沙特第九污水處理廠第五期工程的設(shè)計與運行

張 建 明

(北京桑德環(huán)境工程有限公司，北京 101102)

沙特第九污水處理廠第五期工程的設(shè)計與運行

張 建 明

(北京桑德環(huán)境工程有限公司，北京 101102)

以沙特阿拉伯第九污水處理廠第五期工程為例，介紹了該水廠的曝氣除砂工藝，對格柵間、曝氣沉砂池、初沉池、A/O池、二沉池等主要構(gòu)筑物以及設(shè)計參數(shù)進行了研究，總結(jié)了該項目的設(shè)計難點以及設(shè)計運行中存在的一些問題，為以后中東地區(qū)的污水處理廠設(shè)計積累了寶貴經(jīng)驗。

污水處理廠，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，灌溉，運行

1 項目概況

沙特阿拉伯朱拜勒及延布電力、水利公共事業(yè)公司轄下的Tareeq Al-Matar第九污水處理廠位于朱拜勒市，瀕臨波斯灣。該水廠由第一階段工程和第二階段工程組成，目前共五期。第一階段工程在20世紀(jì)80年代中期建成，共分四期；第二階段工程即第五期，為新建項目，項目合同額3.18億沙幣，約5.6億人民幣。第五期工程主要處理來自朱拜勒市第二工業(yè)區(qū)的生活污水及部分工業(yè)廢水，設(shè)計規(guī)模近期5.5萬m3/d，遠(yuǎn)期7.2萬m3/d。土建按照遠(yuǎn)期設(shè)計，設(shè)備按照近期安裝。

2 設(shè)計進出水水質(zhì)

沙特阿拉伯地處沙漠地區(qū)，水資源匱乏，所以污水處理廠的出水必須達到皇家委員會(RCER-2004)灌溉標(biāo)準(zhǔn)。具體的設(shè)計進出水水質(zhì)見表1。

表1 設(shè)計進出水水質(zhì)

3 工藝設(shè)計

3.1 工藝流程

根據(jù)表1中數(shù)據(jù)可知，來水COD值雖偏高，但B/C值為0.45，表明可生化性良好。根據(jù)皇家委員會(RCER)灌溉標(biāo)準(zhǔn)(2004)可知，出水對總磷沒有要求，所以僅考慮脫氮即可，又BOD5/TKN=5.45，所以主工藝可采用A/O法。由于朱拜勒市處于沙漠地區(qū)，所以污水廠的預(yù)處理要充分考慮除砂。大型污水廠除砂系統(tǒng)常采用旋流除砂和曝氣除砂兩種工藝，該水廠設(shè)計應(yīng)采用曝氣除砂工藝，理由如下：1)通過曝氣沉砂池的曝氣過程，能使砂子上的有機物和砂子剝離，有利于后續(xù)生化系統(tǒng)運行；2)沙特地區(qū)氣溫高，砂子較潔凈、有機物含量少，可減少臭味的產(chǎn)生，從而減小除臭系統(tǒng)的負(fù)荷。另外，為了保證出水的懸浮物濃度，二沉池后增加砂濾系統(tǒng),具體工藝流程見圖1。

3.2 主要構(gòu)筑物

1)格柵間和曝氣沉砂池。格柵間和曝氣沉砂池合建，地上式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。格柵間設(shè)置細(xì)格柵3臺，2用1備，每臺格柵柵條間距6 mm，柵前水深1.1 m，過柵流速0.75 m/s，按照角度75°。曝氣沉砂池4格，近期使用3格，總水力停留時間5 min，配置橋式吸砂撇渣機3臺；砂水分離器3臺，2用1備；羅茨鼓風(fēng)機4臺，3用1備。

2)初沉池。初沉池設(shè)計4座，近期使用3座。采用中心進水，周邊出水的輻流式沉淀池，設(shè)計表面負(fù)荷2 m3/m2/h。每座設(shè)計直徑28 m，水深4.6 m。每個初沉池配置1臺周邊傳動刮泥機，功率為0.92 kW，周邊線速度為2 m/min。系統(tǒng)設(shè)計產(chǎn)泥量為438 m3/d，污泥濃度1 006 kg/m3，污泥含水率為97%。

3)A/O池。初沉池的出水和二沉池的回流污泥在A/O池分配井中混合均勻后，通過堰板配水至3組A/O池，每組A/O池進水口通過電動閘門來控制。A/O池的缺氧區(qū)設(shè)計水力停留時間3.5 h，共配置6臺12 kW的機械攪拌器；好氧區(qū)設(shè)計水力停留時間15 h，污泥濃度3 500 mg/L，共配置1 344對微孔曝氣管和6臺變頻內(nèi)回流泵。曝氣系統(tǒng)采用鼓風(fēng)曝氣，設(shè)置4臺變頻離心風(fēng)機，3用1備，每臺風(fēng)機風(fēng)量100 m3/min，風(fēng)壓7 m。每臺內(nèi)回流泵的流量為515 L/s，揚程1.3 m，回流比調(diào)節(jié)范圍為100%～400%。

