周克釗 羅萬申
（中國市政工程西南設計研究院）

　　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試過程，以及氧化溝流場和溶解氧場測試結果。該工程各構筑物、設備皆能夠正常運行，出水水質全面穩(wěn)定達到國家二級污水處理廠一級標準，其生物除磷效果達到國際先進水平，單位電耗在國內外污水處理廠中處于先進水平，調試結果證明該工程是成功的。

　　關鍵詞：城市污水、除磷脫氮、處理廠、氧化溝、調試

　　1  概述

　　1.1  調試概況

　　深圳市羅芳污水處理廠調試的目的是：確保各構筑物、管路系統(tǒng)和機電設備能夠按設計要求正常運行；確保各項運轉指標達到設計要求；建立各設備和單元操作的操作規(guī)程；優(yōu)化運行參數和處理效果，為今后的正常運行、科學管理打下基礎。

　　調試小組首先根據設計文件制定調試大綱，再分階段提出調試計劃，具體從事調試工作。調試的結果和發(fā)現的問題，調試小組及時以匯報的形式報告深圳市給排水工程建設指揮部，并通報調試有關單位。

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

　　調試小組首先進行設備檢查和空機調試（水下設備一般不進行空機調試，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，并進行溝內流速場測試。待清水調試無故障后，氧化溝再轉入污水調試和污泥培養(yǎng)階段，并測定溶解氧場，其它構筑物則直接進行污水調試。最后進行全流程的、較長時間的系統(tǒng)調試。

　　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，目前已經建成投產。

　　深圳市羅芳污水處理廠二期工程設計規(guī)模為25萬m³/d，進廠原污水和處理后出水的水質指標（即GB 8978-1996《污水綜合排放標準》中的一級標準）見表1-1，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。

　　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，氧化溝前單獨設置厭氧池。為了確保厭氧池達到嚴格的厭氧狀態(tài)，又在厭氧池前增設回流污泥濃縮池。

表1-1  羅芳污水處理廠二期工程設計進出廠水質等指標

　　回流污泥濃縮池停留時間約0.80 h。回流污泥進入池兩側進泥渠，經配泥孔進入池內。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厭氧池。

　　厭氧池水力停留時間30分鐘，循環(huán)推流式，設置有水下攪拌器。

　　二期工程共采用4座三溝式氧化溝，每座設計規(guī)模6.25萬m³/d，設計水深5.80 m。轉刷安裝于氧化溝工作橋下，電動調節(jié)堰門分設于氧化溝兩側邊溝。

　　氧化溝各設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1-2。

圖1-2  三溝式氧化溝（硝化-反硝化）運行方式圖

　　A階段的運行時間為1.5 h。污水進入潛水攪拌器全部運行、曝氣轉刷全部關閉的缺氧狀態(tài)的Ⅰ溝，完成反硝化作用。Ⅰ溝內混合液一部分進入Ⅱ溝，另一部分作為回流污泥排出。Ⅱ溝內所有轉刷和潛水攪拌器全部運行，進行硝化作用。好氧狀態(tài)的Ⅱ溝內混合液進入Ⅲ溝。Ⅲ溝處于沉淀和出水狀態(tài)，溝內所有轉刷和潛水攪拌器全部關閉，出水經電動調節(jié)堰門排出。

　　B階段的運行時間為1.5 h。污水進入所有轉刷和潛水攪拌器全部運行的好氧狀態(tài)的Ⅱ溝。Ⅰ溝內所有轉刷和水下攪拌器也全部運行。Ⅱ溝內混合液進入Ⅲ溝和Ⅰ溝。Ⅲ溝處于沉淀和出水狀態(tài)。

　　C階段的運行時間為1.0 h。污水進入所有轉刷和潛水攪拌器全部運行的好氧狀態(tài)的Ⅱ溝，Ⅱ溝內混合液一部分進入Ⅲ溝，另一部分作為回流污泥排出。Ⅰ溝內所有轉刷和水下攪拌器全部關閉，處于預沉淀狀態(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  調試過程

　　2.1  單元調試

　　2001年11月19日，調試小組開始了設備檢查和空機調試的準備工作。12月3日，開始進行氧化溝設備檢查及空機調試工作。12月4日，開始進行提升泵房的調試準備、調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)現氧化溝出水集水槽的伸縮縫漏水，注水暫停。12月28日，經施工單位整改，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。調試小組然后進行了氧化溝設備清水運行調試，并檢查厭氧池設備。

　　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，開始進行設備清水運行調試。

　　在上述設備檢查和清水調試過程中，調試小組始終沒有發(fā)現嚴重問題，但發(fā)現了許多小問題，已經分批提交給設計、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，進行帶負荷污水調試和污泥培養(yǎng)的準備。

