口艺

郑州市马头岗污水处理厂UC口艺的设计

1、工程概况

郑州市马头岗污水处理厂是郑州市继王新庄污水处理厂、五龙口污水处理厂后的

第三座污水处理厂。近期(2010年)设计规模30万m3/d,污水总变化系数K=1.3,远期

设计规模60万m3/d,服务面积约92.3km2。本次设计只考虑近期，预留远期用地。目

前一期工程正在建设中。

郑州市位于淮河流域上游，上游对于淮河的污染影响着整个淮河流域的水环境质

量。马头岗污水处理厂的二级出水直接排放到贾鲁河，贾鲁河是淮河的二级

支流，其水体经沙颖河流入淮河。因此，马头岗污水处理厂的建设对改善淮河水质有

着重要的意义。

2、工程设计

2.1工艺的选择

马头岗污水处理厂的出水水质在满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》

(GB18918-2002)二级标准的基础上，结合国家淮河流域污染治理的需要适当提高。具

体进出水指标及排放标准见表1。

表1设计进出水水质及相关标准

项目进水出水

GB18918-2002

二级标准

CODGmgL4S080100

BOD5mgL2202030

SSmgL3503030

NHj-NnigL552025(30)

TPmgL73)

粪大肠菌聊个L104101

C/N、C/P的比值是影响生物除磷脱氮的重要因素。一般来讲，只有C/N>4

时反硝化才能正常运行；生物除磷工艺，要求C/P>20

o

在普通A2/O工艺中，回流污泥中的硝态氮会优先夺取污水中易降解的有机物，对

生物除磷造成不利影响。本工程进水C/P=314C/N=2.75,碳源略显不足。尤其在设置初

沉池的情况下，进入二级处理的C/P比值将进一步降低。对于污水C/P比值低的情况，

有机物易降解组分本来就不多，这时回流污泥中的硝态氮对除磷的干扰就越发突出，

因此降低回流污泥对除磷的影响成为选择处理工艺的一个关键。而UCT工艺恰恰能很

好地解决这一矛盾。所以经过工艺比选最终决定采用UCT处理工艺。

UCT工艺是A2/O工艺的变种，更好地解决了硝态氮对除磷的不利影响，特别是

对于C/N、C/P比值不高的污水，更能显示工艺的优越性。其工艺流程见图10

图1马头岗污水处理厂工艺流程

2.2各单元设计参数

2.2.1粗格栅及进水提升泵房进水提升泵房由进水前池和集水池组成。进水管为

d2400mm的混凝土管，在提升泵房的总入口处设置一矩形速闭闸，在厂内两路电源发

生故障时，可以靠重力自动关闭。

在进水前池内设置了6道栅条间隙为20mm、栅宽为1.5m的钢丝绳牵引式格栅

除污机。

在集水池内设置进水提升泵，提升泵采用潜水排污泵，共设7台潜水泵（5

用2备，其中1台库房备用，土建设计为6个泵位）。

2.2.2细格栅、沉砂池、进水计量槽细格栅采用转鼓细格栅，共设置7套，转鼓

直径1.8m,栅条间距6mm。

沉砂池采用比氏旋流沉砂池，共设置4座，直径均为6m,停留时间58s。当其中1

座发生故障时，其余3座可保证承担全部负荷，停留时间为43s。提砂采用气提的方

式，罗茨鼓风机和砂水分离器的配置采用与沉砂池一对一的布置方式。另外在沉砂池

出砂管与砂水分离器之间设置气液隔离罐，利于砂水分离。

进水计量设置4条巴氏计量槽，单座喉口宽1m,设置超声波流量计计量。为提高

计量精度，选用成品玻璃钢材质作为流槽。

2.2.3初沉池

全厂共设4座直径40m的中心进水、周边出水的辐流式沉淀池。表面水力负荷为

3.23m3/（m2h）,停留时间1.24h,池边有效水深4.3m,超高0.3m。

采用单条集水渠双侧三角堰出水，在内侧设置浮渣挡板和浮渣斗。刮泥机为半桥

式周边传动刮泥机，单机功率4kW

0

2.2.4UCT反应池

考虑马头岗污水处理厂收水系统内的实际污水量已经接近设计规模，故反应

池按36万m3/d规模进行校核设计。

全厂设4组UCT反应池，厌氧池总池容36480m3,缺氧池总池容39600m3,好氧池

总池容153400m3（其中机动段为28950m3）,总池容为229480m3。

设计产泥系数0.91,缺氧池和好氧池的MLSS为3g/L,厌氧池MLSS为1.8g/L,校

核流量时泥龄12d（不包括厌氧泥龄），其中缺氧泥龄为2.4d,好氧泥龄为9.6do设计

水温12C,有效水深6m。

