CN114560599A - 分流制城市污水厂及其运行控制方法 - Google Patents

分流制城市污水厂及其运行控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种分流制城市污水厂及其运行控制方法，该污水厂包括：预处理***出水管依次连接变处理量型生化处理与深度处理***，该出水管经旁通管连接深度处理***；预处理***经分流管连接分流调蓄池；预处理***内设进水流量计；旁通管上设旁通控制阀；分流管上设分流控制阀；变处理量型生化处理***分别设有直排排水管和连接深度处理***进水端的正常排水管；变处理量型生化处理***设有内回流泵、污泥回流泵、搅拌设备和曝气设备；控制***，分别与进水流量计、生化进水流量计、旁通控制阀、分流控制阀、内回流泵、搅拌设备和曝气设备电气连接，能根据监测进水流量，控制各***以对应模式运行。该污水厂能根据不同流量进水进行对应的处理。

Description

分流制城市污水厂及其运行控制方法
技术领域
本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种分流制城市污水厂及其运行控制方法。
背景技术
分流制排水体系是将雨、污水管网分流设置，一套雨水管用于排放降雨时产生的雨水径流，一套污水管用于排放污水到下游污水厂进行处理后再排放。根据现有研究，采用分流制的排水体系，污水管在降雨时的水量一般在3～5倍的旱季流量，在极端情况下(如降雨量为100～200mm/d)甚至超过7倍。而现有方式设计的分流制排水体系，未能完全考虑不同季节的巨大流量差距，存在分流制污水管溢流污染的问题，溢流污染主要是由于超量地下水入渗和雨污错接造成的雨水入流到分流制体系的污水管造成的。
目前，我国很多南方城市由于城市河网多，地下水位高(汛期水位更高)，流入南方城市的分流制污水厂的实际水量远高于按照传统分流制污水厂设计原则考虑的污水水量。采用传统分流制设计原则设计的污水厂由于水力承受能力有限，很多情况下无法迅速缓解由于水力负荷增加造成的***性问题。如：我国南方城市排水管网的高水位运行以及降雨造成的水量增加都是由于污水厂的水力负荷能力有限而造成的。例如：(1)各种原因造成我国很多排水管网的高水位运行，大量污水不能及时进行处理而长期储存在排水管网中造成以下后果：管网内严重淤积，降低管网有效通水能力，增加管网的清淤难度及危险性及维护成本；造成污水处理厂进水碳源降低，对有效实现生物除磷脱氮效果不利；会造成排水高峰时段，污水溢流出管网造成水环境的污染等；(2)在降雨时大部分污水未经处理直接外排形成分流制溢流污染以及老城区合流制排水管网形成的合流制溢流污染，对环境造成严重的污染，主要表现为：如果城市排水管网以分流制为主，100,000m3/d设计规模的污水厂在旱季时基本流入平均为100,000m3/d左右的污水，但到了降雨季节随着地下水位的升高以及管网错接造成的入流入渗水进入下游污水厂的峰值流量基本在2～4倍的平均流量(即8,333～16,667m3/h甚至更高)。而污水厂的设计是按照分流制***设计的，多出的大约4,167～12,500m3/h的污水无法处理而直排造成对湖泊、河道的严重污染。
目前采用现有分流制原则设计的污水厂，一般只考虑旱季综合生活污水量总变化系数Kz。按照《室外排水设计规范》GB50014-2006(2014年版)，旱季综合生活污水量总变化系数Kz的范围在2.3～1.3之间。其中，总变化系数Kz＝K1·K2，其中，日变化系数K1＝最大日污水量÷平均日污水量；时变化系数K2＝最大日最大时污水量÷最大日平均时污水量；一般城市缺乏K1和K2数据，而在实际设计时一般采用Kz数据，见表1(其中1L/s＝86.4m3/d＝3.6m3/h)。
表1：综合生活污水量总变化系数Kz值
Figure BDA0003551008940000021
如以中国南方城市一个100,000吨/天的污水厂(采用A2/O工艺的处理体系)为例说明现有分流制污水成设计方式所存在的问题，按照国内通用的设计方法，设计的方案如下：
(1)提升泵站：平均流量100,000m3/d，峰值流量采用100,000÷24×1.3＝5,417m3/h，根据该峰值流量和扬程配备并联的3～4台污水提升泵。
(2)预处理***：平均流量100,000m3/d，峰值流量100,000÷24×1.3＝5,417m3/h，一般配备两组并联格栅和两组并联沉砂池。
(3)传统的生化处理***：设计平均流量100,000m3/d，考虑A2/O生物脱氮除磷工艺，按厌氧池、缺氧池、好氧池设计，按12～14℃设计水温考虑活性污泥的缺氧池和好氧池池容，按照26～28℃考虑曝气***能力，按照平均流量的100％考虑污泥回流比并配备相应的彼此并联的2～3台污泥回流泵，按照平均流量的200～300％考虑混合液回流比并配备相应的彼此并联的2～3台内回流泵，如图1所示。
(4)二沉池***：按平均流量100,000m3/d(4,167m3/h)考虑表面负荷，并考虑3.5～4米水深设计二沉池，一般需要4座40～45米直径的并联二沉池。
