周克釗 羅萬申
（中國市政工程西南設(shè)計(jì)研究院）

　　摘要：本文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(yùn)行，出水水質(zhì)全面穩(wěn)定達(dá)到國家二級(jí)污水處理廠一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其生物除磷效果達(dá)到國際先進(jìn)水平，單位電耗在國內(nèi)外污水處理廠中處于先進(jìn)水平，調(diào)試結(jié)果證明該工程是成功的。

　　關(guān)鍵詞：城市污水、除磷脫氮、處理廠、氧化溝、調(diào)試

　　1  概述

　　1.1  調(diào)試概況

　　深圳市羅芳污水處理廠調(diào)試的目的是：確保各構(gòu)筑物、管路系統(tǒng)和機(jī)電設(shè)備能夠按設(shè)計(jì)要求正常運(yùn)行；確保各項(xiàng)運(yùn)轉(zhuǎn)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求；建立各設(shè)備和單元操作的操作規(guī)程；優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)和處理效果，為今后的正常運(yùn)行、科學(xué)管理打下基礎(chǔ)。

　　調(diào)試小組首先根據(jù)設(shè)計(jì)文件制定調(diào)試大綱，再分階段提出調(diào)試計(jì)劃，具體從事調(diào)試工作。調(diào)試的結(jié)果和發(fā)現(xiàn)的問題，調(diào)試小組及時(shí)以匯報(bào)的形式報(bào)告深圳市給排水工程建設(shè)指揮部，并通報(bào)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(huì)，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(bào)會(huì)，研究解決調(diào)試中遇到的重大問題。調(diào)試匯報(bào)會(huì)和做出重要決定的每周例會(huì)，皆由調(diào)試小組形成會(huì)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(jìn)行設(shè)備檢查和空機(jī)調(diào)試（水下設(shè)備一般不進(jìn)行空機(jī)調(diào)試，以免燒壞）。然后利用該廠一期工程出水進(jìn)行氧化溝清水試驗(yàn)，并進(jìn)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(jìn)行污水調(diào)試。最后進(jìn)行全流程的、較長時(shí)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(yùn)行，二期工程于1999年動(dòng)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(jì)規(guī)模為25萬m³/d，進(jìn)廠原污水和處理后出水的水質(zhì)指標(biāo)（即GB 8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)）見表1-1，此外表中還列出了進(jìn)水水溫、出水pH和脫水后污泥含水率要求。

　　該工程采用的主體工藝是三溝式氧化溝，見圖1-1。由于生物除磷的需要，氧化溝前單獨(dú)設(shè)置厭氧池。為了確保厭氧池達(dá)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。

表1-1  羅芳污水處理廠二期工程設(shè)計(jì)進(jìn)出廠水質(zhì)等指標(biāo)

　　回流污泥濃縮池停留時(shí)間約0.80 h?；亓魑勰噙M(jìn)入池兩側(cè)進(jìn)泥渠，經(jīng)配泥孔進(jìn)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(jìn)入?yún)捬醭亍?/P>

　　厭氧池水力停留時(shí)間30分鐘，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(jì)規(guī)模6.25萬m³/d，設(shè)計(jì)水深5.80 m。轉(zhuǎn)刷安裝于氧化溝工作橋下，電動(dòng)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(yùn)行由時(shí)間控制按周期運(yùn)行，每個(gè)周期分為6個(gè)階段，見圖1-2。

圖1-2  三溝式氧化溝（硝化-反硝化）運(yùn)行方式圖

　　A階段的運(yùn)行時(shí)間為1.5 h。污水進(jìn)入潛水?dāng)嚢杵魅窟\(yùn)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(jìn)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\(yùn)行，進(jìn)行硝化作用。好氧狀態(tài)的Ⅱ溝內(nèi)混合液進(jìn)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(dòng)調(diào)節(jié)堰門排出。

　　B階段的運(yùn)行時(shí)間為1.5 h。污水進(jìn)入所有轉(zhuǎn)刷和潛水?dāng)嚢杵魅窟\(yùn)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(yùn)行。Ⅱ溝內(nèi)混合液進(jìn)入Ⅲ溝和Ⅰ溝。Ⅲ溝處于沉淀和出水狀態(tài)。

