30%的化工印染污水及70%的生活污水进入水厂后，先经过粗格栅间,通过两套背耙式粗格栅将污水中粗大的漂浮物拦截，保护水泵不受损害。格栅为镀锌条，有足够的刚度和强度，避免被大型漂浮物碰弯。污水经提升泵房后进入细络栅间。在城市污水中有大量小型漂浮物，如塑料袋，树叶，菜渣等等，它们很容易穿过粗格栅到处理构筑物里，漂浮在水面上，影响景观和曝气系统。因此必须设细格栅拦截细小漂浮物。分离后的垃圾用螺旋型的脱水机脱水，由压渣泵送至地面。污水继续流到曝气沉砂池。粒径大于0.2mm的砂粒将被去除，以达到保护机械和管道免受磨损，减轻沉淀池负担的目的。在曝气的作用下，可以取得较为纯净的砂粒，有机物只占5%左右。
1水质标准与工艺流程
综合可行性研究报告和污水厂1995年10月～1996年12月之间进厂水质分析报告，中、丹技术专家对本流域范围内的污水水质、水量、回用水水质、水量进行了综合性分析，确定了该厂设计规模和水质标准。(1)进水水质(生活污水占30%，工业废水占70%)；BOD=275mg/LCOD=560mg/L,SS=265mg/L,TN=50mg/L,TP=11.3mg/L,NH3-N=33mg/L。(2)出水水质标准如表1所示。表1污水处理厂各处理工艺出水水质项目
A/O系统中负荷系统终沉池后砂滤池后终沉池后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)污水处理工艺流程：西安市邓家村污水处理厂改造工程利用丹麦政府低息贷款，并从丹麦某公司引进主要设备和仪表。经改造后的污水及污泥处理工艺流程。
2.主要构筑物及设备设计污水处理厂主要新(设)建工艺系统及设备有格栅间、曝气沉砂池、A/O工艺系统、回用水系统、中等负荷系统及污泥处理系统，现对具体各项设计选型详述如下：
2.1.一级处理系统：
(1)粗格栅间。污水进入提升泵站之前，要通过现有两套背耙式粗格栅，格栅间隙为25mm，宽度1.5m，栅渣由螺旋输送器和压渣泵送至地面。设计引进螺旋输送机长4.5m,流量4m/d1台，栅渣压送泵长1.6m，流量3m/h，配电机功率1.55kW1台。粗格栅的运行是根据格栅前后水位差或时间来控制。
(2)污水提升泵房。污水提升泵房利用现有建筑物和部分设备。共计6台水泵，其中4台利用原有设备，单台流量为2016m/h，2台为新更换设备，单台流量为2020m/h，扬程13m，4用2备。水泵的运转由集水井中的液位计来控制。
(3)细络栅间。为去除污水中漂浮物质，以保证后续处理构筑物正常运行，设计新增细格栅。细格栅间建在单管出水井与曝气沉砂池之间，长10.6m，宽8.0m共两层，一层为彭风机间(供沉砂池曝气用)和电气控制间，二层安装DN53型弧型格栅共5台，每台宽度1.05m，栅条间隙10mm，自动清渣，配电机功率0.55kW。另外，二层还设有事故平板格栅1台，宽度1.5m，手动清渣，间隙50mm，无轴螺旋输送机1台，全长11.8m，直径285mm，电机功率2.2kW，除渣能力5m/d，用于将栅渣送出池外。格栅的运行由格栅前后水位差或时间来控制。
(4)曝气沉砂池。利用现有曝气沉砂池，拆除更换现有除砂、曝气设备。沉砂池1座2格，每格长24.0m，宽3.3m，有效水深3.3m；水力停留时间：平均流量时6min，高峰流量时4min。沉砂池上设有长度6.4m桥式除砂机1台，桥上配有淹没式吸砂泵2台，流量11.0L/s，功率1.3kW，将池底沉砂抽送入贮砂槽，经砂水分离器(0.75kW)脱水后装槽车运出。沉砂池曝气采用气水比为0.1～0.2，引进BLS80型鼓风机2台，1用1备，额定风量668m/h，功率15kW。
(5)初沉池配水井及计量设备。利用现有的初沉池配水井，污水经配水井后通过管道上安装的电磁流量计，进入初沉池。电磁流量计读数显示在污水厂SCADA系统中，记录每日最大、最小的流量及日流量、月流量和年流量。
(6)初次沉淀池。利用现有初次沉淀池，主要更换初沉池出水堰及集水槽，并对刮泥机进行大修检查，更换部分零件。初沉池共计2座，每座直径45m，旱季流量时水力停留时为2.5h，高峰流量时停留时间为1.7h。结合现有初沉池运行情况及污染物实际去除率，设计SS去除率为47.5%，BOD和COD去除为30%，NH3-N去除率为7%～10%，总磷去除率为15%。另外，改造后初沉池设置刮浮渣装置。
