陕西省某市城市污水处理厂
可行性研究报告
一前言
某市地处陕西省关中平原中部介于东经87’9”—87’7”北纬2’”—2’”。东依咸阳市秦都区南接周至县、户县西邻武功县北靠礼泉县。全市东西最大距离28.8里南北最大距离为22.9里国土面积为8.平方里。从地理位置上看某市是通向周边各个县市的重要通道在未来必定有很好的发展潜力同时在不断的促进周边各县市经济的发展的。
改革开放以来某市随着改革开放政府政策的不断完善和扶持某市整体经济发展水平有了很大的提高。然而城市基础设施的建设却赶不上经济发展的步伐城市现状污水系统不完善有些地段还没有敷设排水管道给居民生活带来不便。已建管道遇有管理不善局部排水存在不通畅。已建排水明渠由于缺乏必要的防渗处理和合理的规划管理造成对城市地下水有一定的污染同时地表收集的污水又直接排入渭河内污染了渭河的水质影响了整个城市的环境。根据某市政府及环保部门的相关规定某市兴建污水处理厂后完成某市的污水处理任务最终出水排放到渭河的水质达到国家GB8978—99《污水综合排放标准》的二级标准。应现的水环境目标全市水污染问题有所改善流域水体质量明显提高。
为了提高环境质量保护居民身体健康、改善投资环境努力形成环境优美人与自然和谐相处的城市生态环境促进某市的城市环境、经济和社会持续、协调发展现某市国民经济和社会发展“十一五”计划和远景目标。省、市两级政府高瞻远瞩决定兴建某市污水处理厂特编制本可行性研究报告。
深圳市某环保科技有限司对某市污水处理厂工程进行可行性研究。本研究通过对某市水环境现状与发展趋势的分析提出适宜某市城市发展规划的城市污水厂建设方案以期控制水环境污染保障经济可持续发展。
本研究报告在编制过程中得到了陕西省水污染治理指挥部办室、某市环保局、某市水务局等有关部门及单位的大力支持和协助在此表示衷心感谢。
2概述
2.项目名称和建设单位
项目名称某市污水处理厂建设工程
建设地点
委托单位陕西省某市水污染治理办室
编制单位
2.2项目目的、任务、设计依据、设计资料和设计范围
2.2.项目目的
深圳市某环保科技有限司对某市污水处理厂工程进行可行性研究。本研究通过对某市水环境现状与发展趋势的分析提出适宜某市城市发展规划的城市污水厂建设方案以期控制水环境污染保障经济可持续发展。
处理目标
执行《污水综合排放标准》的二级标准。
工程目标
构筑物设计使年限不低于年主要工艺设备设计使年限不低于2年；污水处理厂技术先进、高效、能耗低、运行稳定可靠、维修次少；在设计使年限内所选处理方案的建设投资成本及将来的运行维护成本的折现值最低。
财务目标
从使者身上收的污水处理能满足污水处理厂的建设、维持保本利及将来的可持续性服务。
社会目标
通过消减服务区域内的污染物从而改善和提高人们的生活环境质量并且改善城市水体景观同时消减经济发展与水环境污染的矛盾。
2.2.2任务
参照建设部颁发的《市政工程设计技术管理标准》的要求本可行性研究报告的主要任务是
某市污水处理厂工程服务区现状资料调查分析
污水处理厂工程服务区范围内污水量预测
分期建设规模的确定
设计进水水质和处理出水水质的设定
污水处理厂厂址论述
污水、污泥处理工艺选择
污水处理处理厂设计
管理机构、劳动定员及建设进度的构想
投资估算及资金筹措
经济评价
2.2.编制原则
贯彻之行国家关于环境保护的政策符合国家的有关法规、规范及标准。
采分部施近期、远期结合的方针充分发挥建设项目的社会效益环境效益和经济效益。
根据设计进水水质和出厂水质要求所选污水处理工艺力求技术先进、可靠、处理效果好、节省投资的处理新工艺、新技术、新设备和新料确保污水处理效果减少工程投资及日常运行。
采先进的节能技术降低工程基础建设投资降低能耗和生产成本提高管理水平。
妥善处理和处置污水处理过程中产生的栅渣、沉沙和污泥避造成二次污染。
确保工程的可靠性及有效性提高自动化水平降低运行减少日常维护检修工作量改善工人操作条件。
采双回路电源保证污水处理系统正常运行且污水厂运行设备有足够的备率。
在污水厂征地范围内厂区总平面布置力求便于施工、便于安装和便于维修的前提下使各处理构筑物尽量集中节约地扩大绿化面积并留有发展余地。使厂区环境和周围环境一致。
积极创造一个良好的生产和生活环境把速水处理厂设计成为现代化的园林式工厂。
按现行有关规定结合地方际情况进行投资估算和经济分析。
2.2.编制依据资料
《某市城市总体规划说明书》陕西省城乡规划设计院22年2月编制。
《关于某市城市污水厂处理项目建议书的批复》陕西省发展计划委员会件陕计投资2222年7月。
2.2.设计范围
2.2..编制范围
根据委托书的要求本可行性研究报告由深圳市某环保科技有限司司负责编制工程服务范围为陕西省某市城区污水渭河流域。
编制内容主要为
污水处理厂厂址选择；
污水处理厂污水量预测及规模确定
某市污水处理厂污水污泥工艺流程选择与论证；
某市污水处理厂近期建设工程工艺方案设计及相关专业方案设计；
某市污水处理厂近期建设工程投资估算及经济评价；
2.2..编制年限
编制年限为近期2年远期22年。
2.城市概况
2..区位与自然条件
2...地理位置
某市地处陕西省关中平原中部介于东经87’9”—87’7”北纬2’”—2’”。东依咸阳市秦都区南接周至县、户县西邻武功县北靠礼泉县。全市东西最大距离28.8里南北最大距离为22.9里总国土面积为8.平方里。
从地理位置上看某市是通向周边各个县市的重要通道在未来必定有很好的发展潜力同时在不断的促进周边各县市经济的发展的。
2...2地形地貌
某市市域地势北高男低由渭河平原和渭北黄土台塬两大部分组成其中平原占总土地面积的.9。海拔高度为9—.8m；渭河平原因渭河干流切割而形成一、二、三级阶地。阶地发育完整阶面平坦、宽阔呈梯形倾向渭河渭北黄土台塬高地向南呈倾斜与三级阶地相接。台塬塬面平整南缘因水土流失侵蚀左右而形成一些狭小的沟壑。
2...气候特征
某市属于暖温带主湿润、半干旱大陆性季风气候四季分明雨热同季、日照充足；年平均气温.℃七月份平均气温2.℃极端气温为2.2℃元月平均气温为—.9℃极端最低气温为—9.9℃。年日照为2.2小时。无霜期平均为28天年平均降水量88mm集中在7—9月份。主要灾害性天气有干旱、连阴雨、暴雨等。
2...境内水系
渭河沿南端流经某市域全长.m。地下水属渭河水洗。沿黄土台塬坡下东西有地层断裂缝涌出泉水八处。北部店张凹地属泾河流域全境为低产径流区。
地下水主要类型为潜水含水量甚为丰富北部黄土台塬区水位埋深m单位涌水量.2.m/h.m；渭河河谷二级阶地水位埋深约—8m三级阶地水位埋深m单位涌水量2—m/h.m；地下水主要受大气降水补给流向为西北—东南与地形相吻合含水岩组厚度由南向北渐减水量也渐减水质良好、矿化度.g/LPH值7.—7.硬度2—主要为HCO—N—Mg类型水对混凝土无侵蚀作。
地下水的另一类型为承压水北部黄土台塬区水位埋深m单位涌水量28m/h.m；渭河河谷阶地水位埋深约为—m单位水量2m/h.m；流向平行渭河主要是受渭河补给其次是大气降水补给埋深由南向北深含水岩组一样且厚度递减矿化度.2—.g/L属HCO—N—Mg类型水对混凝土无侵蚀作。工程所在地属黄河流域渭河水系。
某市具有地热资源储量丰富现已有部分单位计划开采地下热水。
2..2区域社会经济概况
改革开放以来特别是进入“九五”时期以来某市的经济和社会发展得了很大的成就22年某市现的国内生产总值为2.亿元当年价下同22年底人均国内生产总值为9元财政支出.亿元社会消品零售总额为亿元农民人均收入为9元乡镇企业总产值为.9亿元22年全市有普通中学所在校学生.万人职业中学所在校学生297人小学22所在校学生.9万人少年儿童入学率97.8。全市域共有医院28所拥有病床7张专业卫生技术人员人其中医生8人。
2..人口情况
22底某市域人口9人人口密度为9人/平方里其中非农业人口72人占2.7农业人口2人占79.。市域管辖7个镇四个乡个街道办事处。
2.项目背景
水是生命之源也是人类活动和经济发展的支持要。当今世界水在某种程度上限制和决定地区的性质、规模、产业结构、布局与发展方向自然界及社会对水的依存度越来越高。
进入2世纪以后某市以前所未有的速度推进城市化与所有发展城市同步近几年明显大了土地开发的力度频频引进各种建设项目随之人口的增大量未经处理的污水直接排入河流致使渭河水系的水质遭受严重的污染这种状况必需要改变。
随着未来某市的经济、社会、环境、人口、生活需求的不断发展城市排水系统和污水治理将承受大的压力主要表现有
城市生活污水处理率低而污水总量却在不断增；
地区饮水水质下降对人的健康造成潜在危险；
