珠海前山水质净化厂全地下 MBR 工艺设计关键技术介绍

珠海市前山水质净化厂为全地下污水处理厂，设计处理规模为 10×104m3/ d， 采用 AAO+MBR处理工艺，污泥经机械脱水后外运至污泥处置中心，整体为全地  下双层加盖设计，占地紧凑，环境友好，处理效果好，自动化程度高。经过一年多  的试运行，出水水质优于国家一级 A 排放标准和广东省地方标准更严值。   1、项目概况： 珠海市前山水质净化厂工程首期污水处理规模为 10 ×104 m3/d， 远期规模为 20 ×104m3/d，总占地面积约 10hm2； 项目采取地埋式建设和 MBR 处  理工艺， 出水水质执行国家一级 A 标准和广东省地方标准更严值。前山水质  净化厂由珠海市海洋农渔和水务局直接委托珠海市水务集团 以 BOT 方式建  设，2014 年 7 月开工，2016 年 9 月建成，目前已进入商业运营阶段； 前山水  质净化厂出水排放到前山河，部分回用至翠屏排洪渠。

污水厂服务范围见图 1。

1、前山水质净化厂进水近中期主要来自前山拱北污水系统，远期为南湾污水系 统预留一定的容积。服务区内包括前山和拱北两座污水处理厂，来水可能过岱山 路泵站进行调配。通过前期调研，结合现状拱北水质净化厂进水水质，前山水质 净化厂主要 设计进、出水水质见表 1。

表 1 设计进、出水水质 【 mg ·L － 1 】

2、建设形式及工艺流程： 考虑到规划污水处理厂厂址周边均为商品房、高层用 地等，且规划污水处理厂地上为休闲公园和 水博物馆，对景观要求较高，故确 定本项目采用双层 加盖的全地下式布置。污水处理采用 AAO+MBR 工艺，工艺流 程见图 2。

3、工程设计

3.1 、总图布置

总体按照近期用地、远期用地、预留用地三个部分布局，其中近期工程按照 地面以上、地面以下两个部分进行总体布置。厂区地面以上布置的建、构筑物有: 综合楼、副楼、综合用房、采光孔、风塔、楼梯间、吊装孔、门卫。地面以下布 置负一层、负二层地下箱体。

3.2、工艺设计

3.2.1、污水处理

1） 预处理： 预处理包括粗格栅、细格栅及曝气沉砂池、初沉 池、膜格栅。由于 本工程进水含有较多的合流污水和部分小工业废水，浓度较高，且拱北污水处理 厂运行数据显示在雨季初期的 SS 较高，因此设置了初沉池加强对后续处理工段 的保护，延长 MBR 膜等设备的使用寿命。另外，本工程设置初沉池后，生物反应 池进水的 B/P、B/N 亦能满足要求； 经计算当进水 SS 较低时，来水超越初沉池直 接进入后续工段，也可保证达标排放。

2） MBR 生物池是污水处理的核心构筑物，由厌氧池、缺氧池、好氧池组成，设 计参数如下:总平均流量为 10×104  m3/d;*低水温为 15℃;2 座，单座设计流量 为 50000m3/d;有效水深为 6m;污泥负荷为 0.065kgBOD5/(kgMLSS ·d);悬浮部分污 泥浓度为 6．5～8．3g/L;总泥龄为 21．2d; 产泥率为 0．87kgDS/kgBOD5 ;好氧池 溶解氧浓度为 2 mg/L;厌氧池停留时间为 1．32h，缺氧池停留时间为 3．41h， 好氧池停留时间为 4．52h，其中膜池为 1．34 h，总停留时间为 9．25h;污泥回 流比为 500%，混合液回流比 R1 为 300% ，混合液回流比 R2 为 200%;标准需氧量 为 35657kgO2/d;所 需 空 气量 为 360m3/min; 气 水 比 为 5 ． 18;生 物 污 泥量 为 9789kgDS/d;化学污泥量为 660kgDS/d； MBR 膜池： 膜池停留时间为 1．34h;膜丝 孔径为 0．2 μm;材质为 PVDF;膜通量为 18．30L/(m2 ·h);膜组件数量为 140 组; 廊道数量为 20 个;单廊道膜组数为 7 个(预留 2 空位);污泥回流比为 500%;膜吹 扫空气量为 700m3/min;气水比为 10．0。

