基于運行經驗的半地下式污水廠前期設計細節優化
摘要：基于多年污水處理廠運行經驗，總結出半地下式污水處理廠在設計階段可優化的建議。對設計初期可能未考慮到的細節問題提出針對性的建議及完善設計方案的新思路：生物池放空系統部分連通，建議設計成全部連通，便于后續工藝的調控；外回流渠道上計量槽的設置，建議考慮渠道的底部標高與生物池實際水位的關系來選擇合適的計量方式；平流式二沉池放空系統的改造可以實現便捷高效地抽空二沉池，提高放空檢修的效率；多條生產線配水均勻的可控性可以提高檢修或清疏期間的能力保障性；渣砂外運系統的自動化可減輕人工參與度；考慮曝氣管道的優化封閉、工藝儀表設置的拆卸便利性等。可為同類型污水處理廠在設計前期提供借鑒，從而更好地與后續生產運行銜接。
肖麗萍，本科，中級環境工程師，生產技術部副部長，研究方向為城鎮污水處理運行，曾獲廣東省市政行業協會科學技術一等獎、深圳市技術能手、深圳市首屆排水杯排水行業職業技能競賽污水處理工二等獎、深圳市技能菁英等榮譽。
近年來，國內投資建設了大批污水處理廠，在建設型式上，絕大部分采用地上式，但隨著城市化水平和居民對生活環境要求的不斷提高，城市土地資源也愈發緊缺，半地下式或全地下式污水處理廠將成為城市市政建設的趨勢。筆者通過對深圳市第一座半地下式污水處理廠的建設調試運行經驗總結，梳理了污水處理廠在運行階段可能會遇到的由于設計考慮欠缺而導致運行不便的問題，提出可供同類型污水處理廠在前期設計階段細節優化的建議，便于該類型污水處理廠后期的正常運行。
1、生物池放空系統全連通
中大型規模污水處理廠均有多組獨立運行的生物處理系統，如初期調試運行或者是放空檢修后恢復生產，則需要從其余正常生產的處理系統中泵送活性污泥，若無連通的放空系統，這一工作則較難實施，需要臨時安裝管道和水泵進行泵送，不但耗時、費人工且效率較低。為此建議：考慮將各組生產線的放空管道系統全部連通，便于后續工藝的調控，且可極大地提高單一處理系統異常時從其余正常處理系統連通泵送正常活性污泥的效率和應急處置能力。
如某水質凈化廠針對四組生物池放空系統中其中兩組無連通，結合現場實際情況，在現有放空系統的基礎上，增設一根DN450、長度80m管道和配套電動蝶閥和伸縮器，實現不連通的兩組生物池放空系統的連通，進而實現四條線生物池放空系統的連通（見圖1）。
方案產生的效益：增設的兩組生物池連通功能，徹底實現四條處理系統之間可以互相泵泥倒泥的功能。在調度某一組生物池污泥濃度時，靈活調控的空間增大，可以實現往任意一組生物池泵泥或者抽泥。由于增設了該連通管，為后續放空檢修生物池維護設備，提供了可能性和便捷性。
2、外回流渠道的計量
部分生物池的外回流渠道設置在池內（渠道回流方式），這種設計是考慮充分利用現有池子空間。建議設計時考慮外回流渠道的底部標高與生物池實際水位的關系，若選擇巴氏計量槽方式計量，應保證渠道底部的標高高于實際水位使渠道不會積水，才能利用超聲波準確地計量外回流量的大小，用來指導工藝的調控。
如某水質凈化廠巴氏計量槽位于生物池外回流渠上，原巴氏計量槽由于標高設計問題，造成所有外回流泵停泵后，槽內仍有近50cm積水。該巴氏計量槽（見圖2）開一臺外回流泵的流量和關泵后的流量基本相同，明渠流量計無法正常測量。明渠流量計主要通過液位差來測量，由于在未開泵的情況下，巴氏槽已有近50cm水深，因此往后每多開一臺泵，液位上漲不明顯，明渠流量計測量出的數據也差別不大。造成計量不準確的原因是外回流渠整體安裝位置過低，原巴氏槽安裝位置過低，導致未開外回流泵時槽底部積水嚴重影響實際測量。為解決該問題，通過將巴氏計量槽底部抬高60cm，使停泵后巴氏計量槽內的積水可以流干，再對明渠流量計進行調零等參數測試。改造后解決了渠道底部積水對計量的影響。
3、平流式二沉池放空系統便于放空
由于標高和占地等多種原因，不便于設置二沉池的放空系統，僅庫備幾臺抽水泵，后續不便于維修抽空，且需要2～3人人工拎泵通過二沉池欄桿放泵下去，無法抽空到最低點。故建議在不便于設置二沉池放空系統的情況下，設計可考慮在每組二沉池上方（二沉池最低處集泥坑上方）開設能上下泵的孔加蓋板，輔助配套可移動的行吊+電動葫蘆+水泵+電控箱，可以實現便捷高效地抽空二沉池，提高放空檢修的效率。
如針對半地下式污水處理廠矩形二沉池，無法設置放空系統，需要人工放泵但無法放至池子最低處，結合現場實際情況，復核確認不影響結構的情況下在每組二沉池的集泥坑正上方（二沉池的最低處）開孔，用來放置潛水泵，見圖3。
