西北地区某全地下式污水处理厂采用 MBＲ 工艺，处理规模为 8 万 m3 /d，出水水质指标优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》( GB 18918—2002) 的一级 A 标准。文章介绍了该厂区用地和平面布局、工艺方案、设计参数、运行效果等。经分 析，项目的运行费用( 电费+药剂费) 为 0. 985 元/m3，单位电耗为 0. 621 kW·h /m3。同时提出了通过多种阀门组合以及不间断电源( UPS) 的使用来控制进水安全，以优化碳源投加为例，提出在运行中应控制生化池曝气量在 1 ～ 2 mg /L，启用两点进水方 式等节约运行成本，在设备选型、MBＲ 工艺设计等方面也提出了注意事项和建议，可为类似项目的设计提供参考。
关键词：
全地下式污水处理厂 膜生物反应器工艺 设计参数 运行成本 进水安全控制 污泥深度脱水
随着我国城镇化进程的不断发展，污水处理厂用地日趋紧张，而城市的扩张导致一些现状或者新建的污水处理厂出现“邻避效应”。在此背景下，全 地下或半地下的地埋式污水处理厂不断涌现，且有 逐步增多的趋势。地埋式污水处理厂具有用地节 约、环境友好、景观优美等特点，已成为国内设计和研究的热点。目前，我国已建或在建的地埋式污水处理厂达 200 余座，且尚有一批在策划或设计中。由于地下式污水处理厂布局紧凑、设计复杂程 度较高、运行管理相对不便，其在设计和运行管理过程中仍有一些需要特别注意的地方。本文旨在通过介绍西北地区某全地下式污水处理厂的设计和运 行，提出在设计及运行过程中的有关注意事项和建议，为类似项目的设计提供参考。
1 工程案例
1. 1 工程概况
该项目设计规模为 8 万 m3 /d，于 2019 年 9 月 竣工投产。采用 MBＲ 工艺，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》( GB 18918—2002) 一级 A 排 放标准。该工程的建设进一步提高了城市污染治理 水平，保护城市水环境，符合环保政策，满足城市总体规划要求。
该项目设计规模为 8 万 m3 /d，于 2019 年 9 月 竣工投产。采用 MBＲ 工艺，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》( GB 18918—2002) 一级 A 排 放标准。该工程的建设进一步提高了城市污染治理 水平，保护城市水环境，符合环保政策，满足城市总体规划要求。
1. 2 设计水质
根据现状污水处理厂的进水水质数据，经分析 后确定本工程进出水水质，具体如表 1 所示。
1. 3 项目用地和总体布置
项目厂址位于渭河大堤边，地块呈梯形，南侧最 宽处约为 170 m，北侧最窄处约为 60 m，最长可利用 长度约为 350 m，如图 1 所示。
由于西侧紧邻现状 道路，为减小施工时对道路的影响，用地红线退让道 路边线 8. 5 m; 为保证施工建设时不对东侧河堤产 生影响，距堤脚退让 15 m。红线内用地面积约为 3. 43×104 m2，单位用地面积为 0. 430 m2 /m3。厂区办公楼、中控室和机修车间位于地面层，布置在厂区北侧; 污水和污泥处理设施皆位于地下车 间内，布置在厂区南部，地面层建设为运动休闲公 园，如图 2 所示。
地下处理车间( 含出入口) 占地面 积为 1. 75×104 m2，单位占地面积为 0. 219 m2 /m3。 地下车间分 2 层，负一层主要为操作层和设备层，负二层主要为池体和通道，最大埋深为14. 6 m。
