00吨污水处理工程及再生水利用工程设计方案

1 300 吨污水处理工程及再生水利用工程设计方案 第一章 概 述 由云南新天地实业发展有限公司投资兴建的新天地商业广场 其污水主要来源于小区生产废水，还有部分生活污水，属于一般有机综合废水；该废水直接排放会对周边环境造成污染，需要处理后达标排放，而且该小区绿化用水又需大量的自来水；由于小区废水量较小，故选择采用我公司研发的一体化水处理设备处理该小区的废水，这样一方面该小区的废水可以达到国家排放标准进行排放，不会对周边环境造成污染；另一方面作为绿化用水，又可节省大笔的自来水费 的开支，同时也符合国家节水的政策。 污水总量： 300m3/d，即 h 该污水处理站设计方案主要在技术、经济、管理和运行等几个方面进行了综合考虑，推荐了以 行了工程设计和经济分析。 则和范围 1、建设单位提供水量、水质资料及相应要求； 2、中华人民共和国环境保护法（ 1989年 12月）； 3、中华人民共和国水法（ 2002年 8月）； 4、排污费征收标准及计算方法（国家发展计划委员会、财 政部、国家环保总局、 2 国家经济贸易委员会第 31号令）； 5、城镇污水处理 厂 污染物排放标准（ 2002）； 6、 城市污水再生利用 环境景观用水水质 ( 6、地表水环境质量标准（ 2002）； 7、城市污水处理 厂 附属建筑和设备设计标准（ 8、带式压滤机污水污泥脱水设计规范（ 95）； 9、泵站设计规范（ 50265 10、鼓风曝气系统设计规范（ 97）； 11、 栅条、网格絮凝 池设计标准 （ 88） 12、室外排水设计规范（ 13、给水排水构筑物施工及验收规范（ 14、给水排水工程管道结构设计规范（ 15、给水排水管道工程施工及验收规范（ 16、地下工程防水技术规范（ 17、 工程结构可靠度设计统一标准 （ 18、 压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范 （ 19、混凝土结构设计规范（ 50010 20、砌体结构设计规范（ 50003 21、建筑抗震设计规范（ 22、建筑地基基础设计规范（ 23、建筑结构荷载设计规范（ 24、建筑防雷设计规范（ 25、 10（ 26、 通用用电设备配电设计规范 （ 3 27、 工业与民用电力装置的接地设计规范 （ 28、低压配电装置及线路设计规范 （ 29、城市污水处理及污染防治技术政策（建成 2001124号） 30、工程建设标准强制性条文（建标 2002202 号） . 选用运行安全可靠、经济合理的工艺流程； . 采用先进的技术和设备，合理利用资金，提高污水处理站的自动化程度和管理水平； . 根据基础设施统一规划、分步实施的方针，在方案设计中充分考虑远、近期结合，为发展留有余地； . 污水处理站的位置，应符合城市规划要求，位于城市下游，与周边有一定的卫生防护带，靠近受纳水体，少占农田； . 严格 执行国家和地方现行有关标准、规范和规定。 本方案编制范围为：通过对类似生活污水水质情况的综合分析，提出可行性方案，最终推荐最优方案；内容主要包括污水处理工艺流程、设备选型、污水构筑物及附属工程、污水处理站内管道工程（不含站外输送管道及设备）、电气自控工程、设备安装调试和运行管理等进行综合规划设计。 第二章 拟建项目背景 生活污水未经达标处理就直接排入河流，严重污染了水源，影响了城镇卫生，因此解决城镇废水排放问题已迫在眉睫，拟建一座污水处理站，为达到城镇污水 处理站污染物排放标准（ 2002） 一级 市污水再生利用 环境景观用水水质 (观赏性景观用水水质（河道类）标 4 准 ，处理量为 300吨 /天。 污水处理站的建设，正是保护自身环境，提高城市文明水平和市民健康水平，促进城市发展的必要措施。 因此，该污水处理站的建设是必要的。 由于无污水进水水质参数，现暂拟定该镇的污水浓度为： 50，00， 75， 0， 为 ， 其它城市污水处理系统的水质相似；污水中可能存在少量工业废水，由于工业废水要求经过处理后排入城市管网，因此污染物浓度不高；混合后的废水 B/，污水是可以进行生化处理的。 污水处理站对污水中主要污染物质的处理程度是确定处理工艺流程的基本依据。 污水处理程度的确定对受纳水体的环境影响，对工程建设费用及长期的运转费用都是至关重要的，必须慎重对待。 