概況
西安市污水處理廠位於西安市西北郊，始建於1956年，1998年西安市污水處理廠利用丹麥政府貸款，引進丹麥克魯格公司工藝技術進行設備改造。2001年6月全部工程結束並進入調試、運行。處理規模16萬m3/d。污水處理廠主要接納西安市環城西路以西、三橋皂河以東、南至大環河約140多家的工業污水和近50萬居民的生活污水，流域面積約2500m2，處理後出水水質達到國家排放標準。
污水處理流程
30%的化工印染污水及70%的生活污水進入水廠後，先經過粗格柵間,通過兩套背耙式粗格柵將污水中粗大的漂浮物攔截，保護水泵不受損害。格柵為鍍鋅條，有足夠的剛度和強度，避免被大型漂浮物碰彎。污水經提升泵房後進入細絡柵間。在城市污水中有大量小型漂浮物，如塑膠袋，樹葉，菜渣等等，它們很容易穿過粗格柵到處理構築物里，漂浮在水面上，影響景觀和曝氣系統。因此必須設細格柵攔截細小漂浮物。分離後的垃圾用螺鏇型的脫水機脫水，由壓渣泵送至地面。污水繼續流到曝氣沉砂池。粒徑大於0.2mm的砂粒將被去除，以達到保護機械和管道免受磨損，減輕沉澱池負擔的目的。在曝氣的作用下，可以取得較為純淨的砂粒，有機物只占5%左右。
1水質標準與工藝流程
綜合可行性研究報告和污水廠1995年10月～1996年12月之間進廠水質分析報告，中、丹技術專家對本流域範圍內的污水水質、水量、回用水水質、水量進行了綜合性分析，確定了該廠設計規模和水質標準。(1)進水水質(生活污水占30%，工業廢水占70%)；BOD=275mg/LCOD=560mg/L,SS=265mg/L,TN=50mg/L,TP=11.3mg/L,NH3-N=33mg/L。(2)出水水質標準如表1所示。表1污水處理廠各處理工藝出水水質項目
A/O系統中負荷系統終沉池後砂濾池後終沉池後BOD(mg/L)≤20≤10≤20COD(mg/L)≤100≤50≤100SS(mg/L)≤20≤5≤20NH3-N(mg/L)≤10≤5≤2.5TN(mg/L)≤15≤15TP(mg/L)≤3≤1(3)污水處理工藝流程：西安市鄧家村污水處理廠改造工程利用丹麥政府低息貸款，並從丹麥某公司引進主要設備和儀表。經改造後的污水及污泥處理工藝流程如圖1所示。圖1污水、污泥處理工藝流程2主要構築物及設備設計污水處理廠主要新(設)建工藝系統及設備有格柵間、曝氣沉砂池、A/O工藝系統、回用水系統、中等負荷系統及污泥處理系統，現對具體各項設計選型詳述如下：2.1一級處理系統(1)粗格柵間。污水進入提升泵站之前，要通過現有兩套背耙式粗格柵，格柵間隙為25mm，寬度1.5m，柵渣由螺鏇輸送器和壓渣泵送至地面。設計引進螺鏇輸送機長4.5m,流量4m/d1台，柵渣壓送泵長1.6m，流量3m/h，配電機功率1.55kW1台。粗格柵的運行是根據格柵前後水位差或時間來控制。(2)污水提升泵房。污水提升泵房利用現有建築物和部分設備。總計6台水泵，其中4台利用原有設備，單台流量為2016m/h，2台為新更換設備，單台流量為2020m/h，揚程13m，4用2備。水泵的運轉由集水井中的液位計來控制。(3)細絡柵間。為去除污水中漂浮物質，以保證後續處理構築物正常運行，設計新增細格柵。細格柵間建在單管出水井與曝氣沉砂池之間，長10.6m，寬8.0m共兩層，一層為彭風機間(供沉砂池曝氣用)和電氣控制間，二層安裝DN53型弧型格柵共5台，每台寬度1.05m，柵條間隙10mm，自動清渣，配電機功率0.55kW。另外，二層還設有事故平板格柵1台，寬度1.5m，手動清渣，間隙50mm，無軸螺鏇輸送機1台，全長11.8m，直徑285mm，電機功率2.2kW，除渣能力5m/d，用於將柵渣送出池外。