1. 4 工艺设计
污水处理主体工艺采用 MBＲ 工艺，利用膜池的 泥水分离作用替代二沉池，同时提高生化段的污泥浓度，有效节省占地，节约土建成本; 消毒环节采用工业级 10%NaClO 液体进行接触消毒，其效果满足 出水水质要求; 污泥处理采用全自动旋转挤压脱水 机和高压带式连续深度脱水机两段式工艺，泥饼含 水率降低至 60%后外运填埋处置，该工艺设备占地 小、电耗低，臭味和噪音均低于常规脱水机，适应于全地下式污水处理厂。具体工艺流程如图 3 所 示。
此外，为保障车间内的工作环境和厂界臭气浓度达标，设计了通风、除臭系统。为保证消防安全， 地下车间内根据规范要求划分 11 个防火分区，每个 面积控制在 2 000 m2 以内，并配置了消火栓和自动 喷淋系统，同时各房间内按要求配置了干粉灭火器， 配电间采用气体灭火系统。
1. 5 污水处理车间平面
污水处理车间预处理区布置在南端，靠近进水 干管，向北沿中间通道两侧布置 2 组生化池和 2 组 膜池，鼓风机房、加药间、消防泵房、风机房、脱水车 间、配电间等分别布置在北部中间通道两侧。设计南北两个出入口，与负一层中间通道连接，为车辆主 要通道。设计 5 处直通地面楼梯间，作为人员进出 和消防疏散通道( 图 4) 。 图 3 工艺流程图 Fig．3 Process Flow Diagram
1. 6 主要构筑物及设计参数
1. 6 主要构筑物及设计参数
①进水井。DN1200 进水主干管主要沿城市河 道北岸自上而下铺设，由于河道平均坡降为 0. 3% ～ 0. 5%，至厂前污水管道埋深仅为 5. 4 m，污水可以 自流进厂，但厂外水位标高高于厂区进水井设计水位标高，实际进水为承压状态。从节能角度考虑，未设计进水泵房，为了对进水流量进行灵活调控，设计前后两座进水井，中间利用 2 根 DN800 钢管连接， 安装流量计、电动偏心半球阀和水力浮球截止阀，利用水力浮球截止阀根据水位来调控进水流量，同时结合电磁流量计的测量结果利用电动偏心半球阀控 制流量。为保障进水安全，在阀门附近设不间断电 源( UPS) ，保证在全厂断电停运时，可以控制阀门及 时关闭。以上措施可保证全地下式污水处理厂进水 流量的有效控制和安全。
②粗、细格栅及曝气沉砂池。粗、细格栅各设 2 台，粗格栅采用反捞式，栅隙为 20 mm，格栅宽度为 1. 2 m; 细格栅为回转式，间隙为 5 mm，格栅宽度为 1. 8 m; 考虑检修超越工况，设人工格栅 1 道，宽度为 1. 2 m，栅隙为 30 mm; 曝气沉砂池分 2 格，设计停留时间为 6. 5 min。
③膜格栅。膜格栅是指设在 MBＲ 工艺段前的超细格栅，用于去除 1 mm 以上的杂质和颗粒物，保 护后续的膜组件。采用内进流孔板式格栅，数量为 4 台( 3 用 1 备) ，过滤孔直径为 1 mm。配套冲洗水 箱及中压、高压冲洗系统，中压冲洗系统与格栅同时 起停，冲洗水泵出口压力为 0. 8 MPa，与格栅一对一 配置，高压泵出口压力为 10 MPa，定时启停，可较彻 底地清除中压冲洗系统难以去除的污染物，确保网孔再生，达到格栅系统长期稳定可靠工作的目的。 栅渣进入高排水型螺旋压榨机压榨至含水率≤50% 后外运，为确保膜格栅稳定运行，压榨机设置 2 台，1 用 1 备，直径为 0. 35 m，Q= 3 m3 /h。