污水处理站出水根据受纳水体类别和排放标准，污水处理后应达到城镇污水处理站污染物排放标准（ 2002）的一级 城市污水再生利用 环境景观用水水质 (观赏性景观用水水质（河道类）标准。 即： 10mg/l 30mg/l 10mg/l 5 5mg/l ： l 设计出水水质 通过本工艺处理后，污水处理站的设计出水水质表下表： 项目 进水 出水 75 mg/l 10mg/l 50 mg/l 30mg/l 00 mg/l 10mg/l 0 mg/l 5mg/l 3 mg/l l 处理后污泥建议运往垃圾处理场集中处理，经有关部分检验确定安全无害后，也可用于农肥或供园林部门用于非娱乐场所的绿化和沙漠化的的土壤改良。 根据城镇总体规划，贯彻污水处理站布置应相对集中，成规模运行的原则；该污水处理站选址应综合考虑管网布置和现有人口分布特点。 、在满足排放标准的前提下降低工 程投资，简化操作管理。 、污水中氨氮的有效降解问题，本工艺方案的比选中必须考虑能够有效脱氮的工艺。 、污水中磷的有效去除问题，本工艺方案的比选中必须考虑能够有效脱磷的生化和化学法。 、采取稳妥可靠的消毒方式和消毒设备。 6 第三章 处理工艺方案选择 作为城市基础设施的重要组成部分和水污染控制的关键环节，城市污水处理站工程的建设和运行意义重大。由于城市污水处理站的建设和运行不但耗资较大，而且受多种因素的制约和影响，其中处理工艺方案的优化选择对确保处理站的运行性能和降低费用最 为关键，因此有必要根据确定的标准和一般原则，从整体优化的观念出发，结合设计规模、污水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择切实可行且经济合理的处理工艺方案，经全面技术经济比较后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。在污水处理站工艺方案确定中，将遵循以下原则： 1、技术成熟，处理效果稳定，保证出水水质达到国家规定的排放要求。 2、基建投资和运行费用低，以尽可能少的投入取得尽可能多的效益。 3、运行管理方便，运转灵活，并可根据不同的进水水质和出水水质要求调整运行方式和工艺参数，最大限度的发挥处理装置和处埋构筑物的 处理能力。 4、选定工艺的技术及设备先进、可靠。 5、便于实现工艺过程的自动控制，提高管理水平，降低劳动强度和人工费用。 根据上述章节对污水水质的分析，本工程要求的污水处理程度较高，对 50%和 上，对污水处理工艺选择应十分慎重。本方案设计的污水处理工艺选择针对该城镇城污水量和污水水质以及经济条件考虑适应力强、调节灵活、低能耗、低投入、少占地和操作管理方便的成熟先进工艺。下面将对各种工艺的特点进行论述，以便选择切 实可行的方案。 7 在常规二级活性污泥法中，不同的污染物是以不同的方式去除的。 去除 污水中的 水中的无机颗粒和大直径的有机颗粒靠自然沉淀作用就可去除，小直径的有机颗粒靠微生物的降解作用去除，而小直径的无机颗粒 (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、网络作用，与活性污泥絮体同时沉淀被去除。污水站出水中悬浮物浓度不仅涉及到出水 标，出水中的 指标也与之有关。这是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，因此较高的出水悬浮物含量会使得出水的 增加。因此，控制污水站出水的 是很重要的。 为了降低出水中的悬浮物浓度，应在工程中采取适当的措施，例如采用适当的污泥负荷以保持活性污泥的凝聚及沉降性能，充分利用活性污泥悬浮层的吸附网络作用等。在污水处理方案选用正确、工艺参数取值合理和优化单体构筑物设计的条件下，完全能使出水 0 去除 污水中 后对污泥与水进行分离来完成的。 活性污泥中 的微生物在有氧的条件下将污水中的一部分有机物用于合成新的细胞，将另一部分有机物进行分解代谢以便获得细胞合成所需的能量，其最终产物是 2O 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降解有机物 )直接进入细胞内部被利用，而非溶解性有机物则首先被吸附在微生物表面，然后被酶水解后进入细胞内部被利用。由此可见，微生物的好氧代谢作用对污水中的溶解性有机物和非溶解性有机物都起作 8 用，而且代谢产物是无害的稳定物质，因此，可以使处理后污水中的残余 据国外有关设计资料， 在污泥负荷为 d 以下时，就很容易使得出水 0以下。 