城市排水系统工程和污水处理工程建设远落后于城市的发展；
城市化水平的提高使城市自然滞洪能力和保水功能降低洪涝灾害、水污染日趋严重。
在我国包括水环境的环境保护已经为一项基本国策以贯彻得到了全社会和各级人民政府的高度重视保护环境和控制污染对城市的经济繁荣、社会稳定具有重要意义。为此国务院有关部委颁布了有关的法律和法规以保证这项基本国策的贯彻和执行。
我国早在989年颁布的《中华人民共和国环境保护法》是各项有关环境保护法规的基础和依据其要点如下
环境监督和管理
规定了各级政府在制定环境质量标准和环境监督大纲方面的职责由中央政府制定国家环境标准各省、市级政府可根据地方条件补充项目和指标。
环境保护与污染防治
各级政府必需制定工业排污的程序和制度并提供各种环境保护措施。
法律责任
授权给各级政府环保部门采适当的法律程序来警告和惩罚污染者。
2.区域排水现状以及存在的问题
2..污水排放现状
某市现状污水排放体系基本为合流制。污水全部排入渭河最终排入黄河排入渭河的排水管渠系统大都是合流制的。城市生活污水及工业废水混合流入水渠内后直接流向河流内这就造成了某市污水水质复杂、水量浮动大的特点。
某市现状污水排水大致分为两种情况
工业企业
某地区在“五一”期间工业有了很大的发展但城市基础设施相对落后受到当时苏联模式的影响企业办社会各个企业自成体系自给自足所以某市区企业大都拥有自备井水源以供生产和职工生活需要。在当时的确解决了地方基础建设资金不足的问题但是同时也给后期对于水资源的管理带来了很负面影响。
从水量来看某市工业企业日均水量占规划日均水量的8其万元产值耗水量为228.吨比全省工业企业平均万元耗水量吨要高很原因是因为某市地区自给井水源供水水价是企业内部自定工业企业自备井的水价由水资源.元/吨供水电.7元/吨人工工资.元/吨构成成本价约.27元/吨且大都没有安装计量设备。低廉的水成本和管理的漏洞造成企业水无节制水回率偏低生产和生活水浪严重。所以按照全省工业企业平均万元产值耗水量计算某市工业企业节水量在万吨/日左右。
居民水
城区居民大使自来水但仍有相当的居民、营业浴池、洗车行使自备井还有部分单位开采地热水于营业目涌水量大又难以计量水成本价格低这也是造成某市水量和排水量大的主要原因之一。
综上所述自备井管理体质方面存在的漏洞和水成本价格的偏低是造成某市水量和排水量最大的主要原因。
通过以上分析某市目前的节水空间万吨其排水量应该为.7万吨/日。因此污水处理规模设计为万吨/日是比较合理的。
2..2存在的主要问题
某市大中型企业工业废水排放量大为保护城市生态环境规划提出某市排水体制宜采雨污分流制。但是由于诸因限制很难成行故目前仍以雨污合流制考虑。
城市排水系统尚不完善有些地段还没有敷设排水管道每逢雨季给居民生活带来不便。已建管道由于管理不善局部排水不畅通。
已建排水明渠由于缺乏必要的防渗处理对城市地下水造成一定的污染影响了城市的环境质量。
2.项目施的必要性和可能性
2..施本项目的必要性
某市现状污水排放体系基本为合流制。城市生活污水及工业废水混合流入水渠内后直接流向渭河内根据某市环境监测站在2年元月27元月29日对某市排放的污水进行了连续监测监测据见表2—。在2年9月2元月22日又对某市排放的污水进行了连续监测监测据见表2—2。
2年元月27元月29日某市排放污水水质单位mg/L表2—
2年9月2元月22日某市排放污水水质单位mg/L表2—2
说明二水厂北桥口代表西城区过来的污水水质小阜村桥口代表现状流经污水处理厂的所有的污水情况包括某城区污水渭惠渠污水及兴化厂部分的污水。
由上面水质监测据可知排入渭河水体的污水水质污染程度比较严重。而原来某市污水通过水渠管网等未经处理就全部直接排放到渭河水体中严重污染了渭河水体的水质。某市现状污水系统不完善因此应快污水处理厂、污水收集系统的建设进度早日将污水通道打通减少直接排入水体的污水量。
2..2工程建设的可能性
工程服务范围内经济保持高速发展经济力雄厚各级政府高度重视为本工程提供了强有力的政策和经济支持。
某市污水处理厂厂址位置及占地面积已经在市政详规、污水系统布局规划中得到控制并留有发展余地。污水厂建设的供水、供电均有来源交通便利为本工程的建设与投产创造了外部施条件。
服务范围内的污水收集官网工程有部分已施部分也已开展设计工作污水处理厂建成后即可发挥作。
工程规模、进出水水质及污水厂厂址
.工程规模
..规划概况
近年来我国城市缺水问题已经非常集中、突出地表现出来水的供需矛盾日益尖锐水的问题已经成为制约城市建设和发展的主要因。随着城市化率的不断提高及大中型基础设施的建设城市污水排放量也以每年7.7的速率在增这样大量的城市污水浪流失既浪了资源又污染了环境。因此某市污水处理厂从节约水资源、减少水污染的角度考虑决定对处理后的部分污水进行不同程度的深度处理使其达到生活杂水的水质标准和其他回水的水质标准行中水回。
回水主要于工业、市政和农业方面下面分别叙述
工业回水
兴化厂回水水质和水量分为类水质和B类水质。其中类水质是指循环水的补充水B类水质是指工业锅炉水。详细见表—
表—
类水
B类水
市政水
主要于市政绿化、苗木现状绿地面积为顷折合亩以农业灌溉吨/亩.时计水量约为22.7万吨年均浇水次合计为万吨左右。
农业水
主要为富寨乡、田埠乡灌溉水两乡灌溉面积为万亩左右农作物主要为冬小麦和秋玉米其中冬小麦生长期约为8个月正常年份浇水次；秋玉米生长期为个月正常年份浇水—次。两乡农灌水量约为7万吨/年干旱年水量大可突破2万吨。根据调查本地每亩每小时灌溉水量约为吨为7.—8万元。
考虑发展和其他途中水回系统设计水量每天按吨是可行而且是非常必要的。
..2给水量预测
某市自理阿水司建于98年现共有水源井眼主要于老城区生活及部分小厂供水。现在经扩建水厂供水能力2.万吨/日最高供水量7吨/日平均日供水量2吨/日年供水量89.万吨。
驻某中央、省地市属工业及部分地方都建有自备水源井就地开采自成系统自给自足。同时城市部分居民也使自备井全市现有水源井2眼其中工业自备井92眼除供工业企业水外同时保证各厂区职工家属生活水供水能力为2.万吨/日平均日供水量9.2万吨/日年供水量万吨。
平均供水总量为自来水日均供水量+自备井日均供水量=.万吨。
..污水量预测
...水量
生活水量
目前城市规划区内人口为.8万含农业人口、非农业人口、暂住人口人均生活水量按升/日计则某市日均生活水量约为升/日×.8万人=728吨。
工业水量
某市规划区内现有2家工业企业其中兴化集团、玻璃纤维厂、某造纸厂、秦岭航空电器司、华兴航空机轮司、西城纸业司、三环造纸厂、国营陕西柴油机厂为水大户经调查规划区内日均水量约为8.万吨。
规划区内日均水总量:生活日均水量+工业日均水量=.万吨。...2排水量
生活污水排水量
经调查工业企业职工及家属生活日均水量约为.万吨其主要生活污水混入工业企业污水排放污水中。应予以扣除以重复计算故生活污水日均排放量按生活水量的8计算约为.7-.×8=.92万吨。
工业废水排水量
根据22年的调查统计情况规划区内2家重点企业日均排水量约为829吨某市重点工业企业日均排水量见表—2。表—2
规划区内日均污水排放量
生活污水日均排放量+工业废水日均排放量=9.2万吨
测排放量
扣除渭惠渠日均污水流量后某市规划区内污水排放总量为9.7万吨。详见渭惠渠污水流量检测表—。
总排放口排水量表—
渭惠渠排水量
注据由咸阳水站提供。
2年9月某市环境保护检测站对某市城市污水流量又进行了相关监测其监测结果如下表—所示表—
注小阜村桥口代表现状流经污水处理厂的所有的污水情况包括某城区污水渭惠渠污水及兴化厂部分的污水兴化桥北代表某市城区所有的污水。
..近期规模确定
综合考虑调查统计日均排水量9.2万吨和际监测日均排水量9.7万吨。调查据中重复计算和哟喽部分大致相抵；际监测据中排除干扰因和偶然因的影响二者之间尚有一定的可比性。因此某市污水处理厂规模定为万吨/日。一期处理规模为万吨/日于28年底完工二期处理规模为万吨/日于22年完工。届时某市日处理.平方里内所有工业污水和生活污水工业污水先由各企业先处理达标后与城市污水交汇进入污水处理厂从而改善某入渭河的水质状况；另外目前某市的污水排放量虽然比较高但是通过采技术革新改变生产工艺及提高水回率等措施可以降低污水排放总量因此规划万吨的污水处理厂是比较合理和可行的。
通过以上分析确定本工程的建设规模为拟建城市污水处理厂一期规模为万吨/日远期规模为万吨/日。
.2设计进水水质和出水水质
.2.进水水质预测
