陳世金，孫理密，劉圣東，李晨晨，仇品潮，朱麗

（1.中交第三航務工程局有限公司，上海 200940；2.山東建筑大學熱能工程學院，山東濟南 250101；3.山東建筑大學市政與環(huán)境工程學院，山東濟南 250101）

工業(yè)污水排放是導致水環(huán)境污染的主要影響因素，其達標情況對水環(huán)境質(zhì)量的改善和保持至關重要。工業(yè)廢水水質(zhì)復雜，出水水質(zhì)要求日益嚴格，有些需要達到工藝回用標準，因此處理單元多、流程長，相應的占地面積較大；但企業(yè)用地受限，污水處理工程可用土地面積小與目標處理水量大存在沖突是普遍現(xiàn)象。同時，污水處理的綠色化、低碳化發(fā)展是必然的趨勢〔1-2〕，這對污水處理的工程設計是一項挑戰(zhàn)，因此集約化、低碳化設計是可行的解決思路。鑒于建設條件的特殊性，需要設計者在考慮相關設計規(guī)范要求的同時，又要依據(jù)工程實踐經(jīng)驗保證質(zhì)量并在安全的條件下進行靈活變通。因此，這類工程的成功案例對類似工程設計具有非常重要的參考價值和指導意義。筆者系統(tǒng)梳理了浙江某印染企業(yè)二期項目污水的工程設計經(jīng)驗，分析了整個工程設計的集約化、低碳化特征，為業(yè)界提供了一個可供參考的典型范例。

1 工程概況

浙江某印染企業(yè)位于浙江金華蘭溪市蘭創(chuàng)時尚紡織科技印染產(chǎn)業(yè)園內(nèi)，該公司于2020年啟動廠房擴建（二期）并招租印染企業(yè)入駐，為配套擴建項目的印染廢水處理，于2021年2月啟動二期印染廢水治理及中水回用工程（二期污水項目）建設，土建與設備安裝施工以及閉水試驗于2022年8月初結束。二期污水項目占地位于一期污水處理工程（規(guī)模2000 m3/d，占地7664 m2）東側，預留土地面積僅為4890 m2，業(yè)主要求二期工程處理規(guī)模達到8000 m3/d，并實現(xiàn)45%工藝回用。從建設條件看，可用土地面積小與待處理廢水量大、出水標準高的處理要求存在較大的不匹配性，對工藝設計及施工提出相當大的挑戰(zhàn)。一期和二期工程平面相對位置見圖1。

圖1 一期和二期工程占地平面位置Fig. 1 Layout plan of phase Ⅰ and phase Ⅱ projects

2 污水處理工藝流程

本工程的工藝流程見圖2。

整個工藝流程可劃分為預處理、一級處理、二級處理、三級處理及污泥處理5個單元，其中二級處理單元由厭氧膨脹顆粒污泥床（EGSB）+缺氧池（A）+好氧池（O）構成。整套流程包含構、建筑物14個，少部分與一期共用和在一期位置上改造，余者均在二期預留用地上新建，工程設計體現(xiàn)集約化和低碳化特點，并考慮出水可以穩(wěn)定達標，因此設置了以混凝沉淀工藝運行的終端沉淀池作為保障設施，具體情況見后續(xù)分析說明。

3 工程設計的集約化低碳化特征

3.1 二期工程與一期工程統(tǒng)籌設計

二期工程設計以利舊、以新帶老和設施共享為主要原則。利舊主要包括共用機械格柵渠、酸堿中和池、應急事故水池、污泥調(diào)理池；以新帶老主要是改造一期污泥處理車間并實現(xiàn)一、二期共用，淘汰一期污泥脫水設備，提高污泥處理效率和效果；設施共享包括：新建虹吸設施將一期調(diào)節(jié)池與二期調(diào)節(jié)池連通，實現(xiàn)污水調(diào)蓄目標；新建出水巴氏計量槽與一期共用，在一期好氧池頂部新建生物除臭設施并于一期共享，淘汰一期出水巴氏計量槽和堿液噴淋除臭設施。