(5)深度处理***：旱季平均流量100,000m3/d(4,167m3/h)，峰值流量采用100,000÷24×1.3＝5,417m3/h，一般配备两组并联的高密度沉淀池和两组并联的深床反硝化滤池。
上述各***通过固定的串联方式连接，污水从***的提升泵站(1)流到深度处理***(5)；从提升泵站按上述方式组合的整个污水厂在用于中国南方城市时，在实际运行过程中一般污水厂在夏季只能处理5,417m3/h(一天最大可以达到130,000m3/d)的流量，即平均流量的1.3倍左右的小时流量，造成在雨季多出的水量无法处理或者通过各个溢流口溢流，或者长期存储在排水管网中；而在冬季时，水温一般在12～14℃度左右，污泥沉降指数SVI值一般较高，在130～180ml/g左右。
综上可以看出，由于我国很多南方城市由于城市河网多，地下水位高(汛期水位更高)，流入这些地区的分流制污水厂的实际水量远高于按照传统分流制污水厂设计原则考虑的污水水量，采用现有分流制原则建设的污水厂由于水力承受能力有限，很多情况下无法迅速缓解由于水力负荷增加造成的整个排水***的问题。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的是提供了一种分流制城市污水厂及其运行控制方法，能提升分流制城市污水厂的水力承受能力，解决现有分流制城市污水厂无法迅速缓解水力负荷增加的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明实施方式提供一种分流制城市污水厂，包括：
预处理***(预处理***包括初沉池***，但一般在南方不考虑设置初沉池***)、变处理量型生化处理***、深度处理***、旁通管、分流管、分流调蓄池、进水流量计、生化进水流量计、旁通控制阀、分流控制阀、直排控制阀和正常排水阀和控制***；其中，
所述预处理***设有进水管和出水管，所述出水管依次与所述变处理量型生化处理***和连接；
所述预处理***的出水管通过所述旁通管与所述深度处理***的进水端连接；
所述预处理***通过所述分流管与所述分流调蓄池连接；
所述预处理***内设置所述进水流量计；
所述旁通管上设置所述旁通控制阀；
所述分流管上设置所述分流控制阀；
所述变处理量型生化处理***的前端进水管上设置所述生化进水流量计；
所述变处理量型生化处理***的末端分别设有直排排水管和与所述深度处理***进水端连接的正常排水管，所述直排排水管上设置所述直排控制阀，所述正常排水管上设置所述正常排水阀；
所述变处理量型生化处理***设有内回流泵、污泥回流泵、搅拌设备和曝气设备；
所述控制***，分别与所述进水流量计、旁通控制阀、正常排水阀、直排排水阀、分流控制阀、内回流泵、搅拌设备和曝气设备电气连接，能根据所述进水流量计监测的进水流量，对应控制所述旁通控制阀、正常排水阀、直排排水阀、分流控制阀、内回流泵、污泥回流泵、搅拌设备和曝气设备，使所述变处理量型生化处理***与深度处理***以处理低流量的串联模式运行、处理中流量的并联模式运行以及处理高流量的分流并联加分流调蓄模式运行。
本发明实施方式还提供一种分流制城市污水厂的运行控制方法，用于本发明所述的分流制城市污水厂的污水处理控制，包括以下步骤：
当通过所述进水流量计监测到进水流量不超过2～3倍平均旱季流量时，所述控制***通过控制所述变处理量型生化处理***的内回流泵和污泥回流泵台数应对流量的增加；
当通过所述进水流量计监测到进水流量超过所述变处理量型生化处理***正常运行的处理水量时，所述控制***通过控制曝气设备的各曝气支管上的控制阀和开停搅拌设备，控制所述变处理量型生化处理***的反硝化区、硝化区与沉淀区的转换将所述变处理量型生化处理***的处理量提升为平均旱季处理量的3～4倍；
当通过所述进水流量计监测到进水流量超过4～6倍平均旱季流量时，所述控制***按以下方式进行控制，包括：
控制开启旁通控制阀开通所述旁通管、开启直排控制阀开通直排排水管并关闭正常控制阀关闭正常排水管，使串联状态的所述变处理量型生化处理***与所述深度处理***转为并联运行，所述变处理量型生化处理***无法处理的超出部分水量通过所述旁通管直接进入所述深度处理***进行一级强化处理，处理并消毒后通过单独的应急排口排出；
或者，控制开启所述分流控制阀开通所述分流管将超过4倍以上的水量直接进入所述分流调蓄设施暂时滞留或直接溢流，若采用暂时滞留处理，则在进水流量不超过2倍平均旱季流量时，将所述分流调蓄设施存储的污水串联回到所述变处理量型生化处理***和深度处理***进行正常的处理；
当通过所述进水流量计监测到进水流量超过6倍平均旱季流量时，所述控制***将超出4倍平均旱季流量的水量通过以下控制方式处理：控制开启旁通控制阀开通所述旁通管、开启直排控制阀开通直排排水管并关闭正常控制阀关闭正常排水管，使串联状态的所述变处理量型生化处理***与所述深度处理***转为并联运行，所述变处理量型生化处理***无法处理的超出部分水量通过所述旁通管直接进入所述深度处理***进行一级强化处理，处理并消毒后通过单独的应急排口排出；将超出6倍平均旱季流量的水量通过以下控制方式处理：控制开启所述分流控制阀开通所述分流管将超过6倍以上的水量直接进入所述分流调蓄设施暂时滞留或直接溢流，若采用暂时滞留处理，则在进水流量恢复至不超过2倍平均旱季流量时，将所述分流调蓄设施存储的污水串联回到所述变处理量型生化处理***和深度处理***进行正常的处理。