3.2.2、污泥处理区： 配套建设污泥缓冲池、污泥浓缩脱水机房、污泥料仓剩余 污泥(含水率约 98.5%)从污泥缓冲池由管道输送至污泥浓缩脱水机房。污泥经机 械浓缩脱 水处理后(含水率＜80% )由管道输送至架空式污泥料仓( 设计容积为  50m3) 暂存，料仓口定期打开，污泥重力进入密闭式运泥车，外运至北区污泥处 置中心处理； 污泥经浓缩脱水产生的压滤水由管道输送至污水处理区处理。    3.3、结构设计： 本工程基坑总深度约 15m，基坑平面尺寸约 160m×110 m，由于 箱体基坑开挖较深，采用钻孔灌注桩+预应力锚索+旋喷桩止水的支护型式； 箱体 基础采用灌注桩，平均桩长为 22～27m，进入强风化层约 3～5 m，桩间距约 4 m； 箱体结构平面尺寸为 156m×102m、总高度为 13m，整体结构分为两层，负二层主 要为大规模污水处理池，负一层主要为机房，变电站位于地上一层。箱体外墙为 现浇钢筋混凝土挡土墙结构，侧向以负 一层、负二层楼板为支撑。外侧挡土墙 体为壁厚 700/1200mm 的变截面，框架柱截面为 700mm×700mm，内部受力池壁壁 厚为 500mm，导流墙壁厚为 300mm。内部为二层现浇钢筋混凝土梁柱体系； 顶板、 楼板及底板分别采用不同的结构体系。为减小基坑开挖深度，箱体底板采用钢筋 混凝土板柱结构，底板厚为 1300mm;顶板采用井字型布置的主次梁结构体系，主 梁截面为 500mm×900mm 或 1000mm，次梁截面为 400mm×700mm;负一层板采用主 次梁结构体系，主梁截面为 350mm×900mm，次梁截面为 300mm×700mm。地下箱 体为超长结构，箱体内为大容积的污水处理池，为保证工艺 使用要求，并防止 因变形缝施工及止水带材质、耐久 性问题引起的污水渗漏及外泄，结构采用无 缝设计，以提高结构的整体性。

3.4 、除臭通风设计

3.4.1、除臭设计： 地下所有生产构筑物，包括预处理、污泥处理以及生物池、 膜池等均进行加盖除臭，以防止有毒有害气体外逸，各工段产生的臭气均由臭气 收集管线统一收集，送至生物除臭滤池集中处置，脱臭完毕的气体再由风机及管 道送至土建结构风道及地上排风塔，排放至室外安全处。由于地下空间较大，难 免有盖板等不严密造成极少量臭气散逸到地下空间，因此对整个地下箱体进行除 臭处理。采用除臭与通风相结合的方式，在地下空间通风管道上，增加一道离子 除臭设备。抽风系统从地下空间中抽出污染气体，过滤后的新风经过离子发生器 产生大量的离子风，离子风和污染气体在抽风管道中充分混合、反应，反应后的 气体达标排放。

3.4.2、通风设计： 为提供较好的工作环境和保证设备、仪表的正常使用，采用 机械送风、机械排风+自然补风的全面通风设计方案，用于排除余热、余湿以及 除臭工艺中可能逸出的异味，为在发生火灾时安全撤离人员及火灾后恢复生产， 设置防排烟系统。

3.5、防火消防设计： 本工程地上部分耐火等级为二级，地下部分耐火等级为一 级。地下部分按生产性质、工艺要求及火灾危险性的大小，将整个区域划分出各 个相对独立的防火分区，每个防火分区设有一个直通室外出口，相邻防火分区利 用防火墙上通向相邻防火分区的 防火门作为第二安全出口，人员疏散距离不 超过 60m。送、排风管穿越防火分隔墙及伸缩缝时，设 70℃关闭的防火阀，在进、 出机房的风管上设 70℃关闭的防火阀，所有防火阀动作均有电信号输出。风机 进、出口软接采用不燃材料。

4、工程应急预案： 本工程为全地下式污水处理厂，相对地上式污水处理厂需要 大大加强其应对突发事件的能力。为防止意外事故的发生，在各专业设计中均考 虑了相应措施，主要应急措施如下:

①为保证在紧急情况下人员的安全疏散，在地下通道、地下建筑物内设应急照明 灯具及疏散指示标志，并采用 UPS 电池组供电，供电时间不低于 30min，确保地 下构筑物内工作人员的安全疏散。

②为保证事故排烟风机、消防设施的安全运行，采用单独敷设的安全消防专用回 路供电，并采用两路电源末端切换，保证事故排风机的正常运行; 消防线路穿管 暗敷在不燃烧体结构内，并保证保护层厚度不小于 30mm。

③进水处设置速闭闸和手电两用闸阀两道保护，当发生意外停电时，速闭闸自动 关闭，闸阀利用高能量的蓄电池组供电将闸阀关闭，避免进水淹没污水厂。    ④设置一些气动阀，当意外停电时，根据工艺要求，利用气压罐的压力将阀门打 开或者关闭，以保证人身和财产安全。                                    ⑤污水处理厂地下的所有设备、材料等均采用耐燃、难燃甚至不燃材料。

⑥在意外事故发生时，自控系统将自动进入安全运行模式，例如: 即使在不停电 的状态下，污水进水水位超过警戒水位时，系统也会指令进水闸门关闭，避免进 水淹没地下污水厂。

⑦消防用水采用市政水和中水两套独立方案供水，以确保消防用水的可靠性； 在 每个消防分区， 两套供水均有消火栓接口，并分别独立满足规范要求的间隔。 在每个消防分区再设置可移动灭火器。

⑧通风系统采用自然通风和机械通风相结合的方式，即使在极特殊情况下停电时 仍可利用自然通风进行一定的换气。

5、运行效果： 珠海市前山水质净化厂一期工程于 2016 年 9 月 30 日投入运行，