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摘要：我国已进入城镇化快速发展的时期，污水再生利用已逐渐成为广大技术人员、政府管理人员的共识，本文针对某县水资源匮乏，且水质差的特点，从需水量及水处理工艺等方面研究，对该县进行再生水水厂工程设计研究。
关键词：缺水再生水曝气滤池
中图分类号：R123文献标识码： A 文章编号：
1. 项目建设的背景与必要性分析
随着我国进入城镇化快速发展的时期，污水再生利用已逐渐成为广大技术人员、政府管理人员的共识。国内不少城市和地区已经就污水再生利用进行了大量的实践应用，如北京、天津等地已出台了相关的法律法规以推动和规范污水再生利用产业。
本文所述该县属于缺水大县，水资源匮乏，且水质差。全县多年平均自产地表径流量2147万m3，浅层地下水资源量8798万m3；根据全县水资源总量、工程设施的供水能力及各部门需水量进行供需平衡分析，中等干旱年，全县总需水1.9亿m3，而总可供水量仅为1.17亿m3，缺水0.73亿m3，缺水程度为39%。
2给水现状
县城位于南部平原区，面积14.3平方公里，长期以来存在供水不足、水质差的问题，县城供水方面，现状年供水量为1000万立方米，其中自来水公司供水360万立方米，自备井供水640万立方米；居民生活用水400万立方米，消防及工业用水540万立方米，建筑业、消防、绿化、及其他用水60万立方米。
现有净水厂设计规模为1.2万吨/日，最大处理能力1.5万吨/日，处理工艺为：取水-预沉池-混凝-沉淀池-过滤-加氯消毒。供水方式采用重力供水。
3再生水量需求预测
表3-1再生水需求量汇总
经预测，该县远期再生水需求量达4.45万m3/d。结合该县污水处理厂二期工程的建设，确定近期中水再生利用规模为3万m3/d，远期达到4.5万m3/d。
4再生水处理工程设计
4.1设计主要参数
（1） 设计规模
近期（2015年）3万 m3/d，变化系数（Kz=1.42）
远期（2020年）4.5万 m3/d，变化系数（Kz=1.36）
设计时土建按远期设计，设备按近期设计。
（2） 处理程度
污水中污染物质的处理程度详见表5-1。
表4-1 污染物质的处理程度
4.2 再生水处理工艺流程
进水——污水提升泵房——反硝化——硝化BAF（鼓风机房、反冲洗泵房）——絮凝沉淀——清水池（消毒加药）——供水泵站
4.3 再生水提升泵房
污水处理厂二级出水自流进入再生水处理站进水吸水井中，吸水井为全地下式钢筋混凝土结构，来水管内底标高-3.0m。吸水井作为曝气生物滤池提升泵的吸水池使用。
进水吸水井尺寸：3.0m×9.0m×6.0m
平均设计流量：近期3万 m3/d，远期（2020年）4.5万 m3/d
潜水泵（中水回用提升）：近期2用一备，远期3用一备。
潜水泵（中水回用参数）：Q=625m3/h、H=25m、N=75KW。
4.4 曝气生物滤池（BAF）
（1）反硝化（DN）生物滤池
在碳源充足的条件下对C/N曝气生物滤池回流水中的硝态氮进行反硝化，达到脱氮的目的，同时截留SS。
① 主要设计参数：
反硝化负荷： 0.4kgNO3--N/(m3滤料·d)
水力负荷： q＝11.11m3/( m2·h)（含回流）
回流比： 133%
空床水力停留时间： 26.4 min（含回流）
② 池体设计尺寸
池体数量： 6格
单格反硝化滤池尺寸： 6×5×6
配水层高： 1.4m
