简介： 介绍了深圳市罗芳污水处理厂二期工程的工艺概况和调试过程，以及氧化沟流场和溶解氧场测试结果。该工程各构筑物、设备皆能够正常运行，出水水质全面稳定达到国家二级污水处理厂一级排放标准，其生物除磷效果达到国际先进水平，单位电耗在国内外污水处理厂中处于先进水平，调试结果证明该工程是成功的。
关键字：城市污水 除磷脱氮 工程调试
1 工程介绍
1.1 调试概况
深圳市罗芳污水处理厂调试［1］的目的是：确保各构筑物、管路系统和机电设备能够按设计要求正常运行；确保各项运转指标达到设计要求；建立各设备和单元操作的操作规程；优化运行参数和处理效果，为今后的正常运行、科学管理打下基础。
调试小组首先根据设计文件制定调试大纲，再分阶段提出调试计划，具体从事调试工作。调试小组及时把调试的结果和发现的问题以汇报的形式报告给深圳市给排水工程建设指挥部，并通报调试有关单位。
调试有关单位每周一在深圳市罗芳污水处理厂召开例会，讨论、协调、解决调试中出现的问题。指挥部不定期召开调试工作汇报会，研究解决调试中遇到的重大问题。调试汇报会和做出重要决定的每周例会，皆由调试小组形成会议纪要，通知调试有关单位执行。
调试小组首先进行设备检查和空机调试（水下设备一般不进行空机调试，以免烧坏）。然后利用该厂一期工程出水进行氧化沟清水试验，并进行沟内流速场测试。待清水调试无故障后，氧化沟再转入污水调试和污泥培养阶段，并测定溶解氧场，其它构筑物则直接进行污水调试。最后进行全流程的、较长时间的系统调试。
1.2 工程概况
深圳市罗芳污水处理厂始建于1990年，一期工程于1998年正式投入运行，二期工程于1999年动工修建，目前已经建成投产。
深圳市罗芳污水处理厂二期工程设计规模为25万m3/d，进厂原污水和处理后出水的水质指标（即GB 8978-96《污水综合排放标准》中的一级标准）见表1，此外表中还列出了进水水温、出水pH和脱水后污泥含水率要求。
表1 罗芳污水处理厂二期工程设计进出厂水质等指标 <>
| 指标 | 进水 | 出水 | 备注 |
| BOD(mg/L) | 150 | ≤20 | 校核进水浓度200 mg/L |
| COD(mg/L) | 250～400 | ≤60 | 进水考虑工业污水成分 |
| SS(mg/L) | 150 | ≤20 | 校核进水浓度200 mg/L |
| TN(mg/L) | 30 | ||
| 氨氮(以N计mg/L) | ≤15 | ||
| TP(mg/L) | 4 | ||
| 磷酸盐(以P计mg/L) | ≤0.5 | ||
| 水温(℃) | 14～28 | ||
| pH | 6.5～9 | ||
| 脱水后污泥含水率 | ≤80% |
图1 污水处理系统工艺流程示意
该工程采用的主体工艺是三沟式氧化沟，见图1。由于生物除磷的需要，氧化沟前单独设置厌氧池。为了确保厌氧池达到严格的厌氧状态，又在厌氧池前增设回流污泥浓缩池。
回流污泥浓缩池停留时间约0.8 h。回流污泥进入池两侧进泥渠，经配泥孔进入池内。上清液与厌氧池的出水一起直接流入氧化沟配水井，并带走大量的硝酸盐。约50 %回流量的经重力浓缩的污泥通过排泥管，与来自沉砂池的原污水一起进入厌氧池。
厌氧池水力停留时间30 min，循环推流式，设置有水下搅拌器。
二期工程共采用4座三沟式氧化沟，每座设计规模6.25万m3/d，设计水深5.8 m。转刷安装于氧化沟工作桥下，电动调节堰门分设于氧化沟两侧边沟。
氧化沟各设备运行由时间控制按周期运行，每个周期分为6个阶段，见图2。
图2 三沟式氧化沟（硝化-反硝化）运行方式