二沉污泥回流比50%〜100%,缺氧到厌氧的回流比为150%,好氧到缺氧的回流

比为150%。全厂剩余污泥量为39585kg/d（30万m3/d时），校核流量时为47502kg/d。

总供气量为110800Nm3/h,校核流量时气水比为7.6：1。

单组反应池设备设置如下：厌氧池和缺氧池为循环流池型，厌氧池内设直径2.2m

的低速推进器8台，单机功率3kW,缺氧池内设直径2.2m的低速推进器8台，单机功

率4kW

0

好氧池为推流式池型，其中机动段安装8套直径650mm的高速搅拌器，单机

功率5kW,安装方向与水流方向相反，同时安装橡胶膜微孔曝气器1757套，直径

300mm,单盘曝气量3m3/h。

好氧段中安装刚玉微孔曝气器9618套，直径300mm,单盘曝气量3m3/h。曝气器

采用渐减曝气的布置方式。5个廊道大致比例为15%:25%:25%:20%:15%。其中好氧

区每条廊道设置单独的空气管道，便于空气量的细致调节，达到节能的效果。

缺氧池到厌氧池的回流采用潜水轴流泵，设置3台，单台流量1875m3/h,

扬程1m,电机功率15kW。好氧池到缺氧池的回流也采用潜水轴流泵，设置3台，单台

流量1875m3/h,扬程1m,电机功率15kW。

进水点设置了3处，外回流点设置2处，好氧回流点设置2处，所有多配水点的

输送均采用渠道的方式配水，设置配水可调堰，通过各堰门的不同组合，可调成不同

功效的处理工艺。

2.2.5鼓风机房

全厂设1座鼓风机房，内设8台带有隔音罩的单级高速离心鼓风机（6用2备），

单机风量20000Nm3/h,风压为0.72bar（1bar=0.1MPa）,电机功率500kW。鼓风机进

气的取风口设计为高位取风，距室外地面12m,同时每台鼓风机又设置

了1套卷帘过滤器，过滤器的过气量Q=25000m3/h,压降小于0.02bar,功率0.55kW

o

鼓风机采用油冷却。

设计在侧墙设置了8套轴流风机，在屋顶设置了4套屋顶风机，通过强制对流通

风的方式对室内进行换风。

2.2.6污泥泵房

全厂设4座回流、剩余污泥泵房，与反应池对应。每座泵房设4台污泥

回流泵，采用潜水轴流泵，单台流量940m3/h,扬程6m,电机功率16kW。

开启2台泵时，回流比为50%;3台泵时，回流比为75%;启4台泵时，回流比为

100%。

每座泵房设1台剩余污泥泵，采用潜污泵，单台流量96m3/h,扬程14m,电机功率

6kW

0

全厂冷备用1台剩余污泥泵。在泵房前池内设1台潜水搅拌器，防止污泥沉淀，

搅拌器的功率为3kW,叶轮直径400mm。

2.2.7二沉池

全厂设8座直径为45m的二沉池，分为2组。

采用周边进水、周边出水的辐流式沉淀池。

表面水力负荷为1.28m3/（m2h）,池边水深4.5m,超高0.5m。单条集水渠单侧三

角堰出水，在内侧设置浮渣挡板和浮渣斗。吸泥机为半桥式周边传动单管吸泥机，单

机功率0.55kW。

2.2.8消毒单元

采用紫外消毒的方式，紫外线穿透率》65%,有效剂量》16000NW-s/cm2（灯管达

到寿命末期时）。2条渠道，安装2个模块组，每个模块组含有32个模块，每个模块

8根灯管，共512根灯管。

采用低压高强紫外灯管，单根灯管的功率为250Wo

2.2.9出水计量

采用管道计量的方式，d2200mm的管道，设置出水计量井1座，内设可测非满

管流的超声波流量计1套。

2.3污泥流程中各单元设计参数

污泥处理的流程如下：污泥（含水率99.2%）经过机械浓缩后（含水率96%）与

初沉污泥（含水率96%）混合，混合后的污泥（含水率96%）经消化池进行厌氧稳定，

消化后的污泥（含水率96.7%）经机械脱水后（含水率80%）进入污泥储罐集中装车

外运。

全厂干污泥产量为92085kg/do其中：泥52500kg/d,含水率为96%,体积为

1312.5m3/d;余污泥39585kg/d,含水率为99.2%,体积为4948m3/d。

2.3.1初沉污泥泵房

初沉池的排泥方式为间歇排泥，单池每天排泥时间6〜8h。全厂设置2座初沉污

泥泵房，每座泵房对应2座初沉池。每座泵房内设两台污泥单螺杆泵（1用1备），

单台流量108m3/h,出口压力2kg/cm2,电机功率15kW。

2.3.2污泥浓缩脱水机房

（1）浓缩系统。污泥浓缩采用5套螺压式污泥浓缩机（4用1备），单机处理量

