廣州市石井地埋式凈水廠總體設計

潘穎雅，李昀濤

（廣州市市政工程設計研究院，廣東廣州 510060）

1 項目概況

廣州市石井凈水廠位于廣州市白云區張村，服務面積33.0 km2。一期污水處理規模15萬m3/d，初期雨水處理規模30萬m3/d；污泥干化至含水率不大于40%后外運處置。廠區用地面積15.37 hm2（按遠期30萬m3/d控地）。污水采用改良A2/O工藝+深度處理工藝，污泥處理采用脫水干化技術。

石井凈水廠為全地埋式污水處理廠，主體處理構筑物置于地下，上部空間設消毒池、變配電房、機修車間及綜合樓等建（構）筑物，其余面積用作綠化景觀。地埋式污水廠具有節省占地、景觀效果好、對周邊環境影響少等優點，得到越來越多的應用[1-3]。

2 工藝設計

2.1 設計規模

用現狀人口計算，建設用地、自來水量等校核污水量相比較，綜合污水系統內污水水量和初雨水量運行調控考慮，確定石井凈水廠一期建設規模為15萬m3/d，按遠期規模30萬m3/d控地。初雨處理設備規模為30萬m3/d。

2.2 設計水質

設計進水水質參考同系統內污水處理廠進水水質及同類城市污水廠進水水質情況確定。尾水受納水體為石井河。處理后出水水質應達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級A水質標準和廣東省地方標準《水污染物排放限制》（DB44/26-2001）一級標準。

初雨主要為雨季時來自污水管網的合流污水，包括降雨初期雨水與城市生活污水。結合國內外案例及廣州中心城區已建類似工程的設計和運行水質，考慮節省用地和節約投資，按照雨水一級強化工藝進行進、出水水質的設計，確定初雨進、出水水質。表1為石井凈水廠設計進、出水水質。

表1 石井凈水廠設計進、出水水質

2.3 工藝流程

工藝流程見圖1。

圖1 石井凈水廠工藝流程

2.4 總平面布置

石井凈水廠為地埋式布置，含地下與地面兩個構筑物層：將提升泵房、沉砂池、生化池、二沉池、貯泥池、脫水機房、高效沉淀池等構筑物置于地下層并控制運行過程中臭氣污染。消毒池、鼓風機房、變配電房、出水計量渠、機修車間及綜合樓等布置在地面層。地埋覆土厚度越深，工程造價越高。地面覆土控制在1.6 m，既滿足上部區域的建設需求，又達到節約投資的目的。圖2為地下負一層平面布置。

2.5 主要構筑物設計

2.5.1 粗格柵及提升泵房

圖2 地下負一層平面布置

粗格柵及提升泵房、細格柵及旋流沉砂池合建在地下負一層。按遠期60萬m3/d規模（30萬m3/d污水+30萬m3/d初雨）設計土建，一期45萬m3/d規模（15萬m3/d污水+30萬m3/d初雨）安裝設備。

粗格柵及提升泵房部分土建尺寸為30 m×30 m×17.3 m。粗格柵采用鋼絲繩牽引式格柵除污機：渠寬2.8 m，柵條間隙20 mm，N=3.0 kW；一期旱季運行1臺，雨季運行3臺。污水提升泵采用軸流泵：一期安裝6臺（2臺大泵4臺小泵）；一期旱季運行1大泵1小泵，雨季運行6臺泵。大泵單臺流量Q=1.31 m3/s，揚程H=2.2～8.3 m，功率N=220 kW；小泵單臺流量 0.87 m3/s，揚程 2.2～8.3 m，N=130 kW。

2.5.2 細格柵及旋流沉砂池

細格柵及沉砂池部分土建尺寸為53.1 m×23.3 m×5.7 m。一期安裝5臺轉鼓式細格柵：柵條間隙5 mm，渠寬2.7 m，單臺過水量1.48 m3/s，N=5.5 kW；一期旱季運行2臺，雨季運行5臺。安裝3臺旋流沉砂池：單池最大流量約7500 m3/h，停留時間約30 s；一期旱季運行2臺，雨季運行3臺。采用泵提排砂方式,一期設排砂泵2臺，單臺流量 12 L/s，N=2.2 kW。