3.2 處理構建筑物集成布局與雙層結構設計

主要處理單元集成于兩個矩形水池即綜合池一和綜合池二。綜合池一為雙層鋼砼結構，集成了曝氣調(diào)節(jié)池、初沉池、厭氧配水池和中間沉淀池。綜合池一下層為曝氣調(diào)節(jié)池，底部標高為-6.7 m，池頂標高為+0.3 m；其余水池布局在上層，池頂標高為+12 m，實物模型化圖見圖3，平面布局示意見圖4。

圖3 綜合池一、綜合池二和EGSB實物模型化圖（比例尺1∶7500）Fig. 3 Model of integrated pool，integrated poolⅡand EGSB（scale1∶7500）

圖4 綜合池一平面布局示意Fig. 4 Layout plan of the integrated poolⅠ

綜合池二集成了缺氧池+好氧池（A/O系統(tǒng)）、二沉池、終沉池、膜車間進水提升池、污泥濃縮池、加氯加藥間、鼓風機房、硝化液回流泵、在線監(jiān)測室，平面布局示意見圖5。

圖5 綜合池二平面布局示意Fig. 5 Layout plan of the integrated pool Ⅱ

A/O系統(tǒng)為單層構筑物，其中好氧池設計為泥膜組合工藝，前半段為普通活性污泥法，后半段為生物接觸氧化法（生物膜法），填料選用半軟性組合填料，分兩層安裝，單層高度為4 m。由于好氧池深度較深（12 m），池中安裝水下推流器，保障水流順暢通行。綜合池A/O系統(tǒng)以外的為雙層鋼砼結構，其中二沉池下部集成布局了污泥濃縮池、加藥間、鼓風機房、硝化液回流泵房；終沉池下層集中布局有辦公室、值班室、在線監(jiān)測室。綜合池二底部標高為-2.00 m，頂部標高為+10.00 m，其中下層構建筑物頂部標高為+4.00 m。

綜合池一和綜合池二的設計特點包括3個：1）雙層結構有效利用了空間；2）好氧反應池的泥膜組合工藝實現(xiàn)了高效處理污水；3）矩形水池集成布局可以共用池壁，節(jié)約了土建材料和建造工期。這種設計方法有效解決了土地面積與處理水量的突出矛盾，并實現(xiàn)了出水穩(wěn)定達標。

綜合池一和綜合池二各構筑物主要設計參數(shù)見表1。

表1 綜合池一和綜合池二各構筑物的主要設計參數(shù)Table 1 Parameters of each structure of integrated pool Ⅰ and integrated pool Ⅱ

3.3 厭氧EGSB鋼結構罐體高度國內(nèi)首位

本工程采用第三代厭氧反應器——EGSB，4座（圖3），直徑13.5 m，高度30 m，設計高度為國內(nèi)首位，且由于土地面積有限，施工難度極大。EGSB設計以高脫色率為主要原則，水力停留時間為51.4 h，COD容積負荷較低，為2.0 kg/（m3·d），遠小于《厭氧顆粒污泥膨脹床反應器廢水處理工程技術規(guī)范》（HJ 2023—2012）中給定的范圍〔10～30 kg/（m3·d）〕；設計反應器進水色度為640倍，類比相近停留時間的工程案例，反應器脫色率可達80%～90%，COD去除率達到60%，大大減輕后續(xù)處理單元的負荷〔3-4〕。厭氧基本不消耗動力，屬于高效節(jié)能設備，低碳特征明顯。

3.4 雙膜深度處理系統(tǒng)采用換向進水模式

設計采用超濾（UF）+反滲透（RO）雙膜系統(tǒng)進行深度處理，以達到回用水標準。膜系統(tǒng)的運行實踐表明RO膜組件由于進水中的雜質(zhì)會在膜表面積累，導致膜污染以及膜元件產(chǎn)水不均衡，需要頻繁化學清洗RO膜，這將產(chǎn)生清洗廢水和縮短膜壽命。本工程的RO膜采用進水于膜兩側的定期自動切換模式，可使膜面上的殘留物不易積累，延長清洗周期和膜壽命，減少化學清洗藥劑耗量、清洗廢水量和廢膜組件產(chǎn)生量，實現(xiàn)低碳化設計與應用。