影响污水水质的主要因有排水体制、污水管网的完善程度、城市化程度和生活水平的高低、排入城市污水管网系统的工业废水的种类和量、工业废水处理率和处理程度的等。
采分流制排水体制、污水管网愈完善、城市化程度和生活水平愈高城市污水的浓度相对较大；若采合流制排水体制、污水管网愈不完善、山水雨水混入的水量愈大、城市化程度和生活水平愈低城市污水的浓度就相对会较小。
城市工业化程度愈高、城市污水中工业废水所占比例越大、排入城市污水系统的工业废水的种类和量越、工业废水处理率及处理程度越低工业废水对城市污水的水质影响就越大。
污水处理厂设计进水水质的确定通常根据污水水质测资料、《室外排水设计规范》、国内同类型城市污水处理厂进水水质及城市未来的发展等方面进行综合考虑。
某市污水水质情况由于监测据中氨氮的结果比较高总排口平均值为9.9mg/l其原因分析为某化肥厂所引起。据悉2年月某环保司采I—BF生物滤池技术对某化肥厂产生的高浓度氨氮废水进行生物处理的中试经过一个月的中试氨氮去除率达到97.7氨氮从进水的几千降到出水的mg/l达到了一级排放标准因此我们建议某化肥厂在厂内采相应的环保措施使得氨氮达标后再进入城市污水处理厂。这样进入城市污水处理厂的氨氮就不会太高。另外监测结果中挥发酚的指标未超标在设计水质中就不单独作考虑。
根据某市环境监测站得到的各个排放口污水水质和总排放口水质情况某市城市污水现状水质BO=27.mg/l；CO=287.mg/l；NH-N=9.7mg/l；SS=.mg/l；TP=.mg/l。考虑到某市与周边城镇发展态势以及前景规划有类似之处因此国内城市特别是邻近地区的同类城市污水处理厂际进水水质或设计水质对本污水处理厂设计进水水质的确定有着重要的参考意义。
.2.2设计进水水质
根据某市环境监测站的监测据和国内各同等城市污水处理厂的测据结合当地的发展同时环保部门强对工业企业污染源的管理拟定某市污水处理厂工程设计时进水水质按下表—计算。
某市污水处理厂进水水质
单位mg/l℃表—
.2.设计出水水质
.2..受纳水体
污水处理厂排放水体及出水水质要求由受纳水体的功能区划决定。水体功能区划是区域水资源和水环境保护的宏观控制指导性准则原则上以GB8978-99《污水综合排放标准》、B-22-99《渭河水系陕西段污水综合排放标准》为依据。避水体现行功能遭受破坏污水受纳水体的选择应
服从某市流域水污染控制重点水域和水环境保护目标
适应流域内镇区经济发展规划的要求
优先保护集中式饮水水源与涌水水源保持有足够长的缓冲过渡区
协调水体现状功能与规划功能的冲突
合理利水体的环境容量和自净能力
某市污水处理厂处理后尾水排入渭河最后汇入黄河。
.2..2出水水质
由于某市污水处理后排放水体为渭河根据陕西省、某市水环境治理部门的要求本设计采二级处理工艺在节省投资和降低运行的前提下使处理后的废水达到GB8978-99《污水综合排放标准》的二级标准同时又必需达到B-22-99《渭河水系陕西段污水综合排放标准》的二级排放标准。具体执行按照当地环保局的要求进行本方案确定的出水水质和有关标准的比较见下表—
表—
相关标准的水质要求单位mg/l
本方案出水水质情况
.2..进出水水质和去除率
根据以上分析计算污水处理厂的主要进出水水质指标与处理效果汇总如下表
污水处理厂进出水水质汇总表表—7
.大气污染物排放要求
根据设计现状某市污水处理厂周边地情况考虑大气污染物排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB898-22二级标准同时还考虑改善厂区环境及对周边环境的影响。某污水处理厂废气排放最高允许浓度如下表—8。
厂界废气排放最高允许浓度表—8
.设计采的主要规范及标准
《室外排水设计规范》GB-2
《室外给水设计规范》GB-2
《泵站设计规范》GB/T2-97
《给水排水工程设计与施工规范》
《鼓风曝气系统设计规程》CECS9797
《城市污水处理工程项目建设标准修订2》
《城镇污水处理厂附属建筑和设备设计标准》CJJ-89
《城市污水处理厂运行、维护及安全技术规程》CJJ-9
《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB898-22
《污水排入城市下水道水质标准》CJ82-999
《地表水环境质量标准》GB88-22
《建筑结构荷载规范》GB9-2
《混凝土结构设计规范》GB-22
《砌体结构设计规范》GB-2
《建筑桩基技术规范》JGJ9-9
《建筑抗震设计规范》GB-2
《构筑物抗震设计规范》GB9-9
《建筑地基基础设计规范》GB7-22
《建筑基础处理技术规范》JGJ79-9
《建筑设计防火规范》GB-2
《供配电系统设计规范》GB2-9
《V及以下变电所设计规范》GB-9
《低压配电装置及线路设计规范》GB-9
《建筑防雷设计规范》GB7-9
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB8-92
《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB2-92
《通风与空调工程施工及验收规范》GB2-97
《环境空气质量标准》GB9-2
.建设厂址的确定
..厂址选择的原则
处理厂建设厂址选择的原则是
符合“总规”和“分区规划”；
位于城市主导风向的下风向并与城市居民点有一定的防护距离；
建设部分与后期预留部分界限划分应尽可能明晰以便运行管理；
近期施工、运行管理方便远期有发展余地；
..2厂址的确定
某市污水处理厂厂址选择主要考虑以下两个原则
污水处理厂的位置符合城市规划原理城市水源地并与周边有一定的防护带接近收纳水体少占良田。
污水厂应位于流域的下游尽量利坡度使污水自流到污水处理厂。
根据以上原则某市污水处理厂拟建于某市南部小埠村南面。该处北距某市边缘西宝中线.2m南距西宝高速路.7m东南紧邻排污渠西边为农田地形开阔地势由西北向东南倾斜地面高程m地处某市水源地的下游且是某市所有污水的必经之地。水、电、路均方便符合建厂条件。
配套截污干管介绍
.排水体制
.2截流倍
.污水系统布置
污水、污泥处理工艺方案
.污水处理工艺的功能要求
污水处理工艺的选择直接关系到处理后出水的水质指标能否稳定可靠地达到处理要求、运行管理是否方便、建设和运行是否节省以及占地和能耗指标是否优化因此污水处理工艺方案的选择是污水处理厂成功与否的关键。
污水处理工艺的选择应根据设计进水水质、处理程度要求、地面积和工程规模等因进行综合考虑各种工艺都有其适条件应视工程的具体条件而定。
选择合适的污水处理工艺不仅可以降低工程投资且有利于污水处理厂的运行管理以及减少污水处理厂的常年运行保证出厂水水质。
根据第三章节对污水水质的分析本工程要求的污水处理程度不是很高对BO、COcr、SS、NH-N、TN、TP、粪大肠菌群的去除率要求分别达到8.、7、88、.、2、、99.99。因此某市污水处理厂的工艺要求进行有良好的脱氮除磷及去除有机物效果的二级生化处理并且要进行深度处理。
.2污水可生化性分析
污水处理方法大致可以分为物化法和生化法两大类其中生化法由于经济、环保的原因成为规模较大的城市污水处理厂污水处理的首选方法。如若满足生化处理条件某市污水处理厂的污水处理也应该选择生化法。
一般而言城市污水采方法脱氮除磷处理时需要满足以下条件
表—城市污水可生化与生物脱氮除磷标准
BO/COcr
BO/COcr是判定污水可生化性是否可行的最简便易行和最常的方法。一般认为BO/COcr>.时可生化性较好BO/COcr>.时为可生化BO/COcr<.时为较难生化BO/COcr<.2时为不易生化。
BO/TN即C/N
C/N比值是判定能否有效生物脱氮的重要指标。从理论上讲C/N≧2.8就能进行脱氮但一般认为C/N≧.时才能有较高的脱氮效率。
BO/TP
BO/TP比值是判别能否生物除磷的主要指标。进水中的BO是作为营养物供除磷菌活动的基质故BO/TP是衡量能否达到除磷的重要指标一般认为该值要大于2比值越大除磷效果就越明显。
根据进水水质预测某市污水厂进水水质有关指标比值与判别标准比较如下
表—2进水水质可生化判别表
由表—2可以看出某市污水处理厂污水处理方法选生化法是可行的。
.2.污水生化处理级的选择
根据预测的进水水质可见某市污水处理厂不仅需要对BO、COcr、SS有较高的去除率同时还对NH-N、TN、TP提出了较高的要求也即要求在去除常规污染的基础上增脱氮除磷。
我国现行《室外排水设计规范》GB-2给处理污水厂采常规不同处理级时对有关污染物的去除率将某市污水处理厂要求的处理效率与之对比可得表-.
