介紹了廣州地下污水處理廠(chǎng)的營(yíng)運規模、工藝流程與進(jìn)出水水質(zhì)，總結了廣州地下污水處理廠(chǎng)營(yíng)運管控措施。為有效控制生化池中氮磷指標、曝氣量、內外回流比與除磷藥劑投加量，在部分地下污水處理廠(chǎng)的缺氧區與好氧區交界段安裝了NH₃-N、NO-3與PO₃-4在線(xiàn)檢測儀，運行效果較好；污泥處理處置采用了污泥調理-廠(chǎng)內干化-廠(chǎng)外協(xié)同焚燒工藝流程；臭氣處理采用了水洗法、化學(xué)法、生物法、等離子法等多級串聯(lián)工藝流程。同時(shí)也分析了污水處理廠(chǎng)進(jìn)水水質(zhì)異常的應對措施。

廣州第一座污水處理廠(chǎng)建成于1989年，當前廣州中心城區營(yíng)運的污水處理廠(chǎng)有13座，污水處理規模496萬(wàn)m3/d，污水處理工藝以AAO、AO、AB等活性污泥法為主。隨著(zhù)城市發(fā)展迅猛，新建污水處理系統征地與用地越來(lái)越難，社會(huì )各屆對污水處理廠(chǎng)廠(chǎng)區及其周邊環(huán)境提出了更高更嚴的要求。2010年全國首座地下污水處理廠(chǎng)，京溪地下污水處理廠(chǎng)建成。2016至2021年期間廣州又建成瀝滘三期、大沙地二期、龍歸三期、西朗二期、石井、江高、大觀(guān)與健康城等8座地下污水處理廠(chǎng)。城市地下污水處理廠(chǎng)的規劃設計應結合城市總體規劃與城市設計要求，美化細化地面園林景觀(guān)，精巧布局地下污水處理廠(chǎng)地下空間，構建智慧運維平臺，實(shí)現地下污水處理廠(chǎng)的營(yíng)運智能管理。

01 廣州市地下污水處理廠(chǎng)概況

廣州市地下污水處理廠(chǎng)概況見(jiàn)表1。廣州城區地下污水處理廠(chǎng)消毒工藝采用以紫外消毒為主，次氯酸鈉消毒為輔的組合工藝。

02 營(yíng)運生產(chǎn)智能控制

2.1 營(yíng)運生產(chǎn)管控措施

歷經(jīng)十余年的信息化建設，廣州城區污水處理廠(chǎng)由傳統的營(yíng)運管理轉向了智能控制管理，完成了數據資產(chǎn)的傳承、管理和分析，具體管控措施如下：

• 智慧凈水營(yíng)運管理平臺實(shí)現了污水處理全流程水質(zhì)、水量、水位、設備運行信號等實(shí)時(shí)數據的集中監控，管理人員在公司內網(wǎng)可通過(guò)手機端與瀏覽器查看設備在線(xiàn)數據，見(jiàn)圖1。

• 營(yíng)運報表管理系統實(shí)現了生產(chǎn)數據的在線(xiàn)填報、統計分析、可視化展示、移動(dòng)應用等多種功能。智能控制管理規范了數據報送標準，保證了數據質(zhì)量，提升了經(jīng)營(yíng)管理效能。

• 業(yè)財一體化管理平臺實(shí)現了生產(chǎn)業(yè)務(wù)與財務(wù)管理的融合，具有全面預算、合同管理、檔案管理、項目管理、資產(chǎn)管理、報賬管理等多個(gè)綜合業(yè)務(wù)功能模塊。

• BIM建筑信息模型實(shí)現了污水處理廠(chǎng)結構工程、管道工程、自動(dòng)控制、電氣儀表等專(zhuān)業(yè)的圖紙數字化與三維化。

• 基于智控中心的扁平化高效管理，實(shí)現了污水處理廠(chǎng)運營(yíng)管理數字化與數字孿生。營(yíng)運生產(chǎn)工單涵蓋日常巡檢、化驗、工藝調整、安全管控等。

