池中间污泥中间加块板是专利，在配水口方面优化，然后加一些导流板，包括实际的坡度进行调整。大家看优化前它的水流状态不是很均匀，那我们首先要优化配水口，渠的管理、孔的间距都要做很好的研究，增加导流的设施，还有改进池底的坡度，来达到整个水流状态能够平均流的状态，流一稳定水流就小。

精确布置处理设施分区

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还有精确布置处理设施分区，厂前区、水处理区、深度处理区、污泥区等等。要保护我们职工的身体。这是山东潍坊的一个厂，把预处理区中间做一个隔段，保护生活生产环境也是我们应该考虑的。对于总图功能布局和竖向强化方面我们也做了一个课题，就是如何优化用地，把有限的土地更好的发挥作用。

我们也做了一些调查研究，生化反应池和二沉池占污水处理功能70%的用地，我们如何降低这方面的用地，我们这块也进行了一些研究。

通过构建筑物的优化，以及利用周边的空间做这个工作。

还有周进周出二沉池整流技术，就像我刚才说的一定有一些冗余空间，占地可以节省一半。

还有竖向功能强化也是很重要的，可以减少总的占地，包括污水厂整体加盖，

也是我们利用综合空间强化功能。

包括我们用一些先进的手段，我们把所有的管道集中在管廊里面，我们通过一些技术使管廊最优做这方面的工作。管廊不能做得太挤，太挤对检修也很困难，通过一系列的技术可以模拟优化这些设计。

精细化设计大型污水处理厂

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刚才说了一些原理，说了一些理论。接下来举两个例子，一个是郑州新区的，现在60万吨，规划100万吨，二期也在开工建设，还有就是白龙港280万吨的精细化的设计。

4.1 工程概况

4.2 精确分析污水量

郑州新区现状的水量如何来做，也要做一个分析，用分项指标法来做，人口多少、生活污水多少、工业水多少，总的100多万吨，然后用综合指标放进行计算。

还有单位面积指标法，包括还要用现状的水量增长方法来做。

做了以后确定是100万吨，用面积指标法117万吨，也要做一些比较。我们做的应该说三项方法都有，但整个到新区还有20公里的管道，中间有一个中牟县没有很好的做，所以这块有不足之处。

4.3 精确确定设计进水水质

另外精确确定设计进水水质，现在那么多的污水厂完全可以精确，然后通过概率的概念，COD85%的概率是491，90%的概率是502，还有郑州的5座厂都做了精准的分析，确定了多少水质就是多少水质。

4.4 精确确定设计出水水质

然后再来确定污水的排放标准，排水水质，一级A的标准现在都要做。但是有些地方不止步于一级A，我们就提了部分指标优于一级A的标准，优在COD和氨氮，总氮没有优，当然不能说耍点小聪明，确实我们还是从整体的效果来看，从整个碳平衡的角度来说，为了消除总氮，碳源不够还要加东西，本身BOD都没有降低，还要加东西，为了脱氮。但是COD做到40%完全有可能，只污水厂正常进水COD到30以下都没问题，我相信大部分国内生活来水水质比较好的话都可以做到。但是最氮降低到10，又要采取其他的措施，这块也是如何精准的确定出水水质也是要思考的。

4.5 精确确定工艺流程

工艺流程就不说了，以稳定运行、安全达标为原则，采取多模式的或者前置的AAO，后面混凝沉淀、过滤。

为了达到一级A的标准，污泥采用了浓缩脱水，以四化为目标，做了消化+干化协同处理工艺。

4.6 精确布置处理设施分区

这是郑州新区的平面布置，这一组马上就要建了，使它形成100万吨规模的污水处理厂。

4.7 污水处理系统设计

把几个主要的构筑物给大家讲一下，比如说粗格栅是20公分，细格栅我们采用的间隙是6，我偏向于越细越好，但是越细对运行维护会增加一些难度，但是还是需要。最近一家国外公司跟我们介绍回收污水中间的纸张，这个纤维素，我们国内的用纸量确实很大，他的纸全部进入下水道，然后通过格栅全部回收纸，这些都是国外发展的一些理念，特别是细格栅能够做细最好。

这是初沉池，初沉池表面负荷比较高，3.5，因为要保障后面的碳源。

这是生物反应池，都是一些常规的设计参数。

周进周出的二沉池，表面负荷1.12。为什么取这么高，因为后面有深度处理，后面有一层过滤，完全不必把这儿的表面负荷降低到1.0以下，你现在还取了1.12，不符合规范。因为后面有过滤，当然前面能够沉降给滤池减少符合也是可以的，但是完全不必要做到零点几，我们就取了1.12做这方面的工作，因为后面有高效沉淀和过滤。

这是鼓风机房的设计参数。

加药间的设计参数。

4.8 污泥处理系统设计

这是污泥的设计参数，沼气产生42000方，取得了污泥的资源化能量回收，我们一直想回收污泥中间的资源，硫也是很好的资源。

这是脱水机房。

这是污泥气利用系统的参数，锅炉房和干化机房。

4.9 小结

最后做一些小结，一个是要高标准全达标设计理念，我们脱水污泥外运这个观点一定不要，现在47个城市底泥脱水外运，运到哪儿去？

然后是紧凑型集约化人性布置，包括我们如何精细化就体现在如何紧凑集约，包括设置巡视主通道，要考虑操作工人的劳动保护。

第三个是资源化回收型能源利用，生物脱硫以后的硫也可以回收，化工的看到这些硫就像看宝一样，把一些新技术、新工业能够推上去。

最后一个就是智慧化创新型的技术集成，包括多手段多方面的做，我们厂区要设计，我们的管线也要进行设计，利用多种创新手段进行设计。围绕今天的主题就是精细化设计我们的大型污水处理厂。