④改良 AAO 生化池。为避免膜池回流污泥高 溶解氧对生物脱氮的影响，生化段采用 UCT 工艺逐 级回流模式，即高浓度混合液从膜池回流至好氧池 前端，回流比为 150% ～450%; 从好氧池末端回流混 合液至缺氧池起端，回流比为 200% ～ 400%; 从缺氧池末端回流混合液至厌氧池，回流比为 100% ～ 200%。为充分利用进水中的碳源，强化脱氮效果，设计采用厌氧、缺氧池两点进水方式，以减少反硝化脱氮过程外加碳源的量，降低运行费用。 生化池最低计算水温为 12 ℃，水深为 6 m，停 留时间为 10. 9 h( 厌氧池 1. 6 h，缺氧池 2. 7 h，好氧 池 6. 6 h) 。厌氧区、缺氧区和好氧区污泥质量浓度 分别为 2 100、5 000 mg /L 和 8 000 mg /L，污泥负荷为 0. 107 kg BOD5 /( kg MLSS·d) 。
⑤膜池。采用浸没式聚偏氟乙烯( PVDF) 超 滤中空纤维膜，过滤孔径≤0. 1 μm。为保证运行安全，设计膜通量为 14. 5 L /( m2·h) ，取较低值; 膜池分为多格，在一格设备故障或者膜组件清洗条件下，其他格可以扩大产水量，从而不影响整体 产水规模。为减小占地和土建尺寸，采用双层膜 组件，膜组件总高度达 4. 65 m，设计中将膜池顶板 局部抬高 0. 5 m，以增大净空高度，保证膜组件能 够顺利吊出。
设计 2 座膜池，每池分为 12 格，共 24 格，水深 为 4. 2 m。配套产水泵为卧式单级离心泵，单泵流量为 410 m3 /h，共 14 台，其中库存备用 2 台。
⑥接触消毒池。超滤膜对细菌的去除率可以达 到 6log，对病毒的去除率达到 4log，因此，MBＲ 工艺出水粪大肠杆菌指标理论上满足要求。但在实际运 行过程中，会出现一定程度的断丝现象，可能造成出 水粪大肠菌群数超标，因此，后续仍设置了接触消毒池，投加药剂为质量分数为 10%的液体 NaClO，设计投加量为 6 mg /L，接触时间为 40 min。
⑦尾水多途径再生利用。尾水经消毒后进入污水源热泵站，将污水中的能量充分回收，用于厂区和周边居民区的供暖和制冷。回水进入尾水泵房，一 部分用于厂区设备、地面冲洗和绿化，一部分用于周 边市政绿化，剩余部分作为景观水利用水泵提升补 至城市河道。泵房采用卧式单级双吸离心泵，配置 4 台大泵，3 用 1 备，单泵 Q= 1 456 m3 /h，变频; 配置 1 台小泵，Q= 416 m3 /h，用于调节流量。
⑧加药间。设有乙酸钠、PAC、NaClO、HCl 和 NaOH 5 种药剂，其中乙酸钠为反硝化碳源，PAC 用 于化学除磷，采用固体溶解后投加，平均投加量为 18 mg /L，后 3 种 主 要 为 膜 池 化 学 清 洗 用 药 剂， NaClO 也兼做消毒剂。
⑨鼓风机房。采用单级离心鼓风机，生化池曝 气风机和膜池气洗风机各 3 台，均为 2 用 1 备。其 中生化池供气量为 436 m3 /min，风压为 0. 07 MPa， 膜池供气量为 340 m3 /min，风压为 0. 046 MPa。
⑩脱水车间。项目采用两段式污泥深度脱水工艺，即第一段利用全自动旋转挤压脱水机，将污泥含 水率降低至 80%，第二段利用高压带式连续深度脱 水机，将污泥含水率降低至 60%以下。主体设备设 3 套，2 用 1 备，连续运行，单套处理能力为 0. 42 t DS /h。该组合工艺具有占地节省、对层高要求低、 运行功率小、噪音低、臭味小的特点，适合在地下式污水处理厂中应用。
原标题：西北地区某全地下式 MBＲ 工艺污水处理厂的设计与运行
原作者：陈志真 邱 明
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