• 藥劑精細化管理系統實(shí)現了計劃管理、流程管理、臺賬管理等全周期管理，加強了各個(gè)環(huán)節的有效監管。

2.2 全流程水質(zhì)在線(xiàn)控制

2019至2021年期間，廣州城區污水處理廠(chǎng)進(jìn)水COD、SS、氨氮、總氮、總磷濃度為120~270、110~240、10~30、10~35、2~10mg/L，出水COD、SS、氨氮、總氮、總磷濃度為8~20、1~4、0.10~0.50、6~12、0.1~0.5mg/L。廣州城區污水處理廠(chǎng)的生化池安裝有ORP氧化還原電位儀、DO溶解氧儀、MLSS污泥濃度計。ORP氧化還原電位儀與DO溶解氧儀的數值用來(lái)控制鼓風(fēng)機風(fēng)量，MLSS污泥濃度計的數值反映生化池活性污泥濃度，控制沉淀池的排泥工況。如果僅憑ORP、DO與MLSS污泥濃度值，當出水水質(zhì)出現波動(dòng)或異常時(shí)，容易造成營(yíng)運管理調控措施的滯后與誤判。

為科學(xué)有效控制污水處理過(guò)程中的氮磷指標、生化池曝氣量、內外回流量與化學(xué)除磷藥劑投加量，在京溪地下污水處理廠(chǎng)與大坦沙污水處理廠(chǎng)的缺氧區與好氧區交界段安裝了NH₃-N、NO-3與PO₃-4在線(xiàn)檢測儀。結合污水處理廠(chǎng)進(jìn)出水水質(zhì)，建立了生產(chǎn)線(xiàn)水質(zhì)變化數學(xué)模型，開(kāi)發(fā)了專(zhuān)家系統，形成了污水生化處理過(guò)程段約5~6 h的預警與診斷機制，保障了出水水質(zhì)穩定達標。生化池厭氧末端的氨氮和硝氮值控制得越低越好，沿程的硝氮最低點(diǎn)應控制在厭氧前段。充足的進(jìn)水碳源保障了生化池的反硝化脫氮進(jìn)程，同時(shí)也保障了除磷過(guò)程中微生物的碳源需求。由于總氮的去除主要依靠缺氧區內反硝化反應，硝化反應過(guò)程中氨氮轉化為硝氮，但總氮物質(zhì)守恒不變，好氧池前后端的總氮基本相等，進(jìn)入好氧池之前的氨氮和硝氮之和可作為水質(zhì)管理過(guò)程控制線(xiàn)。缺氧區末端的PO₃-4在線(xiàn)檢測儀可以監控生化池內的磷去除效果。

大坦沙污水處理廠(chǎng)生化池的NH₃-N、NO-3與PO₃-4在線(xiàn)檢測儀投入使用后，鼓風(fēng)機能耗下降了10%~20%，出水水質(zhì)也有進(jìn)一步的提升，2021年與2022年大坦沙污水處理廠(chǎng)出水基本達到地表水準Ⅳ類(lèi)水標準，COD、氨氮、SS等各項出水指標達到優(yōu)質(zhì)水平，出水TN控制在10mg/L以下，見(jiàn)表2與表3。根據生產(chǎn)實(shí)際全流程精細化控制生產(chǎn)記錄，在2022年1至4月，同比處理量升幅1.65%，同比碳氮比下降3.46%的情況下，2022年1至4月平均出水總氮值為7.77mg/L，較2021年下降14.33%。按照出水總氮削減1.30mg/L，節省碳源量（按乙酸鈉計）約2 359 t，節省碳源藥劑成本約235.9萬(wàn)元，經(jīng)濟效益較顯著(zhù)。

2.3 除磷藥劑自動(dòng)投加

龍歸污水處理廠(chǎng)一期污水處理規模5萬(wàn)m3/d，2019年12月，安裝了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )原理的智能投藥除磷系統，智能投藥裝置投資49.27萬(wàn)元。2020年正式運行后，污水除磷劑單耗從原來(lái)的0.35t/萬(wàn)m3下降到0.11t/萬(wàn)m3，減幅達67.50%，出水水質(zhì)穩定達標。除磷劑年度費用從2019年的22.95萬(wàn)元降到2020年的7.46萬(wàn)元，除磷劑價(jià)格按399元/t計。投藥系統自動(dòng)運行，無(wú)需人工干預操作，降低了現場(chǎng)人員的日常工作量，保障出水質(zhì)量穩定達標。表4為2019年、2020年龍歸污水處理廠(chǎng)一期污水處理水量與藥耗運行數據。