(7)曝气池配水井。设计新建1座曝气池配水井，来自初沉池的污水经此配水井后分为三条水线：一是进入A/O生物处理系统(高峰时流量2500m/h，占总流量的31%)；二是进入新建中负荷生物处理系统(高峰时流量3500m/h，占总流量的44%)；三是经配水井后直接排放进入接纳水体(高峰时流量2000m/h，占总流量的25%)。配水井为地上式钢筋砼结构，平面尺寸为6.9m×5.9m，出水采用固定式溢流堰，其中进入A/O系统堰长L1=3.0m,进入中负荷系统堰长L2=2.4m，直接排放堰长L3=1.5m，堰上水头为0.16m。
2.2二级处理及回用水处理系统
2.2.1A/O及回用水处理系统设计将现有曝气池改为A/O处理工艺，该工艺包括预反硝化池(预反硝化回流污泥中的氮)、用于控制丝状菌生长的选择池以及增强生物除磷脱氮的内循环过程。为达到上述条件，现有曝气池需加高0.5m，以满足工艺要求的停留时间和池体容积。A/O处理工艺流程设计曝气池分为平行两组，每组尺寸为：长×宽×水深=50.0m×6.0m×(5.10～4.9m)，其中；预反硝化池，每组容积为1350m，水深5.1m；选择池每组容积为260m，水深5.05m，厌氧池每组溶积为1330m，水深5.0m；缺氧池每组容积为665m。水深4.95m，好氧池每组容积为9770m，水深4.90m，单组系列容积13375m。设计水力停留时间为12.83h，污泥负荷0.09kgBOD/(kgMLSS·d)，MLSS浓度4000mg/L，污泥产率为0.78kgSS/kgBOD,污泥龄为15.3d，其中好氧泥龄为10.5d。每组的预反硝化池、厌氧池、反硝化池分别设置水下搅拌器2台(每组共计6台)，配电机功率3.0kW，选择池设置水下搅拌器2台，配电机功率1.5kW。曝气池好氧廊道布置NOPON膜扩散微孔曝气头，并以递减方式安装，以适应不同的空气量需要，两组曝气池共安装KKR300型曝气头3000个。其中曝气池前半部分布设1760个，后半池为1240个。为了有效地控制A/O系统的运行，每组设置RCP5036型淹没式混合液回流泵1台，流量1325m/h，配电机功率10kW，内回流比为100%～125%。活性污泥回流系统设DN800电磁流量计1台，同时，两组反应池内还设置溶解氧测定仪4台，温度计2台，与中心控制室相连。控制系统可按池中溶解氧大小，自动调节风机风量，在配气管上设置Y型过滤器以降低曝气头维修工作量。
(2)A/O系统终沉池。采用圆形辐流式沉淀池，共3座，每座直径36m，池边水深4.8m，表面负荷0.82m/(m·h)，水力停留时间为5.8h，每座配1台长19.6m半桥式刮泥机，功率为0.37kW，桥式刮泥机连续运转，浮渣自动排除，回流污泥量最大为2500m/h，回流比为80%～100%。
(3)A/O系统污泥泵房。活性污泥回流与剩余污泥排放分别采用AFB2021.1和AFP0841.1型淹没式潜水泵各3台，每座终沉池两种型号的泵各1台，设计污泥泵房2座，分别建于终沉池之间，其中一座泵房宽4.0m，长13.9m，另外一座泵房宽4.0m，长6.55m，地下式钢筋砼结构。回流污泥泵流量450m/h，扬程6.0m，剩余污泥泵流量40m/h，杨程6.5m，电机功率分别为11kW和1.95kW，当发生故障时淹没式潜水泵更换检修方便，污泥泵房设于地下，一般无需专人操作管理。
(4)A/O系统终沉池药剂投加站。A/O系统包括使用强化生物除磷，设计投加氯化铁以降低沉淀池出水中磷的浓度，由于氯化铁具有较好的絮凝作用，活性污泥在终沉池中将会更好的沉淀。药剂投加点设在终沉池配水井，选用R412型隔膜式药剂泵2台，1用1备，投加流量为0～550L/h，扬程30m，配电机功率为0.55kW，药剂的投加量是按A/O系统的进水量通过变频调速来控制。
(5)砂滤池提升泵站。A/O系统终沉池出水经提升后进入砂滤池，泵站中设有溢流堰及事故出水管路，以防止停电或水泵机械故障，设计AFP3003.1型潜水泵3台(2用1备)，单台流量"para" label-module="para">
