小湯山再生水廠位于北京市昌平區小湯山鎮，總服務面積70 km2，一期設計規模為7萬m3/d，污水采用多段A2/O+浸沒式超濾膜+臭氧+次氯酸鈉消毒工藝，污泥采用離心脫水處理，臭氣采用生物除臭。出水主要用于城市雜用水及景觀用水。

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設計水質及工藝流程

小湯山再生水廠的進水水質主要依據小湯山污水處理廠2013年1～11月實測的進水水質，并結合《污水排入城鎮下水道水質標準》（CJ 343-2010）確定；出水水質根據《城鎮污水處理廠水污染物排放標準》（DB 11/890-2012）規定的新（改、擴）建城鎮污水處理設施基本控制項目排放限值B標準，《城市污水再利用 城市雜用水水質》（GB/T 18920-2002）和《城市污水再利用 景觀環境用水水質》（GB/T 18921-2002）標準確定，主要出水指標（BOD5、COD、NH3-N、TP）可到地表水Ⅳ類水體標準。進出水水質見表1。

該水廠主要去除有機物、懸浮物、氮、磷等污染物，同時改善出水色度。原水可生化性好，碳源豐富，可采用生物脫氮除磷工藝，深度處理采用浸沒式超濾膜+臭氧消毒，進一步去除懸浮物及色度。工藝流程見圖1。

選擇經濟、合理、安全的技術方案及高效、實用的工藝設備，實現污水再生水利用、節能減排的目標；合理布局，節約用地，與周邊環境相協調，同時考慮近、遠期合理銜接；通過節能產品應用、景觀提升等方式，打造集生產、產品推廣、青少年科普教育、生態恢復、再生水的運用展示于一體的再生水廠。

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設計難點及特點

根據《城市污水處理工程項目建設標準》（建標〔2001〕77號），小湯山再生水廠建設規模類別為Ⅳ類（5萬～10萬m3/d），工程允許的建設用地面積為7.6～9.6 hm2，而小湯山再生水廠實際批復用地僅6.19 hm2，用地緊張。該水廠是第一批執行《城鎮污水處理廠水污染物排放標準》（DB 11/890-2012）的水廠，出水部分指標達地表水Ⅳ類水體標準，可用于城市雜用水及景觀用水，水質要求高。因此小湯山再生水廠將占地面積小、出水水質高作為方案比選的主要條件，將MBR與多段式A2/O生物池+超濾膜兩個方案在占地、成本、處理效果等幾方面進行比選，經濟指標比較見表2。

MBR方案投資低，占地面積小，但成本及電耗高，出水水質保障率低； A2/O生物池+超濾膜方案投資高，對于6.19 hm2占地面積而言布局稍顯緊湊，但考慮到該工程出水水質要求高，選取該方案可保證出水水質，運行穩定，且運行費用低。因此，小湯山再生水廠選取多段式A2/O生物池+超濾膜工藝。

生物處理采用多段式A2/O生物池，生物池采用多段進水，可充分利用碳源，同時對污染物負荷進行平攤，提高系統抗沖擊能力。生物池前端設置完整A2/O段，具備完整生物除磷脫氮功能，設置后置缺氧段，引入原水作為碳源，進一步進行反硝化，氮去除率可達80%～85%。此外，由于污泥經過交替的缺氧、好氧，較好的抑制了污泥膨脹發生的概率，提高了沉淀池的效率，使得污泥回流比降低至50％。

浸沒式超濾膜適應低水溫運行工況，跨膜壓差小，運行費用低，可進一步降低水中懸浮物，此外，對細菌、大腸桿菌等微生物具有較強的去除能力。臭氧脫色的出水感觀效果好，水體透亮，接近正常的天然河水。該水廠污水經二級處理后，采用浸沒式超濾膜+臭氧深度處理，從廠區布局上盡可能少占地，從技術上保證出水水質穩定達標、安全回用。

小湯山再生水廠目標是打造花園式再生水廠，可作為青少年科普活動基地。整個水廠分為生產區和生態區，生態區運用自然園林的手法，重點打造優美的綠化、水生態環境，充分展示污水再生利用的成果；生產區運用多種生態處理池，應用多種節能產品，充分展示污水凈化的過程，倡導節能環保。

水廠在總體設計中充分考慮對小湯山鎮周圍的影響，粗格柵及進水泵房、細格柵及曝氣沉砂池、生物池厭氧區、缺氧區及污泥脫水系統均采用封閉方式，在封閉的池體上部種綠植并構建建筑小品。除臭設備放在生物池上，節約占地。