2.4 設備設施優(yōu)化運行措施

為加強污水處理廠(chǎng)營(yíng)運設施優(yōu)化運行，采取了如下措施：

（1）旋流沉砂池氣提閥、氣沖閥與砂水分離器等設備工況參數聯(lián)鎖鼓風(fēng)機。如果沉砂池氣提閥管路氣體流量計值低于設定值，即時(shí)報警提示值班人員調控排砂工況。

（2）為預防二沉池翻泥，在二沉池配水槽前端安裝高清攝像頭，值班人員通過(guò)實(shí)時(shí)圖像觀(guān)察配水槽污泥絮凝狀態(tài)。若絮凝狀態(tài)異常，則及時(shí)調整相關(guān)設備工況，盡量減少浮泥進(jìn)入清水槽，減輕后續濾池處理壓力。同時(shí)在二沉池末端清水池增加SS濃度在線(xiàn)檢測儀表，接入自控系統，設定報警值。若SS濃度高時(shí)產(chǎn)生報警，及時(shí)提醒中控操作人員調整二沉池進(jìn)水量，或打開(kāi)配水槽連通閥調整二次提升至濾池流量，保障濾池正常運行。

（3）為方便檢修，地下污水處理廠(chǎng)各生產(chǎn)線(xiàn)的沉砂池、生化池、沉淀池與濾池的進(jìn)水與出水通過(guò)管線(xiàn)與閥門(mén)互連互通，且大部分污水處理廠(chǎng)設置多個(gè)進(jìn)水口、內回流口和外回流口，大大提高了污水處理廠(chǎng)內部工藝調控的潛力，生產(chǎn)運行效果良好，提高了污水處理能力。

2.5 進(jìn)水水質(zhì)異常時(shí)的應對措施

2021年8月16日7：00~21：00, 含有苯氨（最高濃度達到1.6mg/L）、汞（最高濃度達到0.015mg/L）、鎘（最高濃度達0.015mg/L）的工業(yè)污水沿污水管網(wǎng)偷排進(jìn)入廣州市白云區的健康城污水處理廠(chǎng)與竹料污水處理廠(chǎng)，兩廠(chǎng)污水處理規模分別為16萬(wàn)m3/d與6萬(wàn)m3/d。竹料污水處理廠(chǎng)進(jìn)水異常累計時(shí)間85 h，健康城污水處理廠(chǎng)進(jìn)水異常累計時(shí)間52 h。進(jìn)水水質(zhì)異常期間，兩廠(chǎng)生化系統基本癱瘓，進(jìn)水與出水氨氮值基本相同，為15mg/L，兩廠(chǎng)應急工作程序隨即啟動(dòng)。應急管理期間主要采取如下措施：

• 適當加大生化池曝氣量及污泥回流量，適當減少污水處理量，增加水力停留時(shí)間，加大排泥量，有效避免了菌種大規模死亡；

• 追溯并切斷異常來(lái)水源頭；

• 對進(jìn)水和刺激性氣體采樣分析，確定污染物成分，并預留水樣原樣；

• 為避免發(fā)生次生災害，污水處理廠(chǎng)廠(chǎng)區禁止明火；

• 出現進(jìn)水水質(zhì)異常時(shí)段，健康城污水處理廠(chǎng)和竹料污水處理廠(chǎng)各關(guān)閉了該廠(chǎng)其中一條生產(chǎn)線(xiàn)的進(jìn)水，各廠(chǎng)確保了一條生產(chǎn)線(xiàn)生化池微生物群落的正?；钚?；

• 車(chē)運鄰近運行正常的污水處理廠(chǎng)的活性污泥至受影響的廠(chǎng)區，置換生化池污泥。應急期間向竹料廠(chǎng)運送活性污泥1 497t，向健康城廠(chǎng)運送活性污泥2 337t；