格柵的運行由格柵前後水位差或時間來控制。(4)曝氣沉砂池。利用現有曝氣沉砂池，拆除更換現有除砂、曝氣設備。沉砂池1座2格，每格長24.0m，寬3.3m，有效水深3.3m；水力停留時間：平均流量時6min，高峰流量時4min。沉砂池上設有長度6.4m橋式除砂機1台，橋上配有淹沒式吸砂泵2台，流量11.0L/s，功率1.3kW，將池底沉砂抽送入貯砂槽，經砂水分離器(0.75kW)脫水後裝槽車運出。沉砂池曝氣採用氣水比為0.1～0.2，引進BLS80型鼓風機2台，1用1備，額定風量668m/h，功率15kW。(5)初沉池配水井及計量設備。利用現有的初沉池配水井，污水經配水井後通過管道上安裝的電磁流量計，進入初沉池。電磁流量計讀數顯示在污水廠SCADA系統中，記錄每日最大、最小的流量及日流量、月流量和年流量。(6)初次沉澱池。利用現有初次沉澱池，主要更換初沉池出水堰及集水槽，並對刮泥機進行大修檢查，更換部分零件。初沉池總計2座，每座直徑45m，旱季流量時水力停留時為2.5h，高峰流量時停留時間為1.7h。結合現有初沉池運行情況及污染物實際去除率，設計SS去除率為47.5%，BOD和COD去除為30%，NH3-N去除率為7%～10%，總磷去除率為15%。另外，改造後初沉池設定刮浮渣裝置。(7)曝氣池配水井。設計新建1座曝氣池配水井，來自初沉池的污水經此配水井後分為三條水線：一是進入A/O生物處理系統(高峰時流量2500m/h，占總流量的31%)；二是進入新建中負荷生物處理系統(高峰時流量3500m/h，占總流量的44%)；三是經配水井後直接排放進入接納水體(高峰時流量2000m/h，占總流量的25%)。配水井為地上式鋼筋砼結構，平面尺寸為6.9m×5.9m，出水採用固定式溢流堰，其中進入A/O系統堰長L1=3.0m,進入中負荷系統堰長L2=2.4m，直接排放堰長L3=1.5m，堰上水頭為0.16m。2.2二級處理及回用水處理系統2.2.1A/O及回用水處理系統設計將現有曝氣池改為A/O處理工藝，該工藝包括預反硝化池(預反硝化回流污泥中的氮)、用於控制絲狀菌生長的選擇池以及增強生物除磷脫氮的內循環過程。為達到上述條件，現有曝氣池需加高0.5m，以滿足工藝要求的停留時間和池體容積。A/O處理工藝如圖2所示。圖2A/O處理工藝流程設計曝氣池分為平行兩組，每組尺寸為：長×寬×水深=50.0m×6.0m×(5.10～4.9m)，其中；預反硝化池，每組容積為1350m，水深5.1m；選擇池每組容積為260m，水深5.05m，厭氧池每組溶積為1330m，水深5.0m；缺氧池每組容積為665m。水深4.95m，好氧池每組容積為9770m，水深4.90m，單組系列容積13375m。設計水力停留時間為12.83h，污泥負荷0.09kgBOD/(kgMLSS·d)，MLSS濃度4000mg/L，污泥產率為0.78kgSS/kgBOD,污泥齡為15.3d，其中好氧泥齡為10.5d。每組的預反硝化池、厭氧池、反硝化池分別設定水下攪拌器2台(每組總計6台)，配電機功率3.0kW，選擇池設定水下攪拌器2台，配電機功率1.5kW。曝氣池好氧廊道布置NOPON膜擴散微孔曝氣頭，並以遞減方式安裝，以適應不同的空氣量需要，兩組曝氣池共安裝KKR300型曝氣頭3000個。其中曝氣池前半部分布設1760個，後半池為1240個。為了有效地控制A/O系統的運行，每組設定RCP5036型淹沒式混合液回流泵1台，流量1325m/h，配電機功率10kW，內回流比為100%～125%。