去除 污水中的 除的原理与 水站出水中的剩余 决于原污水的可生化性，它与城市污水的组成有关。从理论上讲， 际运行资料表明 3时才使反硝化正常运行，本工程 生物脱氮是可行的。同样 26 同样可以满足生物除磷要求。 艺 活性污泥法工艺是一种应用最广泛的污水好氧生化处理技术，其主要由曝气池、二沉池、曝气系统以及污泥回流系统等组成。污水经过初次沉淀池后与二次沉淀池底回流的活性污泥同时进入曝气池，通过曝气，活性污泥呈悬浮状态，并与污水充分接触。污水中的悬浮固体和胶状物质被活性污泥吸附，而污水中的可溶性有机物被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的营养物质，代谢转化为生物细胞，并氧化成为二氧化碳，非溶解性有机物需先转化成溶解性有机物，而后才被代谢和利用，污水由此得到净化。净化后污水与活性污泥在二次沉淀池内进行泥水分离，上层清液出水 排放；分离浓缩后的污泥一部分返回曝气池，以保证曝气池内保持一定浓度的活性污泥，其剩余污泥由系统排出。主要目的是降低污水中以 着水体富营养化问题的日益严重，氮、磷等无机污染物的危害引起了人们的足够重视使得脱氮除磷工艺应运而生，如 A/O， A/A/O、 中 易发生污泥膨胀和自动化管理程度高等优点而得到广泛应用，该工艺具有工艺成 9 熟、脱氮除磷效果好等特点。 因其构筑物呈封闭沟渠而得名，属于活性污泥法 的一种改型，能够同时实现有机物氧化、氮硝化。目前常用的几种商业性氧化沟有荷兰 司 60 年代开发的 国 麦 我国，氧化沟工艺是使用较多的工艺。 与其它生物处理工艺相比，有以下技术、经济方面的特点： a工艺流程简单，构筑物省、运行管理方便； b曝气设备和构造形式多样化，运行灵活； c处理效果稳定，出水水质量耗，并可实现脱氮除磷； d基建投资省，运行费用低； e产泥量少、污泥性能好； f能承受水 量、水质冲击，对高浓度工业废水有很大的稀释能力。 该工艺的缺点是不适合小水量的处理。 艺是一种生物吸附 降解两段活性污泥工艺， A 段负荷高，曝气时间短， 右，污泥负荷高 2d ， B 段污泥负荷较低，为 d ，该段工艺有机物、氮和磷都有一定的去除率，适用于处理浓度较高，水质水量较大的污水，通常要求进水 50 ， 艺才有明显优势。 进一步硝化，以提高出水水质，去除生物处理的剩余氨氮。近几年又开发出多种形式，使此工艺适用于对原污水进行硝化与反硝化处理。它通过内设生物填料使微生物附着其上，污水从填料之间通过，达到去除 10 有机物、氨氮和 期局限于实验研究阶段，但近十年来，由于自动控制、生物选择器、机械制造方面的技术突破才使得这一工艺真正应用于生产实践，目前该工艺的应用正在我国逐步兴起。 它是一个完整的操作过程，包括进水、反应、沉淀、排水排泥和闲置 5 个阶段。 有以下特点： A生物反应和沉淀池在一个构筑物内完成，节省占地，土建造价低； B具有完全混合式和推流式曝气池的优势，承受水量水质冲击负荷能力强； C污泥沉降性能好，不易发生污泥膨胀； D对有机物和氮的去除效果好； 但传统的 艺除磷的效果不理想，主要表现在：对脱氮除磷处理要求而言，传统 由于这种考虑与脱氮或除磷所需要的环境条件相背，因而在实际运行中往往削弱脱氮除磷效果。就除磷而言，采用非限量或半 限量曝气进水方式，将影响磷的释放；对脱氮而言，则将影响硝化态氮的反硝化作用而影响脱氮效果。 生物接触氧化法在污水处理领域应用广泛，处理效果较好。生物接触氧化法也称淹没式生物滤池，其在池内设置填料，结实充氧的污水与长满生物膜的填料相接触，在生物膜的作用下，污水得到充分净化。在运行初期，少量的细菌附着于填料表面，由于细菌的繁殖逐渐形成很薄生物膜。曝气装置不断向池内充氧，增加污水中的溶解氧。在溶解氧和食物都充足的条件下，微生物的繁殖十分迅速， 11 生物膜逐渐增厚。溶解氧和污水中的有机物凭借 扩散作用，为微生物所利用。但当生物膜达到一定厚度时，氧已经无法向生物膜内层扩散，好氧菌死亡，而兼性细菌、厌氧菌在内层开始繁殖，形成厌氧层，利用死亡的好氧菌为基质，并在此基础上不断发展厌氧菌，数量上不断增加。但厌氧菌经过一段时间后在数量上逐渐开始下降，加上代谢气体产物的逸出，使内层生物膜大块脱落。