与现有技术相比，本发明所提供的分流制城市污水厂及其运行控制方法，其有益效果包括：
通过设置预处理***、变处理量型生化处理***、深度处理***，并经旁通管直接连接预处理***与深度处理***以及经分流管连接分流调蓄池，并对应设置进水流量计、生化进水流量计、旁通控制阀、分流控制阀、直排控制阀和正常排水阀，设置控制***分别连接并控制进水流量计、生化进水流量计、旁通控制阀、分流控制阀、直排控制阀和正常排水阀，能实现根据不同的进水流量改变污水厂的运行描述，如串联运行模式、并联运行模式、串联加调蓄运行模式、并联加调蓄运行模式等，大大提高了市政污水厂的水力负荷能力，最大限度地处理污水，有效降低分流制排水***的溢流污染，特别适用于多降雨地区使用(如我国南方地区)。该污水厂也适用于对现有污水厂的改造，大幅节约投资成本，增加瞬时处理水量及年处理水量。该污水厂很好的解决了现有的分流制污水处理厂的不足，大幅降低南方城市的基础设施投入，有效降低排水***的溢流污染问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为现有的分流制城市污水厂的生化处理***的构成示意图；
图2为本发明实施例提供的分流制城市污水厂的构成示意图；
图3为本发明实施例提供的分流制城市污水厂的变处理量型生化处理***的构成示意图；
图4为本发明实施例提供的分流制城市污水厂的变处理量型生化处理***的旱季运行模式的示意图；
图5为本发明实施例提供的分流制城市污水厂的变处理量型生化处理***的雨季大流量运行模式的示意图；
图6为本发明实施例提供的分流制城市污水厂的变处理量型生化处理***和深度处理***串联运行模式的示意图；
图7为本发明实施例提供的分流制城市污水厂的变处理量型生化处理***和深度处理***并联运行模式的示意图；
图8为本发明实施例提供的分流制城市污水厂的变处理量型生化处理***和分流调蓄设施配合运行模式的示意图；
图9为本发明实施例提供的分流制城市污水厂的变处理量型生化处理***、深度处理***和分流调蓄设施配合运行模式的示意图；
图2至3中：1-预处理***；101-粗格栅；102-提升泵房；103-细格栅；104-沉砂池；105-初沉池；2-变处理量型生化处理***；201-A2/O变处理量型生化处理单元；211-厌氧池；212-生化池(不包括厌氧池部分)；2121-一区缺氧区；2122-二区可变区；2123-三区好氧区；2124-四区可变区；213-曝气设备；214-曝气主管；215-二区曝气支管的控制阀；216-三区曝气支管的控制阀；217-四区曝气支管的控制阀；202-二沉池；3-深度处理***；4-污泥处理***；5-进水流量计；6-生化流量计；7-分流管；8-分流调蓄设施；9-分流控制阀；10-旁通管；11-旁通控制阀；12-直排排水管；13-直排控制阀；14-正常控制阀；15-消毒***；A-进水管；B-出水管；C-单独消毒出水管。
具体实施方式
下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本发明的限制。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：
术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，X和/或Y表示既包括“X”或“Y”的情况也包括“X和Y”的三种情况。
术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。
术语“由……组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。
除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如：可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。
当浓度、温度、压力、尺寸或者其它参数以数值范围形式表示时，该数值范围应被理解为具体公开了该数值范围内任何上限值、下限值、优选值的配对所形成的所有范围，而不论该范围是否被明确记载；例如，如果记载了数值范围“2～8”时，那么该数值范围应被解释为包括“2～7”、“2～6”、“5～7”、“3～4和6～7”、“3～5和7”、“2和5～7”等范围。除另有说明外，本文中记载的数值范围既包括其端值也包括在该数值范围内的所有整数和分数。
术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是明示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。