表-某市污水处理厂需要效率与规范效率比较表
由表中可以看出常规二级处理工艺能有效地去除BO、COcr和SS但对氮和磷的去除是有一定限度的仅从剩余污泥中排除氮和磷氮的去除率约为2磷的去除率约为29达不到本工程对氮和磷去除率的要求。因此需要采污水脱氮除磷工艺。
在常规二级处理工艺上除磷脱氮对BO的去除将进一步提高大量具备除磷脱氮功能的二级处理工艺工程践也表明对BO的去除可以达到9以上因此对于BO而言具备除磷脱氮功能的二级处理工艺可以满足其去除要求。
综上分析本工程污水处理工艺须以具有脱氮除磷的二级活性污泥法或生物膜法为基础增进一步的高效或深度处理方能保证出水水质稳定达标。活性污泥法在处理城市污水方面具有处理效果好、出水水质稳定、运转经验丰富等优点。是目前国内外大城市污水处理厂所普遍采的方法。
.2.2处理重点及难点分析
污水处理厂的工艺选择与设计主要围绕重点处理项目进行。
BO
某市污水处理厂要求的出水BO指标为≤mg/L相应的最低去除率为8.。
从目前采的一些污水处理工艺来看处理后BO浓度可消减9以上再上本工程由于除磷脱氮高效处理过程对BO的进一步消减完全能够保证BO出水浓度低于mg/L因此BO不是本工程的重点处理项目。
COcr
COcr与BO的去除基本同步在本工程中出水COcr达到要求值mg/L以下去除率为7现容易因此COcr的去除不是本工程的处理重点。
SS
本工程要求出水SS浓度小于mg/L相应去除率为88。常规的二级处理一般就能使出水SS浓度达到低于2mg/L但是难以达到稳定在mg/L以下但是出水SS的浓度高低直接影响到出水水质的COcr、BO、P等因此SS是本工程的重点处理项目。
NH-N
由于该工程出水按照二级出水标准执行即NH-N出水浓度小于2mg/L。
不考虑进水有机氮、出水有机氮等影响因其去除率要求大于.。
污水处理厂进水氨氮的去除主要靠消化过程来完成由于氨氮的硝化过程远比碳的氧化过程缓慢硝化将成为生化处理好氧单元设计的控制因。对于本工程而言氨氮基本上要求比较完全硝化才能达到出水标准但是本工程要求不是很高因此NH-N不是本工程的重点难点处理项目。
TN
本工程要求出水TN小于mg/L相应的去除率为2要求相对不是很高。污水处理厂进水TN的去除主要在硝化充分的基础上靠反硝化过程来完成工程上通过缺氧阶段来现反硝化成为缺氧池设计的控制因但是2的去除率在常规生化反映中就可以达到因此TN也不是本工程的重点处理项目。
TP
本工程要求出水TP浓度为小于.mg/L相应的去除率为。一般而言通过具有脱氮除磷效果的生化处理后出厂水质中磷含量可以达到接近mg/L但是难以稳定在.mg/L以下而本工程要求在.mg/L即可因此TP也不是本工程的重点处理项目。
综上所述根据某市污水处理厂进出水水质处理率要求较高的为COcr、BO以及SS即重点处理项目为COcr、BO、SS。
.2.污染物的去除
SS的去除
污水中SS的大部分去除主要靠沉淀作进一步的去除靠过滤。污水中的无机颗粒和大尺度的有机颗粒靠自然沉淀左右就可以去除小尺度的有机颗粒靠生物降解左右去除而小尺度的无机颗粒包括尺度大小在胶体和亚胶体范围内的无机颗粒则要靠活性污泥絮体的吸附、网络作与活性污泥絮体同时沉淀被去除。
污水处理厂出水中悬浮物浓度不仅涉及到出水SS指标还因为组成出水悬浮物的主要是活性污泥絮体其本身的有机成分就很高因此对出水的BO、CO等指标也有着很大的影响所以控制污水处理厂出水的SS指标是最基本的也是很重要的。
为了降低出水中的悬浮物浓度应在工程中采适当的措施如采适当的污泥负荷F/M值以保保持性污泥的凝聚及沉降性能投药剂采较小的沉淀池表面负荷、采较低的出水堰负荷充分利活性污泥悬浮层的吸附网络作以及增过滤环节等。在污水处理方案选合理、工艺参值合理单体设计优化的条件下完全能够使出水SS达到设计要求。
BO的去除
污水中BO的去除是靠生物的吸附和代谢作然后对污泥和水进行分离来完成的。
活性污泥中的生物在有氧的条件下将污水中的一部分有机物于合成新的细胞将另外一部分有机物进行分解代谢以便或得细胞合成所需的能量其最终产物是CO2和H2O等稳定物质。在这种合成代谢与分解代谢的过程中溶解性有机物如低分子有机酸等易讲解有机物直接进入细胞内被利而非溶解性有机物则首先被吸附在生物表面然后被酶水解后进入细胞内部被利。由此可见生物的好氧代谢作对污水中的溶解性有机物和非溶解性有机物都起作并且代谢产物是无害的稳定物质。根据有关资料在污泥负荷.gBO/gMLSS.以下且同时生化除磷脱氮时就很容易使得出水BO达到要求。
COcr的去除
污水中COcr去除的原理与BO基本相同。COcr的去除率决于塬污水的可生化性它与城市污水的组成有关。
对于那些主要以生活污水及其成分与生活污水相近的工业废水组成的城市污水这种城市污水的BO/COcr比值往往接近.甚至大于.其污水的可生化性较好出水COcr值可以控制在较低水平。而成分主要以工业废水为主的城市污水或BO/COcr比值较小的城市污水其污水的可生化性较差处理后污水中剩余的COcr会较高要满足出水COcr≤mg/L有一定难度。
某市污水处理厂进水BO/COcr=.污水的可生化性较好采二级处理工艺完全能满足COcr≤mg/L设计排放的要求。
氮的去除
氮在水体中是藻类生长所需的营养物质容易引起水体的富营养化因此氮是污水处理厂出水的控制指标之一。
污水脱氮方法主要有生物脱氮和物理化学脱氮两大类。目前生物脱氮是主体也是城市污水处理中经济和常的方法。物理化学脱氮主要是折点氯化法、选择性离子交换法、空气吹脱法等。国外从六十年代开始对污水脱氮的方法进行了大量的研究结果认为物理化学法脱氮从经济、管理等方面均不适宜在大中型城市污水处理厂中使因此本工程以生物脱氮法为主。
氮是蛋白质不可缺少的组成部分因此广泛存在于城市污水中。在原污水中氮以NH-N及有机氮的型式存在这两种形势的氮合在一起称为凯氏氮TN表示。而污水中的NO—和NO2—量很少。
氮也是构成生物的元之一一部分进入细胞体内的氮将随剩余污泥一起从水中去除这部分氮量占所去除的BO的。
生物除氮是通过硝化、反硝化过程现。硝化过程为好氧过程在有机物贝氧化的同时污水中的有机氮也被氧化成氨氮并且在溶解氧充足、泥龄足够厂的情况下被进一步氧化成硝酸盐其反应方程式如下
NH++.O2NO2—+2H++H2O
NO2—+.O2NO—
第一步反应靠亚硝酸菌完成第二步反应靠硝化菌完成总的反应为
NH++2O2NO—+2H++H2O
经过好氧生物处理后的污水其中大部分的凯氏氮都被氧化成为硝酸盐NO—反硝化菌在溶解氧浓度极低或缺氧情况下可以利硝酸盐中氮作为电子受体氧化有机物将硝酸盐中的氮还原成氮气N2从而完成污水的脱氮过程通常称之为反硝化过程。反硝化菌的生长主要在缺氧条件下进行并且要有充足的碳源提供能量才可以促使反硝化作顺利进行。
由此可见要达到生物脱氮的目的完成硝化是先决条件。因为硝化菌属于自养菌其生长率µs明显小于异养菌的生长率µh生物脱氮系统维持硝化的必要条件µs≧µh即系统必需维持在较低的污泥负荷条件下运行使得污泥的泥龄大于维持硝化所需要的最小泥龄。根据大量的验据和运转例设计污泥负荷≤.gBO/gMLSS.时就可以达到硝化及反硝化的目的；污泥负荷≤.gBO/gMLSS.时就可以使出水氨氮浓度不高于mg/LTN浓度不高于mg/L。
磷的去除
将磷从污水中去除可以采化学法也可以采生物法。常规二级处理工艺磷的去除率仅为29达不到本工程的要求。
