昆明市第十四污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模20萬(wàn)m³/d，配套建設(shè)一級(jí)強(qiáng)化處理設(shè)施規(guī)模40萬(wàn)m³/d，采用全地下建設(shè)型式，出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，其中TN為5mg/L，TP為0.05mg/L。處理工藝采用二級(jí)生化+生物濾池+氣浮池+炭砂濾池+消毒工藝，處理后的尾水排至金汁河，回補(bǔ)河道滿足景觀水體要求。  

1工程概況  

昆明市第十四污水處理廠服務(wù)范圍位于昆明主城北片區(qū)，北至西北繞城線-松華壩水庫(kù)，南至長(zhǎng)虹路-圓通山-聯(lián)盟路，西至云南警官學(xué)院-長(zhǎng)蟲(chóng)山，東至穿金路-清水河-金渾公路-支161公路，規(guī)劃面積約69.3km²，規(guī)劃人口117萬(wàn)人。轄區(qū)內(nèi)已建2座污水處理廠，分別為第四污水處理廠，設(shè)計(jì)規(guī)模6萬(wàn)m³/d;第五污水處理廠，設(shè)計(jì)規(guī)模18.5萬(wàn)m³/d，污水收集管網(wǎng)干管系統(tǒng)基本形成。目前第四、第五污水處理廠均滿負(fù)荷運(yùn)行，且兩廠均無(wú)擴(kuò)建用地。根據(jù)服務(wù)流域內(nèi)水量監(jiān)測(cè)污水量已達(dá)到30萬(wàn)m³/d左右，考慮到北片區(qū)地塊快速發(fā)展趨勢(shì)，規(guī)劃年限污水量將增加到44.5萬(wàn)m³/d?，F(xiàn)狀污水處理設(shè)施無(wú)法滿足片區(qū)污水處理需求，有必要盡快新建污水處理廠，擬建的第十四污水廠位于盤(pán)龍江東側(cè)、寶云路南側(cè)、灃源路北側(cè)，盤(pán)龍區(qū)政府的西側(cè)，總用地約7.83hm²，現(xiàn)狀為公園綠地及待建空地，地勢(shì)較低。  

2設(shè)計(jì)進(jìn)出水質(zhì)  

2.1旱季出水水質(zhì)  

按照《滇池流域水環(huán)境保護(hù)治理“十三五”規(guī)劃(2016~2020年)》及《滇池保護(hù)治理三年攻堅(jiān)行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施方案(2018~2020年)》的要求，結(jié)合國(guó)內(nèi)其他地區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)城鎮(zhèn)污水處理廠尾水排放標(biāo)準(zhǔn)及滇池藍(lán)藻暴發(fā)成因研究成果，昆明市第十四污水處理廠出水水質(zhì)要求達(dá)到昆明市實(shí)施的《昆明市城鎮(zhèn)污水處理廠主要水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1)。  

2.2雨季出水水質(zhì)  

目前，第十四污水處理廠服務(wù)范圍內(nèi)，即主城北片區(qū)存在著嚴(yán)重的雨季合流污水溢流污染問(wèn)題，對(duì)盤(pán)龍江的水質(zhì)保護(hù)和滇池水環(huán)境的改善造成了不利影響，因此，本工程在確定雨季處理規(guī)模時(shí)，充分考慮了服務(wù)范圍內(nèi)雨季面源污染負(fù)荷的削減。但是，考慮到節(jié)約污水處理廠建設(shè)投資和運(yùn)行成本，同時(shí)考慮到本工程尾水受納水體金汁河、盤(pán)龍江在雨季時(shí)流量增大，水體環(huán)境容量增加，雨季時(shí)合流污水處理工藝進(jìn)行了分類，在充分利用旱季污水處理設(shè)施高峰能力，并達(dá)到旱季出水標(biāo)準(zhǔn)的前提下，對(duì)超量合流污水采用一級(jí)強(qiáng)化處理，最大限度減少合流污水的污染。出水水質(zhì)達(dá)到昆明市實(shí)施的《昆明市城鎮(zhèn)污水處理廠主要水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》E級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1)。  

2.3設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)  

