鲁班奖工程 | 全国首个大型新建分段进水多级AO工艺案例•张贵庄污水厂

天津市张贵庄污水处理厂建成于2012年，污水处理规模为20×104m3/d，出水标准为一级A排放标准。设计采用了分段进水多级AO工艺，该工艺具有脱氮效率高、所需池容小、建设投资和运行费用省等特点。本工程设计为四级AO工艺，采用流量计和远控电动阀门实现对各级进水量的精确控制，池型设计采用综合管廊的布置方式。

张贵庄污水处理厂是天津市建设的一座大型综合城镇污水处理厂，服务范围约170平方公里，主要处理天津市河东区及东丽区城镇生活污水及工业废水。工程自2010年开始建设，至2012年竣工投产。为2013年鲁班奖工程。

1工程规模及水质要求

张贵庄污水厂一期工程包括20万m3/d的污水厂、6万m3/d的再生水厂、300t/d的污泥处置项目。污水处理流程主要包括进水提升、粗细格栅、曝气沉砂池、初沉池、分段进水多级AO生物池、周进周出二沉池;深度处理包括二次提升泵房、机械混合池絮凝池、斜管沉淀池、反硝化深床滤池、接触消毒池。处理后的污水一部分通过出水泵房排放至东丽区袁家河，一部分进入再生水处理系统。总平面布置见图1。

图1 污水厂总平面布置图

项目设计进出水主要指标如1所示。

表1 进出水设计指标

2工艺原理

本工程根据泵站实测数据分析，进水水质具有TN含量较高，BOD含量较低的特点，经论证后生物处理部分采用了分段进水多级A/O工艺，该工艺脱氮效率高、所需池容小、建设投资和运行费用省，在低碳氮比污水中可实现较好的处理效果，工艺原理见图2。

图2 分段进水多级AO工艺原理图

该工艺由二至五个串联A/O组成，图中以四段AO为例，回流污泥从首端进入，污水按一定比例从每个A段进入，为反硝化提供碳源，剩余的碳污染物在O段去除，氨氮则氧化成硝态氮进入A段处理。工艺具有以下特点：

(1)避免了内回流带入的大量溶解氧，保证了缺氧区的处理效果，反硝化过程彻底，脱氮效率提高;

(2)反硝化的碳源全部来自进水，对于低碳氮比的污水可显著节省外加碳源

(3)相对传统内回流脱氮工艺，降低了内回流的能耗;

3本工程生物池参数及设计特点

张贵庄污水厂生物池以上述原理为基础，在池型布置、自动控制等方面有针对性的进行了工程化设计，主要特点如下：

(1)基本参数

工程设计规模为20万吨/日，共设4座生物反应池，设计停留时间约18h，单座反应池长约104m，宽约71m，有效水深6.3m，每座由四个连续的AO段组成，前三个O池末端设有一处机动池。单座反应池设有潜水搅拌器14台，底部铺设管式曝气器约1600m，内回流泵4台，分别设在每个O段的末端，回流量分别为单池进水量的25%、50%、70%和100%，设计为常闭状态，视运行水质情况开启。设计污泥浓度起端为6400mg/L，末端为4000mg/L，泥龄为15d。

(2)进水进气分配设计

多级AO设计的重点和难点是进水量和进气量的分配。通常AO池多采用渠道+可调堰方式配水，但此方式缺少流量控制装置，运行人员仅能凭感官调节，无法实现对各级进水水量的精确控制。因此本工程设计改用管道进水方式，并在每级进水管处设计流量计和远控电动阀门，以实现各级进水量的精确测量，并可在中央控制室对阀门进行操作，可实时监控记录和调整各级进水流量比例。本工程设定的流量比例范围为：第一级10~25%、第二级25~40%、第三级25~40%、第四级10~25%。

多级AO工艺缺氧池和好氧池交替连接，如果好氧池末端溶解氧过高，将会影响下一组A池的脱氮效果。本工程通过设置机动池和曝气控制系统实现各级反应池的稳定运行。在曝气充足的情况下，机动池将作为脱氧池使用，使末端溶解氧控制到1mg/L以内。在每级好氧池均设置独立的曝气干管，并在此干管设置气量控制阀，通过好氧池末端的DO数据及进水水量数据，实时监控并控制池内曝气总量。

(3)池型布置设计

本工程采用四级AO池，单池进水管路和空气管路分别为4组，配水点和空气分配点总计多达32处，如何整理和布置繁杂的管路系统是工程设计需要重点考虑的问题。本工程将两座池体联建并在中间设计1座管廊间，宽度为6m，长为104m，内部借鉴综合管廊的设计理念，将进水管道、远控阀门、流量计、空气管道、电缆桥架、加药管道、回流污泥渠道等全部集中在管廊中，极大地方便了设备的维护及日常运行管理。

图3 生物池管廊布置

图4 生物池运行情况

4实际运行分析

张贵庄污水处理厂自2012年4月开始通水运行，至今已运行五年半时间。总计约1/3的时间超过设计20万吨处理规模，目前已基本满负荷运行，日益增长的污水量已为该厂的日常运行带来困难。

从现状进水水质情况看，各项指标波动范围较大，但多数为短期波动，水质平均值尚在一期工程设计水质范围内。工程现状出水水质较好，目前各指标均能稳定达到国标一级A标准。

编辑：赵凡