2.5.3 改良A A O生化池

一期設2座，土建尺寸為120 m×60 m×6.9 m，有效水深5.8 m。池體采用方形池，分為厭氧區、缺氧區、好氧區。水力停留時間HRT=11.70 h，其中預缺氧池為0.37 h，厭氧池為0.93 h，缺氧池為5.39 h，好氧區為5.01 h。污泥濃度MLSS=3.5 g/L，污泥負荷 Fw=0.110 kgBOD/(kgMLSS.d)，泥齡 10.48 d；采用微孔鼓風曝氣充氧，氣水比5.56︰1。污泥回流比R=50%～100%，混合液回流比R=200%。每座池設置37臺潛水式攪拌器，回流污泥采用3臺變頻調速潛水軸流泵，混合液回流采用3臺變頻調速潛水泵，好氧區采用盤式微孔曝氣器。

2.5.4 矩形周進周出二沉池

一期設2座，土建尺寸為60 m×67 m×4.6 m。每座池分8格，單格寬為7.5 m，沉淀區長為58.6 m，池面有效水深3.4 m，總深為4.6 m。平均流量時停留時間4.9 h，設計表面負荷為0.95 m3/(m2·h)。每座池設8臺鏈式刮泥刮渣機(工作寬度為4.3 m，工作長度為56 m)、56臺DN200污泥控制閥。

2.5.5 高效沉淀池（含高效濃縮池）

高效沉淀池用于初雨處理，污水三級處理及其污泥濃縮。共5組，土建尺寸為63.2 m×38.0 m×7.8 m。每組均包括混合、絮凝和沉淀濃縮區。旱季時，污水三級處理部分使用4組，總規模共15萬m3/d。雨季時，污水三級處理部分使用2組，規模共15萬m3/d；初雨處理部分使用2組，規模共30萬m3/d。上述4組沉淀區污泥均排至（污泥濃縮）高效沉淀池（1組），雨季規模2.9萬m3/d，旱季規模1.1萬m3/d。

表2為高效沉淀池設計參數。

表2 高效沉淀池設計參數表

2.5.6 紫外消毒池

紫外消毒池一座，土建尺寸為14.3 m×13.7 m×4.6 m。設4條渠道。土建規模為30萬m3/d，設備安裝按15萬m3/d建設。

2.5.7 污泥濃縮池及干化車間

該項目的污泥包括剩余污泥、深度處理段污泥和初雨處理污泥三部分，前者進入污泥濃縮池，剩余污泥量24TDs/d，含水率98%；后兩者進入（污泥濃縮）高效沉淀池，污泥量54 TDs/d，含水率96%；濃縮后污泥均泵送至脫水干化一體機，脫水后污泥含水率小于40%。脫水干化間平面B×A=60 m×52.5 m。設螺桿泵 4臺，單臺 Q=85 m3/h，H=1.0 MPa，N=37 kW。脫水干化一體機4臺，單臺過濾面積500 m2，3用1備；一個脫水干化周期4 h，旱季每臺每天運行24 h，共6批次；雨季4臺干化機全部開啟，生化段暫停排泥。設2座污泥調質池，單座有效容積280 m3。設2座活底污泥料倉，單座有效容積 60 m3。

2.5.8 加藥間

為化學除磷、高效沉淀池及污泥脫水干化加藥。除磷投藥量1.74 kgAl/kgP；污泥調制采用液體 PAC（濃度 10%），投藥量 30～50 kgPAC/tDS；絮凝劑采用干粉狀陽離子型PAM，投藥量 1～3 kgPAM/tDS。設制藥裝置一套：20 kg干藥/h(濃度為0.3%～0.5%的溶液)。