下面对本发明所提供的分流制城市污水厂及其运行控制方法进行详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本发明实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
如图2所示，本发明实施例提供一种分流制城市污水厂，包括：
预处理***(包括初沉池***，但一般不配置初沉池***)、变处理量型生化处理***、深度处理***、旁通管、分流管、分流调蓄池、进水流量计、旁通控制阀、分流控制阀、直排控制阀和正常排水阀和控制***；其中，
所述预处理***设有进水管和出水管，所述出水管依次与所述变处理量型生化处理***和连接；
所述预处理***的出水管通过所述旁通管与所述深度处理***的进水端连接；
所述预处理***通过所述分流管与所述分流调蓄池连接；
所述预处理***内设置所述进水流量计；
所述旁通管上设置所述旁通控制阀；
所述分流管上设置所述分流控制阀；
所述变处理量型生化处理***的前端进水管上设置所述生化进水流量计，以监控并用于控制(与分流控制阀等)进入变处理量型生化处理***中的最大小时流量：
所述变处理量型生化处理***的末端分别设有直排排水管和与所述深度处理***进水端连接的正常排水管，所述直排排水管上设置所述直排控制阀，所述正常排水管上设置所述正常排水阀；
所述变处理量型生化处理***设有内回流泵、污泥回流泵、搅拌设备和曝气设备；
所述控制***，分别与所述进水流量计、旁通控制阀、正常排水阀、直排排水阀、分流控制阀、内回流泵、搅拌设备和曝气设备电气连接，能根据所述进水流量计监测的进水流量，对应控制所述旁通控制阀、正常排水阀、直排排水阀、分流控制阀、内回流泵、污泥回流泵、搅拌设备和曝气设备，使所述变处理量型生化处理***与深度处理***以处理低流量的串联模式运行、处理中流量的并联模式运行以及处理高流量的分流并联加分流调蓄模式运行。
上述分流制城市污水厂中，所述预处理***包括：
依次连接的粗格栅、提升泵房、细格栅、沉砂池和初沉池；其中，
所述粗格栅前端设置所述进水管，该粗格栅后端连接所述提升泵房管路上连接所述分流管；
所述沉砂池后端通过所述旁通管与所述深度处理***的进水端连接；
所述初沉池后端连接所述出水管；
所述进水流量计设置在所述沉砂池连接所述初沉池之间的管路上。
优选的，上述预处理***的预处理能力为：旱季平均流量100,000m3/d，冬季峰值流量6,250m3/h，夏季雨季峰值流量至少18,750m3/h，所有处理设施、设备和管道均按照夏季峰值流量相应配备，并校核最小通过流量能够顺利通过各构筑物。
提升泵站的处理能力为：旱季平均流量为100,000m3/d，夏季峰值流量至少为18,750m3/h，至多为25000m3/h。
如图3所示，上述分流制城市污水厂中，所述变处理量型生化处理***由顺次连接的A2/O变处理量型生化处理单元和二沉池组成；其中，
所述A2/O变处理量型生化处理单元包括：顺次连接的厌氧池和生化池，生化池内等分为依次连接的一区缺氧区、二区可变区、三区好氧区和四区可变区；
所述四区可变区通过设置所述内回流泵的内回流管路回连至所述一区缺氧区前端；
所述曝气设备通过曝气总管通过设有控制阀的各曝气支管分别与所述二区可变区、三区好氧区和四区可变区内的曝气装置连接；
所述一区缺氧区、二区可变区内均设有搅拌设备；
所述二沉池通过设置所述污泥回流泵的污泥回流管路回连至所述厌氧池的进水端。
上述变处理量型生化处理***中，所述污泥回流泵为并联设置的3～4台；所述内回流泵为并联设置的2～3台。
上述的变处理量型生化处理***，通过开关各曝气支管上的控制阀和开关搅拌设备等方式在水量增大到2.5～4倍的平均旱季流量时，能将部分反硝化区作为硝化区，部分硝化区作为沉淀区，即：旱季运行时，包括反硝化区和硝化区的生化池整体被假设分成4等分空间，各占25％，污水顺次经过第一、第二、第三、第四等分区域(参见图3，四个等分区域即图3中的一区缺氧区、二区可变区、三区好氧区、四区可变区)。其中：旱季运行时第一等分区域和第二等分区域为反硝化区，第三和第四等分区域作为硝化区曝气运行，其中第二分区域布置曝气头但在旱季时不曝气(参见图4)；雨季运行时，第一等分区域作为反硝化区不曝气，第二等分区域和第三等份作为硝化区曝气运行，第四等分区域不曝气作为沉淀区运行(参见图5)。
总污染负荷变化不大，雨季各种污染物浓度随着流量等增加会相应降低，一般可不考虑扩建变处理量型生化处理***，但需要校合各种设备峰值处理能力，改为旱季流量、小雨量流量(2～3倍旱季流量)、大雨量流量(3～4倍)、超大雨量流量(大于4倍)等多模式运行；如：旱季流量和小雨量流量(水量不超过旱季流量的2～3倍)运行模式为污水通过预处理***、变处理量型生化处理***、深度处理***串联运行；通过沉砂池后面的进水流量计测量，当水量到达大雨量流量运行设定值，曝气设备通过控制***的控制各曝气支管的控制阀的开关实现变处理量型生化处理***的反硝化区、硝化区切换成反硝化区、硝化区和沉淀区，实现在更大水量情况下对各种污染物的去除。