化学除磷主要是向污水中投药剂使药剂与水中溶解性磷酸盐形成不溶性磷酸盐沉淀物然后通过固液分离将磷从污水中去除。固液分离可以单独进行也可以与除沉污泥和二沉污泥的排入相结合。按工艺流程中化学药剂投点的不同化学沉淀除磷工艺可分为前置沉淀、同步沉淀和后置沉淀三种类型。前置沉淀的药剂投点是除池前形成的沉淀物与除沉污泥一起排除；同步沉淀的药剂投点在曝气池中曝气池出水处或在二沉池的进水处形成的沉淀物与剩余污泥一起排除；后置沉淀的药剂投点设在二沉池之后的混合池中形成的沉淀物通过另设的固液分离装置进行分离。
化学除磷的药剂主要有铁盐、铝盐和石灰。
以硫酸铝和三氯化铁、硫酸亚铁混凝剂为例金属盐与水中的磷酸盐的反应可以表示如下
硫酸亚铁混凝剂
Fe2++2PO-=Fe(PO)2
三氯化铁混凝剂
主反应FeCl+PO-FePO+Cl-
副反应2FeCl+C(HCO)22Fe(OH)+CCl2+CO2
硫酸铝混凝剂
主反应l2+(HSO).H2O+2PO-2lPO+SO2-+H2O
副反应l2+(HSO).H2O+HCO-2l(OH)+SO2-+H2O+CO2
可见铁盐和铝盐均能与磷酸跟离子PO-作生成难溶性的沉淀物通过去除这些难溶性沉淀物去除水中的磷。
按照德国规范TV-的规定一般去除g的磷需要投2.7g铁或.g铝。对特定的污水金属盐投量需通过试验确定进水TP浓度和期望的除磷率不同相应的投量也不同。
化学除磷方法的泥产量将增仅由沉淀剂与磷酸根和氢氧根结合生成的干泥量为2.gTs/gFe或.gTs/gl除此之外还要考虑附带的其他沉淀物因此在际应中按每g铁量产生2.g污泥或每g铝量产生.g污泥来计算泥量。
在初沉池投化学药剂初沉池产泥量将增如设后续生物处理则全厂污泥量增7；在二沉池投药活性污泥量增全厂污泥量将增2。因此化学药剂的投使沉淀污泥的产量增、浓度降低、污泥体积增大使污泥处理的难度增。采化学除磷时还应考虑污泥处理与处置的。
生物除磷是污水中的聚磷菌在厌氧环境并有充足营养的条件下受到压抑而释放出体内的磷酸盐产生能量以吸收快速降解有机物并转化为PHB聚β烃丁酸储存起来。当这些聚磷菌进入好氧条件下时就讲解体内储存的PHB产生能量于细胞的合成和过量吸磷形成高磷浓度污泥随剩余污泥一起排出系统从而达到除磷的目的。生物除磷的优点在于不增剩余污泥量处理成本较低。缺点是未了避剩余污泥中的磷再次释放对污泥处理工艺的选择有一定的限制。在厌氧阶段释放mg的磷吸收储存的有机物经好氧分解后产生的能量于细胞合成、增殖能够吸收22.mg的磷。因此磷的吸收决于磷的释放而磷的释放决于污水中存在的课快速降解的有机物的含量有机物与磷的比值越大除磷效果就越好。一般的活性污泥法其剩余污泥中的含磷量为.2采生物除磷工艺的剩余活性污泥中磷的含量可以达到传统活性污泥法2倍在设计中往往采2。
生物除磷工艺的前提是聚磷菌必需在厌氧条件下优势增长而后进入好氧阶段才能增大磷的吸收量。因此污水除磷的处理工艺必需在曝气池前段设置厌氧段并对污泥中糖的含量进行控制。生物除磷工艺对磷的去除可以达到出水含磷.mg/L以下；辅以化学除磷的话可以保证出水水中磷浓度不高于.mg/L。
.生物脱氮除磷基本原理
国外从六十年代开始系统地进行了脱氮除磷的物理处理方法研究结果认为物理法的缺点是耗药量打、污泥、运行高等。因此城市污水处理厂一般不推荐采。从七十年代以来国外开始研究并逐步采活性污泥法生物脱氮除磷。我国从八十年代开始研究生物脱氮除磷技术在八十年代后期逐步现工业化流程。目前常的生物脱氮除磷工艺有2/O法、SBR法、氧化沟法等。
生物脱氮原理
生物脱氮是利自然界氮的循环原理采人工方法予以控制首先污水中的含氮有机物转化成氨氮而后在好氧条件下由硝化菌左右变成硝酸盐氮这阶段称为好氧硝化。随后在缺氧条件下由反硝化菌作并有外碳源提供能量使硝酸盐氮变成氮气逸出这阶段称为缺氧反硝化。整个生物脱氮过程就是氮的分解还原反应反应能量从有机物中。在硝化和反硝化过程中影响其脱氮效率的因是温度、溶解氧、PH值以及碳源生物脱氮系统中硝化菌增长速度较缓慢所以要有足够的污泥泥龄。反硝化菌的生长主要是在缺氧条件下进行并且要充裕的碳源提供能量才可促使反硝化作顺利进行。
由此可见生物脱氮系统中硝化与反硝化反应需要具备如下条件
硝化阶段足够的的溶解氧O值在2mg/L以上合适的温度最好在2℃不能低于℃足够长的污泥泥龄合适的PH条件。
反硝化阶段硝酸盐的存在缺氧条件O值在.2mg/L左右充足碳源能源合适的PH条件。
生物脱氮过程如图—所示。
异氧型细菌硝化细菌反硝化细菌+有机物
氨化作硝化作反硝化作
生物除磷原理
磷常以磷酸盐H2PO-、HPO2-和H2PO-)、聚磷酸盐和有机磷的形式存在于废水中生物除磷就是利聚磷菌在厌氧状态释放磷在好氧状态从外部摄磷并将其以聚合形态储藏在体内形成高磷污泥排出系统达到从废水中除磷的效果。
生物除磷主要是通过排出剩余污泥而去除磷的因此剩余污泥少将对除磷效果产生影响一般污泥龄短的系统产生的剩余污泥量较可以得较高的除磷效果。有报道称当泥龄为时除磷率为泥龄为7时除磷率为而当泥龄降至时除磷率达到87。
大量的试验观测资料已经完全证再说横无除磷工艺中经过厌氧释放磷酸盐的活性污泥,在好氧状态下有很强的吸磷能力也就是说磷的厌氧释放是好氧吸磷和除磷的前提但并非所有磷的厌氧释放都能增强污泥的好氧吸磷磷的厌氧释放可以分为两部分有效释放和无效释放有效释放是指磷被释放的同时有机物被吸收到细胞内并在细胞内储存即磷的释放是有机物吸收转化这一耗能过程的偶联过程。无效释放则不伴随有机物的吸收和储存内源损耗PH变化毒物作引起的磷的释放均属无效释放。
在除磷系统的厌氧区中含聚磷菌的会留污泥与污水混合后在初始阶段出现磷的有效释放随着时间的延长污水中的易降解有机物被耗完以后虽然吸收和储存有机物的过程基本上已经停止但生物为了维持基础生命活动仍将不断分解聚磷并把分解产物磷释放出来虽然此时释磷总量不断提高但单位释磷量所产生吸磷能力随无效释放量的大而降低。一般来说污水污泥混合液经过2小时厌氧后磷的释放已经甚在有效释放过程中磷的释放量与有机物的转化量之间存在着良好的相关性磷的厌氧释放可使污泥的好氧吸磷能力大大提高每厌氧释放mgP在好氧条件下可吸收2.2.2mgP厌氧时间长无效释放逐渐增平均厌氧释放mgP所产生的好氧吸磷能力降至mgP以下甚至达到.mgP。因此生物除磷并非厌氧时间越长越好同时在运行管理中要尽量避PH的冲击否则除磷能力将大幅度下降甚至完全丧失这主要是由于PH降低时会导致细胞结构和功能损坏细胞内聚磷在在酸性条件下被水解从而导致磷的快速释放。
.污水生物脱氮除磷工艺类别
所有生物除磷脱氮工艺都包含厌氧、缺氧、好氧三个不同过程的胶体循环。按照构筑物的组成形式、运行性能以及运行操作方式的不同又分为悬浮型活性污泥法和固着型生物膜法两大类应于城市污水厂的悬浮型活性污泥法污水处理工艺主要有三个系列氧化沟系列；22/O系列；()序批式反应器SBR系列。各个系列不断地发展、改进形成了目前比较典型的工艺有/O工艺改良2/O工艺、UCT工艺、改良UCT工艺、CRROUSEL-2氧化沟工艺、双沟式E氧化沟工艺、三沟式T型氧化沟工艺、VIP工艺、倒置2/O工艺、ORBL氧化沟工艺、CST工艺、SBR工艺、CSS工艺、MSBR工艺等。应于城市污水处理厂的固着型生物膜法工艺主要包括BF生物滤池；2BIOFOR生物滤池。
