大型地埋式地表水类Ⅳ类出水标准污水厂工艺设计
合肥市清溪净水厂为设计规模20×104m3/d的大型地埋式污水处理厂，出水标准极为严苛，为地表水IV类标准，其中TN≤5mg/L，目前在国内仅此一例。针对总氮排放标准严苛的要求，在进一步挖掘改良A2/O二级处理工艺的去除能力基础上，深度处理采用后置反硝化深床滤池工艺，确保出水稳定达标。工程采用全地埋式设计，地下箱体占地面积仅37807m2。该工程已于2017年11月30日通过环保验收，正式进入商业运营。污水厂出水水质全面优于设计标准。
作者简介：马刚(1970-)，男，四川崇州人，大学本科，中国市政工程西南设计研究总院有限公司高级工程师，主要从事给水排水工程设计。
01项目概况
合肥市清溪净水厂设计规模20×104m3/d，一次建成。主要服务范围为合肥市南淝河上游望塘污水处理系统，服务面积约66km2。系统内还有一座已建望塘污水处理厂，设计规模18×104m3/d。两座污水处理厂通过厂外管线实现水量调配。
工程采用全地埋式设计，污水处理设施全部布置在地下，利用顶部建设市政休闲公园，面积约4万m2，效果图见图1。工程征地面积60019.47m2(含代征绿地，约90.02亩)，净水厂占地面积47846m2(71.77亩)，其中地下箱体占地面积37807m2(50.71亩)。
为保护巢湖水环境，本工程要求出水水质在稳定达到安徽省《巢湖流域城镇污水处理厂和工业行业主要水污染物排放限值》(DB34/2710-2016)基础上，COD、BOD、总磷、氨氮达到地表水IV类标准，总氮小于5mg/L。主要的设计进、出水水质指标见表1。
工程设计充分考虑进水的波动性及出水标准严苛性，生物处理采用具有针对性的“改良A2/O”工艺，深度处理采用“后置反硝化深床滤池”工艺，消毒采用“紫外消毒”工艺。污泥处理采用机械浓缩脱水一体机工艺，脱水后污泥(含水率≤80%)外运至污泥处理厂集中处置。
02工程总体设计
2.1工艺选择
根据进出水水质指标及特点，以及污水厂采用地埋式建设的要求，设计中有针对性地选择污水处理工艺：
(1)预处理工艺
由于进水中无机成分偏高，为降低进水中的无机成分对后续生化处理产生不利影响，本工程强化预处理是十分必要的。
设计中结合沉砂池与初沉池的特点，在预处理中采用大大缩短停留时间的沉淀池来取代沉砂池和严格意义的初沉池，简称速沉池。速沉池采用平流沉淀池形式，水力停留时间控制在15~20min。
(2)二级处理工艺
通过望塘厂处理经验，采用生物处理工艺可以稳定达到一级A出水标准。通过多方案比较，设计选用以改良A2/O工艺为二级处理工艺。通过对运行模式、功能区的布置进一步改进、优化，以满足本工程的需要。主要优化措施包括：
1)曝气池采用完全混合式布置，提高系统抗冲击负荷能力。
2)曝气池水深8.5m，减小曝气池占地面积，提高氧转移率，降低能耗。
3)分两段布置缺氧区，强化TN去除，以降低混合液回流比、减轻后续深度处理TN去除压力。
(3)深度处理工艺
本工程深度处理主要功能包括：
1)重点去除指标为TN，由于二级出水TN主要以NOx-N形式存在，需要选择具备反硝化功能的工艺来控制出水TN。通过反硝化对TN的去除，可以相应提高COD的去除效果。
2)进一步提高TP的去除率。根据对本工程污水性质的分析，TN、COD、SS三个指标具有关联性。通过对SS的去除，可以相应提高COD、TP的去除效果。
通过对活性砂滤池、反硝化深床滤池的比较，污水深度处理采用反硝化深床滤池工艺。
(4)污泥处理工艺
工程采用地埋式建设模式，建设用地紧张，卫生要求高。离心脱水机具有卫生条件好、占地小的特点，符合本工程的情况，因此，设计污泥处理采用离心脱水的方式。
结合本工程污水处理厂竖向布置，料仓采用钢筋混凝土结构形式，底部为倒锥形，便于泥饼滑动，无需安装破拱滑架装置，降低工程造价，简化运行维护工作。设污泥料仓2座，总容积200m3。
2.2工艺流程
工艺流程见图2。
2.3平面及竖向布置
厂区总平面布置见图3。
图3总平面布置图
地下箱体总平面布置见图4。
图4地下箱体平面布置图
03工程建设及运行情况
清溪净水厂于2015年11月开工建设，2017年9月开始调试运行，2017年11月正式投产。由于厂址位于合肥市二环以内，施工过程中，对工期影响较大的因素是土方外运。为节省工期，采用分片施工的方式。目前，还在进行池顶覆土、景观打造等工作。
图5基坑开挖
图6土建施工
图7设备调试
清溪净水厂已于2017年11月30日通过环保验收，正式进入商业运营。目前，污水厂运行了1组处理设施(共2组，每座处理能力10×104m3/d)，处理水量约8.5×104m3/d，运行良好，出水水质优于设计标准，出水TN≤5mg/L。2017年11~12月连续30天的实测进、出水水质见表2。
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