上述变处理量型生化处理***中，所述A2/O变处理量型生化处理单元的污泥回流比，通过沉砂池后面设置的进水流量计对进水流量的测量，控制***控制各种工况下的污泥回流比：旱季流量时采用100％，水量达到最大时采用污泥回流比50％；同时采用同一进水流量测量信号通过控制内回流泵控制混合液回流比：旱季时可以调节内回流比，使其是平均旱季流量的200％～400％，并最大采用内回流比400％，水量最大时内回流泵全开，内回流比降到100％。
上述变处理量型生化处理***中，所述二沉池与冬季和夏季峰值流量的沉淀工艺参数相匹配，即二沉池的冬季污泥浓度取3～5g/l，通过表面水力负荷公式(表面负荷＝流量/二沉池表面积)得出二沉池的表面积，选取旱季表面负荷一般取0.5～1.5m/h，按照冬季峰值流量6250m3/h考虑；二沉池的夏季污泥浓度取2.5～4g/l,按照夏季峰值流量采用14,580m3/h考虑；除了以上流量考虑外，还可根据冬季和夏季的污水特性差别采用适当直径和适当数量的二沉池。
上述分流制城市污水厂中，所述污水厂内所有的管道及相关输配水设施采用平均流量的不小于4倍的水力负荷设计。优选的，所有的管道及相关输配水设施采用平均流量的至少4倍、最多6倍的水力负荷设计。如果新建，在管道设计中直接考虑这些倍数流量的通过，如果是改造，可以通过增加并联管道实现。
优选的，上述分流制城市污水厂中，分流调蓄设施一般考虑只存储降雨时超过旱季平均流量4～6倍以上流量，一般可以考虑停留时间为旱季流量的6小时停留时间的池容，超过该存储量，超过的水量将不得不溢流直排。
上述分流制城市污水厂中，所述深度处理***：冬季时二沉池出水后进入深度处理***进行处理；夏季时正常流量时同样二沉池的出水通过深度处理***(例如高密度沉淀池或/和滤池)，水量超过14580m3/h左右(根据实际情况可以在12500～16660m3/h之间选择)后，控制***通过进水流量监测并控制旁通控制阀的开启和调节改为二沉池出水直接排出，多余的进水量通过旁通管和旁通控制阀使变处理量型生化处理***和深度处理并联使用，进入深度处理***的污水进行一级强化处理，并通过单独的排口排放。
上述分流制城市污水厂中，所述消毒***内部分为两格，具有两个消毒区域，能分别进水和消毒后分别出水。其中一格消毒区域用于对预处理***直排入深度处理***的污水进行消毒处理。
上述分流制城市污水厂还包括：污泥处理***，分别与预处理***和变处理量型生化处理***的排泥口连接。
参见图6至图9，本发明实施例还提供一种分流制城市污水厂的运行控制方法，用于上述的分流制城市污水厂的污水处理控制，包括以下步骤：
当通过所述进水流量计监测到进水流量不超过2～3倍平均旱季流量时，所述控制***通过控制所述变处理量型生化处理***的内回流泵和污泥回流泵台数应对流量的增加；随着水量的大幅增加，内回流泵和污泥回流泵的台数开启台数非线性地小幅增加。
当通过所述进水流量计监测到进水流量超过所述变处理量型生化处理***正常运行的处理水量时，所述控制***通过控制曝气设备的各曝气支管上的控制阀和开停搅拌设备，控制所述变处理量型生化处理***的反硝化区、硝化区与沉淀区的转换将所述变处理量型生化处理***的处理量提升为平均旱季处理量的3～4倍；
当通过所述进水流量计监测到进水流量超过4～6倍平均旱季流量时，所述控制***按以下方式进行控制，包括：
控制开启旁通控制阀开通所述旁通管、开启直排控制阀开通直排排水管并关闭正常控制阀关闭正常排水管，使串联状态的所述变处理量型生化处理***与所述深度处理***转为并联运行，所述变处理量型生化处理***无法处理的超出部分水量通过所述旁通管直接进入所述深度处理***进行一级强化处理，处理后直接投加消毒剂或经紫外线消毒后通过单独的应急排口排出；或者，处理后的出水进入消毒***的单独消毒区域进行消毒后排出；
或者，控制开启所述分流控制阀开通所述分流管将超过4倍以上的水量直接进入所述分流调蓄设施暂时滞留或直接溢流，若采用暂时滞留处理，则在进水流量不超过2倍平均旱季流量时，将所述分流调蓄设施存储的污水串联回到所述变处理量型生化处理***和深度处理***进行正常的处理；
当通过所述进水流量计监测到进水流量超过6倍平均旱季流量时，所述控制***将超出4～6倍平均旱季流量的水量通过以下控制方式处理：控制开启旁通控制阀开通所述旁通管、开启直排控制阀开通直排排水管并关闭正常控制阀关闭正常排水管，使串联状态的所述变处理量型生化处理***与所述深度处理***转为并联运行，所述变处理量型生化处理***无法处理的超出部分水量通过所述旁通管直接进入所述深度处理***进行一级强化处理，处理后通过单独的应急排口排出；将超出6倍平均旱季流量的水量通过以下控制方式处理：控制开启所述分流控制阀开通所述分流管将超过6倍以上的水量直接进入所述分流调蓄设施暂时滞留或直接溢流，若采用暂时滞留处理，则在进水流量恢复至2倍平均旱季流量以下时，将所述分流调蓄设施存储的污水串联回到所述变处理量型生化处理***和深度处理***进行正常的处理。
上述运行控制方法的具体步骤如下：
步骤1，在预处理***的提升泵站后的沉砂池后增设进水流量计，用于监控进水的水量；在变处理量型生化处理***前设置生化流量计用于监控进入变处理量型生化处理***中的水量；