承托层高： 0.4m
滤料层高： 2.5m
清水层高： 1.2m
超高： 0.5m
滤料有效容积： 300 m3
结构类型： 钢筋混凝土
出水类型： 单堰出水
排泥形式： 反冲洗排泥
填料形式： 球型轻质多孔生物滤料
布水形式： 长柄滤头布水
反洗形式： 气水联合反冲洗
反冲洗水速： 4L/m2•s
反冲洗气速： 14L/m2•s
反冲洗周期： 根据实际情况而定，一般12～24hr
（2） 碳化/硝化（C/N）曝气生物滤池
主要完成对污水中氨氮和剩余有机物的降解，同时进一步截留SS。滤池中填装有球型轻质多孔生物滤料，运行时通过鼓风曝气，利用球型轻质多孔生物滤料上附着、生长的微生物的代谢作用，吸附、降解污水中的有机物及氨氮。
① 主要设计参数：
硝化负荷： 0.35kgNO3--N/(m3滤料·d)
水力负荷： q＝4.9m3/( m2·h)
空床水力停留时间： 43.6 min
② 池体设计尺寸
池体数量： 6格
单格硝化滤池尺寸：6.5×5.3×6.0
配水层高： 1.4m
承托層高： 0.4m
滤料层高： 2.5m
清水层高： 1.2m
超高： 0.5m
结构类型： 钢筋混凝土
出水类型： 单堰出水
排泥形式： 反冲洗排泥
填料形式： 球型轻质多孔生物滤料
布水形式： 长柄滤头布水
反洗形式： 气水联合反冲洗
配气形式： 单孔膜空气扩散器配气
供氧形式： 罗茨鼓风机
反冲洗水速： 4L/m2•s
反冲洗气速： 14L/ m2•s
反冲洗周期： 根据实际情况而定，一般24～48hr
4.5絮凝沉淀池
功能：通过投加PAC等絮凝剂，去除水中悬浮物、胶体物质和磷。
混凝反应沉淀池处理能力按远期4.5万m3/d设计。
① 混合段
设备呈圆管式，法兰连接，长度4.0m，也可特殊加工。停留时间3～5s，水头损失0.3～0.7m，流速一般控制在0.6～1.2m/s，较常规工艺节约药耗10%～30%以上。
每座絮凝池前设二台，单台设计水量：1250m3/h。
栅条混合器直径：D=500mm，长度L＝5.0m。
② 絮凝剂投加系统
混凝剂采用聚合氯化铝（PAC），助凝剂采用聚丙烯酰胺（PAM）。
设置一套PAM成套加药装置，由溶药箱、PID控制柜、二组溶液制备箱、二台MILTON ROY隔膜计量泵及进水系统组成。每天的调制次数为3～4次。通过单因子流动电位测试仪自动控制计量泵的开启。
③ 絮凝沉淀池
反应采用网格絮凝池，网格絮凝池和斜板沉淀池为一体钢筋砼构筑物，前部为网格絮凝池，后部为沉淀池，平面尺寸：24.5m×18.9m，高6.5m。
单絮凝段平面尺寸：6.0m×7.6m，共分18格，设计水力停留时间：12min。
沉淀段平面尺寸为12.5m×7.6m，设计面积负荷：7.6m3/m2·h。
排泥方式：穿孔排泥管排泥；
排泥管DN200，排泥孔d=25，斜向下45度，共30个，每池共10根，排泥管上设气动排泥阀，沉淀池排泥和反应池排泥一起汇入DN500的排泥总管排出。
4.6 纤维转盘滤池
功能：进一步去除污水中的SS、TN和TP。
纤维转盘滤池处理能力按近期3万m3/d设计。
① 滤池设计参数：
设计速度：14.88m/h
强制滤速：22.32m/h
总过滤面积： 84m2
单格过滤面积： 14m2
格数： 6格
布置形式： 单排布置
单格尺寸： 长×宽×2=3.5m ×2m×2
过滤水头： 1.30~2.45m
滤层高度： 1000mm(反洗高度)
反洗水强度：8～10L/s·m2