100m3/h,每天工作16h,电机功率3.5kW。每套浓缩机分别配套1台进料泵和1台出料

泵。进出料泵均选用单螺杆泵。

进料泵单泵流量Q=80〜100m3/h,出口压力2kg/cm2,电机功率15kW。出料泵单

泵流量Q=15〜20m3/h,出口压力2kg/cm2,电机功率5.5kW。

絮凝剂选用PAM,按4gPAM/kgDS计算，配药浓度0.2%,药液经二次稀释至0.1%。

（2）脱水系统。消化后的污泥脱水采用4套离心式污泥脱水机（3用1备），单

机处理量70m3/h,每天工作12h,电机功率140kW。每套脱水机配套1台进料泵。进料

泵选用单螺杆泵，单泵流量Q=50〜80m3/h,出口压力4kg/cm2,电机功率18.5kW

0

絮凝剂选用PAM,按5gPAM/kgDS计算，配药浓度0.5%,药液经二次稀释至0.1%。

2.3.3污泥储罐

本工程共设4座钢筋混凝土污泥储罐，每天脱水后污泥（含水率80%）量约为

350m3,停留时间24h,单座污泥储罐体积为114m3。污泥储罐下部泥斗斜壁水平倾角取

55°

0

下设一直径为1m的液压刀闸，出料口距地高度为4m,污泥可直接装车。

2.3.4污泥消化系统

污泥消化采用二级中温消化，工作温度为33〜35C,搅拌采用沼气搅拌方

式。一级消化池加热、搅拌；级消化池不加热、搅拌。

全厂共设5座圆柱形消化池，其中4座一级消化池，1座二级消化池。一级消化

池污泥停留时间为24d,二级消化池污泥停留时间为6do单座消化池直径31m,柱体高

度18.5m,单池有效容积13800m3。

污泥中有机物含量按60%计，有机物分解率按40%计算，每千克污泥产气量取

0.85m3（0.75〜1.1）,平均产气量18785m3/d,平均小时产气量782.7m3/h;值产气量

26400m3/d,平均小时产气量1100m3/h

o

沼气利用优先发电，发电余热回收用于消化池的加热，同时设置沼气锅炉，

作为消化池加热的备用热源。当发电的余热不足以加热消化池时（运行初期或冬季时，

冬季产气低、消化池耗热量大），调整发电机的运行台数，启动沼气锅炉,优先保证消

化池的加热。

沼气发电依据就近使用原则，主要用于污泥浓缩脱水机房、污泥控制室内的用电

设备。

全厂设置发电机4台，单台发电功率500kW,根据季节和产气量调整发电机投产

台数。设置沼气锅炉4套（3用1备），单套锅炉1100kW（热量）。

沼气利用见图2。

图2污泥消化系统流程

3、计特点

（1）初沉池和二沉池的浮渣挡板水下部分大于等于300mm。有效防止栅渣从栅

渣斗落入水时从水下进入集水槽，影响处理效果。

（2）反应池的优化布置。UCT反应池的几何池型采用完全混合式和推流式相结

合的流态布置。对于厌氧区和缺氧区采用完全混合循环流，对于机动区和好氧区采取

推流式。此种布局可有效避免厌氧区和缺氧区的沉泥问题，同时保证了混

合搅拌的效果。

(3)考虑进水SS较高，有必要设计初沉池，但考虑到初沉池的设置，势必加剧进

入反应池的碳源不足，设计适当缩短了沉淀时间，同时考虑超越初沉池的管道，必要

时污水可超越初沉池直接进入反应池。

(4)同时根据水质水量的变化，季节的不同可以调整为四种不同的处理工艺，从而

保证在不同的环境条件下既有构筑物能达到最佳的运行工况。在夏季水温较

高时，硝化及反硝化速率大大提高，可调整曝气池的机动区作为缺氧区，使反硝化反

应更为彻底，降低出水总氮，避免二沉池污泥上浮。在冬季水温低，可调整曝气池的

机动段作为好氧区，增加好氧区容积，使硝化更充分，保证出水水质。运行工况的调

节见表2。

(5)污泥厌氧消化产生的沼气全部利用，设计结合季节变化对沼气产生的影响，制

定冬、夏季不同的利用技术路线。

4、计中的难点及解决方案

(1)本工程厂址位于机场附近，区域内分三个限高区，分别为25m、20m、12m这

给总图布置带来了一定的难度。设计中结合场地的限高的范围，总图布置在工艺流程

顺畅的前提下，充分利用高度，将消化池设置在25m的限高区，降低消化池的埋深，

节省投资。

(2)脱水后的污泥在厂内存储问题一直是处理厂设计的一个难点，本工程也不例

外。通过多方案对比。本次设计成钢筋混凝土污泥储罐，将脱水机直接放在污泥储罐

的顶板之上，取消了脱水后污泥输送的环节，此种设计在国内污泥处理处理厂中尚属

首次