除了上面所提到的城市生活污水处理厂的三大系列污水处理工艺外目前国外采了一种全新的先进工艺技术深井曝气的高效好氧处理法处理工艺名称称作VT工艺是拿大诺曼司在原有深井曝气的基础上研究改进的一种全新的高效好氧活性污泥法水处理工艺。该工艺以其处理效果好、占地面积小、维修及与运行低以及环保等优势已经在西方国家大量采并得了很好的经济效益和社会效益。
..氧化沟工艺系列
目前在国内外较为流行的氧化沟有卡罗塞尔氧化沟、奥伯尔氧化沟、双沟式氧化沟、三沟式氧化沟。
氧化沟是活性污泥法的一种改进型具有除磷脱氮功能其曝气池为封闭的沟渠废水和活性污泥的混合液在其中不断的循环流动因此氧化沟又名“连续循环曝气法”。过去由于其曝气装置动力小使池深及充氧能力收到限制导致占地面积大土建高使其推广及运收到影响。近十年来由于曝气装置的不断改进、完善及池型的合理设计弥补了氧化沟过去的缺点。
卡罗塞尔氧化沟
卡罗塞尔氧化沟是荷兰HV司开发的。该工艺在曝气渠道端部装有低速表面曝气机。在曝气渠内隔板分格构成连续渠道。表曝机把水推向曝气区水流连续经过几个曝气去后经堰口排出。为了保证沟中流速曝气渠的几何尺寸和表曝机的设计是至关重要的HV司往往要通过水力模型才能确定工程设计。最近HV司又开发了卡罗塞尔2型把厌氧/缺氧/好氧与氧化沟循环式曝气渠巧妙的结合起来改变了原调节性差除磷脱氮效果低的缺点但水力设计为复杂。卡鲁赛尔氧化沟的缺点是池深较浅一般为.m占地面积大土建高。也有将卡鲁赛尔氧化沟池深设计为m或深的情况但需采潜水推流器提供额外动力。
E型氧化沟和T型氧化沟
双沟式E型氧化沟和三沟式T型氧化沟是丹麦克鲁格司开发的。E型氧化沟为双沟组成氧化沟与二沉池分建有独立的污泥回流系统E型氧化沟可按除磷脱氮或脱氮等种工艺进行。双沟式氧化沟是由两个容积相同交替进行的曝气沟组成。沟内设有转刷和水下搅拌器现硝化过程由于周期性的变换进、出水方向需启闭进出水堰门和变换转刷和水下搅拌器的运行状态因此必需通过计算机控制操作对自控要求较高。三沟式氧化沟集曝气沉淀于一体工艺为简单。三沟胶体进水两外沟交替出水两外沟分别作为曝气或沉淀交替运行不需设二沉池和回流污泥设备同E型氧化沟相同需要的自动化程度高。由于这两种氧化沟采转刷曝气池深较浅占地面积大。双沟式和三沟式由于各沟交替进行明显的缺点是设备利率低三沟式的设备利率只有8设备配置使一次性设备投资大。
奥伯尔氧化沟
奥伯尔氧化沟是氧化沟类型中的重要形式此法起初是由南非的修斯曼构想南非国家水研究所研究和发展的该技术转让给美国的Envirex司后得到的不断的改进及推广应。
奥伯尔氧化沟是椭圆形的通常有三条同心曝气渠道也有两条或条渠道。污水通过淹没式进水口从外沟进入顺序流入下一条渠道由内沟道排出。
奥伯尔氧化沟具有同时硝化、反硝化的特性在氧化沟前面增一座厌氧选择池便构成了生物除磷脱氮系统。污水和回流污泥首先进入厌氧选择池停留时间约小时在厌氧池中完成磷的释放并改善污泥的沉降性然后混合液进入氧化沟内进行硝化、反硝化现除磷脱氮。
奥伯尔氧化沟的缺点是池深较浅一般为.m左右占地面积交大因为池形为椭圆形对土地的有效利率较差。
综上所述氧化沟具有池深浅占地面积大的缺点；又因采表面曝气具有充氧效率较低的缺点。
..22/O工艺系列
传统2/O工艺
2/O工艺是一种典型的除磷脱氮工艺其生物反应池由NEROBIC厌氧、NOXIC缺氧和OXIC好氧三段组成其典型工艺流程见图—2其特点是厌氧、缺氧和好氧三段功能明确界限分明可根据进水条件和出水要求人为地创造和控制三段的时空比例和运转条件只要碳源充足TN/CO≤.8或BO/TN≧便可根据需要达到表较高脱氮率。
常规生物脱氮除磷工艺呈厌氧/缺氧(2)/好氧(O)的布置型式。该布置在理论上基于这样一种认识即聚磷生物有效释磷水平的充分与否对于提高系统的除磷能力具有极端重要的意义厌氧区在前可以使聚磷生物优先得碳源并得以充分释磷。常规2/O工艺存在以下三个缺点由于厌氧区居前回流污泥中的硝酸盐对厌氧区产生不利影响；2由于缺氧区位于系统中部反硝化在碳源分配上居于不利位置因而影响了系统的脱氮效果；由于存在内循环常规工艺系统所排放的剩余污泥中际只有一少部分经历了完整的放磷、吸磷过程其余则基本上未经厌氧状态而直接由缺氧区进入好氧区这对于系统除磷是不利的。
进水出水
混合液回流
活性污泥回流
图—22/O工艺流程图
改良2/O工艺
为了解决2/O工艺的第一个缺点即由于厌氧区居前回流污泥中的硝酸盐对厌氧区产生不利影响改良2/O工艺在厌氧池之前增设缺氧调节池改良2/O工艺流程如流程图—所示来自二沉池的回流污泥和左右的进水进入调节池停留时间为2min生物利约进水中有机物去除回流硝态氮消除硝态氮对厌氧池的不利影响从而保证厌氧池的稳定性保证除磷效果。
该工艺简便易行在厌氧池中分出一格作为回流污泥反硝化池即可。生产性试验结果表明该工艺的处理效果与改良的UCT相同甚至优于改良UCT并节省一个回流系统。
改良2/O工艺在深圳华为污水处理厂及山东泰安城市污水处理工程中已经有成功应。
9混合液回流
进水
活性污泥回流
图—改良2/O工艺流程图
UCT工艺
UCT工艺的流程见图—所示该工艺与2/O工艺的区别在于回流污泥首先进入缺氧段而缺氧段部分出流混合液再回流至厌氧段。通过这样的修正可以避因回流污泥中的NO-N回流至厌氧段干扰磷的厌氧释放而降低磷的去除率。回流污泥带回的NO-N将在缺氧段中被反硝化。当入流污水的BO/TN或BO/TP较低时较适UCT工艺。
混合液回流混合液回流
进水出水
活性污泥回流
图—UCT工艺流程图
MUCT工艺
MUCT工艺的流程如图—所示。该工艺是在UCT工艺的基础上将缺氧段一分为二形成两套独立的内回流。因而MUCT是UCT的改良工艺。进行这样的改良与UCT相比有两个优点一是克服UCT工艺中不易控制缺氧段的停留时间二是避控制不当O仍会影响厌氧区。MUCT工艺缺点主要有
（1）MUCT工艺比传统2/O工艺了一级污泥回流因此系统的复杂程度和自控要求有所提高耗能有所增。
（2）设两个单独的缺氧池一座缺氧池专门于去除外回流带来的硝酸盐增了缺氧池体积。
（3）与2/O工艺类似剩余污泥只有一部分经历了完整的放磷、吸磷过程部分直接经缺氧、好氧后沉淀。
（4）与2/O工艺类似反硝化在碳源分配上处于不利地位影响系统的脱氮效果。
混合液回流混合液回流
进水
活性污泥回流
图—MUCT工艺流程图
倒置2/O工艺
为了克服上述各个工艺流程的几大缺点产生了倒置2/O工艺工艺流程见图—。
为避传统2/O工艺回流硝酸盐对厌氧池放磷的影响通过吸收改良2/O工艺优点将缺氧池置于厌氧池前面来自二沉池的回流污泥和的进水的混合液回流均进入缺氧段停留时间为h。回流污泥和混合液在缺氧池内进行反硝化去除硝态氮再进入厌氧段保证了厌氧池的厌氧状态强化除磷效果。由于污泥回流至缺氧段缺氧段污泥浓度较好氧段高出。单位池容的反硝化速率明显提高反硝化作能够得到有效保证。再根据不同进水水质不同季节情况下生物脱氮和生物除磷所需碳源的变化调节分配至缺氧段和厌氧段的进水比例反硝化作能够得到有效保证系统中的除磷效果也有保证。
7
进水出水
混合液回流
活性污泥回流
图—分点进水倒置2/O工艺流程图
分点进水倒置2/O工艺采矩形的生物池设缺氧段、厌氧段及好氧段隔墙分开采推流式。缺氧段、厌氧段设置水下搅拌器好氧段设孔曝气系统。为能达到硝化阶段选择合理的污泥龄。
..SBR工艺系列
MSBR改良型SBR
