上海东区水质净化厂保留改造工程设计特色分析

陈华(上海市城市排水有限公司，上海200233)摘要上海东区水质净化厂是亚洲最古老的、至今尚在正常运行的污水处理厂。介绍了上海东 区水质净化厂保留改造工程的背景，分析了该厂2011年110月的进出水水质，着重从污水和污泥 处理工艺以及展示馆布设等方面详细阐述和论述了工程的设计特色。关键词污水处理厂保留改造工程A2O工艺好氧发酵“活体”展示馆1项目背景排水工艺的历史发展和变迁。厂内还有市级优秀上海东区水质净化厂(以下简称东厂)建成于保护建筑和多株参天大树，总体具有较高的历史和 1926年，占地25 827 m2，予1954年、1964年、1981 文化价值。 年、1992年和1999年经过五次技术改造，现最大处上海虽然是滨水城市，却属于水质型缺水，须 理能力为34万m3d，采用多点进水吸附再生常规 进一步培育全民对于节水和水环境保护的意识。 活性污泥法工艺，出水达到城镇污水处理厂污染物 杨树浦水厂内的自来水展示馆和梦清园主题公园 排放标准(GB 189182002)二级标准。该厂处理内的水主题展示馆均已建成，并收到了良好的展 对象主要来自黄浦、虹口和杨浦三个行政区的市政 示和教育作用，但上海缺失在排水方面的展示。 污水，服务面积约11 km2，服务人口75万人。根据 为了更好地凸显东厂的历史和文化价值，保护、 上海市污水处理系统专业规划的实施，杨浦区控江 改造、提升其功能，使其出水达到GB 18918 路污水经由佳木斯路泵站通过污水治理三期管道输2002一级B标准，并将其建设成为“活体”展示馆， 送至竹园第二污水处理厂，东厂的进水量不断减少， 扩大其科普教育作用，非常符合上海的城市发展目前已减至3 oOO4 000 m3d。方向。 然而，东厂是亚洲最古老的、至今尚在正常运2污水和污泥处理工艺设计特色分析行的污水处理厂，与其同期建造的上海西厂和北21针对低碳氮比水质特点，灵活设计工艺流程 厂由于历史原因皆已废除。厂内历经几代仍然保表1给出了东厂2011年110月的进出水水 留完好的构筑物可真实地反映出上海乃至我国 质分析数据。产经营成本为o98元m3，单位水量电耗o395kWhm3。参考文献7结语1王凯军，贾立敏城市污水生物处理新技术开发与应用北京：化水解池设计的重点要维持池内有高浓的水解活学工业出版社，2001 性污泥以及保证水解污泥与污水的充分混合。设计2付乐水解酸化污水处理工艺研究水工业市场，2011，(4)：5053 采用完全混合式水解池，其优点在于：3李亚新活性污泥法理论与技术北京：中国建筑工业出版社，2007(1)通过污泥回流确保池内有足够的水解污泥。&通讯处：610081四川成都市星辉中路11号(2)通过机械搅拌推流作用适应污水量的变 电话：(028)83310950 化，确保泥水的充分昆合接触，消除了升流式水解池E-mail：Ly翅004b163com 对水量变化适应差的不足，从而方便今后的操作和 收稿日期：20120313运行管理。修回日期：2012一0620给水排水v0138 No9 2012 55万方数据表1东厂2 0 1 1年11 0月进出水水质分析数据COClmgLBOD5mgLSSmgLNH3一NmgLTNmgL砸|嘴|LCoDTN月份进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水进水124675741292173119116738426O49644239275O21896554103814986O17O31615840936733254632484603141722911541713752374643854O265442374454133O15214211292758733937635267O51659446806771046141258783253283126516130241O68O6794114O211106312289272242794935853588762114187353262473O21298116O37468312483812518551242259221848995740561714373O11219910725727O2O2137109913895751357251212032424729921224O平均180748999414699714725911434232632353将表1数据与GB 189182002标准进行比较可 使厂区增加更多的灵动和柔性。