3.5 生物除臭濾池高效節(jié)能

收集曝氣調(diào)節(jié)池、初沉池、中間沉淀池、厭氧配水池、缺氧池、污泥濃縮池的臭氣量約為21590 m3/h，采用除臭生物濾池工藝，并實現(xiàn)以新帶老目標。一期工程配套了雙堿吸收噴淋系統(tǒng)處理臭氣，但該處理場地勢較低，噴淋后排放高度為18 m，雖達到處理要求，但排放口與周圍村莊地勢高度相差不大，廢氣排放對周圍村莊造成不利的環(huán)境影響。二期工程設計時考慮將一期廢氣引入新建的4座除臭生物濾池一并處理，排氣筒設置在30 m高的EGSB頂部，很好地解決了臭氣對周圍大氣環(huán)境的二次污染問題。由于生物濾池具有優(yōu)勢菌群可根據(jù)廢氣成分的波動進行自我調(diào)整的優(yōu)點，無需人工干預，因此運行能耗低、自動化程度高。除臭設施建于一期好氧池頂部，有效利用了空間。

3.6 預留預埋位置和空間精準化設計

水質(zhì)復雜的工業(yè)污水處理流程一般較長，涉及單元之間的污水、污泥管線、儀表、電氣管線等連接之處的數(shù)量較多，如果預埋預留位置和空間偏位有遺漏，管線排布不優(yōu)化，后期的施工活動對水池的防裂非常不利，如管線排布過密可能導致混凝土開裂。本工程設計階段非常重視這一問題，圖紙經(jīng)多次內(nèi)部及外聘專家會審，防止出現(xiàn)預留不準、預埋不全等問題，保證了工程施工的順暢、安全和質(zhì)量。

4 工程運行效果與成本分析

4.1 工程運行效果分析

工程試運行45 d，進水量為4000 m3/d，每2 d取水樣進行檢測，試運行期間各單元處理效果分析見表2。

表2 工程運行效果分析Table 2 Analysis of engineering operation effect

試運行期間生產(chǎn)規(guī)模未達到滿負荷，廢水量僅為設計規(guī)模的50%。從終沉池出水水質(zhì)參數(shù)對標看，各指標均低于相應標準值，出水達標；EGSB的脫色率為87.5%，系統(tǒng)總脫色率達到98.1%。從運行時間分析，由于時間較短，EGSB的污泥多以絮狀存在，對有機物和色度的去除尚未達到峰值水平，今后EGSB穩(wěn)定運行并形成良好的顆粒污泥床后，污水的處理效果還有一定的改善潛力。此外由于試運行進水規(guī)模未達到滿負荷，以目前的運行效果預測滿負荷運行的效果可能存在一定的不確定性。

4.2 工程建設成本與運行成本分析

工程總投資=土建費用+工藝設備費用+工程設計費+其他費用=3246.25+3990.55+378.72+374.30=7989.82萬元。

由于膜車間尚未運行，其運行費用不計入成本核算。運行成本=電費+工資+藥劑費+維修費+設備折舊費+管理及其他費用=1.02+0.07+1.01+0.55+1.45+0.33=4.43元/t。終沉池試運行未投加絮凝劑，因此該成本比全部設施正常運行的費用會低些。

5 結語

浙江某印染企業(yè)二期項目8000 m3/d廢水處理工程具有工藝優(yōu)化、構建筑物集成布局與雙層結構設計、EGSB高度為國內(nèi)首位、預留預埋設計精準、設備選型高效節(jié)能，工程整體上集約化低碳化特征明顯，很好地解決了用地緊張與處理水量大、出水標準高之間的矛盾，高質(zhì)量的設計為高質(zhì)量的施工與設備安裝提供了保障，工程已順利通過竣工驗收，施工與設備安裝質(zhì)量得到驗收專家的一致肯定。工程試運行的效果表明，終沉池出水水質(zhì)較好，各指標均低于標準。該工程可以成為行業(yè)內(nèi)可供參考的典型范例。