• 市公安與市環(huán)保部門(mén)立即對工業(yè)污水偷排事件立案偵查。

為期10 d的應急搶險期間，共投入400人次，每廠(chǎng)每天對進(jìn)水、過(guò)程水與出水指標每0.5h檢驗一次，每天水質(zhì)與泥質(zhì)樣合計共檢2 880個(gè)。竹料污水處理廠(chǎng)于2021年8月19日恢復正常運行，健康城污水處理廠(chǎng)于2021年8月26日恢復正常運行。

03 廣州市污泥與臭氣處理

當前廣州城區地上與地下污水處理廠(chǎng)含水率35%的污泥量為900t/d。廣州污泥處理處置主要有3條技術(shù)路線(xiàn)：

• 污水處理廠(chǎng)內干化-廠(chǎng)外水泥窯或電廠(chǎng)協(xié)同焚燒；

• 離心脫水-廠(chǎng)外制磚；

• 離心脫水-廠(chǎng)外制有機園林綠化肥。

大沙地二期與大觀(guān)污水處理廠(chǎng)污泥處理處置營(yíng)運模式為BOT模式，向社會(huì )購買(mǎi)污泥處理處置營(yíng)運服務(wù)。水泥窯與熱電廠(chǎng)每年的檢修給城市污泥處理處置帶來(lái)很大營(yíng)運壓力。為徹底解決廣州城區污泥處理處置難題，未來(lái)應采用多種工藝與多種出路，同時(shí)盡量使污泥處理處置資源化。廣州污泥處理處置未來(lái)研發(fā)的技術(shù)有以下三個(gè)方面：污泥厭氧消化技術(shù)；利用35%含水率污泥生產(chǎn)生物炭技術(shù)；污泥制建材與陶瓷品技術(shù)；污泥濃縮脫水干化的綠色絮凝劑產(chǎn)品研發(fā)。

廣州地下污水處理廠(chǎng)臭氣處理采用了水洗法、化學(xué)法、生物法及等離子法等多級串聯(lián)工藝，地下空間各項環(huán)保指標設計值宜為：

• 有組織排放的臭氣濃度（無(wú)量綱）≤100，氨速率≤0.2kg/h，三甲胺速率≤0.05kg/h，二硫化碳速率≤0. 05kg/h，硫化氫速率≤0.02kg/h，甲硫醇速率≤0.002kg/h，甲硫醚速率≤0.05kg/h，二甲二硫速率≤0.05kg/h，苯乙烯速率≤0.12kg/h；

• 無(wú)組織排放臭氣濃度（無(wú)量綱）≤10，氨濃度≤0.2mg/m3，三甲胺濃度≤0.05mg/m3，二硫化碳濃度≤0.04mg/m3，硫化氫濃度≤0.01mg/m3，甲硫醇濃度≤0.002mg/m3，甲硫醚濃度≤0.02mg/m3，二甲二硫濃度≤0.04mg/m3，甲烷≤1%；

• 地下空間的噪音＜80 dB，溫度＜30℃。以上各設計值選取嚴于《城鎮地下污水廠(chǎng)設施通風(fēng)與臭氣處理技術(shù)標準地方標準》（DBJ/T 15-202-2020）。

廣州地下污水處理廠(chǎng)實(shí)際運行各項指標達到或優(yōu)于設計指標。

04 再生水利用

廣州2021年再生水利用量達5.94×108 m3，再生水主要來(lái)源于表1中的9座地下污水處理廠(chǎng)。約有5.87×108 m3再生水用于瀝滘涌、文涌、白海面涌、花地河、石井河、沙河涌、筷子河、車(chē)陂涌、潘龍涌等城市小河流的補水。約有711×104 m3再生水用于市政園林綠化、建筑施工場(chǎng)地降塵與衛生、商業(yè)洗車(chē)、污水處理廠(chǎng)內檢修與清洗。廣州2021年再生水回用率合計達39.27%。