在每組集泥坑的正上方開700mm×700mm的方孔，并增設蓋板，確保安全。開孔放泵的位置處于二沉池集泥槽的最低處，解決了無法徹底抽空的問題；移動式的抽水裝置，多組二沉池可以一起使用，需要抽空的二沉池將裝置移動到該位置即可，利用率極高；移動式抽水裝置一體化（移動桁車+手動葫蘆+潛水泵+配套管材），減輕了人工下泵和拎泵的工作強度，可大大節省人力和時間，為半地下式二沉池放空系統提供了新思路。
4、多線連通，充分保障處理能力
預處理單元為污水處理廠第一道處理工序，對后續處理單元影響較大，因此需盡可能保障其過水能力，但在運行過程中，單線處理系統容易因積砂或設備故障等原因停產、抽空維修，故設計時建議：①考慮各線、各工序之間能獨立抽空，盡可能減少抽空減產的范圍；②多線處理系統之間通過土建連通，避免運行過程中因任意一條處理系統的故障或者清疏，影響處理水量。
5、增加渣砂自動化運行模式
粗細格柵的柵渣、沉砂池的砂礫是每個污水處理廠預處理段的必然產物，原有的方式大多采用各種規格的桶或小斗接，再通過人工或者機械方式轉運到渣砂外運車輛中，上述方式會造成現場環境臟亂、臭氣外逸，且對人工依賴性強。故建議：考慮設計自動收集渣砂系統，結合當地渣砂外運車輛的需求，將與車輛匹配的斗設計放置在各掉渣、砂點，裝滿后直接用車輛將斗勾走，放置備用斗即可，設計階段還需對斗的空間、軌道、車輛勾斗的倒車距離、室內門的大小、斗外觀清潔和上下水等因素統籌考慮，該自動化渣砂運行模式，可以減少臭氣外逸，減少人工的參與，是未來智慧化、自動化污水廠的必然趨勢。
6、曝氣管道的管廊封閉設置
現有不少半地下式污水處理廠曝氣風管均設置在管廊中，且由于精確曝氣的推行，閥門均選用電動閥門，易因溫度過高而引起電動頭電機故障，故建議設計時考慮管廊的封閉采取部分普通蓋板封閉、部分在做好防水的基礎上采用透氣較好的封閉形式（例如鋼格柵），避免管廊中的電動閥門因為高溫而故障率提高。
7、生物池加蓋密封后需考慮氣壓是否平衡
現有較多污水處理廠采用半地下式或全地下式，生物池則密封加蓋收集臭氣集中處理。建議設計時考慮氣壓不平衡造成的水流波動，可以采取在氣相環境中增設連通平衡管等措施來解決氣壓不平衡的隱患。
8、工藝段過程儀表的設置
針對半地下或全地下式加蓋封閉的工藝段中增設過程儀表，建議設計階段就考慮儀表的安裝位置，在各工藝點位直接鑿孔定位固定安裝儀表，便于日常拎起維護清洗等工作。常規安裝在觀察窗里面，不便于拆卸檢修。
9、增設閥門檢修平臺及管廊逃生通道
半地下式廠區管廊里面布設多種管道和閥門，部分閥門位置較高，運行和維修人員無法操作（每次操作必須攜帶長梯子）。建議設計之初考慮增設高位閥門的配套檢修平臺（固定或可移動式），便于后續運維人員的操作，且從安全的角度出發，地下管廊的空間末端必須增設逃生通道，以便巡檢人員在里面遇到突發情況時能從最近的點位逃離現場。
10、加藥系統出藥口應便于觀察
生物處理系統中混凝劑投加是污水處理廠輔助除磷措施，所以運行中需經常觀察出藥情況是否正常，對于設計封閉加蓋的系統，建議設置便于觀察出藥口的裝置。
11、進出水流量校核要符合管道距離要求
現狀污水處理廠進出水管道流量計作為計量的核心設備，準確性非常關鍵，每年需要通過市級計量院的比對校準，校準后誤差在允許范圍內流量數據才能被認可。計量院校準的方法與現狀流量計的檢測方法是不一致的，例如現場采用電磁流量計，計量院則采用超聲波流量計來進行校正，故設計需考慮超聲波流量計校正時需要打磨管道的空間，流量計前后要預留充足的直管道給予校準測量。
12、紫外燈管自動起吊
現狀污水處理廠的消毒工藝較多采用紫外線消毒，而紫外燈管則需定期起吊加注凝膠等維護，若僅靠人工起吊工作量較大，建議設計時就考慮增設自動行吊系統，便于減輕后續維護的工作量。
13、結語
半地下式或全地下式污水廠是未來土地資源緊張地區污水處理廠發展的趨勢，但同類型污水處理廠數量較少，設計經驗不足，從各工藝段總結相關運行經驗，并提出設計階段需增設的關鍵點。隨著環保事業的不斷發展，作為一線環保人員，仍需不斷總結更多的實際運行經驗，并結合到設計中，讓設計與實際運行緊密銜接，為設計建造出優質高效的一流污水處理廠提供參考。
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