高效沉淀池加藥單元配置6臺PACL隔膜加藥泵，3臺大泵3臺小泵，旱季和雨季時大小泵均采用2用1備方式運行。配置6臺PAM投加螺桿泵，3臺大泵3臺小泵，在旱季和雨季時小泵和大泵均采用2用1備方式運行。混凝劑投加量（Al2O3濃度10%）：旱季投加 51 mg/L；雨季（初雨）投加 293 mg/L；絮凝劑（旱季陰離子型 PAM）投加量：旱季1.0 mg/L；雨季（初雨）1.5 mg/L。

2.5.9 鼓風機房

生化鼓風機房為生化池供氧，土建尺寸為41.5 m×15.0 m，選用3臺單級高速離心鼓風機，單臺風量為 290 m3/min，風壓為70 kPa，N=400 kW。

3 設計特點

3.1 地下組團式布置

石井凈水廠采用組團式緊湊布置，主要處理構筑物建于地下，共分為粗格柵、進水泵房、細格柵及旋流沉砂池，AAO生化池及二沉池，污泥干化車間等組團，通過地下負一層車道下的綜合管溝相通，集中布置設備及地面層開孔。具有以下特點：

（1）地下模塊化緊湊布置，節省占地；

（2）減少了構(建)筑物間距離，工藝流程能量損耗減少；

（3）組團功能區集中，便于設備維護，便于廠區日常運行管理；

（4）臭氣在地下層進行收集并分區域集中除臭，避免臭氣外溢對周邊環境的影響；

（5）主要構筑物置于地下，上部空間土地充分考慮綠化和景觀，與周邊環境和諧統一。

3.2 多模式運行的高效沉淀池

石井廠內使用高效沉淀池實現初雨一級處理，污水深度處理。雨季時，合流污水（含初雨）經粗格柵、提升泵房、細格柵、沉砂池處理后送至高效沉淀池進行一級強化處理；旱季時，高效沉淀池用于污水的深度處理，避免了構筑物的旱季閑置。高效沉淀池由旱季深度處理轉換為雨季合流污水處理時，在原池內切換，帶泥啟動，解決了雨季合流污水處理設施快速啟動的問題。

3.3 土建優化設計

石井進水廠基坑深度約15 m，周長約890 m，面積約36772 m2。根據地質鉆探報告及地形條件，基坑深度范圍約為3.0～5.0 m深的淤泥層，3.0 m左右的砂層，滲透性大，采用連續墻+錨索支護結構支護體系。在坑內局部區域需進行坑內加固，以確保基坑隆起安全。采用ф500水泥攪拌樁@1000×1000進行坑內加固，樁長10 m(有效樁長5 m+空樁5 m)。方案整體性好，基坑變形小，施工時對周邊環境影響較小，安全性高。

3.4 安全有效的通風系統

石井凈水廠地下處理構筑物除單獨加蓋除臭外，地下其余空間均考慮機械通風。通風系統地共劃分19個系統，送、排風機采用箱式的離心風機。排風經活性炭吸附處理后高空排放。室外新風經污水再生水冷卻處理至約27.5℃送入室內。

地下空間按建筑防火分區布置劃分防煙分區，共設置5臺排煙機負責地下空間各區域的排煙，各防煙分區按不大于500 m2進行劃分并設置常閉的板式排煙口。對于無自然補風的區域設置相應的機械補風系統。

4 結語

石井凈水廠采用地埋式組團布置，主要污水處理設施置于地下，地面空間景觀效果佳，與周邊環境和諧統一。該項目可處理污水和初期雨水，污染物削減量可達BOD522.5 t/d，CODCr39.0 t/d，SS 25.5 t/d，NH3-N3.75 t/d，TN 3.0 t/d，TP 0.525 t/d，運行后可減少大量污染物排至石井河。

[1]張學兵，陳雯，陽佳中，等.深圳市布吉污水處理廠工程建設及設計特點[J].給水排水，2008，34（8），25-27.

[2]施衛娟.金港地下污水處理廠建設實踐與探索[J].西南給水排水，2013，35（4），21-23.

[3]李捷，隋軍，馬振強，等.昆明市第九、十污水處理廠的設計要點[J].中國給水排水，2013，29（6），58-60.