(6)砂滤池及反冲洗泵房。A/O系统出水经砂滤池进行最终净化，设计砂滤池分为两组，共分12格，每格尺寸为5.5m×4.35m。滤料为单层，顶层为砂层，其它支持层为一定级配的砾石和碎石，滤料的组成如下：顶层厚1.20m,砂层，粒径1.7～2.2mm；第二层厚0.10m，砾石，粒径3～5mm；第三层厚0.10m,碎石，粒径5～8mm；第四层厚0.10m，碎石，粒径18～25mm；第五层厚0.15m，碎石，粒径25～35mm；合计总厚度1.65m。设计滤池采用气水反冲洗，主要设计参数：平均表面负荷9.5m/(m·/h)，最高为10m/(m·h)，气冲强度60m/(m·h)水冲强度40m/(m·h)。当砂滤池水位达到一定液位，反冲洗过程即开始，液位计传输必要的信号，每次只反冲洗一格，每格滤池每天反冲洗一次。设计反冲洗操作分为三个步骤：首先是气冲5～10min，然后是大泵开启水反冲洗5～7min，最后是气水联合反冲，其中气冲3～5min，小泵水反冲洗5～7min。反冲洗水经砂滤池后水流入反冲洗储水池，在满足反冲洗水量(最大25000m/d)后，多余的水经溢流堰进入回用水蓄水池。反冲洗水池中安装一大一小潜水泵，其中大泵为AFP3003型，流量为950m/h，扬程8m，配电机功率30kW；小泵为AFP1543型，流量为350m/h，扬程8m，配电机功率16kW。另外设置BLS100型罗兹鼓风机2台，1用1备，风量为1450m/h，风压为0.1MPa。
(7)回用水蓄水池及加压泵房。由于厂地所限，蓄水池共设1座，分2格，单格平面尺寸为16m×44m，有效水深4.3m，单格容积为3000m，总容积6000m，占回用水系统处理水量的10%。蓄水池为地下式钢筋砼结构，池内设有液位变送器1台。加压泵房设计能力为6万m/h，按照回用水管网要求，出厂压力为0.35MPa。泵房内设4台流量为864～1332m/h，杨程为30～40m,功率为160kW离心泵，3用1备，均为变频调速控制。水泵的运行是通过管网压力和蓄水池内液位信号来控制，实现恒压供水。
(8)加氯系统。滤后水采用液氯进行消毒，投氯点设在蓄水池的进水处，投氯量按10mg/L设计。加氯间平面尺寸23.4m×9m，分为三大部分：氯瓶机间和值班室。加氯间位于滤池和蓄水池之间，离投氯点较近。加氯间、加氯间内设有Fx4800型真空加氯机2台(1用1备)及其它相应附属设备，加氯量为40kg/h。根据余氯信号和流量信号控制投氯量。氯瓶间设置漏氯报警仪，以确保工作人员安全和消除环境污染。
2.2.2冲负荷处理系统
(1)中负荷系统曝气池。设计曝气池两组并列运行，主要用来去除BOD，不要求脱氮除磷，每组平面尺寸长×宽×水深=65.0m×9.7m×4.9m曝气池前端设置控制丝状菌生长的选择池，选择池容积260m，共2格，好氧曝气池每组容积为5715m,合计每组容积为5975m，总容积为11950m，水力停留时间为5.75h，污泥负荷0.20kgBOD/(kgMLSS·d)，MLSS度3500mg/L，污泥产率0.9kgSS/kgBOD，污泥龄为6.5d。选择池中设置水下搅拌器1台，配电机功率为22kW。每组曝气池好氧廊道分2格，布置YMB型微孔曝气器，并以递减方式安装以适应不同的空气量需要。两组曝气池共安装D215曝气头4670个，60%安装在曝气池前半部分，配气管道上设置Y型过滤器共计24个。同时，两组曝气池中还设置溶解氧测定仪2台，温度计2台，可按池中溶解氧大小，调节鼓风机风量。
(2)中负荷系统终沉池。设计利用现有圆形周边进水周边出水沉淀池，共3座，每座直径为36m，池边水深4.6m，表面负荷1.15m/(m·h)，水力停留时间4.7h。利用原有刮泥机，并进行大检修，更换刮泥机损坏零件以及更换出水堰等。终沉池排泥量可视池内污泥界面高度，调节锥形泥阀，使排泥量与产泥量相协调以保持沉淀池处于最佳工况。剩余污泥经污泥泵房排至初沉池，并与初沉污泥混合后共同沉淀。
(3)中负荷系统污泥泵房。利用现有污泥泵房的土建和集泥井并进行适当改造，污泥体积质量为7.5～8.0g/L，污泥回流比例80%，泵房安装AFP3003.1型淹没式潜水泵3台(2用1备)，流量为1050m/h，扬程为8m；剩余污泥采用WQ70-12-5.5型淹没式潜水泵2台(1用1备)，流量为70m/h，扬程为12m，配电机功率为5.5kW。回流污泥泵的运行由集泥并中液位计控制，污泥泵每天自动切换，通常2台泵运行。剩余污泥泵按时间控制，每天总的运转时间设定在SCADAS系统中，每隔20min一台泵运转，运转时间约10min。