在生物膜已脱落的填料表面上，新的生物膜又重新发展起来。在接触氧化池内，由于填料表面积较大，所以生物膜发展的每一个阶段是同时存在的，使去除有机物的能力稳定在一定的水平上。生物膜在池内呈立体结构，对保持稳定的处理能力有利 。生物接触氧化法的缺点是不能有效去除污水中的氨氮和总磷。 艺是于 1968 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 1976年建成了世界上第一座 后在日本、加拿大、美国和澳大利亚等得到了广泛推广应用。目前，在全世界已建成投产了 300 座 1986年。美国环保局正式将该工艺列为革新技术。 1988 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 。 每个 生物选择区、兼氧区和主反应区。 生物选择区是设置在 积约为反应器总容积的 10%），水力停留时间为 常在厌氧或兼氧条件下运行。生物选择器是根据活性污泥反应动力学原理而设置的。通过主反应区污泥的回流并与进水混合，不仅充分利用了活性污泥的快速吸附作用而加速对溶解性底物的去除，并对难降解有机物起到良好的水解作用，同时可使污泥中的磷在厌氧条件下得到有效的释放。在完全混合反应区之前设置选择器，还有利于改善污泥的沉降性能，防止污泥膨胀问题的发生 。此外，选择器中还可发生比较显著的反硝化作用（回流污泥混合 12 液中通常含 2mg/l 左右的硝态氮），其所去除的氮可占总去除率的 20%左右。选择器可定容运行，亦可变容运行，多池系统中的进水配水池也可用作选择器。由主反应区向选择区回流的污泥量一般以每天将主反应器中的污泥全部循环一次为依据而确定其回流比。 兼氧区不仅具有辅助生物选择区对进水水质水量的缓冲作用，同时还具有促进磷的进一步释放和强化氮以硝化的作用。 主反应区是最终去除有机底物的主场所。运行中，通常将主反应区的曝气强度加以控制，以使反应区内处 于 好氧状态，而活性 污泥结构内部则基本处于缺氧状态，溶解氧向污泥絮体的传递受到限制，而硝态氮从污泥内向主体溶液的传递不受限制，从而使主反应区中同时发生有机污染物的降解以及同步硝化和反硝化作用。 污水连续不断进入选择区，微生物通过酶的快速转移机理，迅速吸附污水中约 85%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、 和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，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。 艺的运行模式与传统 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。从进水到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： 充水 /曝气 在曝气时同时充水，如要用 6小时循环周期，则充水 /曝气为 4小时。 沉淀 停止进水和曝气，沉淀时间一般采用一小时，形成凝絮层，上层为清液。高水位时 合液悬浮固体是指曝气池中废水和活性污泥的混合液体的悬浮固体浓度）约为 l，沉淀后可达 10g/l。 13 滗水 继续停止进水和曝气，用滗水器排出，滗水器为整个系统中的关键设备，滗水器根据事先设定的 高低水位由限位开关控制，可用变频马达驱动，有防浮渣装置，使出水通过无渣区经堰板和管道排出。 闲置 在实际运行中，滗水所需时间小于理论时间，在滗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 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，因此在第一个池子进行沉淀和滗水时，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，一般在沉淀和滗水时须停止进水和曝气。与传统的污泥法相比， 出水水质好 污水流入预反应区，活 性污泥在高负荷条件下强化了生物吸附作用，并促使了微生物的增殖，有效地抑制了丝状菌的繁殖。整个反应池内微生物一直可保持较高浓度，低水位时其 l 左右，低食料比使处理过程较为稳定彻底。 池内污水的流速为 /分。即使有一个小部分水在滗水阶段后期进入主反应池。