為使廣州再生水能更廣泛利用，未來(lái)應做以下三方面突破創(chuàng )新：

• 新一輪城市規劃應預留污水處理廠(chǎng)與再生水廠(chǎng)分期發(fā)展的空間，新建城市道路應預敷再生水回用管線(xiàn)；

• 政府部門(mén)應積極倡導；

• 城市居民與工業(yè)企業(yè)的廣泛參與支持。

05 安全管理

地下污水處理廠(chǎng)安全管理嚴格實(shí)行現場(chǎng)巡檢與信息化智能管控相結合，工程建設與污水處理廠(chǎng)日常運維管理建立臺賬，見(jiàn)圖2。

地下污水處理廠(chǎng)安全管理要點(diǎn)如下：

• 地下污水處理廠(chǎng)設備設施除了日常巡檢與保養，還要加強預防檢查，提前預知設備設施的健康狀況，如各類(lèi)工藝管線(xiàn)、閥門(mén)、泵類(lèi)、儀器儀表、曝氣系統、消防設備等；

• 加強電力設施維保，確保24 h不停電；

• 健全完善地下污水處理廠(chǎng)應急通訊裝備；

• 建立進(jìn)入地下空間人員的健康手環(huán)定位系統；

• 加強平時(shí)的應急演練。

06 綜合開(kāi)發(fā)

廣州地下污水處理廠(chǎng)采取集約、便捷、綠色與親民的設計理念，將水污染治理與城市更新改造、生態(tài)景觀(guān)營(yíng)造相結合，在廠(chǎng)區將地面綠地與濕地相結合，廣州地下污水處理廠(chǎng)廠(chǎng)區綠化率大于50%，構建為一個(gè)開(kāi)放給市民的綠色公園。傳統地面污水處理廠(chǎng)日處理2 000 m3污水占地約1畝(1畝≈666 m2)，而地下式污水處理廠(chǎng)每畝土地能夠處理污水5 000 m3，節約土地資源達60%。廣州白云區石井地下污水處理廠(chǎng)服務(wù)人口 111.12 萬(wàn)人，服務(wù)面積 45.11km2，總處理規模為30萬(wàn)m3/d，占地14.20 hm2，建廠(chǎng)總投資23.52億元，單位水量污水處理的基建投資為7 840元/m3，單位水量污水處理的水耗、藥耗、電耗及人力維護費用合計約1.05元/m3，其他8座地下污水處理廠(chǎng)的投資與營(yíng)運成本與石井地下污水處理廠(chǎng)相近。石井地下污水處理廠(chǎng)地塊范圍內的可供開(kāi)發(fā)面積4.6萬(wàn)m2，開(kāi)發(fā)任務(wù)完成后將有170億元收益。廣州城區的8座地下污水處理廠(chǎng)可供開(kāi)發(fā)面積約11 hm2，合計將有410億元收益，在土地價(jià)值快速攀升的情況下，將為實(shí)現污水處理企業(yè)的可持續發(fā)展提供了強大資金支持。

07 結 語(yǔ)

廣州地下污水處理廠(chǎng)多采用AAO+砂濾或AAO+MBR膜工藝，出水水質(zhì)接近地表水Ⅴ類(lèi)水水質(zhì)標準，地下污水處理廠(chǎng)出水可以作為城市河流景觀(guān)與基流補水。地下污水處理廠(chǎng)的信息智能系統降低了現場(chǎng)管理人員的工作強度，實(shí)現了工程、營(yíng)運、財務(wù)與人事部門(mén)無(wú)紙化辦公，提高了工作效率與質(zhì)量。污泥廠(chǎng)內干化與廠(chǎng)外協(xié)同焚燒有效地解決了廣州污泥處理處置多年來(lái)的難題，后續還應研發(fā)多種工藝與方法處理處置城市污泥，盡量使污泥資源化。多級除臭裝置串聯(lián)在地下污水處理廠(chǎng)內能有效去除NH₃、CH₄與H₂S 等有毒氣體。為確保城市污水處理廠(chǎng)安全運行與出水合格，工業(yè)污水須達標排放到市政生活污水處理管網(wǎng)。地下污水處理廠(chǎng)綜合開(kāi)發(fā)所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益，將為城市污水處理事業(yè)的可持續發(fā)展提供強大的資金支持。