根據(jù)昆明北片區(qū)已建的第四、第五污水處理廠旱季及雨季現(xiàn)狀水質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析，考慮周邊發(fā)展區(qū)域的性質(zhì)，設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)匯總?cè)缦?水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1)。  

由表1分析可見(jiàn)，旱季出水標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行更為嚴(yán)格的昆明市地方標(biāo)準(zhǔn)《昆明市城鎮(zhèn)污水處理廠主要水污染物排放限值》中A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，尤其COD、TN、TP優(yōu)于GB18918-2002一級(jí)A指標(biāo)。雨季超量的合流污水出水標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《昆明市城鎮(zhèn)污水處理廠主要水污染物排放限值》中E級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。  

3處理工藝  

本工程出水水質(zhì)要求較高，僅靠常規(guī)二級(jí)生化脫氮除磷功能的污水處理工藝，無(wú)法大幅度削減COD、BOD5、SS、TN、NH3-N、TP等污染物濃度，要達(dá)到昆明地標(biāo)A級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，在二級(jí)生化處理的基礎(chǔ)上，還要增加深度處理工藝。  

常見(jiàn)二級(jí)生物脫氮除磷工藝有AAO、氧化溝、MSBR和MBR等工藝，每種處理工藝各有特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外均有較多成功案例，考慮到本工程為地下污水處理廠，重點(diǎn)比選了多段AAO+雙層二沉池和MSBR工藝，為盡量減少地下箱體的占地面積，推薦二級(jí)生化處理工藝采用MSBR工藝。  

深度處理工藝包括生物深度處理和物化深度處理，生物深度處理主要用于進(jìn)一步降低COD、BOD5、TN及NH3-N等指標(biāo)，通常采用生物濾池、MBBR工藝等，其中生物濾池應(yīng)用較廣。物化深度處理主要用于去除SS、TP、COD、BOD5、重金屬、細(xì)菌、病毒等，通常采用混凝沉淀、混凝氣浮、過(guò)濾、活性炭吸附、臭氧氧化及膜技術(shù)等，視處理目標(biāo)的不同，可以采用以上工藝的組合。考慮到高速氣浮處理占地小、表面負(fù)荷高、除磷效果好等特點(diǎn)，物理除磷技術(shù)采用混凝+高速氣浮工藝;臭氧氧化和膜技術(shù)雖然對(duì)COD、SS、色度等處理效果好，但是運(yùn)行成本較高，為保證COD、SS指標(biāo)達(dá)標(biāo)推薦采用砂過(guò)濾+活性炭吸附工藝，視出水水質(zhì)可超越活性炭濾池。  

綜合以上分析，本工程對(duì)旱季出水指標(biāo)較高，處理工藝經(jīng)多方案比選，推薦采用MSBR+生物濾池+混凝氣浮+砂過(guò)濾+活性炭吸附+消毒工藝，工藝流程如圖1所示。  

4建設(shè)型式及平面布置  

昆明主城北片區(qū)地勢(shì)北高南低，東西兩側(cè)地勢(shì)較高，向中部盤(pán)龍江落坡，擬建污水處理廠靠近城北片區(qū)南側(cè)，片區(qū)地勢(shì)較低，并且靠近河道，方便尾水排放和中水回用。由于北片區(qū)開(kāi)發(fā)強(qiáng)度較高，可供建廠的空地較少，經(jīng)多廠址比選，現(xiàn)狀田溪公園地勢(shì)開(kāi)闊，拆遷量較小，地勢(shì)較低，適合建廠，總控制用地約7.83hm²，按照綠地規(guī)劃要求，不能因污水處理廠建設(shè)減少綠地面積，因此污水處理廠建設(shè)型式采用地下式，污水處理廠建成后原狀恢復(fù)公園。  

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)建筑物、河道、地下管線實(shí)際情況，地下污水處理廠南北向布置，南北長(zhǎng)500m，東西寬177m，地下箱體形狀不規(guī)則。地下箱體總平面布置如圖2。  

5主要設(shè)計(jì)參數(shù)  