步骤2，在变处理量型生化处理***中设置内回流污泥泵若干台(2～3台)，保证旱季250～400％、雨季100～300％的混合液内回流量；在回流污泥泵房中设置污泥回流泵若干台(3～4台，可配备变频装置)，保证污泥回流比在50～200％可调，雨季时回流量增大，但回流比需降低到适当比例；
步骤3，在预处理***、变处理量型生化处理***包括二沉池、深度处理***之间设置旁通管及旁通阀门，使经过预处理***的污水可以通过阀门调节全部进入变处理量型生化处理***进行处理或部分污水旁通直接进入深度处理***；同时在二沉池的出水管可以直接排入正常排口排出，也可以全部进入深度处理***经过深度处理后排入正常排口排出；
步骤4，超过变处理量型生化处理***和深度处理***并联运行的处理水量(一般为旱季平均流量的6倍)通过阀门控制直排溢流口或通过调蓄装置暂时存储，待晴天后再通过单独设置的调蓄水泵泵送到变处理量型生化处理***进行常规处理。
综上可见，本发明实施例的分流制城市污水厂
为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的分流制城市污水厂及其运行控制方法进行详细描述。
实施例
如图2所示，本发明实施例提供一种分流制城市污水厂，能解决我国南方城市分流制排水管网及分流制污水处理厂的实际情况以及降雨特征，采用以分流制为主，尽量对排到城市分流制排水管网中的各种污水做到旱季全处理，降雨季节情况下做到最大限度地处理流入分流制污水管网中的各种污水，即在有机物污染负荷总量控制的情况下，最大限度地提高污水厂的水力负荷能力，提高总峰值系数的取值，挖潜生化池(缺氧池和好氧池)和二沉池的雨季处理能力，即：有效利用南方城市污水厂二沉池在夏季的多余的沉淀能力，并利用生化池夏季部分富裕池容作为沉淀部分，并在进水流量超过污水厂变处理量型生化处理***上限的情况下把多余的进水(高于设计平均流量的3～4倍以上的流量)直接引入深度处理工艺段进行处理或/和在分流制污水管网中修建分流调蓄设施等方法暂时存储多余的水量等降雨结束后在排入污水厂进行处理等措施进行最大限度的处理污染负荷。如，原污水厂根据分流制排水体制设计的为100,000m3/d的处理量，通过提高污水厂的总峰值系数，在不增加大的投入的情况下改造污水厂的变处理量型生化处理***能够应对冬季最高峰值水量为6,250m3/h(生活污水及工业污水等)，夏季最高峰值水量12500～16660m3/h(多出的水量主要为入流入渗原因增加的污水量)。
本实施例以对10000m3/d(116L/s)及以上的分流制城市污水厂的预处理***、变处理量型生化处理***和深度处理***的设计过程，对本发明的分流制城市污水厂进行具体说明。
根据南方城市使用的污水厂的变处理量型生化处理***在冬季(水温在12～14摄氏度)和夏季(水温在26～28摄氏度)的条件下运行，可得变处理量型生化处理***各部分的容积，假设不同季节生化池池容如下(由于不涉及厌氧区，此处忽略。在实际设置中，厌氧区可按照普遍的设置安置在下述设施的前面)：
(1)冬季生化池需要的总池容为40000m3，硝化池容为22000m3,反硝化池容为18000m3。
(2)夏季生化池需要的总池容为28000m3，硝化区池容为20000m3，反硝化区池容为8000m3。
(3)对比冬、夏季硝化区池容，冬季需要的硝化区池容是夏季的1.1倍左右，变化不大。
(4)对比冬、夏季反硝化区池容，冬季需要的反硝化区池容是夏季的2.25倍。
(5)冬季污泥的SVI值偏高，夏季降低，冬季的污泥在二沉池的沉淀性能不好；同时二沉池的表面负荷能力随着生化池的污泥浓度的升高而降低，一般冬季生化池的污泥浓度取3～5g/l，夏季生化池的污泥浓度取2.5～4g/l。通过以上对比可以得到冬季旱季峰值流量6250m3/h的二沉池表面积较大，需要10000m2；夏季雨季流量12,500m3/h的二沉池表面积需要同样的二沉池面积。
考虑南方雨季(夏季)进入分流制城市污水厂的峰值流量一般为旱季平均流量2.5～6倍(极端暴雨情况除外)，旱季峰值流量÷旱季平均流量一般在1.5～2.5，考虑雨季峰值流量÷旱季峰值流量的系数在1.5～4倍之间。如果分流制城市污水厂的最大总峰值系数取5～6，通过变处理量型生化处理***处理的最大总峰值小时流量是平均旱季流量的2.5～4倍，而多出的流量通过污水厂内的深度处理工艺在雨季切换成一级强化工艺处理和/或通过分流制调蓄设施处理或暂时滞留4倍以上的小时流量的水量，南方城市的污水通过分流制排水管网的收集和分流制城市污水厂的处理在多数情况下是可控的，从而最大限度地控制分流制溢流污染，实现经济效益和环境效益的最大化。
综上所述，在考虑处理增加的各种水量的情况下，南方分流制城市污水厂的设计采用了总峰值系数一般取值需要大于2.5，根据排水管网和分流制城市污水厂实际情况最大值取5～6，以100,000m3/d平均设计流量为例：
(1)预处理能力：旱季平均流量100,000m3/d，冬季峰值流量6,250m3/h，夏季峰值流量建议取25,000m3/h(至少取18,750m3/h)。