MSBR是8年代后期发展起来的技术目前其中的专利技术归美国芝哥附近的quEROBICSYSTEMInc所有。MSBR是连续进水、联系出水的反应器其质是2/O系统后接SBR因此具有2/O的生物除磷脱氮功能和SBR的一体化、流程简洁、控制灵活等优点。MSBR系统原理图见表—7。
.Q回流
进水.Q混合液回流
.Q回流
.Q回流
出水
图—7MSBR工艺流程图
现将MSBR系统的与运行原理简介如下污水进入厌氧池回流活性污泥在这里进行充分放磷然后污水进入缺氧池进行反硝化。反硝化后的污水进入好氧池有机物在这里被好氧降解、活性污泥充分吸磷后再进入起沉淀作的SBR池澄清后的污水被排放此时另一边的SBR在.Q回流量的条件下进行起反硝化、硝化或起静置作。回流污泥首先进入浓缩区进行浓缩上清液直接进入好氧池而浓缩污泥则进入缺氧池一方面可以进行反硝化另一方面为先消耗掉回流浓缩污泥中的溶解氧和硝酸盐为随后的厌氧放磷提供为有力的条件。在好氧池与缺氧池之间有.Q的回流量以便进行流分的反硝化
由其工作原理可以看出MSBR是具有同时进行生物除磷及生物脱氮的污水处理工艺。采MSBR工艺时需要注意以下几个问题
①设备的利率低这是SBR系列工艺的通病MSBR工艺虽然经次改进
设备的利率仍仅有7。
②污水厂工程成功业绩欠缺特别是大型污水厂采MSBR工艺的少。
③MSBR工艺中的污泥浓缩池工艺计算中要求在分钟内将污泥浓度提高
近倍例如从2.g/L浓缩到7g/L由于浓缩池底部布置欠妥污泥堆积无法避因此池内MLSS浓度无法平衡。
④进入好氧池有Q其中.Q回流至缺氧池.Q通过SBR池回流至污
泥浓缩池.Q通过SBR池沉淀排出因此好氧池内流向比较紊乱如何控制.Q从沉淀段排出较难。
⑤MSBR工艺各池传动机械设备相互之间回流泵对控制系统依赖性大
如果自控系统中某一部分出故障时将导致全厂运行困难。
CSS工艺
CSS工艺是于98年由澳大利亚开发的一种间歇运行的循环式活性污泥法是SBR工艺的一种变型。97年建成了世界上第一座CSS工艺的污水处理厂随后在日本、拿大、美国和澳大利亚等得到了广泛推广应。目前在全世界已建成投产了座CSS工艺污水处理厂。98年美国环保局正式将该工艺列为革新技术。988年在计算机技术的支持下使该工艺进一步得到发展和推广成为目前计算机控制系统非常先进的生物脱氮除磷工艺。
CSS生物池由选择区和主反应区两部分组成。污水连续不断地进入选择区生物通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中约8左右的可溶性有机物经历一个高负荷的基质快速增长过程对进水水质、水量、PH值和有毒有害物质起到较好的缓冲作污水再通过隔墙底部的连接口进入主反应池经历一个较低负荷的基质降解过程并完成泥水分离。
CSS工艺的运行模式与传统SBR法类似由进水、反应、沉淀和出水及必要的闲置等五个阶段组成。从进水至出水结束作为一个周期每一过程均按所需的设定时间进行切换操作其每一个周期的循环操作过程如下
①充水/曝气
在曝气时同时充水充水/曝气时间一般占每一循环周期的如采小时循环周期则充水/曝气为2小时。
②沉淀
停止进水和曝气沉淀时间一般采一小时形成絮凝层上层为清液。高水位时MLSS约为..g/L沉淀后可达到g/L。
③撇水
继续停止进水和曝气表面撇水器排水撇水器为整个系统中的关键设备撇水器根据事先设定的高低水位由闲置开关控制可变频马达驱动有防浮渣装置使出水通过无渣区经堰板和管道排出。
④闲置
在际运行中撇水所需时间小于理论时间在撇水器返回初始位置三分钟后即开始为闲置阶段此阶段可充水。
在CSS系统中一般至少设两个池子以使整个系统能接纳连续的进水因此在第一个池子及西宁沉淀和撇水时第二个池子中进行充水/曝气过程使两个池子交替运行。为防止进水对沉淀的干扰和出水水质的影响一般在沉淀和撇水时须停止进水和曝气在设有四个CS池子的系统中通过选择各个池子的循环过程可以产生连续的近出水。
对于四个池子的CSS工艺若采小时循环周期其循环运行的相关顺序如下表—
其中每一循环周期中始终有两个池子处于曝气/充水顺序另外两个池子分别处于沉淀和撇水顺序沉淀和撇水顺序均需停止充水和曝气这样的组合可以现CSS系统的连续进出水。
..VT深井曝气工艺系列
VT工艺简介
VT污水处理系统是目前最先进的高效好氧活性污泥法污水处理工艺技术之一。它采的是一个潜置在水下的深井反应器VT技术与其它深井反应器技术最主要不同之处是其反应器经重新设计将三个分离的处理区块合在一起从而显著的减少占地面积、投资成本节省能耗、运行也大大降低。
反应器安装
VT反应器采传统的钻挖工程施工技术即可安装VT反应器通常是7米到米深井的直径通常是.7米到米所占面积仅为传统的曝气池占地面积的一个零头耗气量仅为传统耗气量的。
VT工艺流程图图—8
图—8VT工艺反应流程图
VT工艺的处理流程
①启动阶段空气通过进流管进入混合区上部由于水体中的气泡和溶解氧形成一个密度梯度从而导致整个一级处理区现循环。
②这个循环简历并稳定后将空气进入点移到混合区的下部将待处理的污水则通过进流管进入反应器中并进行循环其进流管在进气口的上方。
③由于水的压力和深度很大根据亨律定律可以保证水中的高氧气传导速率和混合液中具有很高的溶解氧从而有效保证一级处理区和二级处理区所需要的溶解氧。一级处理区内反应速率很高大部分有机物在此得到氧化分解。
④循环液沿井壁上升至反应器顶部气液分流罐循环液中的废气可由此进入大气。去掉这些生物呼吸作产生的气体对于防止这些废气重新进入系统而影响空气动力学效率是非常必要的。
⑤混合区中比例很小的一部分从混合区进入下部二级处理区这个区域溶解氧含量很高停留时间长可使残留的BO得到深度氧化。同时该区域的饱和溶解氧也有利于促进后续气浮澄清池中的固液分离。
⑥经深度处理的混合液体以极快的速率2m/s进入气浮澄清池以保证其中的沙砾和固体物质不会沉积于反应器底部。在混合液向上运动过程中压力迅速降低形成了充分充氧的低密度的絮体。絮体在气浮澄清池中得以有效分离后产生浓缩生物污泥浓缩污泥含水率可达到9所以在后续不需要设污泥浓缩池或进行污泥预浓缩气浮后的水达标排放。
VT工艺的优点
VT技术与传统的活性污泥法技术相比如氧化沟工艺、CST工艺、2/O工艺等具有以下优点
①与传统工艺相比VT工艺的运行要低很通常只有传统活性污泥工艺的一半以下。去除每斤BO耗电小于.8度对常规城市污水而言没处理吨污水耗电.度左右较低的运行主要有以下几个方面的原因
高的氧转移率和低曝气量传统工艺的氧转移率一般为左右而VT工艺由于反应器深度达m深左右大大提高了氧的溶解度同时通过技术革新污水与空气的接触时间比深井曝气大为延长所以转移效率大为提高最高可达8在CHVERONREFINERY污水处理厂中通过现场测试发现原所注入空气中含氧为2在反应器顶部所排放的废气中其含氧为二氧化碳含量则达到8左右说明氧的转移率达到近9所需的气量为传统工艺的即约/而在供应同样空气的情况下考虑压力因电耗将高倍二者合一综合考虑VT工艺比传统污水处理工艺节省电耗8。此工艺不但氧转移效率高而且高压空气的利也十分巧妙压缩空气在充氧的同时还完成了混合液的推流作保证混合液按工艺设计要求进行环流和潜流确保污水在反应器的反应时间及去除效率。因此本工艺际上是一气即充氧、混合液的推流、搅拌、泥水分离、污泥浓缩及污泥回流。其节能效果是目前任何工艺无法相比的。