A阶段。运行时间为1.5 h。污水进入潜水搅拌器全部运行、曝气转刷全部关闭的缺氧状态的Ⅰ沟，完成反硝化作用。Ⅰ沟内混合液一部分进入Ⅱ沟，另一部分作为回流污泥排出。Ⅱ沟内所有转刷和潜水搅拌器全部运行，进行硝化作用。好氧状态的Ⅱ沟内混合液进入Ⅲ沟。Ⅲ沟处于沉淀和出水状态，沟内所有转刷和潜水搅拌器全部关闭，出水经电动调节堰门排出。
B阶段。运行时间为1.5 h。污水进入所有转刷和潜水搅拌器全部运行的好氧状态的Ⅱ 沟。Ⅰ沟内所有转刷和水下搅拌器也全部运行。Ⅱ沟内混合液进入Ⅲ沟和Ⅰ沟。Ⅲ沟处于沉淀和出水状态。
C阶段。运行时间为1 h。污水进入所有转刷和潜水搅拌器全部运行的好氧状态的Ⅱ 沟，Ⅱ沟内混合液一部分进入Ⅲ沟，另一部分作为回流污泥排出。Ⅰ沟内所有转刷和水下搅拌器全部关闭，处于预沉淀状态。剩余活性污泥从Ⅰ沟排出。Ⅲ沟处于沉淀和出水状态。
D，E，F阶段。运行状态分别与A，B，C阶段基本相同，只是将Ⅰ沟与Ⅲ沟互换。
2 调试过程
2.1 单元调试
2001年11月19日，调试小组开始了设备检查和空机调试的准备工作。12月3日，开始进行氧化沟设备检查及空机调试工作。12月4日，开始进行提升泵房的调试准备、调试前检查和空机运行试验。
2001年12月25日，开始向1#氧化沟和2#氧化沟注入一期工程的二沉池出水。注水过程中，发现氧化沟出水集水槽的伸缩缝漏水，注水暂停。12月28日，经施工单位整改，氧化沟出水槽漏水问题解决，氧化沟开始引入一期工程二沉池出水。然后，调试小组进行了氧化沟设备清水运行调试，并检查厌氧池设备。
2002年1月10日，二期工程浓缩池和厌氧池从氧化沟泵入一期工程二沉池出水，开始进行设备清水运行调试。
在上述设备检查和清水调试过程中，调试小组始终没有发现严重问题，但发现了许多小问题，已经分批提交给设计、监理、施工、安装和厂家。迄今为止，直接影响运行的问题已经全部整改，尚有一些遗留问题在整改中。
2002年1月15日，二期工程开始进入污水，进行带负荷污水调试和污泥培养的准备。
2002年1月21日，根据该厂两期工程的特点，将该厂一期工程的活性污泥，通过污泥脱水系统的浓缩池，溢流进入二期工程的进水系统，污泥培养正式开始。1月25日，两氧化沟的MLSS分别达到了1.6 g/L和0.9 g/L，1月29日分别达到1.6 mg/L和1.1 mg/L 。2月28日，1#氧化沟中沟和边沟MLSS分别达到4.1 g/L和4.4 g/L，2#氧化沟达到3 g/L和2.9 g/L，已经达到并超过设计要求，标志着该厂污泥培养阶段已经结束。氧化沟出水清澈。
2.2 系统调试
单元调试圆满完成后，污水处理厂系统投入较长时间的试运行，进行进一步的系统调试工作，以证实系统的处理性能，发现并及时纠正可能发生的不正常现象，优化运行参数，确保整个系统达到最佳的运行状态和处理效果。
系统调试将通过多次PDCA循环，发现问题，解决问题，不断优化工艺参数，改进系统处理效果，直到系统完全达到设计要求(详见图3)。
图3 系统调试PDCA循环
2002年3月9日，二期工程系统调试开始进行。由于单元调试工作进行得非常充分，故系统调试工作非常顺利，出水水质很快稳定达到设计要求。
2002年6月，系统调试工作顺利结束。
3 处理效果
3.1 进出水主要污染物
2002年3月开始，调试小组对深圳市罗芳污水处理厂二期工程的进出水水质和工艺参数进行了全面化验分析。
调试期间，二期工程两氧化沟出水的SS最大18 mg/L，最小5 mg/L，平均12 mg/L，大大低于设计要求的≤20 mg/L(见图4)。
调试期间，氧化沟出水BOD最大10 mg/L，最小1～2 mg/L，平均5～6 mg/L，皆大大优于设计要求的≤20 mg/L(见图5)。