2.3鼓风系统和污泥处理系统
2.3.1鼓风系统A/O和中负荷系统共用的鼓风系统，利用现有鼓风机房及附属值班配电间。机房平面尺寸30m×12m，安装KA10V-GL210型离心风机共4台(其中A/O系统2台，中负荷系统1台，另一台为两个系统共同备用)，风机具有连续可变输气量，单台输气量为4900～14000m/h，风压0.06MPa，配电机动率为315kW，风机可调节扩散叶片的角度，风量在35%～100%范围内变动，相应电机功率随之变化。每台风机自配控制器，根据曝气池中溶解氧计传输的信号，自动调节鼓风机进风叶片，相应调节输气量。整个系统有自动开停程序，也可手动选择操作。
2.3.2污泥处理系统
(1)A/O、中负荷污泥处理系统。污泥处理系统除污泥脱水机房及附属设备之外，均利用现有处理设施。其中A/O系统污泥不经消化直接进入原有二次重力浓缩池，直径15m，周边水深3.9m，表面负荷为20kgSS/(m·d)，A/O系统剩余污泥量为900m/d(7200kg/d)，污泥含水率为99.2%，经直接浓缩后污泥含水率为97.5～98%，污泥量为320m/d。中负荷系统污泥需经浓缩-预热-消化过程。均利用原有处理设施，并适当维修更换。设计初沉池污泥量为14000kgSS/d，中负荷剩余污泥量5300kgSS/d,合计污泥量为19300kgSS/d，污泥含水率按99%计，即污泥量1950m/d。经8座原有重力式浓缩池浓缩后，污泥含水率降低为95%～96%，相应污泥量为450m/d。污泥消化池共计6座，其中直径14.0m,高10.75m，4座，总体积为4×1300m；直径20m，高12.8m，2座，总体积为2×3450m。污泥消化温度控制在33～35℃，停留时间为27d，沼气产量为6000～6500m/d。
(2)污泥脱水机房。A/O和中负荷系统污泥各自进入不同的污泥均质池，然后分别进入污泥脱水机进行机械脱水。利用现有污泥脱水机房和附属值班、配电间等。机房平面尺寸为65m×15m，安装KD10型带式压滤机2台(1用1备)，每台带宽2m，处理能力为16～21m/h；国产WKYQA-2型带式压滤机2台，带宽2m，单台能力15～18m/h，脱水后污泥含水率小于80%。脱水机房两班制工作，脱水泥饼约140m/d。其它附属设备包括：A/O系统10-6L型螺杆泵3台(2用1备)，流量为15.5m/h，电机功率4kW，CR8-80型反冲洗泵3台(2用1备)流量为10/h，扬程60m，电机功率3.0kW。中负荷系统NM053.1S型螺杆泵3台，流量为15.5m/h，电机功率3kW;反冲洗泵3台(2用1备)，流量8.0m/h，扬程为69m，电机功率3kW；SV3型自动聚合物投加设备2套，投加量为3～5kg/TSS;"para" label-module="para">
3.结语
(1)西安市邓家村污水处理厂改造工程为贷款项目，其国外贷款主要用于购置设备和仪表。为了发挥其工程投资效益，设备引进方案应结合工艺需要和贷款国的技术优势，重视降低能耗和处理成本。
(2)按要求确定不同工艺流程。邓家村污水厂改造工程设计按照污水回用与二级生物处理不同要求，结合污水厂现有可利用的厂地，设计在工艺方案比较的基础上，采用了技术成熟、处理效果稳定、适应性强的A/O系统(脱氮、除磷)和中负荷系统，使污水厂的出水水质能够满足不同目的要求。在污泥处理上，A/O系统设计采用了直接浓缩脱水的工艺流程，以有限的资金着重在"水"的深度处理上下功夫，中负荷系统利用现有污泥处理设施(即浓缩-预热-消化)，基建投资重点突出。脱水后的污泥与城市垃圾一并填埋或堆肥。
(3)自控检测设计原则符合国情。改造工程结合污水厂现状，自控系统设计以集中监测、分散控制的原则，中心控制室可对全厂的各工况实现监控。PLC系统设计是由中心监控计算机及7个现场PLC子站组成集散型控制系统，现场PLC子站可显示局部工艺流程图。自控设备本着合理、实用、可靠性高，符合国情和水处理特点的原则。引进国外先进的污水处理设备和控制仪表。
西安市第五污水处理厂运行能耗分析与节能措施研究
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