厂内经前端多段 以发现，东厂出水的BO琏、COD和SS都能达到一级 A20处理的出水流人人工湿地进一步进行深度处 B标准。正是由于目前采用常规的二级处理工艺，导 理。人工湿地设计的关键是填料和植物选择。本项 致营养物指标不能达到一级B标准，表现为TN、 目选择的填料主体为沸石、钢渣、砾石，进行不同比 NH。一N和TP超过一级B标准，尤其是TN，成为限 例的配比，填料层总高o9 m。水力负荷较一般水 制因子。因此，保留改造工程应重点以脱氮除磷为目 平潜流人工湿地高，为o41 md，设计总流量为标。但从表1又可以看出，东厂进水CODTN的均 100250 m3d。植物在人工湿地中也起比较重要 值为53，碳氮比偏低，脱氮除磷碳源不足，尤其在夏 的作用，它们自身能吸收一部分营养物质，同时根区 天，这种情况更突出，表1中CODTN的最低值即出为微生物的生存和降解营养物质提供了必要的场所 现在7月，为29。针对这种水质特点，本次设计在生和好氧条件。人工湿地植物根系常形成一个网络状 物池前设置初沉池，并设超越管。当碳源不足时可通的结构，在这个网络中根系不仅能直接吸收污水中的 过阀门切换超越初沉池，提高进入生物反应池的有机氮磷等营养物质，而且还为微生物的吸附和代谢提供 物浓度，保证生物处理的运行稳定可靠。 了良好的环境条件。在本项目中，综合考虑污染削 针对东厂污水碳氮比偏低的特点，设计优选了减、植物生理、本地适应性及景色营造等因素，拟选择 一种较新的污水处理工艺，该工艺综合了UTC和芦竹、茭白、前屈菜、美人蕉等品种。本部分依托上海 多段A2O工艺的特点，有单独的厌氧区，污泥回流市城市排水有限公司的科研项目，已于2010年11月 方式与U，rC相仿，可避免回流污泥中硝酸盐对厌氧先行实施，经过1年的试验研究表明，所选择的湿地 池的影响。该工艺还可根据现场条件设置多段A2植物除茭白外，其余全部安全越冬，特别是水生美人 O，使整个系统具备了很强的脱氮除磷能力，尤其适蕉，株高达2 m，生物量大，花期较长，一般为511用于处理高氮低碳的污水，见图1。月，而且花朵色彩丰富，是理想的造景增色品种。撬 缺I好l缺 好l缺 巍卜秽各单体(AI)对TN的去除效果。试验期间各湿地+2012年3月湿地系统启动，图2给出了试验期间湿地氧池陬池I氧池 氧池陲池J液回流：污泥回流剩余污单元填料及植物配置如下：A，100沸石，梭鱼草、菖图1东厂“活体”展示馆拟选用的污水处理工艺蒲；B，50炉渣+50砾石，水葱、芦苇；C，100砾 22人工湿地进一步提升出水水质，兼营景观效果石，香蒲、美人蕉；D，100沸石，千屈菜；E，25沸石 东厂绿化基础非常好，以大乔木为主的绿化特+75炉渣，鸢尾；F，50沸石+50炉渣，芦竹；G， 色非常鲜明。此次设计，除保留这种特色外，重点设50钢渣+50沸石，茭白；H，50砾石+50沸石，计了人工湿地，使出水水质进一步提升，并营造水面美人蕉；I，25沸石+75砾石，鸢尾。56给水排水v0138 No9 2012万方数据水外运。本次改造后，进厂污水量将减至2 o。o m3d 左右，污泥量也相应减少，以产泥率55计，湿污泥量 约11 m3d(含水率975)，剩余污泥约5 m3d，泥量 很小。因此拟选用容器式好氧发酵工艺处理污泥。整套装置由进料混合、输送提升、生物反应器、 除臭等关键单元组成，处理量为1 td，可全量处理 该厂的脱水污泥，见图3。辅料投加比例为脱水污 泥质量比的1030，两者混合均匀后输送到生物反应器单元进行处理。该工艺为成熟工艺，采用图2各湿地单体启动运行期TN浓度变化曲线 两段式发酵。一次发酵在容器中进行，经过图3显 由图2可以看出，在启动期的前期，即35月示的四层反应器出料，发酵时问为4 d，含水率控制 (横坐标60 d内)，出水中TN浓度变化较小，且去在40；二次发酵在发酵袋中完成，时间为20 d左 除率不高；在启动期的后期，即68月(横坐标90 d 右，含水率控制在30以下。通过二次发酵后有机开始)，出水中TN浓度呈显著下降趋势。分析其可 物降解率等指标数值应达到污泥控制标准要求。能原因，主要如下：在启动期前期，由于进水中COD本项目创新之处在于辅料选择，以往好氧发酵 浓度偏低，反硝化过程缺乏足够碳源，反应受到抑 多选择秸杆和蘑菇基，而本设计优先选择市政枯枝。 