调试期间，氧化沟出水COD最大49～58 mg/L，最小11～12 mg/L，平均30 mg/L，大大低于设计要求的≤60 mg/L(见图6)。
图4 二期工程两沟进出水SS变化
图5 二期工程两沟进出水BOD
图6 二期工程两沟进出水COD
调试期间，氧化沟出水pH在7.23～8.17范围内，满足设计要求的6.5～9。
综上所述，二期工程出水的主要污染物指标皆达到并大大优于设计要求。
3.2 进出水营养物质
二期工程出水氨氮设计要求≤15 mg/L，实际两沟出水氨氮最大仅5.34 mg/L，平均在 0.22～0.67 mg/L之间，大大优于设计要求(见图7)。
图7 二期工程两沟进出水氨氮
调试期间，出水总磷两沟平均在0.26～0.27 mg/L之间，小于0.5 mg/L(见图8)。
图8 二期工程两沟进出水总磷
3.3 氧化沟污泥指标
调试期间，二期工程氧化沟中沟的混合液悬浮固体浓度在1 752～5 448 mg/L之间，平均 3 456～3 478 mg/L，符合设计要求的3.4 g/L。
由于二期工程未设初沉池，故活性污泥中泥砂较多，有机物相对偏少，氧化沟中沟的混合液挥发性悬浮固体浓度偏低，仅占MLSS的43%。
调试期间，二期工程氧化沟中沟的污泥容积指数为78～96 mL/g，在100 mL/g以下，说明污泥沉降性能良好。2#氧化沟边沟的SVI为95.96 mL/g，污泥沉降性能不如中沟。
3.4 污泥脱水效果
深圳市罗芳污水处理厂二期工程在原一期工程的脱水间里新增加了3台离心浓缩脱水机，扩大了污泥脱水能力。
二期工程的剩余污泥直接在离心机中浓缩脱水，一期工程污泥脱水则需要经过带式压滤浓缩机浓缩，然后再经带式压滤脱水机脱水。二者相比，二期工程的工作流程较短，操作更简便。
调试期间，二期工程离心机脱水后污泥含水率平均在69%～71%之间，大大优于设计要求的80%。与一期工程脱水后污泥的含水率平均82%相比，二期工程的脱水效果显著提高。
3.5 生产运行情况
根据深圳市罗芳污水处理厂编制的《深圳市污水处理厂生产运行情况报表》，自2002 年3月进入试运行系统调试以来的生产运行情况见表2。
表2 二期工程2002年生产运行情况
| 月份 | 污水量(万m3) | 进水量 (万m3/d) |
单位电耗 (kW·h/m3) |
干泥(t) | 单位产泥量 (t/万m3) |
||
| 一期 | 二期 | 一,二期 | 二期折算 | ||||
| 3 | 241.9 | 214.1 | 7.14 | 0.23 | 194.93 | 91.52 | 0.43 |
| 4 | 258.0 | 225.0 | 7.50 | 0.22 | 218.57 | 101.82 | 0.45 |
| 5 | 276.0 | 289.3 | 9.33 | 0.22 | 258.82 | 132.45 | 0.46 |
| 6 | 247.0 | 280.7 | 9.36 | 0.24 | 518.00 | 275.54 | 0.98 |
| 平均 | 255.7 | 252.3 | 8.33 | 0.23 | 297.58 | 150.33 | 0.58 |
由表2可见，二期工程单位电耗在0.22～0.24 kW·h/m3之间，平均0.23 kW·h/m3 ，这在国内外污水处理厂中无疑处于先进水平。
由表2可见，二期工程单位产泥量在0.43～0.98 t干泥/万m3污水之间，平均0. 58 t干泥/万m3污水，这在国内外同类污水处理厂中也相对偏低。
4 氧化沟流场和溶解氧场
4.1 氧化沟流场
2002年3～4月，调试小组进行了氧化沟流场测定，共布置了28个测量点，每点测量 7个不同深度的流速，流速测量点位置见图9，流速测量结果见表3和表4。