反洗风强度：60～80 L/s·m2
反洗时间：20～30min
反洗方式：水洗－水气洗－水洗
② 滤料要求
滤料名称： 纤维束滤料（易抖动擦洗）
滤料材料： 改性聚丙烯，抗生物粘泥
滤层高度：1000mm（反洗状态）
反冲洗耗水量：≤3%
滤料平均寿命： 大于10年
③ 配套反洗设备技术参数
反洗风机性能：Q=50.4m3/min，P=39kPa，N=55KW2台（1用1备）
反洗水泵性能：Q=806m3/h，H=11-13m2台（1用1备，反洗水泵采用变频器控制）
4.7 鼓风机房
为保证鼓风机正常操作，减少噪音，设置空气除尘装置和消声装置。配套设备包括过滤器、消音设备、阀门及控制系统。鼓风机外加隔声罩和放空消音器，使噪音降低至90dB以下。
数量：1座
结构：钢砼+框架
尺寸：25m×10m×10m
主要設备如下：
设备类型：罗茨鼓风机
数量：3台，2用1备
单台风量：Q=3462m3/h
单台风压：H=67kPa
功率：117 kW
4.8 消毒加药间
消毒剂采用二氧化氯，投加量按照1.0mg/L 投加。
消毒间设全自动二氧化氯发生器2台，一用一备，单台有效氯投加量1500g/h。原料间与加氯间合建，盐酸库和氯酸钠库分开设置。盐酸库设漏酸收集槽，二氧化氯间设置喷淋装置，保证安全。消毒间考虑二期增加一套二氧化氯发生器安装位置。消毒间尺寸为：15.0m×4.5m×4.5m。
4.9 清水池
功能：调节生产工艺出水的均匀性与用户用水不均匀性之间的矛盾。
调节水量按设计规模的10%设计，计算得清水池总容积 3000m3。
本工程设计清水池两座，单池有效容积1500m3。清水池尺寸 30m×10m
×5m，有效水深 4.5m，清水池为全地下式钢筋混凝土结构。清水池设计有通风管，检修孔等，以保证水质，便于检修及保证加氯消毒接触时间。
作者简介：马兰兰（1986 —），女，研究生，市政工程专业.
关键词：缺水再生水曝气滤池
中图分类号：R123文献标识码： A 文章编号：
1. 项目建设的背景与必要性分析
随着我国进入城镇化快速发展的时期，污水再生利用已逐渐成为广大技术人员、政府管理人员的共识。国内不少城市和地区已经就污水再生利用进行了大量的实践应用，如北京、天津等地已出台了相关的法律法规以推动和规范污水再生利用产业。
本文所述该县属于缺水大县，水资源匮乏，且水质差。全县多年平均自产地表径流量2147万m3，浅层地下水资源量8798万m3；根据全县水资源总量、工程设施的供水能力及各部门需水量进行供需平衡分析，中等干旱年，全县总需水1.9亿m3，而总可供水量仅为1.17亿m3，缺水0.73亿m3，缺水程度为39%。
2给水现状
县城位于南部平原区，面积14.3平方公里，长期以来存在供水不足、水质差的问题，县城供水方面，现状年供水量为1000万立方米，其中自来水公司供水360万立方米，自备井供水640万立方米；居民生活用水400万立方米，消防及工业用水540万立方米，建筑业、消防、绿化、及其他用水60万立方米。
现有净水厂设计规模为1.2万吨/日，最大处理能力1.5万吨/日，处理工艺为：取水-预沉池-混凝-沉淀池-过滤-加氯消毒。供水方式采用重力供水。
3再生水量需求预测
表3-1再生水需求量汇总
经预测，该县远期再生水需求量达4.45万m3/d。结合该县污水处理厂二期工程的建设，确定近期中水再生利用规模为3万m3/d，远期达到4.5万m3/d。
4再生水处理工程设计
4.1设计主要参数