也因经过污泥沉降层的阻挡而改变了运行的方向，不会形成短流。 反应池在沉淀时起沉淀作用。由于此阶段已停止曝气，只有进水而无出水，沉淀过程处理半静止状态。其水力负荷为 体表面负荷值为10此污泥沉淀 时间充分。固液分离效率高。 通过控制合适的曝气、停气，为硝化细菌和反硝化细菌创造了适宜的反硝化脱氮条件。此外还利用污泥在厌氧和好氧的不同环境中吸收和贮藏磷的能力达到除磷的目的。 14 对冲击负荷的适应性强 应池可以通过调节池周期来适应进水量和水质的变化。已有的运行资料表明，在流量冲击和有机负荷冲击超过设计值 2理效果仍然令人满意。 活性污泥性能好 已有的运行资料表明， 艺中活性污泥沉降指数 小于 150，已建成的处理站中从未发生污泥膨胀的异常现象 。 投资和占地面积小 艺不设初沉池、二沉池、污泥消化池等构筑物。污泥不需回流，减少了构筑物及管道。其投资和占地面积大大减少。 能耗低 行时，曝气时间短，氧利用率高，且无污水回流设备，故其能耗较低。 产生的剩余污泥定期排入污泥浓缩池，通过浓缩，同时投加脱磷剂固定其中的磷酸盐，避免污泥中的磷释放到污水中，上清液返回调节池处理，底泥定期吸出填埋或作堆肥。 按照一级排放标准，所选工艺方案必须具有脱氮除磷功能，而常规二级处理达不到 这要求。因此，必须对污水脱氮除磷工艺进行分析。 1、氮的去除 污水脱氮方法主要有物理化学法和生物法两大类，目前生物脱氮是主体，也是城市污水处理中经济和常用的方法，其脱氮工艺形式较多，原理相同；物理化学脱氮主要有折点氯化法去除氨氮、选择性离子交换法去除氨氮、空气吹脱法去除氨氮。 15 a、物理化学脱氨 折点氯化法去除氨氮 折点氯化法去除氨氮是将氯气或次氯酸钠投入污水中，将污水中 2的化学脱氮工艺。其最终化学反应可表示为： +投加量与 ，由于污水水质的不同，投加量将 大于理论计算值。 此外，折点氯化法还需要消耗水中碱度，理论计算 1 N 碱度 (以 ，一般需向污水中投加 石灰来补充污水碱度的不足；并且尚需对出水余氯进行脱除，以免毒害鱼贝类水生生物，余氯脱除可用还原剂二氧化硫将余氯还原成氯离子或用活性炭床过滤吸附。 采用折点氯化法脱氨氮，工艺复杂，投氯量大，再加上补充碱度、余氯脱除等工艺环节，而且投氯尚会产生一些新的有毒和有害物质，故从经济上，运行管理上和环境上 分析均不适宜于本工程。 选择性离子交换法去除氨氮 阳离子交换树脂的离子交换反应可用下式表示： 离子交换树脂对各种离子所表现的不同亲和力或选择性是离子交换的基本条件。目前在污水处理中主要采用沸石天然离子交换物质作为离子交换物质，但该法在国内尚无应用。 该法存在的主要问题是进入交换柱的 5，以免增加水头损失，堵塞沸石床；吸附饱和后必须对沸石进行再生，以恢复其离子交换能力；无运行管理经验。 空气吹脱法去除氨氮 16 污水中的氨氮大多以铵离子 (和游离氨 (式存在，并在水中保持如下平衡： +H+ 当 升高时，平衡向右移动，污水中游离氨的比率增加，当 升高到 11 左右时，水中的氨氮几乎全部以 加以搅拌、曝气等物理作用可使氨气从水中向大气转移。 氨吹脱包括三个工艺过程：一是提高污水 污水中 变为 是在吹脱塔中反复形成水滴；三是通过吹脱塔大量循环空气，增加接触，搅动水滴。 该工艺方案主要存在的问题是需对污水调节 加大量石灰，药剂投加量大，另外还产生大量的污泥，增加处 理难度和污泥处理量：由于需要大量循环空气，故动力费用较高；该方法在城市污水处理中尚无使用先例，也缺少运行管理经验，因此不推荐采用。 综上所述，物理化学法脱氮从经济、管理等方面均不适宜在污水处理中使用。 b、生物脱氮 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之中。在原污水中，氮以 两种形式的氮合在一起称之为凯氏氮，用 原污水中的 括亚硝酸盐 几乎为零，故通常进水总氮即近似等于凯氏氮。氮也是构成微生物的元素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 。在有机物被氧化的同时，污水中的有机氮也被氧化成氨氮，并且在溶解氧充足、泥龄足够长的情况下进一步氧化成硝酸盐。因为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，因此氮是污水处理站出水的控制指标之一。 