　　C階段的運(yùn)行時(shí)間為1.0 h。污水進(jìn)入所有轉(zhuǎn)刷和潛水?dāng)嚢杵魅窟\(yùn)行的好氧狀態(tài)的Ⅱ溝，Ⅱ溝內(nèi)混合液一部分進(jìn)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階段的運(yùn)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(jī)調(diào)試的準(zhǔn)備工作。12月3日，開始進(jìn)行氧化溝設(shè)備檢查及空機(jī)調(diào)試工作。12月4日，開始進(jìn)行提升泵房的調(diào)試準(zhǔn)備、調(diào)試前檢查和空機(jī)運(yùn)行試驗(yàn)。

　　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。調(diào)試小組然后進(jìn)行了氧化溝設(shè)備清水運(yùn)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(jìn)行設(shè)備清水運(yùn)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(jì)、監(jiān)理、施工、安裝和廠家。迄今為止，直接影響運(yùn)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(jìn)入污水，進(jìn)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(diǎn)，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(jìn)入二期工程的進(jìn)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(dá)到了1.6 g/L，和0.9 g/L，1月29日分別達(dá)到1.6和1.1 mg/L。2月28日，1^#氧化溝中溝和邊溝MLSS分別達(dá)到4.1 g/L和4.4 g/L，2^#氧化溝達(dá)到3.0 g/L和2.9 g/L，已經(jīng)達(dá)到并超過設(shè)計(jì)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，與達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的一期工程出水一樣。

　　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(shí)間的試運(yùn)行，進(jìn)行進(jìn)一步的系統(tǒng)調(diào)試工作，以證實(shí)系統(tǒng)的處理性能，發(fā)現(xiàn)并及時(shí)糾正可能發(fā)生的不正常現(xiàn)象，優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)，確保整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到最佳的運(yùn)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(jìn)系統(tǒng)處理效果，直到系統(tǒng)完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，詳見圖2-1。

圖2-1  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(jìn)行。由于單元調(diào)試工作進(jìn)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(dá)到設(shè)計(jì)要求。

　　2000年6月，系統(tǒng)調(diào)試工作順利結(jié)束。

　　3  處理效果

　　3.1  進(jìn)出水主要污染物

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

圖3-1  二期工程兩溝進(jìn)出水SS

　　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(jì)要求的≤20 mg/L，見圖3-1。

　　調(diào)試期間，氧化溝出水BOD₅最大10 mg/L，最小1~2 mg/L，平均5~6 mg/L，皆大大低于設(shè)計(jì)要求的≤20 mg/L，見圖3-2。

圖3-2  二期工程兩溝進(jìn)出水BOD₅

　　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(jì)要求的≤60 mg/L，見圖3-3。

圖3-3  二期工程兩溝進(jìn)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(jì)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(dá)到并大大優(yōu)于設(shè)計(jì)要求。

　　3.2  進(jìn)出水營養(yǎng)物質(zhì)

　　二期工程出水氨氮設(shè)計(jì)要求≤15 mg/L，實(shí)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，大大低于設(shè)計(jì)要求，見圖3-4。

圖3-4  二期工程兩溝進(jìn)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3-5。

圖3-5  二期工程兩溝進(jìn)出水總磷

　　設(shè)計(jì)對(duì)總磷無明確要求，只是要求磷酸鹽≤0.5 mg/L。由于磷酸鹽只是總磷中的一部分，所以設(shè)計(jì)對(duì)總磷的要求必然大于0.5 mg/L。既然總磷已經(jīng)小于0.5 mg/L，磷酸鹽當(dāng)然也就大大低于設(shè)計(jì)要求的0.5 mg/L。

　　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1752~5448 mg/L之間，平均3456~3478 mg/L，正好符合設(shè)計(jì)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(jī)物相對(duì)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(tái)離心濃縮脫水機(jī)，擴(kuò)大了污泥脫水能力。