鼓風機采用效率高，噪音低的多級離心鼓風機，變頻控制。此外，生物池曝氣采用精確曝氣控制系統，根據實際水質、水量，調節鼓風機風量，實現溶解氧穩定控制及節能降耗的目的。

該水廠工藝布置緊湊、管線連接簡潔，精確計算水泵揚程，并選效率不低于80%的大型污水泵，變頻控制，節約能耗。采用水源熱泵系統，使用可再生清潔能源，運行無任何污染，不產生廢渣、廢水、廢氣和煙塵，實現節能環保。廠內的綠化、沖洗道路等用水優先使用再生水，減少了自來水的消耗量，實現節水的目的。

除工藝設備外，再生水廠還應用了各種節能產品。建筑物使用加氣混凝土砌塊，廠區步道采用透水磚鋪裝，生物池頂設太陽能裝置用于全廠辦工照明，綜合辦公樓會議室、展示廳采用索樂圖日光照明，廠區路燈采用LED路燈。

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主要處理構筑物設計

小湯山再生水廠一期工程 設計規模為7萬m3/d，總變化系數為1.34，配水高時系數為1.65，生物池及清水池按平均流量設計，配水泵房按配水高時流量設計。粗格柵與進水泵房合建，粗格柵是用來去除可能堵塞水泵機組及管道閥門的較粗大懸浮物，并保證后續處理設施能正常運行。粗格柵采用三索式鋼絲繩牽引格柵，設3條獨立的格柵渠道(2用1備)。格柵間隙20 mm。進水泵房將原水提升至后續處理單元。進水泵房設4臺潛水提升泵(3用1備)，2臺變頻，泵房集水池按5 min單泵流量設計。細格柵與曝氣沉砂池合建，細格柵進一步去除污水中較大漂浮物，采用回轉式細格柵，設3條獨立的格柵渠道(2用1備)，格柵孔徑6 mm。沉砂池采用除砂效果較好的曝氣沉砂池，設2條沉砂池，峰值流量時停留時間為8 min。設橋式除砂機1臺。砂水分離器1臺。羅茨鼓風機2臺(1用1備)，變頻控制。

多段A2/O生物池與污泥泵房合建，生物池主要去除有機物、氮、磷，生物池設2組，每組生物池包括厭氧區、第一缺氧區、第一兼氧區、第一好氧區、脫氣區、第二缺氧區、第二兼氧區、第二好氧區、出水井，兼氧區可根據運行情況設為好氧區或缺氧區。生物池為厭氧區、第一缺氧區、第二缺氧區3點進水，利用配水堰及疊梁閘進行水量調節，3點進水量分別為20%～55%、25%～70%、10%～20%。在出水井處設立式攪拌器，可投加PAC進行化學除磷。

生物池總停留時間為20.9 h，污泥濃度為3500～4000 mg/L，污泥回流比為33%～100%，混合液回流比為100%～400%，剩余污泥量為13.5 t/d，生化總實際需氧量為26861 kgO2/d。

在每組生物池脫氣區設置混合液回流泵，使混合液回流至缺氧區進化反硝化反應，每組設4臺，全變頻。污泥泵房設污泥回流泵4臺(3用1備)，全變頻。設剩余污泥泵3臺(2用1備)，全變頻。

沉淀池采用周進周出的幅流式沉淀池，沉淀池主要進行泥水分離，設2座，每座直徑為48 m，池邊水深4.5 m。沉淀池平均流量表面負荷0.92 m3/（m2·h），最大流量表面負荷1.19 m3/（m2·h），名義停留時間4.89 h。每座沉淀池設置1套中心傳動吸泥機，1套撇渣設備。

設集配水井1座，集配水井分為3環，內環為配水渠；第二環為出水渠；第三環為污泥渠，沉淀池排泥管設套筒閥，調節泥位。

采用浸沒式超濾膜過濾，超濾膜主要去除懸浮物、膠體、微生物等。膜車間包括提升水池、進水渠、排水渠、膜池、反沖洗水池、化學清洗水池、加藥間、空氣壓縮間、配電室、控制室。

膜池設7池，每個膜池設18個膜掛架，并預留1個膜掛架安裝空間，每個膜掛架上安裝16支膜元件。膜面積50 m2，平均孔徑0.1 μm，膜絲內徑0.7 mm，膜絲外徑1.3 mm，膜平均通量為31.5 L/(m2·h)，運行跨膜壓差≤4 m，最大跨膜壓差7.5 m。反洗為氣水聯合反沖洗，反洗周期30 min，先氣擦30 s，然后水沖45 s；維護性化學清洗周期1～2 d，恢復性化學清洗周期為1～2月，化學清洗藥劑為次氯酸鈉或檸檬酸，中和藥劑為亞硫酸氫鈉或氫氧化鈉。提升水池投加次氯酸鈉藥劑，防止藻類滋生。