活性污泥回流系統設DN800電磁流量計1台，同時，兩組反應池內還設定溶解氧測定儀4台，溫度計2台，與中心控制室相連。控制系統可按池中溶解氧大小，自動調節風機風量，在配氣管上設定Y型過濾器以降低曝氣頭維修工作量。(2)A/O系統終沉池。採用圓形輻流式沉澱池，共3座，每座直徑36m，池邊水深4.8m，表面負荷0.82m/(m·h)，水力停留時間為5.8h，每座配1台長19.6m半橋式刮泥機，功率為0.37kW，橋式刮泥機連續運轉，浮渣自動排除，回流污泥量最大為2500m/h，回流比為80%～100%。(3)A/O系統污泥泵房。活性污泥回流與剩餘污泥排放分別採用AFB2021.1和AFP0841.1型淹沒式潛水泵各3台，每座終沉池兩種型號的泵各1台，設計污泥泵房2座，分別建於終沉池之間，其中一座泵房寬4.0m，長13.9m，另外一座泵房寬4.0m，長6.55m，地下式鋼筋砼結構。回流污泥泵流量450m/h，揚程6.0m，剩餘污泥泵流量40m/h，楊程6.5m，電機功率分別為11kW和1.95kW，當發生故障時淹沒式潛水泵更換檢修方便，污泥泵房設於地下，一般無需專人操作管理。(4)A/O系統終沉池藥劑投加站。A/O系統包括使用強化生物除磷，設計投加氯化鐵以降低沉澱池出水中磷的濃度，由於氯化鐵具有較好的絮凝作用，活性污泥在終沉池中將會更好的沉澱。藥劑投加點設在終沉池配水井，選用R412型隔膜式藥劑泵2台，1用1備，投加流量為0～550L/h，揚程30m，配電機功率為0.55kW，藥劑的投加量是按A/O系統的進水量通過變頻調速來控制。(5)砂濾池提升泵站。A/O系統終沉池出水經提升後進入砂濾池，泵站中設有溢流堰及事故出水管路，以防止停電或水泵機械故障，設計AFP3003.1型潛水泵3台(2用1備)，單台流量?1325?m/h，揚程8m，電機功率為30kW，泵房為地下式鋼筋砼結構，長10.0m，寬7.0m。(6)砂濾池及反衝洗泵房。A/O系統出水經砂濾池進行最終淨化，設計砂濾池分為兩組，共分12格，每格尺寸為5.5m×4.35m。濾料為單層，頂層為砂層，其它支持層為一定級配的礫石和碎石，濾料的組成如下：頂層厚1.20m,砂層，粒徑1.7～2.2mm；第二層厚0.10m，礫石，粒徑3～5mm；第三層厚0.10m,碎石，粒徑5～8mm；第四層厚0.10m，碎石，粒徑18～25mm；第五層厚0.15m，碎石，粒徑25～35mm；合計總厚度1.65m。設計濾池採用氣水反衝洗，主要設計參數：平均表面負荷9.5m/(m·/h)，最高為10m/(m·h)，氣沖強度60m/(m·h)水沖強度40m/(m·h)。當砂濾池水位達到一定液位，反衝洗過程即開始，液位計傳輸必要的信號，每次只反衝洗一格，每格濾池每天反衝洗一次。設計反衝洗操作分為三個步驟：首先是氣沖5～10min，然後是大泵開啟水反衝洗5～7min，最後是氣水聯合反衝，其中氣沖3～5min，小泵水反衝洗5～7min。反衝洗水經砂濾池後水流入反衝洗儲水池，在滿足反衝洗水量(最大25000m/d)後，多餘的水經溢流堰進入回用水蓄水池。反衝洗水池中安裝一大一小潛水泵，其中大泵為AFP3003型，流量為950m/h，揚程8m，配電機功率30kW；小泵為AFP1543型，流量為350m/h，揚程8m，配電機功率16kW。另外設定BLS100型羅茲鼓風機2台，1用1備，風量為1450m/h，風壓為0.1MPa。(7)回用水蓄水池及加壓泵房。