图9 流场测定中流速测量点位置
由于两个边沟的工况完全一样，所以流场必然完全一样，故只须测量其中一个边沟的流场即可。无论是边沟还是中沟，其内部工况是中心对称的，所以其流场必然也是中心对称的，故只须测量其一半流场即可。为了测量方便，测量点布置在工作桥附近。
由表3和表4可见，除边沟断面1的水深5 m
表3 中 沟 流 速
| 水深 | 1 m | 2 m | 3 m | 4 m | 5 m | 5.5 m | 5.8 m |
| 断面1 | 0.68 | 0.67 | 0.62 | 0.70 | 0.72 | 0.75 | 0.71 |
| 断面2 | 0.42 | 0.39 | 0.42 | 0.54 | 0.54 | 0.62 | 0.42 |
| 断面3 | 0.58 | 0.59 | 0.56 | 0.56 | 0.58 | 0.49 | 0.48 |
| 断面4 | 0.64 | 0.32 | 0.48 | 0.46 | 0.34 | 0.39 | 0.38 |
| 断面5 | 0.49 | 0.50 | 0.60 | 0.49 | 0.47 | 0.49 | 0.47 |
| 断面6 | 0.54 | 0.52 | 0.50 | 0.51 | 0.50 | 0.46 | 0.47 |
| 断面7 | 0.50 | 0.50 | 0.51 | 0.51 | 0.52 | 0.49 | 0.48 |
| 断面8 | 0.52 | 0.53 | 0.50 | 0.50 | 0.51 | 0.49 | 0.49 |
| 断面9 | 0.68 | 0.54 | 0.54 | 0.62 | 0.54 | 0.52 | 0.50 |
| 断面10 | 0.63 | 0.52 | 0.53 | 0.53 | 0.51 | 0.57 | 0.52 |
| 断面11 | 0.61 | 0.59 | 0.58 | 0.56 | 0.56 | 0.52 | 0.50 |
| 断面12 | 0.64 | 0.54 | 0.49 | 0.46 | 0.44 | 0.39 | 0.38 |
| 断面13 | 0.68 | 0.67 | 0.62 | 0.70 | 0.72 | 0.75 | 0.77 |
| 断面14 | 0.73 | 0.71 | 0.71 | 0.69 | 0.70 | 0.78 | 0.70 |
表4 边 沟 流 速
| 水深 | 1 m | 2 m | 3 m | 4 m | 5 m | 5.5 m | 5.8 m |
| 断面 1 | 0.32 | 0.45 | 0.35 | 0.33 | 0.28 | 0.25 | 0.26 |
| 断面 2 | 0.32 | 0.48 | 0.42 | 0.35 | 0.38 | 0.33 | 0.36 |
| 断面 3 | 0.33 | 0.37 | 0.44 | 0.69 | 0.62 | 0.50 | 0.52 |
| 断面 4 | 0.36 | 0.43 | 0.65 | 0.60 | 0.60 | 0.49 | 0.41 |
| 断面 5 | 0.42 | 0.39 | 0.42 | 0.54 | 0.54 | 0.62 | 0.57 |
| 断面 6 | 0.45 | 0.45 | 0.46 | 0.44 | 0.43 | 0.41 | 0.35 |
| 断面 7 | 0.63 | 0.45 | 0.42 | 0.48 | 0.46 | 0.42 | 0.44 |