17 反硝化菌在缺氧的情况下可以利用硝酸盐 (的氮作为电子受体，氧化有机物，将硝酸盐中的氮还原成氮气 (从而完成污水的脱氮过程，生物脱氮工艺是目前广泛采用的污水处理工艺。 由此可见，要达到生物脱氮的目的，完全硝化 是先决条件。因为硝化菌属于自养菌，其比生长率 n 明显小于异养菌的生长率 h ，生物脱氮系统维持硝化的必要条件是 nh ，也就是说系统必须维持在较低的污泥负荷条件下运行，使得系统泥龄大于维持硝化所需的最小泥龄。根据大量的试验数据和运转实例，设计污泥负荷在 d 及以下时，就可以达到硝化及反硝化的目的。 污水除磷主要有生物除磷和化学除磷两大类。对于城市污水一般采用生物除磷为主，必要时辅以化学除磷作为补充，以确保出水的磷浓度在标准以内。 化学除磷主要 是向污水中投加药剂，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除去。固液分离可单独进行，也可与初沉污泥和二沉污泥的排放相结合。按工艺流程中化学药剂投加点的不同，磷酸盐沉淀工艺可分成前置沉淀、协同沉淀和后置沉淀三种类型。前置沉淀的药剂投加点是原污水进水处，形成的沉淀物与初沉污泥一起排除；协同沉淀的药剂投加点包括初沉出水、曝气池及二沉池之前的其它位置，形成的沉淀物与剩余污泥一起排除；后置沉淀的药剂投加点是二级生物处理之后，形成的沉淀物通过另设的固液分离装置进行分离，所括澄清池或 滤池。化学除磷的药剂主要包括石灰、铁盐和铝盐。 投加石灰法 向污水中投加石灰，污水中磷酸盐与石灰的化学反应可用下式表示： 18 34a 5(+3水碱度所消耗的石灰量通常比形成磷酸钙类沉淀物所需的石灰量大 几个数量级，因此石灰法除磷所需的石灰投加量基本上取决于污水的碱度， 而不是污水的含磷量，满足除磷要求的石灰投加量大致为总碳酸钙碱度的 石灰法除磷的 通常控制在 10以上，由于过高的 以石灰法不能用于协同 沉淀，只能用于前置沉淀和后置沉淀法除磷。 投加铁盐和铝盐 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碱度的反应可以表示如下： 硫酸亚铁混凝： 32 主反应： +3 副反应： 22H) 3+3+6酸铝混凝： 主反应： 14H 2O+2+32-+14反应： 14H 2O+6H) 3+32-+64见，铁盐和铝盐均能与磷酸根离子 (用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 般去除 1特定的污水，金属盐投加量需通过试验确定，进水 应的投加量也不同。 化学除磷方法的产泥量将增加，仅由沉淀剂与磷酸根和氢氧根结合生成的 19 干泥量为 此之外，还要考虑附带的其它沉淀物，因此，在实际应用中应按每 在初沉池投加化学药剂，初沉池产泥量将增加 50如设后续生物处理，则全站污泥量增加 60 70；在二沉池投药，活性污泥量增加 35 45%，全站污泥量将增加 10 25。 化学除磷的优点是工艺简单，除加药设备外不需要增加其它设施，因此特 别适用于旧站增加除磷设备，缺点是药剂消耗量大，剩余污泥量增加，浓度降低，体积增大，使污泥处理的难度增加，同时还要消耗水中碱度，影响氨氮硝化。因此，在二级生物处理工艺 中，仅当出水含磷要求较高时，才考虑化学法辅助除磷。 B生物除磷 生物除磷是污水中的聚磷菌在厌氧条件下，受到压抑而释放出体内的磷酸盐，产生能量用以吸收快速降解有机物，并转化为 羟丁酸 )存储起来。当这些聚磷菌进入好氧条件下时就降解体内储存的 于细胞的合成和吸磷，形成高浓度污泥，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加剩余污泥量，处理成本较低。缺点是为了避免剩余污泥中磷的再次释放，对污泥处理工艺的选择有一定的限制。 据资料介绍，在厌氧段释放 1有机物，经好氧分解后产生的能量用于细胞合成、增殖，能够吸收 2 磷。因此磷的吸收取决于磷的释放，而磷的释放取决于污水中存在的可快速降解的有机物的含量，一般来说，这种有机物与磷的比值越大，降磷效果越好。一般的活性污泥法，其剩余污泥中的含磷量为 2，采用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的 2 3倍，在设计中往往采用 3 5。