　　二期工程的剩余污泥直接在離心機(jī)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(jī)濃縮，然后再經(jīng)帶式壓濾脫水機(jī)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(jī)脫水后污泥含水率平均在69~71%之間，大大優(yōu)于設(shè)計(jì)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(yùn)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(yùn)行情況報(bào)表》，自2002年3月進(jìn)入試運(yùn)行系統(tǒng)調(diào)試以來的生產(chǎn)運(yùn)行情況見表3-1。

表3-1  二期工程2002年生產(chǎn)運(yùn)行情況

　　由表3-1可見，2002年3~6月期間，二期工程進(jìn)水量在7.14~9.36萬噸/天之間，平均8.33萬噸/天，僅占設(shè)計(jì)進(jìn)水量12.5萬噸/天的67%。

　　由表3-1可見，二期工程單位電耗在0.22~0.24度/噸之間，平均0.23度/噸。

　　由表3-1可見，二期工程單位產(chǎn)泥量在0.43~0.98噸干泥/萬噸污水之間，平均0.58噸干泥/萬噸污水。

　　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(jìn)行了氧化溝流場測定，共布置了28個(gè)測量點(diǎn)，每點(diǎn)測量7個(gè)不同深度的流速，流速測量點(diǎn)位置見圖4-1，流速測量結(jié)果見表4-1和表4-1。

圖4-1  流場測定中流速測量點(diǎn)位置

　　由于兩個(gè)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(gè)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(duì)稱的，所以其流場必然也是中心對(duì)稱的，故只須測量其一半流場即可。為了測量方便，測量點(diǎn)布置在工作橋附近。

表4-1  中溝流速（m/s）

　　由表4-1和表4-2可見，除邊溝斷面1的水深5 m以下和邊溝斷面11外，所有的實(shí)測流速皆大于0.3 m/s，滿足設(shè)計(jì)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4-1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(shí)際流速應(yīng)該更大，而且回流區(qū)紊動(dòng)強(qiáng)烈，所以兩處皆不可能出現(xiàn)活性污泥沉積的不良現(xiàn)象。

表4-2  邊溝流速（m/s）

　　綜上所述，氧化溝流場基本良好，任何位置皆不會(huì)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(jìn)行了氧化溝溶解氧場測定。共布置了10個(gè)測量點(diǎn)，溶解氧測量點(diǎn)位置見圖4-2。溶解氧測量結(jié)果見圖4-3和圖4-4。

圖4-2  溶解氧測量點(diǎn)位置

　　由于受到溶解氧探頭電纜長度的限制，每點(diǎn)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(gè)斷面的情況。

　　由圖11可見，在轉(zhuǎn)刷不開、水下推進(jìn)器全開的條件下，氧化溝邊溝處于缺氧狀態(tài)，此時(shí)平均溶解氧在0.10~0.90 mg/L范圍內(nèi)，全部數(shù)據(jù)平均0.36 mg/L，滿足工藝要求。

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

圖4-3  2002年3月邊溝溶解氧測量結(jié)果（缺氧）

　　由圖4-4可見，在轉(zhuǎn)刷和水下推進(jìn)器全開的條件下，氧化溝中溝處于好氧狀態(tài)，此時(shí)平均溶解氧在4.12~7.37 mg/L范圍內(nèi)，全部數(shù)據(jù)平均5.22 mg/L，滿足工藝要求。

圖4-4  2002年3月中溝溶解氧測量結(jié)果（好氧）

　　同樣由于氧化溝剛從缺氧階段進(jìn)入好氧階段時(shí)溶解氧會(huì)低一些，然后逐漸提高，所以實(shí)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(dá)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(diǎn)2實(shí)測的溶解氧最高達(dá)到7.54 mg/L，當(dāng)日中溝各測點(diǎn)平均溶解氧高達(dá)7.37 mg/L，大大高于文獻(xiàn)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(jì)優(yōu)秀，曝氣、攪拌設(shè)備良好，而且管理水平高。

　　5  結(jié)論

　　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(yùn)行，出水水質(zhì)全面穩(wěn)定達(dá)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達(dá)到國際先進(jìn)水平，設(shè)計(jì)、建設(shè)、調(diào)試、管理方面的經(jīng)驗(yàn)值得總結(jié)。

　　該廠單位電耗在國內(nèi)外污水處理廠中處于先進(jìn)水平。