| 断面 8 | 0.53 | 0.45 | 0.45 | 0.42 | 0.43 | 0.42 | 0.44 |
| 断面 9 | 0.51 | 0.49 | 0.46 | 0.47 | 0.45 | 0.44 | 0.40 |
| 断面 10 | 0.50 | 0.38 | 0.49 | 0.45 | 0.41 | 0.43 | 0.40 |
| 断面 11 | 0.28 | 0.23 | 0.13 | 0.15 | 0.10 | 0.11 | 0.15 |
| 断面 12 | 0.62 | 0.58 | 0.47 | 0.44 | 0.43 | 0.42 | 0.40 |
| 断面 13 | 0.42 | 0.38 | 0.42 | 0.38 | 0.38 | 0.35 | 0.33 |
| 断面 14 | 0.45 | 0.46 | 0.45 | 0.43 | 0.41 | 0.35 | 0.37 |
以下和边沟断面11外，所有的实测流速皆大于0.3 m/s，满足设计要求。
但是，边沟断面1和边沟断面11的流速具有特殊性。由图9可见，两处皆位于氧化沟水流转弯以后的回流区，故纵向流速较小。但是，由于测量结果未能反映作为回流区应该具有的侧向流速和竖向流速，所以两处的实际流速应该更大，而且回流区紊动强烈，所以两处皆不可能出现活性污泥沉积的不良现象。
综上所述，氧化沟流场基本良好，任何位置皆不会出现活性污泥沉积。
4.2 氧化沟溶解氧场
2002年3月，调试小组进行了氧化沟溶解氧场测定。共布置了10个测量点，溶解氧测量点位置见图10。溶解氧测量结果见图11和图12。
图10 溶解氧测量点位置
图11 2002年3月边沟溶解氧测量结果（缺氧）
图12 2002年3月中沟溶解氧测量结果（好氧）
由于受到溶解氧探头电缆长度的限制，每点只能测量水下1.5 m深度处的溶解氧，但是，氧化沟混合充分，该处的溶解氧基本上可以代表整个断面的情况。
由图11可见，在转刷不开、水下推进器全开的条件下，氧化沟边沟处于缺氧状态，此时平均溶解氧在0.1～0.9 mg/L范围内，全部数据平均为0.36 mg/L，满足工艺要求。
显然，由于氧化沟刚从好氧阶段进入缺氧阶段 时溶解氧会高一些，然后逐渐降低，所以实测的边沟溶解氧数据有一定范围是合理的。
由图12可见，在转刷和水下推进器全开的条件下，氧化沟中沟处于好氧状态，此时平均溶解氧在4.12～7.37 mg/L范围内，全部数据平均为5.22 mg/L，满足工艺要求。
同样由于氧化沟刚从缺氧阶段进入好氧阶段时溶解氧会低一些，然后逐渐提高，所以实测的中沟溶解氧数据有一定范围，也是合理的。
值得注意的是，一般认为氧化沟的溶解氧只能达到3 mg/L左右的水平，而罗芳污水处理厂氧化沟好氧状态的中沟2002年3月17日测点2实测的溶解氧最高达到7.54 mg/L，当日中沟各测点平均溶解氧高达7.37 mg/L，大大高于文献所载的其它氧化沟，这应该是该厂处理效果优异的原因之一。这一现象说明该厂的设计优秀，曝气、搅拌设备良好，而且管理水平高。当然，工艺并不要求如此高的溶解氧，在实际运行中可以适当减少所开曝气转刷的数量，以减少能耗。
5 结语
深圳市罗芳污水处理厂二期工程各构筑物、设备能够正常运行，出水水质全面稳定达标，调试结果证明该工程是成功的。
二期工程生物除磷效果无疑达到国际先进水平，设计、建设、调试、管理方面的经验值得总结。
◇作者通讯处：610081四川省成都市星辉中路11号 中国市政工程西南设计研究院
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○邹利安 深圳市罗芳污水处理厂
林洪辉 深圳市益兰格环境技术有限公司