生物除磷工艺的前提条件是聚磷菌必须在厌氧条件下受到抑制，而后进入好氧阶段才能增大磷的吸 20 收量。因此，污水除磷的处理工艺必须在曝气池前设置厌氧段。 根 据该城镇城污水处理站的进水水质和要求达到的出水指标，我们认为，最佳的处理工艺是生物除磷脱氮工艺，即 (深度 )二级生物处理工艺。 二氧化氯（ 被世界卫生组织（ 认的一种高效、广谱、强力杀菌剂，也是 2003 年中国在抗击 “ 非典 ” 过程中，国家卫生和环保部门推荐使用的消毒剂之一。 化学法二氧化氯发生器由反应系统、吸收系统、供给系统和控制系统组成，结构合理，操作安全方便。维护简便、故障率低，在省内外各地医院的污水处理工程中被应用并得到很好的处理效果。所以，本方案选择二氧化氯为 该医疗污水的消毒药剂。 二氧化氯（ 菌消毒剂是美国八十年代开发的新产品 ,经过美国食品药物管理局 (美国环境保护署 (期科学的试验论证，确认它是杀菌、消毒、除臭的理想药剂，世界卫生组织确认其是一种高效强力广谱杀菌剂。二氧化氯药剂由此被国际卫生组织公认的液氯、漂白粉精、优氯净、次氯酸钠等氯系消毒剂最理想的更新换代产品。 二氧化氯消毒剂可以灭杀一切微生物，包括细菌繁殖体、细胞芽孢、真菌、分枝杆菌和肝炎病毒、各种传染病毒菌等。其对微生物的杀菌机理为：二氧化氯对细胞壁有较强的吸附穿透力，可有 效地使氧化细胞内含琉基的酶，快速的抑制微生物蛋白质的合成来破坏微生物。二氧化氯的消毒能力和氧化能力远远超过氯气，不会像氯气那样生成对人体有害的有机卤化物和三卤甲烷（致癌物质）。能有效的破坏酚、硫化物、氰化物等有害物质。 二氧化氯发生器工作原理： 化学方程式： 21 +5料供应系统内的氯酸钠水溶液和盐酸（浓度 30在计量调节系统、电控系统的作用下被定量输送到反应罐内，在一定温度下经过 负压曝气反应生成二氧化氯和氯气的气液混合物，经吸收系统吸收制成一定浓度的二氧化氯混合消毒液，投加到待处理的水中或需要消毒的物体，完成二氧化氯和氯气的协同消毒、氧化等作用。 污泥是水处理工程的副产物，包括筛余物、沉泥、浮渣和剩余污泥等。污泥体积约占处理水量的 如污水进行深度处理， 总之，污泥处理和处置的目的是减量、稳定、无害化及综合利用。脱除污泥水分，缩小污泥体积的方法主要有浓缩、调理、脱水和干化；稳定污泥中有机物主要通过消化、焚烧、 氧化和消毒等。 影响污泥浓缩和脱水性能的主要因素是颗粒的大小，表面电荷水合的程度以及颗粒间的相互作用。其中污泥颗粒大小是影响污泥脱水性能的重要因素，污泥颗粒越小，颗粒的比表面积越大，这意味着更高的水合程度和对过滤的更大阻力及改变污泥脱水性能更多的化学药剂。 污泥调理的目的就是要克服水合作用和静电排斥作用，增大污泥颗粒，使其易于浓缩和过滤。其途径有二：一是加入混凝剂，改变颗粒表面性质，使其脱稳并凝聚起来，二是改善污泥颗粒间的结构，减小过滤阻力，使其不堵塞过滤介质。 22 污泥浓缩的目的是 降低污泥含水率，减少污泥体积，以利于后续处理和利用。 常用的污泥浓缩方法分：重力浓缩法、气浮浓缩法和离心浓缩法，它们各有优点，可根据实际情况选用。 常用污泥浓缩方法及比较 浓缩方法 优点 缺点 适用范围 重力 浓缩法 贮泥能力强、动力消耗小、操作方便 占地面积大、浓缩效果一般、浓缩后含水率较高 主要用于浓缩初沉污泥、初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥 气浮 浓缩法 占地面积小、浓缩效果好、浓缩后含水率低，臭气少 占地面积、运行费用小于重力浓缩法，但动力消耗、操作要求高于重力浓缩法 主要用于浓缩初沉污泥、初 沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥；特别适用于浓缩过程中易发生污泥膨胀、易发酵的剩余活性污泥和生物膜法污泥 离心 浓缩法 占地面积很小、处理能力大、含水率低、全封闭、无臭气 专用离心机价格高，电耗是高，操作要求高 目的主要用于难以浓缩的剩余活性污泥和场地小，卫生条件要求高，浓缩后污泥含水率很低的场合 污泥脱水主要分自然干化和机械脱水两种，其中以机械脱水应用广泛。 