制；在启动期后期，也正值夏季植物生长的旺盛季 在项目设计前，设计单位曾在东厂进行过敞开式好氧 节，植物生物量增大，一方面对氮的吸收增多，另一发酵试验，用市政枯枝与污泥进行混合，人工翻堆，发 方面植物根系分泌大量分泌物，为湿地的反硝化反 酵效果良好。本次容器式好氧发酵装置内投入市政 应提供了碳源。考察启动期末期各湿地单体出水，枯枝在投料前要经筛分，粒径2 cm的颗粒进入混 TN基本都在20 mgL以下，即达一级B标准，半数合单元。由于市政枯枝质地较坚硬，骨架支撑作用 可在15 mgL以下，即达一级A标准。 强，有利于混合料对氧气的利用。整个污泥处理工艺 图2还显示，湿地A、D、H对TN的去除效果占地小，适合厂内改造，处理产物可用于厂区绿化追较好，同时，对NH。一N去除的数据分析也支持这 肥，实现污泥处理的“减量化、稳定化、无害化、资源一结论。分析湿地A、D、H的植物及填料配比发化”目标，实践生态型、可持续的排水理念，与展示馆 现，湿地A、D均为100沸石，湿地H为50砾石所展示的环保核心理念非常匹配。+50沸石，植物各异，初步推断，沸石对NH。N3展示馆设计特色分析的吸附及硝化反硝化作用有一定的促进作用。在该厂建设展示馆的最大特色是保留并提升原湿地成熟期，在本研究设定的最高水力负荷1 md 条件下，各级配填料模块人 工湿地出水氨氮普遍在 5 mgL以下，TP可控制在15 mgL以下，各营养物控 制指标都可达到GB 18918 2002一级B标准，达到设计预期。23展示环保理念，围绕 “四化”设计污泥处理工艺东厂污泥处理现状为脱图3东厂“活体”展示馆拟选用的污泥好氧发酵装置流程 给水排水VOI38 No9 2012 57万方数据污水处理厂相关处理工艺，使之成为展示馆内一部 分栩栩如生的“活体”展示内容，给参观者留下更直 观、形象的印象。在展品设计方面，主要通过室内和室外展示两 大部分来呈现。展示目的是要以史带今、以点带面、 以主带支、以研带宣、凝聚历史、展望未来，体现科 普、教育、宣传和交流等几大功能。按照保留改造工程设计，整个厂区划分为A、B、 C、D、E五个区域。A区为人口展示区，B区为办公区 域，C区为污水处理区及主要的室内外展示区，D区和 E区布置为生态角，主要为人工湿地和功能性绿地。 31现行工艺“活体”展示，新颖性强保留运行的污水处理厂虽然水量较小，但“麻雀 虽小，五脏俱全”，作为“活体”进行展示是本次设计中 最大的亮点。依据处理流程布置展线，进行水、气、泥 和设施、设备、电气、控制等全方位的展示和介绍，能图4鼓风机房内景及压缩机房外景使参观者对污水处理产生直观、感性的认识。自来水 题的形式布置在绿化中，以雕塑艺术品方式呈现，使 展示馆虽设在杨树浦水厂内，但考虑到饮用水安全， 之产生古典与现代、古朴与灵动相互映衬的效果，提 一般的参观者不可能有机会参观整个净水工艺流程。 升这些展物的可及性、可达性，使参观者、特别是作 而在东厂，参观者可以对整个污水处理流程进行较为科普教育基地的青少年参观者更有机会直面这些 “亲密”的接触，这样的“活体”展示非常有特色。设施设备，增进对环保机械设备基础知识的兴趣。 32利用现有构建筑物布置室内展馆，修旧如旧4小结东厂在展品设计方面，主要通过室内展示和室外上海东区水质净化厂将通过保留改造工程逐步 展示两大部分来呈现。在室内展馆的选择上，设计将建设成一座带有完整污水处理功能的“活体”排水展 历史悠久的压缩机房和鼓风机房选为展馆的布置场示馆，在充分保留和挖掘该厂历史文化底蕴的基础 所，见图4。压缩机房为市级保护建筑，原始外立面选 上，通过“活体”污水处理工艺与静态展品的有机结 用装饰艺术Andeco，是一种非常古朴的建筑风格。 合、室内展示与室外展示的有机结合、景观设计和污 作为一个原生产性车间，其内部有不少支撑廊柱，顶部 水深度处理的有机结合、古朴与现代的有机结合，充 有起吊设备。鼓风机房和压缩机房有类似之处，但层 分体现新颖、可达、灵活、环保的设计思想。 高更高，有6 m左右。利用这两处场所布置展厅设计污水处理工艺选用针对该厂碳氮比低的综合模 风格力求古朴与现代的统一。不论是外立面的处理、式，兼具UTC和多段A2O工艺的特点，脱氮除磷 内部装饰还是展品展示效果，都以修旧如旧为宗旨，而能力强。脱水污泥以容器式好氧发酵方式处理，因 在展示手法上可通过声、光、电等现代手法进行展示。地制宜，节约用地。目前，该工程处于设计招标阶 33室外展示以雕塑小品烘托实物展品，可