（1） 设计规模
近期（2015年）3万 m3/d，变化系数（Kz=1.42）
远期（2020年）4.5万 m3/d，变化系数（Kz=1.36）
设计时土建按远期设计，设备按近期设计。
（2） 处理程度
污水中污染物质的处理程度详见表5-1。
表4-1 污染物质的处理程度
4.2 再生水处理工艺流程
进水——污水提升泵房——反硝化——硝化BAF（鼓风机房、反冲洗泵房）——絮凝沉淀——清水池（消毒加药）——供水泵站
4.3 再生水提升泵房
污水处理厂二级出水自流进入再生水处理站进水吸水井中，吸水井为全地下式钢筋混凝土结构，来水管内底标高-3.0m。吸水井作为曝气生物滤池提升泵的吸水池使用。
进水吸水井尺寸：3.0m×9.0m×6.0m
平均设计流量：近期3万 m3/d，远期（2020年）4.5万 m3/d
潜水泵（中水回用提升）：近期2用一备，远期3用一备。
潜水泵（中水回用参数）：Q=625m3/h、H=25m、N=75KW。
4.4 曝气生物滤池（BAF）
（1）反硝化（DN）生物滤池
在碳源充足的条件下对C/N曝气生物滤池回流水中的硝态氮进行反硝化，达到脱氮的目的，同时截留SS。
① 主要设计参数：
反硝化负荷： 0.4kgNO3--N/(m3滤料·d)
水力负荷： q＝11.11m3/( m2·h)（含回流）
回流比： 133%
空床水力停留时间： 26.4 min（含回流）
② 池体设计尺寸
池体数量： 6格
单格反硝化滤池尺寸： 6×5×6
配水层高： 1.4m
承托层高： 0.4m
滤料层高： 2.5m
清水层高： 1.2m
超高： 0.5m
滤料有效容积： 300 m3
结构类型： 钢筋混凝土
出水类型： 单堰出水
排泥形式： 反冲洗排泥
填料形式： 球型轻质多孔生物滤料
布水形式： 长柄滤头布水
反洗形式： 气水联合反冲洗
反冲洗水速： 4L/m2•s
反冲洗气速： 14L/m2•s
反冲洗周期： 根据实际情况而定，一般12～24hr
（2） 碳化/硝化（C/N）曝气生物滤池
主要完成对污水中氨氮和剩余有机物的降解，同时进一步截留SS。滤池中填装有球型轻质多孔生物滤料，运行时通过鼓风曝气，利用球型轻质多孔生物滤料上附着、生长的微生物的代谢作用，吸附、降解污水中的有机物及氨氮。
① 主要设计参数：
硝化负荷： 0.35kgNO3--N/(m3滤料·d)
水力负荷： q＝4.9m3/( m2·h)
空床水力停留时间： 43.6 min
② 池体设计尺寸
池体数量： 6格
单格硝化滤池尺寸：6.5×5.3×6.0
配水层高： 1.4m
承托層高： 0.4m
滤料层高： 2.5m
清水层高： 1.2m
超高： 0.5m
结构类型： 钢筋混凝土
出水类型： 单堰出水
排泥形式： 反冲洗排泥
填料形式： 球型轻质多孔生物滤料
布水形式： 长柄滤头布水
反洗形式： 气水联合反冲洗
配气形式： 单孔膜空气扩散器配气
供氧形式： 罗茨鼓风机
反冲洗水速： 4L/m2•s
反冲洗气速： 14L/ m2•s
反冲洗周期： 根据实际情况而定，一般24～48hr
4.5絮凝沉淀池
功能：通过投加PAC等絮凝剂，去除水中悬浮物、胶体物质和磷。
混凝反应沉淀池处理能力按远期4.5万m3/d设计。
① 混合段
设备呈圆管式，法兰连接，长度4.0m，也可特殊加工。停留时间3～5s，水头损失0.3～0.7m，流速一般控制在0.6～1.2m/s，较常规工艺节约药耗10%～30%以上。