由於廠地所限，蓄水池共設1座，分2格，單格平面尺寸為16m×44m，有效水深4.3m，單格容積為3000m，總容積6000m，占回用水系統處理水量的10%。蓄水池為地下式鋼筋砼結構，池內設有液位變送器1台。加壓泵房設計能力為6萬m/h，按照回用水管網要求，出廠壓力為0.35MPa。泵房內設4台流量為864～1332m/h，楊程為30～40m,功率為160kW離心泵，3用1備，均為變頻調速控制。水泵的運行是通過管網壓力和蓄水池內液位信號來控制，實現恆壓供水。(8)加氯系統。濾後水採用液氯進行消毒，投氯點設在蓄水池的進水處，投氯量按10mg/L設計。加氯間平面尺寸23.4m×9m，分為三大部分：氯瓶機間和值班室。加氯間位於濾池和蓄水池之間，離投氯點較近。加氯間、加氯間內設有Fx4800型真空加氯機2台(1用1備)及其它相應附屬設備，加氯量為40kg/h。根據余氯信號和流量信號控制投氯量。氯瓶間設定漏氯報警儀，以確保工作人員安全和消除環境污染。2.2沖負荷處理系統(1)中負荷系統曝氣池。設計曝氣池兩組並列運行，主要用來去除BOD，不要求脫氮除磷，每組平面尺寸長×寬×水深=65.0m×9.7m×4.9m曝氣池前端設定控制絲狀菌生長的選擇池，選擇池容積260m，共2格，好氧曝氣池每組容積為5715m,合計每組容積為5975m，總容積為11950m，水力停留時間為5.75h，污泥負荷0.20kgBOD/(kgMLSS·d)，MLSS度3500mg/L，污泥產率0.9kgSS/kgBOD，污泥齡為6.5d。選擇池中設定水下攪拌器1台，配電機功率為22kW。每組曝氣池好氧廊道分2格，布置YMB型微孔曝氣器，並以遞減方式安裝以適應不同的空氣量需要。兩組曝氣池共安裝D215曝氣頭4670個，60%安裝在曝氣池前半部分，配氣管道上設定Y型過濾器總計24個。同時，兩組曝氣池中還設定溶解氧測定儀2台，溫度計2台，可按池中溶解氧大小，調節鼓風機風量。(2)中負荷系統終沉池。設計利用現有圓形周邊進水周邊出水沉澱池，共3座，每座直徑為36m，池邊水深4.6m，表面負荷1.15m/(m·h)，水力停留時間4.7h。利用原有刮泥機，並進行大檢修，更換刮泥機損壞零件以及更換出水堰等。終沉池排泥量可視池內污泥界面高度，調節錐形泥閥，使排泥量與產泥量相協調以保持沉澱池處於最佳工況。剩餘污泥經污泥泵房排至初沉池，並與初沉污泥混合後共同沉澱。(3)中負荷系統污泥泵房。利用現有污泥泵房的土建和集泥井並進行適當改造，污泥體積質量為7.5～8.0g/L，污泥回流比例80%，泵房安裝AFP3003.1型淹沒式潛水泵3台(2用1備)，流量為1050m/h，揚程為8m；剩餘污泥採用WQ70-12-5.5型淹沒式潛水泵2台(1用1備)，流量為70m/h，揚程為12m，配電機功率為5.5kW。回流污泥泵的運行由集泥並中液位計控制，污泥泵每天自動切換，通常2台泵運行。剩餘污泥泵按時間控制，每天總的運轉時間設定在SCADAS系統中，每隔20min一台泵運轉，運轉時間約10min。2.3鼓風系統和污泥處理系統2.3.1鼓風系統A/O和中負荷系統共用的鼓風系統，利用現有鼓風機房及附屬值班配電間。機房平面尺寸30m×12m，安裝KA10V-GL210型離心風機共4台(其中A/O系統2台，中負荷系統1台，另一台為兩個系統共同備用)，風機具有連續可變輸氣量，單台輸氣量為4900～14000m/h，風壓0.06MPa，配電機動率為315kW，風機可調節擴散葉片的角度，風量在35%～100%範圍內變動，相應電機功率隨之變化。