5.1預(yù)處理構(gòu)筑物  

預(yù)處理構(gòu)筑物包括粗格柵間及進(jìn)水泵房、細(xì)格柵及曝氣沉砂池，設(shè)計(jì)規(guī)模按照旱季20萬(wàn)m³/d，雨季增加40萬(wàn)m³/d，一次建成。  

5.2一級(jí)加強(qiáng)處理構(gòu)筑物  

一級(jí)加強(qiáng)處理設(shè)計(jì)規(guī)模40萬(wàn)m³/d一次建成，構(gòu)筑物型式采用高效沉淀池，共4座，每座2池，總尺寸L×B×H=60.1m×53m×9.3m，沉淀區(qū)表面負(fù)荷9.3m³/(m²·h)，混合區(qū)水力停留時(shí)間51s;絮凝池水力停留時(shí)間13.1min。  

5.3MSBR反應(yīng)池  

設(shè)計(jì)規(guī)模20萬(wàn)m³/d，混合液濃度MLSS為3.5g/L，污泥負(fù)荷LS為0.064kgBOD5/(kgMLSS·d)，總停留時(shí)間HRT為25h(含沉淀時(shí)間)，最大氣水比7.4∶1，剩余污泥產(chǎn)量23551kg/d，碳需氧量125kgO2/kgBOD5，氮需氧量4.6kgO2/kgTKN，空氣堰堰口負(fù)荷7.95L/(m·s)(平均)、10.34L/(m·s)(高峰)，有效水深8m。  

5.4反硝化生物濾池  

設(shè)計(jì)規(guī)模20萬(wàn)m³/d，設(shè)計(jì)濾速(高峰)為8m/h，強(qiáng)制濾速(高峰、一格反沖洗)為8.7m/h，反硝化負(fù)荷為0.13kgNO-3-N/(m³·d)，空床接觸時(shí)間(高峰)為26.2min;碳源為30%有效含量的液態(tài)乙酸鈉。  

5.5高速氣浮池

設(shè)計(jì)規(guī)模20萬(wàn)m³/d，接觸區(qū)上升流速表面負(fù)荷為60～70m³/(m²·h)，分離區(qū)向下流速表面負(fù)荷為9～10m³/(m²·h)，溶氣壓力為0.35～0.4MPa，回流比為20%～30%。  

5.6氣水反沖洗砂濾池  

設(shè)計(jì)規(guī)模20萬(wàn)m³/d，濾池共2座，每座6格，高峰流量濾速為8.26m/h，強(qiáng)制濾速為9.92m/h。單格有效面積為110m²。氣水同時(shí)反沖洗時(shí)，氣洗強(qiáng)度55m³/(m²·h)，水洗強(qiáng)度15m³/(m²·h);單獨(dú)水反沖時(shí)強(qiáng)度為15m³/(m²·h)，反沖洗全過(guò)程伴有表面掃洗，表面掃洗強(qiáng)度8m³/(m²·h)。  

5.7活性炭濾池  

設(shè)計(jì)規(guī)模20萬(wàn)m³/d，濾池共1座，12格，設(shè)計(jì)濾速(高峰)為14.1m/h，強(qiáng)制濾速(高峰、一格沖洗)為15.4m/h，活性炭濾料厚度為3m，空床接觸時(shí)間(高峰)為12.7min。連續(xù)運(yùn)行，根據(jù)濾池水頭損失，對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗。  

6工藝流程各階段污染物負(fù)荷消減分析計(jì)算  

本工程對(duì)出水水質(zhì)要求較高，工藝流程各階段對(duì)污染物負(fù)荷消減的側(cè)重點(diǎn)不同，通過(guò)二級(jí)生化處理對(duì)各污染物大幅消減，反硝化濾池通過(guò)補(bǔ)充碳源進(jìn)一步生化處理加強(qiáng)TN的去除。在二級(jí)生物除磷的基礎(chǔ)上通過(guò)高速氣浮池加藥除磷增強(qiáng)TP的消減，濾池通過(guò)砂濾和活性炭吸附加強(qiáng)對(duì)SS、COD等污染物的過(guò)濾和吸附去除，最后通過(guò)加氯消毒保證中水回用水質(zhì)達(dá)標(biāo)，通過(guò)紫外消毒保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。工藝各階段對(duì)污染物負(fù)荷削減計(jì)算過(guò)程如圖3所示。  