每座絮凝池前设二台，单台设计水量：1250m3/h。
栅条混合器直径：D=500mm，长度L＝5.0m。
② 絮凝剂投加系统
混凝剂采用聚合氯化铝（PAC），助凝剂采用聚丙烯酰胺（PAM）。
设置一套PAM成套加药装置，由溶药箱、PID控制柜、二组溶液制备箱、二台MILTON ROY隔膜计量泵及进水系统组成。每天的调制次数为3～4次。通过单因子流动电位测试仪自动控制计量泵的开启。
③ 絮凝沉淀池
反应采用网格絮凝池，网格絮凝池和斜板沉淀池为一体钢筋砼构筑物，前部为网格絮凝池，后部为沉淀池，平面尺寸：24.5m×18.9m，高6.5m。
单絮凝段平面尺寸：6.0m×7.6m，共分18格，设计水力停留时间：12min。
沉淀段平面尺寸为12.5m×7.6m，设计面积负荷：7.6m3/m2·h。
排泥方式：穿孔排泥管排泥；
排泥管DN200，排泥孔d=25，斜向下45度，共30个，每池共10根，排泥管上设气动排泥阀，沉淀池排泥和反应池排泥一起汇入DN500的排泥总管排出。
4.6 纤维转盘滤池
功能：进一步去除污水中的SS、TN和TP。
纤维转盘滤池处理能力按近期3万m3/d设计。
① 滤池设计参数：
设计速度：14.88m/h
强制滤速：22.32m/h
总过滤面积： 84m2
单格过滤面积： 14m2
格数： 6格
布置形式： 单排布置
单格尺寸： 长×宽×2=3.5m ×2m×2
过滤水头： 1.30~2.45m
滤层高度： 1000mm(反洗高度)
反洗水强度：8～10L/s·m2
反洗风强度：60～80 L/s·m2
反洗时间：20～30min
反洗方式：水洗－水气洗－水洗
② 滤料要求
滤料名称： 纤维束滤料（易抖动擦洗）
滤料材料： 改性聚丙烯，抗生物粘泥
滤层高度：1000mm（反洗状态）
反冲洗耗水量：≤3%
滤料平均寿命： 大于10年
③ 配套反洗设备技术参数
反洗风机性能：Q=50.4m3/min，P=39kPa，N=55KW2台（1用1备）
反洗水泵性能：Q=806m3/h，H=11-13m2台（1用1备，反洗水泵采用变频器控制）
4.7 鼓风机房
为保证鼓风机正常操作，减少噪音，设置空气除尘装置和消声装置。配套设备包括过滤器、消音设备、阀门及控制系统。鼓风机外加隔声罩和放空消音器，使噪音降低至90dB以下。
数量：1座
结构：钢砼+框架
尺寸：25m×10m×10m
主要設备如下：
设备类型：罗茨鼓风机
数量：3台，2用1备
单台风量：Q=3462m3/h
单台风压：H=67kPa
功率：117 kW
4.8 消毒加药间
消毒剂采用二氧化氯，投加量按照1.0mg/L 投加。
消毒间设全自动二氧化氯发生器2台，一用一备，单台有效氯投加量1500g/h。原料间与加氯间合建，盐酸库和氯酸钠库分开设置。盐酸库设漏酸收集槽，二氧化氯间设置喷淋装置，保证安全。消毒间考虑二期增加一套二氧化氯发生器安装位置。消毒间尺寸为：15.0m×4.5m×4.5m。
4.9 清水池
功能：调节生产工艺出水的均匀性与用户用水不均匀性之间的矛盾。
调节水量按设计规模的10%设计，计算得清水池总容积 3000m3。
本工程设计清水池两座，单池有效容积1500m3。清水池尺寸 30m×10m
×5m，有效水深 4.5m，清水池为全地下式钢筋混凝土结构。清水池设计有通风管，检修孔等，以保证水质，便于检修及保证加氯消毒接触时间。
作者简介：马兰兰（1986 —），女，研究生，市政工程专业.