4)二沉池。二沉池設(shè)計4座，近期使用3座。采用周進進水，周處出水的輻流式沉淀池，設(shè)計表面負(fù)荷0.78 m3/m2/h。每座設(shè)計直徑為36 m，水深3 m，水力停留時間3.5 h，每座配備1臺中心傳動單管刮吸泥機。

5)過濾系統(tǒng)。過濾系統(tǒng)主要由提升泵站，加藥系統(tǒng)，過濾系統(tǒng)，反洗系統(tǒng)四部分組成。其中提升泵站有效容積288 m3，內(nèi)置立式離心提升泵5臺，2用2輔助1備，每臺泵的流量為1 440 m3/h，揚程36 m，功率200 kW；過濾系統(tǒng)采用12臺水平式過濾罐，直徑3 m，長12 m，過濾速率7 m3/(m2·h)，過濾器內(nèi)濾料由450 mm厚無煙煤和350厚的石英砂兩部分組成；反洗系統(tǒng)由水反洗系統(tǒng)和氣反洗系統(tǒng)組成，水洗系統(tǒng)設(shè)置2臺離心式反洗泵，氣洗系統(tǒng)設(shè)置2臺羅茨風(fēng)機。反洗次序為氣體反洗5 min，反洗強度15 L/(m2·s)；清水反洗10 min，反洗強度10 L/(m2·s)。

6)污泥處理系統(tǒng)。污泥處理系統(tǒng)主要由初沉污泥泵站，二沉污泥泵站，污泥濃縮壓濾脫水間和污泥厭氧消化系統(tǒng)組成。初沉污泥和二沉剩余污泥通過各自的污泥泵排至污泥儲池，然后再通過螺桿泵加壓送至污泥濃縮機進行濃縮，濃縮后的污泥再由螺桿泵送至污泥厭氧消化系統(tǒng)進行厭氧消化，消化后的污泥被污泥帶式壓濾機壓濾，最后泥餅外運填埋。設(shè)計總污泥產(chǎn)量60 m3/h，含水率為98.6%，經(jīng)帶式濃縮機濃縮后，含水率為95%，加入的PAM量為64.4 kg/d。每天產(chǎn)生含水率為96.7%的消化泥量為410 m3，最終產(chǎn)生含水率為78%的泥餅52.4 m3/d。厭氧罐所產(chǎn)生的沼氣經(jīng)加壓后用于罐內(nèi)攪拌，多余沼氣經(jīng)過處理后還可以供應(yīng)給鍋爐房使用，剩余氣體通過火炬燃燒。

7)除臭系統(tǒng)。本工程采用生物除臭法處理格柵間及曝氣沉砂池，初沉污泥泵站、污泥脫水間、污泥儲池產(chǎn)生的臭氣。配備直徑4.2 m，高8.8 m的生物洗滌過濾塔6座；功率100 kW的玻璃鋼風(fēng)機3臺。同時還配有營養(yǎng)投加系統(tǒng)以及過濾塔循環(huán)系統(tǒng)。

4 運行效果

該項目于2010年年底開始建設(shè)，于2012年4月開始進行生物系統(tǒng)調(diào)試，同年8月份水線全部貫通，至今運行穩(wěn)定，出水達標(biāo)，實際運行的進出水水質(zhì)見表2。

表2 進出水的月平均值

5 設(shè)計難點及問題總結(jié)

5.1 設(shè)計難點

1)采用標(biāo)準(zhǔn)不同。該污水廠的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)按照沙特皇家委員會的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行(大部分參考美標(biāo)，也有小部分參考?xì)W標(biāo))，因此設(shè)計難度大。

2)自動化要求程度高。為了管理便捷，實現(xiàn)資源最優(yōu)化，該項目對自控要求高于國內(nèi)項目。如進水渠道流量計與變頻風(fēng)機連鎖，以便根據(jù)水量及時調(diào)整鼓風(fēng)機的供氣量，以達到節(jié)能目的。

3)來水的小時峰值變化系數(shù)大，為2.4。整個水廠不允許設(shè)置超越，必須接納全部來水并處理達標(biāo)回用。因此設(shè)計中考慮預(yù)留了備用系統(tǒng)，如初沉池，當(dāng)來水正常時，2座初沉池投入運行，當(dāng)來水達到峰值時，PLC系統(tǒng)會根據(jù)進水渠道的流量計反饋來的信號啟動初沉分配井中的電動閘門，從而使第3座初沉池投入運行。