7設(shè)計(jì)要點(diǎn)  

由于污水處理廠位于地面下，為了防止污水處理廠水淹，總進(jìn)水處需至少設(shè)置一道正向速閉閘門，并且速閉閘門現(xiàn)場(chǎng)按鈕箱應(yīng)抬高至操作平臺(tái)以上1.5m以上。粗細(xì)格柵選型應(yīng)根據(jù)格柵上部?jī)艨崭叨冗x擇，粗格柵選型宜為回轉(zhuǎn)式、動(dòng)軌式，細(xì)格柵選型宜為內(nèi)徑流式或轉(zhuǎn)鼓式。曝氣沉沙池排砂方式宜采用池底螺旋排砂，便于密封除臭，采用行車式吸砂，池體上部需要橡膠板密封除臭，效果欠佳。  

地下污水處理廠反應(yīng)池池型宜選擇溝流式，可以減少立柱對(duì)水流流態(tài)的影響;好氧區(qū)曝氣巡視觀察不便，曝氣盤(pán)連接管道宜選用不銹鋼管道，壽命優(yōu)于塑料管道。地下污水處理廠檢修不易，各池均宜設(shè)置單格放空措施。  

為便于觀察紫外消毒池出水水質(zhì)，消毒池上部易敞開(kāi)，除地下箱體照明外此處宜增加燈光照明強(qiáng)度。中水回用消毒劑次氯酸鈉屬危險(xiǎn)化學(xué)品，不得放置于地下箱體內(nèi)，可放置在頂板以上，節(jié)約空間，加藥靠重力進(jìn)藥，無(wú)需進(jìn)藥泵。由于地下污水處理廠鼓風(fēng)機(jī)散熱不易擴(kuò)散，宜配備空調(diào)系統(tǒng)。受地下污水處理廠凈空限制，脫水機(jī)房污泥料倉(cāng)宜采用“矮胖型”，并且此處頂板宜局部抬高，增加凈空高度。  

現(xiàn)行建筑防火規(guī)范中對(duì)地下式污水處理廠地下建筑并未有明確的相關(guān)條款，消防設(shè)計(jì)需要與當(dāng)?shù)叵啦块T密切溝通。地下污水處理廠在除臭系統(tǒng)及通風(fēng)系統(tǒng)的作用下，產(chǎn)生的可燃性氣體遠(yuǎn)低于該氣體的爆炸燃燒極限，并遠(yuǎn)低于《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016-2014)中規(guī)定的“可不按物質(zhì)火災(zāi)危險(xiǎn)特性確定生產(chǎn)火災(zāi)危險(xiǎn)性類別的最大允許量”，地下箱體內(nèi)臭氣(可燃性氣體)將維持在一個(gè)相當(dāng)?shù)偷臐舛人?，一般不做防爆要求? 

8小結(jié)  

(1)設(shè)計(jì)出水標(biāo)準(zhǔn)要求高，出水指標(biāo)COD20mg/L、TN5mg/L、TP0.05mg/L等優(yōu)于GB18918-2002一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。  

(2)采用MSBR工藝加反硝化生物濾池、氣浮池、過(guò)濾、活性炭吸附等組合工藝，保證處理效果?？筛鶕?jù)進(jìn)水水質(zhì)的變化，超越部分處理單元，運(yùn)行管理方便，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。  

(3)受選址影響，為了體現(xiàn)環(huán)保、節(jié)能、節(jié)地、綠色的理念，本工程采用全地下布置型式。與地上污水處理廠相比，用地面積節(jié)省50%以上;由于設(shè)備及構(gòu)筑物均位于地下，產(chǎn)生的噪音、震動(dòng)不會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成影響;產(chǎn)生的臭氣處于全封閉空間，便于收集處理。另外污水處理廠位于地下，溫度較恒定，有利于污水處理工藝各階段的穩(wěn)定運(yùn)行。頂部建成對(duì)公眾開(kāi)放的公園，美觀性較好。

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