(2)提升泵站：旱季平均流量100,000m3/d，夏季峰值流量最高建议取25,000m3/h。
(3)假设总污染负荷(20％以内变化考虑为误差)不变，则雨季各种污染物浓度随着流量等增加会相应降低，对于污水厂的改造一般可不考虑扩建变处理量型生化处理***，但需要校合和改变各种设备峰值处理能力，改为小流量、中流量、大流量多模式运行***。各种回流泵设置基于图3中的回流比进行设置，即：
(a)污泥回流比：平均流量时采用200％，水量最大时采用回流比50％。
(b)混合液回流比：平均流量时最大可采用400％(在200％～400％之间可调)，水量最大时内回流比100％。
(c)二沉池：选取旱季表面负荷一般在0.5～1.5m/h，按照冬季峰值流量6250m3/h考虑，污泥浓度采用3～5g/l；夏季SVI值降低、污泥浓度取2.5～4g/l,按照夏季峰值流量采用14,580m3/h考虑，除了以上流量考虑外，还需考虑冬季和夏季的污水特性差别采用适当直径和适当数量的二沉池。
(4)深度处理：冬季时二沉池出水后进入深度处理进行处理；夏季时正常流量时同样二沉池的出水通过深度处理(例如高密度沉淀池)，水量超过14,580m3/h左右后，改为二沉池出水直接排出，多余的进水量通过深度处理进行一级强化处理并通过单独的应急排口排放或通过调蓄装置暂时存储，待晴天后通过泵送排入预处理、变处理量型生化处理***和深度处理再进行正常处理，并通过正常排口排出。
(5)污水厂内所有的管道及相关输配水设施采用平均流量的至少2.5倍、最多6倍进行水力负荷设计。
根据以上原则，对上述100,000m3/d的分流制城市污水厂进行以下流程和结构设计：
(1)预处理能力：旱季平均流量100,000m3/d，最高峰值流量取值大于18750m3/h，小于25000m3/h。
(2)提升泵站：旱季平均流量100,000m3/d，最高峰值流量取值大于18750m3/h，小于25000m3/h。泵的选择需要考虑旱季最小流量运行工况以及最大峰值流量的运行匹配，最大峰值流量时可以启用备用泵。
(3)变处理量型生化处理***的池容还是采用传统方法进行设计，但是要校合各种设备峰值处理能力，改为有旱季、雨季多流量多模式运行***：
(a)污泥回流比：旱季峰值流量时采用100％～200％，最大水量时采用回流比50％，二者取大值，并考虑最小流量和最大流量的匹配运行问题。
(b)混合液回流比：旱季峰值流量时采用400％，最大水量时采用内回流比100％，二者取大值，并考虑最小流量和最大流量的匹配运行问题。
(c)考虑硝化区可以兼做反硝化区，最后部分的硝化区可以作为沉淀区。
(d)曝气设备的总曝气量同传统方法，但考虑运行的灵活性问题和部分曝气关闭的运行。如果是鼓风机+曝气头的曝气设备，考虑多布置至少50％的曝气头并在曝气支管上安装手动控制或电动控制的控制阀以控制曝气头的开停，从而实现生化池的一部分从反硝化区变成硝化区(曝气)、从硝化区(曝气)变成沉淀区。并在安装有曝气头的反硝化区安装搅拌设备用于反硝化时开启。
(e)采用至少两点的多点进水方式从而实现大水流时强化硝化反应的作用。
(f)降低二沉池的表面负荷取值，在传统设计的基础上增大二沉池50％的沉淀能力。
(g)可设置两组并联的变处理量型生化处理***做到可以互为备用，四组二沉池可以互为备用，变处理量型生化处理***和二沉池中的任意单元可以串联运行。
(5)深度处理***：考虑和前端的变处理量型生化处理***的串、并联运行可切换方式，在水量小于2.5～3倍的平均旱季流量时变处理量型生化处理***和深度处理***串联运行，当水量大于3～4倍时，采用变处理量型生化处理***和深度处理***并联运行。
综上可见，本发明实施例的分流制城市污水厂，由于能针对不同的流量提供对应的处理能力，提升了处理效果，最大限度地控制分流制溢流污染，实现经济效益和环境效益的最大化。通过采用分流制同时根据南方城市的水温和生化反应的特性，提高所用市政污水厂的水力负荷能力，可以有效降低分流制排水***的溢流污染。在我国大部分南方地区(年降雨量在800mm以上，平均降雨强度在10mm/d以上)采用分流制排水管网和本发明的分流制城市污水厂，并在必要的情况下在分流制污水管道上根据实际情况设置相应容积的分流调蓄设施，能很好的弥补分流制排水***的缺陷，这样可以大幅降低我国南方城市的基础设施投入，最大限度的处理污水，降低分流制溢流污染。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种分流制城市污水厂，其特征在于，包括：
预处理***、变处理量型生化处理***、深度处理***、消毒***、旁通管、分流管、分流调蓄池、进水流量计、生化进水流量计、旁通控制阀、分流控制阀、直排控制阀和正常排水阀和控制***；其中，
所述预处理***设有进水管和出水管，所述出水管依次与所述变处理量型生化处理***和连接；
所述预处理***的出水管通过所述旁通管与所述深度处理***的进水端连接；
所述预处理***通过所述分流管与所述分流调蓄池连接；
所述预处理***内设置所述进水流量计；
所述旁通管上设置所述旁通控制阀；