　　2002年1月21日，根據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3.0 g/L和2.9 g/L，已經達到并超過設計要求，標志著該廠污泥培養(yǎng)階段已經結束。氧化溝出水清澈，與達到排放標準的一期工程出水一樣。

　　2.2  系統(tǒng)調試

　　單元調試圓滿完成后，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)調試工作，以證實系統(tǒng)的處理性能，發(fā)現并及時糾正可能發(fā)生的不正常現象，優(yōu)化運行參數，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)調試將通過多次PDCA循環(huán)，發(fā)現問題，解決問題，不斷優(yōu)化工藝參數，改進系統(tǒng)處理效果，直到系統(tǒng)完全達到設計要求，詳見圖2-1。

圖2-1  系統(tǒng)調試PDCA循環(huán)

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

　　2000年6月，系統(tǒng)調試工作順利結束。

　　3  處理效果

　　3.1  進出水主要污染物

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

圖3-1  二期工程兩溝進出水SS

　　調試期間，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，大大低于設計要求的≤20 mg/L，見圖3-1。

　　調試期間，氧化溝出水BOD₅最大10 mg/L，最小1~2 mg/L，平均5~6 mg/L，皆大大低于設計要求的≤20 mg/L，見圖3-2。

圖3-2  二期工程兩溝進出水BOD₅

　　調試期間，氧化溝出水COD最大49~58 mg/L，最小11~12 mg/L，平均30 mg/L，大大低于設計要求的≤60 mg/L，見圖3-3。

圖3-3  二期工程兩溝進出水COD

　　調試期間，氧化溝出水pH在7.23~8.17范圍內，滿足設計要求的6.5~9。

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

　　3.2  進出水營養(yǎng)物質

　　二期工程出水氨氮設計要求≤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，大大低于設計要求，見圖3-4。

圖3-4  二期工程兩溝進出水氨氮

　　調試期間，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  二期工程兩溝進出水總磷

　　設計對總磷無明確要求，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，所以設計對總磷的要求必然大于0.5 mg/L。既然總磷已經小于0.5 mg/L，磷酸鹽當然也就大大低于設計要求的0.5 mg/L。

　　3.3  氧化溝污泥指標

　　調試期間，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，正好符合設計要求的3.4 g/L。

　　由于二期工程未設初沉池，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%。

　　調試期間，二期工程氧化溝中溝的污泥容積指數為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過帶式壓濾濃縮機濃縮，然后再經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  生產運行情況

　　根據深圳市羅芳污水處理廠編制的《深圳市污水處理廠生產運行情況報表》，自2002年3月進入試運行系統(tǒng)調試以來的生產運行情況見表3-1。

表3-1  二期工程2002年生產運行情況

　　由表3-1可見，2002年3~6月期間，二期工程進水量在7.14~9.36萬噸/天之間，平均8.33萬噸/天，僅占設計進水量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4-1，流速測量結果見表4-1和表4-1。

圖4-1  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。

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，所有的實測流速皆大于0.3 m/s，滿足設計要求。

　　但是，邊溝斷面1和邊溝斷面11的流速具有特殊性。由圖4-1可見，兩處皆位于氧化溝水流轉彎以后的回流區(qū)，故縱向流速較小。但是，由于測量結果未能反映作為回流區(qū)應該具有的側向流速和豎向流速，所以兩處的實際流速應該更大，而且回流區(qū)紊動強烈，所以兩處皆不可能出現活性污泥沉積的不良現象。

表4-2  邊溝流速（m/s）

　　綜上所述，氧化溝流場基本良好，任何位置皆不會出現活性污泥沉積。

　　4.2  氧化溝溶解氧場

　　2002年3月，調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4-2。溶解氧測量結果見圖4-3和圖4-4。

圖4-2  溶解氧測量點位置

　　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0.10~0.90 mg/L范圍內，全部數據平均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據有一定范圍是合理的。

圖4-3  2002年3月邊溝溶解氧測量結果（缺氧）

　　由圖4-4可見，在轉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，全部數據平均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果（好氧）

　　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據有一定范圍，也是合理的。

　　值得注意的是，一般認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，這應該是該廠處理效果優(yōu)異的原因之一。這一現象，說明該廠的設計優(yōu)秀，曝氣、攪拌設備良好，而且管理水平高。

　　5  結論

　　深圳市羅芳污水處理廠二期工程各構筑物、設備能夠正常運行，出水水質全面穩(wěn)定達標，調試結果證明該工程是成功的。

　　二期工程生物除磷效果達到國際先進水平，設計、建設、調試、管理方面的經驗值得總結。

　　該廠單位電耗在國內外污水處理廠中處于先進水平。