4)消防系統(tǒng)設(shè)計要求高。沙特皇家委員會的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)主要以美國防火協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)(NFPA)為準(zhǔn)。根據(jù)NFPA820-2008，污水廠的不同部位要求的火災(zāi)報警及滅火系統(tǒng)不同，其要求高于國內(nèi)，尤其是配電間配置的自動氣體滅火系統(tǒng)要求采用新一代的NOVEC1230滅火劑。

5)設(shè)計過程溝通協(xié)調(diào)難。該水廠的土建設(shè)計為印度的Kentz沙特分公司，監(jiān)理公司為英國的Jacobs Zate，辦公地域不同，因此溝通協(xié)調(diào)困難。

6)國家不同，設(shè)計理念不同。如廠區(qū)的排水檢查井，采用皇家委員會的標(biāo)準(zhǔn)圖紙，但監(jiān)理公司的工程師還是提出了10余條意見，雖說問題不大，但充分反映了他們的設(shè)計習(xí)慣和理念。

5.2 問題總結(jié)

在施工和調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題總結(jié)如下：

1)設(shè)計要和當(dāng)?shù)氐墓懿墓芗袌龀浞纸Y(jié)合。根據(jù)皇家委員會標(biāo)準(zhǔn)，UPVC管材管件既有美標(biāo)也有歐標(biāo)，所以設(shè)計時為了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，全部采用美標(biāo)。但在施工過程中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)卮蟛糠諹PVC管材管件為歐標(biāo)，采購美標(biāo)管件比較困難。為了不影響施工進度，根據(jù)實際情況一是更換管道材質(zhì);二是更換閥門。

2)設(shè)備選型材質(zhì)問題。由于來水中氯離子含量較高，所以對設(shè)備(尤其是與水接觸的部分)材質(zhì)要求高，但水廠運行一段時間后，格柵及二沉池的刮吸泥機均出現(xiàn)故障，檢測核實后發(fā)現(xiàn)格柵鏈條的銷軸軸套以及二沉池桁架拉索的銷軸均為碳鋼材質(zhì)，不滿足設(shè)計要求(不銹鋼材質(zhì))才導(dǎo)致了故障發(fā)生。后更換部件材質(zhì)，設(shè)備運行穩(wěn)定。

3)設(shè)備選擇要考慮當(dāng)?shù)貧鉁貑栴}。當(dāng)?shù)叵募咀罡邭鉁乜蛇_55 ℃，但鼓風(fēng)機軸溫報警高限值為50 ℃，所以經(jīng)常導(dǎo)致電機軸溫報警而故障停機。后在鼓風(fēng)機房增加2臺空調(diào)保證了鼓風(fēng)機的正常運行。

4)曝氣沉砂池設(shè)備電氣故障問題。橋式吸砂機的電氣控制箱為廠家自帶，放置在橋式吸砂機上，隨吸砂機一起在沉砂池上方運行，但由于污水中的腐蝕性氣體含量較高，曝氣后被釋放出來，經(jīng)過控制箱底部的進線孔進入箱體內(nèi)部腐蝕了部分電氣元件，從而導(dǎo)致設(shè)備故障停機，后改變了控制箱位置保證了設(shè)備正常運行。

5)設(shè)計要考慮防不均勻沉降問題。整個廠區(qū)均為砂地，因此無論是構(gòu)筑物還是管道的設(shè)計均需要考慮采取防不均勻沉降措施。

6 結(jié)語

沙特第九污水廠嚴(yán)格按照沙特皇家委員會標(biāo)準(zhǔn)(RCJY)進行設(shè)計，得到了監(jiān)理公司以及業(yè)主的認(rèn)可。目前污水廠遠(yuǎn)期設(shè)備也已安裝完畢，整個水廠已投入運營一年多，運行穩(wěn)定，出水達到了皇家委員會(RCER-2004)灌溉標(biāo)準(zhǔn)要求。

Design and operation of stage Ⅴ project of the ninth sanitary wastewater treatment plant of Saudi

ZHANG Jian-ming

(Beijing Sound Environment Engineering Co.， Ltd, Beijing 101102， China)

Taking the stage Ⅴ project of Saudi Arabia ninth sanitary wastewater treatment plant as an example, this paper introduced the aeration and sand removal process of the plant, researched the grid, aeration grit chamber, primary sedimentation pool, A/O pool, secondary sedimentation tank and other major structures and design parameters, summarized the design difficulties of this project and some problems in design and operation, accumulated valuable experience for sewage treatment plant design of later middle East area.

sewage treatment plant, design standard, irrigation, operation

1009-6825(2014)36-0125-02

2014-10-16

張建明(1982- )，男，碩士，工程師

X703

A