每颱風機自配控制器，根據曝氣池中溶解氧計傳輸的信號，自動調節鼓風機進風葉片，相應調節輸氣量。整個系統有自動開停程式，也可手動選擇操作。2.3.2污泥處理系統(1)A/O、中負荷污泥處理系統。污泥處理系統除污泥脫水機房及附屬設備之外，均利用現有處理設施。其中A/O系統污泥不經消化直接進入原有二次重力濃縮池，直徑15m，周邊水深3.9m，表面負荷為20kgSS/(m·d)，A/O系統剩餘污泥量為900m/d(7200kg/d)，污泥含水率為99.2%，經直接濃縮後污泥含水率為97.5～98%，污泥量為320m/d。中負荷系統污泥需經濃縮-預熱-消化過程。均利用原有處理設施，並適當維修更換。設計初沉池污泥量為14000kgSS/d，中負荷剩餘污泥量5300kgSS/d,合計污泥量為19300kgSS/d，污泥含水率按99%計，即污泥量1950m/d。經8座原有重力式濃縮池濃縮後，污泥含水率降低為95%～96%，相應污泥量為450m/d。污泥消化池總計6座，其中直徑14.0m,高10.75m，4座，總體積為4×1300m；直徑20m，高12.8m，2座，總體積為2×3450m。污泥消化溫度控制在33～35℃，停留時間為27d，沼氣產量為6000～6500m/d。(2)污泥脫水機房。A/O和中負荷系統污泥各自進入不同的污泥均質池，然後分別進入污泥脫水機進行機械脫水。利用現有污泥脫水機房和附屬值班、配電間等。機房平面尺寸為65m×15m，安裝KD10型帶式壓濾機2台(1用1備)，每台頻寬2m，處理能力為16～21m/h；國產WKYQA-2型帶式壓濾機2台，頻寬2m，單台能力15～18m/h，脫水後污泥含水率小於80%。脫水機房兩班制工作，脫水泥餅約140m/d。其它附屬設備包括：A/O系統10-6L型螺桿泵3台(2用1備)，流量為15.5m/h，電機功率4kW，CR8-80型反衝洗泵3台(2用1備)流量為10/h，揚程60m，電機功率3.0kW。中負荷系統NM053.1S型螺桿泵3台，流量為15.5m/h，電機功率3kW;反衝洗泵3台(2用1備)，流量8.0m/h，揚程為69m，電機功率3kW；SV3型自動聚合物投加設備2套，投加量為3～5kg/TSS;?Φ?285型無軸螺鏇輸送機4台長度10m，分別與壓濾機配套。藥劑製備與投加、進泥、脫水、出泥和清洗等過程均可實施自控聯動操作。3結語(1)西安市鄧家村污水處理廠改造工程為貸款項目，其國外貸款主要用於購置設備和儀表。為了發揮其工程投資效益，設備引進方案應結合工藝需要和貸款國的技術優勢，重視降低能耗和處理成本。(2)按要求確定不同工藝流程。鄧家村污水廠改造工程設計按照污水回用與二級生物處理不同要求，結合污水廠現有可利用的廠地，設計在工藝方案比較的基礎上，採用了技術成熟、處理效果穩定、適應性強的A/O系統(脫氮、除磷)和中負荷系統，使污水廠的出水水質能夠滿足不同目的要求。在污泥處理上，A/O系統設計採用了直接濃縮脫水的工藝流程，以有限的資金著重在"水"的深度處理上下功夫，中負荷系統利用現有污泥處理設施(即濃縮-預熱-消化)，基建投資重點突出。脫水後的污泥與城市垃圾一併填埋或堆肥。(3)自控檢測設計原則符合國情。改造工程結合污水廠現狀，自控系統設計以集中監測、分散控制的原則，中心控制室可對全廠的各工況實現監控。PLC系統設計是由中心監控計算機及7個現場PLC子站組成集散型控制系統，現場PLC子站可顯示局部工藝流程圖。自控設備本著合理、實用、可靠性高，符合國情和水處理特點的原則。引進國外先進的污水處理設備和控制儀表。