各种脱水方法的比较 方法 优点 缺点 适用范围 机械 脱水 板框压滤机 间歇脱水 液压过滤 泥饼含固率高 、 固体回 收率高 、 药品消 耗少、 滤液清澈 间歇操作、过滤能 力较低基建设备投 资大 其他脱水设备适用的场合需要减少运输、干燥或焚烧费用，降低填埋用地的场合 带式压滤机 连续脱水 机械挤压 机器制造容易，附属设备少，投资、能耗低连续操作，管理简便、脱水能力大 聚合物价格贵，运 行费用高脱水效率 不及板框压滤机 特别适用于无机 性污泥的脱水 23 离心机 连续脱水 离心力作用 基建投资少、占地少、设备结构紧凑不投加或少投加化学药剂、处理能力大且效果好，总处理费用较低自动化程度高，操作简便 国内目前多采用进 口离心机，价格昂 贵电力 消耗大，污 泥中含有沙砾，容 易磨损设备有一定 噪声 不适用于密度 差很小或液相 密度大于固相 的污泥脱水 自然干化 污泥干化场 间歇运行 自然蒸发和渗滤 基建投资少、设备投资少操作方便、运行费用低、劳动强度大 占地面积大、卫生 条件差受污泥性 质和气候影响大 用于渗滤性能好的 污泥脱水气候比较 干燥的地区，多雨 地区不宜建于露天 环境条件允许的地区 污泥经过以上浓缩、调理、脱水、干燥等处理后，可利用和处置，主要有农业利用、工业利用和最终处置。 农业利用可把污泥作为肥料或饲料，工业利 用可将污泥燃烧后的灰做建筑材料，污泥消化产生的气可做动力燃料，污泥最终处置可进行填埋和投海处理。 平均总流量： 300m3/d 平均时流量： h 总变化系数： 时最大流量： h 50mg/l 75mg/l 50mg/l 氨氮： 30mg/l 总氮： 40mg/l 总磷： 3mg/l 6污水处理工艺选择 24 根据综合分析，为使该废水达到排放标准则应考虑使用具有脱氮除磷功能的生物处理工艺。 脱氮除磷处理选择以 合其他物理化学法，能有效降低废水中的各项污染指标，从而使废水达标排放。 根据综合分析，为使该废水处理产生的剩余污泥进行有效的处理和处置，应先将污泥的体积缩小，可通过浓缩和脱水来达到，该方法具有运行方便、效果好等特点。污泥浓缩选择重力浓缩法自然浓缩，污泥脱水装置选择 带式 压滤机。 流程图 生活污水 混合液回流 栅井 调节池 过滤 消毒池 栅渣外运 污泥排放 剩余污泥 达标排放 污泥外运 带式 压滤机 污泥浓缩池 压滤液回集水井 上清液回集水井 图 1艺流程图 生活污水自流进格栅井，通过粗细格栅去除粗大的固体杂质后汇集自流至调节池，进行水质水量的调节后泵入 这里， 污水中的悬浮固体和胶状物质被活性污泥吸附，而污水中的可溶性有机物被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的营养物质，代谢转化为生物细胞，并氧化成为二氧化碳，非溶解性有机物需先转化成溶解性有机物，而后才被代谢和利用，污水由此得到净化 。 排水通过滗水器排入消毒池，依靠二氧化氯发生装置投加的氯有效杀灭污水中的病原体和细菌。最终出水通过流量 25 计、 的污泥进入污泥浓缩池，经重力浓缩后泵入带式压滤机脱水，脱水后的污泥可外运堆肥或填埋。 第四章 污水处理站推荐方案工程设计 该城镇污水处理站主体采用 艺，污水处理站处理总量 300m3/d，其主要工程内容为： 预处理系统主要包括进水格栅井、调节池，对进水进行初步处 理，能有效去除废水中的大体积、大颗粒污染物。 格栅井 主要作用为清除大体积、大颗粒栅渣，保护水泵不至于堵塞。 采用 如下 方式运行，在前段设进水方闸门 1道，尺寸： LB=40000配 段设粗细 1道格栅，粗格栅选用人工平板格栅 2 台， LB 150000间隙 25格栅选用机械旋转式格栅机 1台，设备宽 30026 间隙 5段设方闸门 1 道，尺寸： LB=40000配手动启闭装置，便于机械井内设备的检修。 格栅井尺寸： 20005 00500有效高度： 量： 1座 材质：钢筋混凝土 构造：全地埋 调节池 主要对污水进行水质、水量的调节，缓冲高峰时期的污水量，保护后续污水处理设备。调节池提升泵选型由 决定， 6h 为 1 个周期，每周期进水 250水 2h， 2 池交替运行，则泵的流量为 选用 4 台自吸式排污泵 802 用 2备）， Q 15m3/h， H=10m， P 泵运行采用时序控制，并通过液位变送器设置高、低液位报警系统。池中设潜水搅拌机 台，功率 于起搅拌混合作用。设水力停留时间为 4h，则调节池有效容积为 调节池尺寸： 500050004500效高度： 量： 1座 材质：钢筋混凝土 构造：半地埋 是整个污水处理系统的主要处理部分， 通过曝气 使 活性污泥呈悬浮状态，并与污水充