重力污泥回流系统VT工艺污泥回流量同常规污水处理工艺相当但是VT工艺由于其自身的特殊结构和特征充分利水力学条件VT工艺的出水重力流到气水分离池现泥水分离不需任何药剂分离出来的污泥回流也可以现重力回流从而降低运行。
较低的人工管理和维修整个VT系统采先进的自动控制技术可现无人值守在CHVERONREFINERY污水处理厂中日常操作人员仅为人夜班无人值守。同时在整个VT系统中无活动部件和易损耗件所需维护的仅仅是空压机所以大大降低日常维护和维修工作量核心设施的使寿命可达到2年以上或久从而大大降低折旧。
②采传统工艺进行污水处理时整个厂区产生很大的异味主要是曝气池中产生的对周边环境的影响交大一方面造成工作环境较为恶劣同时也影响周边环境的开发利所以目前很城市污水处理厂都建在远离城市的郊区造成管理大为增。而VT污水处理工艺由于其具有很高的氧转移率从而需要的空气量为传统工艺的同时和传统工艺相比没有开放的曝气池而反应器的开放面积很小为传统工艺的/2左右对污水的处理过程基本上都发生在地底下所以向大气中释放的废气都是最少或难以察觉到的而传统的曝气工艺排放到大气中的VOC可高达废水中总VOC的这对厂区的工作环境和周边地区的大气环境会造成明显的不良影响。
同时由于反应器的面积小系统结构非常紧凑所需的空间和占地面积很小生化反应区通常只有传统工艺的2。如需进一步减少异味可以很容易将反应器的废气收集起来进行异味处理同时如果考虑美观或与周边环境相协调的话可以将整个系统放置在封闭的建筑物内美观整洁。
③由于所需的曝气程度较低从而大大减少了运行过程中泡沫的产生这对污水处理效率提高和设备养护极为有益。
④系统的防漏钢壳和灌浆水泥反应器外壳可有效防止地面水污染而这正是传统曝气池所经常遇到又难以很好解决的问题。
⑤抗冲击负荷能力强能适应废水流量的变化。
VT主要经济技术指标如下
BO去除率≧9；
出水BO小于mg/LSS小于mg/L；
去除每斤BO耗电≤.8度。对城市污水而言每处理吨水耗电.度左右；
占地面积仅为传统污水处理工艺的—2。
..污水处理工艺选择
从上述各种工艺的特点分析来看每种工艺各有优缺点均可现污水脱氮除磷的目的。考虑到本工程的具体情况从上述各种工艺中初步筛选出“改良2/O工艺”、“CSS工艺”和“VT工艺”三个选择方案进行详细的技术经济比较从中推荐一个适合本工程的最佳方案。
.尾水消毒方案
..尾水消毒的必要性
消毒是水处理中的重要工序早在2年月日由建设部、国家环境保护总局、科技部联合发出的“关于印发《城市污水处理及污染防治技术政策》的通知”建城22中规定为保证共卫生安全防治传染性疾病传播城市污水处理设施应设置消毒设施。新排放标准颁布后对污水厂尾水消毒有了严格的规定根据出水水质必需采适当的消毒方式杀灭污水中含有的大量细菌及病毒。
..2尾水消毒技术方案简述
消毒方法大体可以分为两类物理方法和化学方法。物理方法主要有热、冷冻、辐照、紫外线和波消毒等方法。但目前最常的还是化学试剂的化学方法。化学方法是利各种化学药剂进行消毒常的化学消毒剂有种氧化剂氯、臭氧、溴、碘、高锰酸钾等、某些重金属离子银、铜等及阳离子型表面活性剂等。
其中氯价格便宜消毒可靠又有成熟经验是应最广泛的消毒剂。但最近人们发现采氯消毒也可以引起一些不良的副作。如废水中含酚一类有机物时有可能形成致癌化合物如氯代酚或氯仿等水中病毒对氯化消毒也有较大的抗性因此目前还展开了对其他废水消毒手段的研究如二氧化氯消毒紫外线消毒等。在给水处理中臭氧被认为是可替代氯的有前途的消毒剂。紫外线消毒技术为物理消毒方式的一种具有广谱杀菌能力无二次污染。
..尾水消毒技术方案比选
本节将着重介绍在污水处理工程中得到广泛应的液氯、二氧化氯消毒、臭氧消毒和紫外线消毒技术。
表—几种常的消毒方法的比较
液氯消毒
在水溶液中卤包括氯、溴及碘是非常高效的消毒剂其中氯在污水消毒中应的最为广泛。
在标准状况下氯是一种淡淡的黄绿色的气体在-.˚Cp的情况下氯以透明的琥珀色的液态形式存在。液氯通常装在钢制的氯瓶中储存、运输、氯气的比重是空气的2.倍而液氯的比重为水的.倍液氯蒸发非常快通常L液氯可蒸发成L氯气换句话说g液氯约蒸发.m氯气。
氯溶于水时会生成次氯酸次氯酸可以快速进入细胞膜破坏细胞组织从而起到杀菌消毒的作。
氯作为一种强氧化性消毒剂由于其杀菌能力强价格低廉使简单是目前污水消毒中应最广泛的的消毒剂已经积累了大量的践经验。氯气消毒自98年问世以来随着而水质分析技术的不断完善和发展科学家们对液氯消毒在水处理上的应重新进行了评估和研究发现氯气消毒具有以下缺点
①氯会与水中腐殖酸类物质反应形成致癌的卤代烃THMs；
②氯会与酚类反应形成有怪味的氯酚；
③氯与水中的氨反应形成消毒效力低的氯胺而且排入水体后对鱼类有危害；
④氯在PH值较高时消毒效率大幅度下降
⑤氯长期使会引起某些生物的抗药性。
有鉴于此人们对其他的代消毒剂产生了很大的兴趣并进行了广泛的研究其中二氧化氯在最近几年是引起了人们的几大关注。
二氧化氯消毒
二氧化氯于88年首先由HumpHryry氯酸钾与硫酸反应时发现。92年被于纸浆的漂白。在水处理中应始于9年当时美国的NigrFlls水厂为控制水中藻类繁殖与酚法染所产生的气味率先使二氧化氯或得成功。目前在欧美国家二氧化氯在水厂中的使已经日趋普遍。
二氧化氯CLO2分子量7.7是一种黄绿色气体具有与氯相同的刺激性气味其沸点为˚C凝固点为-9˚C。二氧化氯的气体极不稳定在空气中浓度为时就可能发生爆炸在˚C时会剧烈分解。二氧化氯的水溶液在较高温度与光照下会生成CLO2与CLO因此应在避光低温处存放。二氧化氯溶液浓度在g/L以下时基本没有爆炸的危险。
由上可知二氧化氯的气体和液体都极不稳定不能像氯气那样装瓶运输只能在使现场临时制备。研究表明将二氧化氯吸收在含特殊稳定剂如碳酸钠、硼酸钠及过氧化物的水溶液中制成稳定的二氧化氯溶液浓度在2该溶液可长期进行储存无爆炸危险使也很方便。
在试验研究表明二氧化氯对大肠杆菌、脊椎灰质炎病毒、甲肝病毒、兰泊氏贾第虫胞囊、尖刺贾第虫胞囊等均有很好的杀灭作效果优于自由氯。与氯不同二氧化氯的一个重要特点是在碱性条件仍具有很好的杀菌能力。由于二氧化氯不会与氨反应因此在高PH值的含氨的系统中可发挥很好的杀菌作。而且二氧化氯对藻类也具有很好的杀灭作。
二氧化氯与腐殖酸、富量酸和灰黄作都不会生成三氯甲烷主要生成苯羧酸、二元脂肪酸、羧酸基二羟乙酸、一元脂肪酸四类氧化产物它们的至突变性比较低。
但应二氧化氯消毒也存在一些问题入到水中的二氧化氯有7转变为CLO2-与CLO-很试验表明CLO2-与CLO-对血红细胞有损害；对碘的吸收代谢有干扰还会使血液胆固醇升高；使二氧化氯消毒水有特殊的气味据调查这是由于从水中现出的二氧化氯与空气中的有机物反应所致。
臭氧消毒
臭氧是强氧化剂臭氧氧化和氯化一样既起消毒作又起氧化作但是臭氧的消毒能力和氧化性都比氯强能氧化水中的有机物并能杀死病毒、芽孢及细菌。臭氧都是在现场空气或氧通过臭氧发生器制产率分别为和2。
臭氧作为消毒剂的历史几乎和氯一样长9年法国尼斯的水厂首次使臭氧对饮水进行消毒美国的工程师于2世纪7年代初开始臭氧代替氯消毒污水。根据目前的研究可发现
①臭氧消毒反应迅速杀菌效率高同时能有效地去除水中残留的有机物、色、嗅、味等受PH值、温度的影响很小。
②臭氧能够减少水中THMs等卤代烷类消毒副产物的生成量。
③臭氧消毒可以降低水中总有机卤代物的浓度。