膜車間設4臺提升泵(3用1備)，變頻控制，提升泵出水管上設保安過濾器3臺，濾網精度為1 mm。膜池產水采用泵抽吸，每膜池各設1臺產水泵，變頻控制，設2臺反沖洗水泵(1用1備)，變頻控制，設化學清洗水泵2臺(1用1備)。

臭氧主要進行氧化、脫色反應，設2個廊道，臭氧投加分為3級，每級均布置微氣泡曝氣系統，最大投加率為5 mg/L，投加濃度為10%（質量濃度），臭氧接觸池池頂設尾氣破壞間，采用熱觸媒式臭氧尾氣處理裝置進行處理，使尾氣處理裝置出口處臭氧濃度低于0.1 ppm。

清水池池頂覆土1.5 m，設置綠化景觀。清水池分為2池，總調節容積5776 m3，停留時間2 h，低水位接觸時間0.52 h，保證氯消毒效果時間要求。為了提高出水加氯消毒的效果，保證消毒劑與清水的有效接觸時間（CT值），每格內設導流墻，長寬比為52.6。

配水泵房為半地下式鋼筋混凝土矩形結構，為干式泵房，泵房內近期設備安裝規模按3萬m3/d考慮，高時系數取1.65，近期設3臺臥式離心泵(2用1備)，2臺變頻。為遠期預留4臺泵位，遠期為5用2備，5臺變頻。水泵為中水位自灌式啟泵。

小湯山再生水廠的污泥集中處理，采用離心脫水機脫水至含水率80%后外運。污泥處理系統包括貯泥池、脫水機房、污泥轉運間、儲藥間、加藥間及配電室。儲泥池設2池，停留時間3 h，每個儲泥池設潛水攪拌器1臺。脫水機房與污泥轉運間、儲藥間、加藥間及配電間合建。脫水機采用離心脫水機，共3臺（2用1備），24 h運行，污泥脫水后含水率<80％，安裝3臺污泥切割機、3臺污泥進料泵，用于脫水機進泥。污泥脫水后，由無軸螺旋輸送機輸送至泥餅泵，再由泥餅泵提升至污泥轉運間的污泥料斗內，設污泥料斗2個，每個容量為50 m3，儲泥量1 d，污泥由泥車外運。

該水廠除臭采用的是生物除臭，包括風機、散水泵、除臭塔等。除臭的建（構）筑物包括：粗格柵及進水泵房、細格柵及曝氣沉砂池、生物池厭氧區、缺氧區及污泥脫水系統。臭氧量主要根據水面面積計算，曝氣沉砂池包括曝氣量。設除臭塔和風機各2臺，單組臭氣處理量為17500 Nm3/h，為節約占地、將生物除臭設備放在生物池頂。

將小湯山再生水廠打造成花園式水廠的目的在于展示節能環保及污水利用的成果，為青少年科普教育提供平臺。該水廠景觀設計采用中式風格，設計靈感來源于“水”，通過景觀手法以“塘”的形式展現出來。景觀主要位于配水區上，局部景觀效果見圖2。

該水廠冷熱源設計采用淺表水源熱泵技術，熱泵系統取水自細格柵出水井，熱泵機房內設3臺取水泵從細格柵出水井取水，取水干管上設置自動反沖洗過濾器；熱泵系統就近回水至廠區污水井。考慮細格柵出水井出水水質的情況，設置污水專用換熱器裝置間接換熱。

廠區內單體冬季計算總熱負荷668.7 kW，夏季計算總冷負荷276.6 kW。熱泵機房安裝3臺污水源熱泵機組，單臺制冷量290 kW，制熱量288 kW。冬季3臺同時運行供熱，夏季運行1臺為廠區附屬用房（綜合樓、傳達室）供冷。

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結論

小湯山再生水廠采用多段A2/O工藝+浸沒式超濾+臭氧消毒+次氯酸鈉消毒工藝，出水主要用于城市雜用水及景觀用水。污水再生利用在水質缺水地區和城市范圍內具有較為廣闊的應用前景，本工程可為國內外同類工程提供借鑒模式和參考依據。水廠目前已基本建設完成，處于調試階段，正式運行后預計削減BOD5 4956.7 t/a，COD 9453.5 t/a，SS 6259.8 t/a，NH3-N 983.7 t/a，TN 1022 t/a，TP 145.6 t/a，其環境、社會效益顯著。

微信對原文有刪減。原文標題：小湯山再生水廠一期工程設計案例；作者：韓寶平、張炯、程樹輝等；作者單位：北京市市政工程設計研究總院有限公司；刊登在《給水排水》2018年第6期。