所述分流管上设置所述分流控制阀；
所述变处理量型生化处理***的前端进水管上设置所述生化进水流量计：
所述变处理量型生化处理***的末端分别设有直排排水管和与所述深度处理***进水端连接的正常排水管，所述直排排水管上设置所述直排控制阀，该直排排水管的出水端与所述消毒***的进水端连接，所述正常排水管上设置所述正常排水阀；
所述变处理量型生化处理***设有内回流泵、污泥回流泵、搅拌设备和曝气设备；
所述控制***，分别与所述进水流量计、生化进水流量计、旁通控制阀、正常排水阀、直排排水阀、分流控制阀、内回流泵、搅拌设备和曝气设备电气连接，能根据所述进水流量计监测的进水流量，对应控制所述旁通控制阀、正常排水阀、直排排水阀、分流控制阀、内回流泵、污泥回流泵、搅拌设备和曝气设备，使所述变处理量型生化处理***与深度处理***以处理低流量的串联模式运行、处理中流量的并联模式运行以及处理高流量的分流并联加分流调蓄模式运行。
2.根据权利要求1所述的分流制城市污水厂，其特征在于，所述预处理***包括：
依次连接的粗格栅、提升泵房、细格栅、沉砂池和初沉池；其中，
所述粗格栅前端设置所述进水管，该粗格栅后端连接所述提升泵房管路上连接所述分流管；
所述沉砂池后端通过所述旁通管与所述深度处理***的进水端连接；
所述初沉池后端连接所述出水管；
所述进水流量计设置在所述沉砂池连接所述初沉池之间的管路上。
3.根据权利要求1所述的分流制城市污水厂，其特征在于，所述变处理量型生化处理***由顺次连接的A2/O变处理量型生化处理单元和二沉池组成；其中，
所述A2/O变处理量型生化处理单元包括：顺次连接的厌氧池和生化池，生化池内等分为依次连接的一区缺氧区、二区可变区、三区好氧区和四区可变区；
所述四区可变区通过设置所述内回流泵的内回流管路回连至所述一区缺氧区前端；
所述曝气设备通过曝气总管通过设有控制阀的各曝气支管分别与所述二区可变区、三区好氧区和四区可变区内的曝气装置连接；
所述一区缺氧区、二区可变区内均设有搅拌设备；
所述二沉池通过设置所述污泥回流泵的污泥回流管路回连至所述厌氧池的进水端。
4.根据权利要求3所述的分流制城市污水厂，其特征在于，所述二沉池容积与污水厂的冬季峰值流量和夏季峰值流量的沉淀工艺参数相匹配。
5.根据权利要求3所述的分流制城市污水厂，其特征在于，所述污泥回流泵为并联设置的3～4台；
所述内回流泵为并联设置的2～3台。
6.根据权利要求1至4任一项所述的分流制城市污水厂，其特征在于，所述污水厂内所有的管道及相关输配水设施采用平均流量的不小于4倍的水力负荷设计。
7.一种分流制城市污水厂的运行控制方法，其特征在于，用于权利要求1至6任一项所述的分流制城市污水厂的污水处理控制，包括以下步骤：
当通过所述进水流量计监测到进水流量不超过2～3倍平均旱季流量时，所述控制***通过控制所述变处理量型生化处理***的内回流泵和污泥回流泵台数应对流量的增加；
当通过所述进水流量计监测到进水流量超过所述变处理量型生化处理***正常运行的处理水量时，所述控制***通过控制曝气设备的各曝气支管上的控制阀和开停搅拌设备，控制所述变处理量型生化处理***的反硝化区、硝化区与沉淀区的转换将所述变处理量型生化处理***的处理量提升为平均旱季处理量的3～4倍；
当通过所述进水流量计监测到进水流量超过4倍平均旱季流量时，所述控制***按以下方式进行控制，包括：
控制开启旁通控制阀开通所述旁通管、开启直排控制阀开通直排排水管并关闭正常控制阀关闭正常排水管，使串联状态的所述变处理量型生化处理***与所述深度处理***转为并联运行，所述变处理量型生化处理***无法处理的超出部分水量通过所述旁通管直接进入所述深度处理***进行一级强化处理，一级强化处理后的出水通过所述消毒***消毒处理后排出；
或者，控制开启所述分流控制阀开通所述分流管将超过4倍以上的水量直接进入所述分流调蓄设施暂时滞留或直接溢流，若采用暂时滞留处理，则在进水流量少于2倍平均旱季流量时，将所述分流调蓄设施存储的污水串联回到所述变处理量型生化处理***、深度处理***和消毒***进行正常的处理；
当通过所述进水流量计监测到进水流量超过6倍平均旱季流量时，所述控制***将超出4～6倍平均旱季流量的水量通过以下控制方式处理：控制开启旁通控制阀开通所述旁通管、开启直排控制阀开通直排排水管并关闭正常控制阀关闭正常排水管，使串联状态的所述变处理量型生化处理***与所述深度处理***转为并联运行，所述变处理量型生化处理***无法处理的超出部分水量通过所述旁通管直接进入所述深度处理***进行一级强化处理，处理后进入所述消毒***进行消毒处理后排出；将超出6倍平均旱季流量的水量通过以下控制方式处理：控制开启所述分流控制阀开通所述分流管将超过6倍以上的水量直接进入所述分流调蓄设施暂时滞留或直接溢流，若采用暂时滞留处理，则在进水流量恢复至少于2倍平均旱季流量时，将所述分流调蓄设施存储的污水串联回到所述变处理量型生化处理***、深度处理***和消毒***进行正常的处理。
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