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城市污水处理工艺对水质提升效果的比较研究 摘要 包头市是我国北方新型工业城市，同时也是资源型缺水严重城市。近年来， 工业的迅猛发展与水资源紧缺的矛盾曰益突出。包头市现有城市污水处理厂大 多建设较早，受当时环境、技术等因素制约，所采用的工艺技术相对落后，存 在着出水无法稳定达标、中水利用率低等问题。北方地区城市污水处理厂在面 对新一轮提标的要求下，升级改造迫在眉睫。改造后的污水厂排放标准将提高 到城镇污水处理厂污染物排放标准( g b l 8 9 1 8 2 0 0 2 ) 中的一级a 标准。 本课题对国内城市污水处理现状和工艺决策方案进行了综述。收集和整理 了包头市现有5 座城市污水处理厂的处理规模、处理工艺、进出水水质等资料， 通过分析不同工艺相似水质污水处理厂的进、出水水质，比较不同处理工艺的 处理效果。通过设定相同处理规模及进、出水水质，探讨了不同工艺相同规模 污水处理厂的经济性。选择包头市现有五座污水处理厂中最需改造的污水处理 厂作为改造对象，结合工程实例，提出推荐改造方案，估算改造工程总投资及 运行成本。 研究结论如下： 1 包头市采用3 种不同二级处理工艺的现有污水处理厂对c o d c r 去除率均 在7 5 以上，其中脱氮除磷效果最佳的为采用水解酸化一二级上流生物滤池工艺 的万水泉污水处理厂，t 、一4 一、t p 的去除率分别达到7 4 4 9 、8 9 9 1 和 9 0 8 9 。而采用传统活性污泥工艺已无法满足脱氮除磷的排放要求。 2 在设定处理规模为2 0 0 0 0 吨天的条件下，3 种不同处理方法的二级处理 工艺主体部分工程投资最高的为改良a b o 工艺，投资达到1 1 8 3 9 9 万元。传统 活性污泥工艺和水解酸化+ 二级上流生物滤池工艺工程投资较接近，分别为 7 4 1 6 2 万元和7 6 7 4 0 万元。 3 选择北郊城市污水处理厂作为改造对象，通过工艺比选，确定a o + b a f 十 混沉组合处理工艺作为推荐改造方案。新增改造工程总投资为3 1 0 5 9 2 万元， 新增吨废水处理成本为0 2 3 7 元吨。 关键词：城市污水，升级改造，脱氮除磷，经济性 c o m p a r a t i v er e s e a r c ho i li m p r o v i n gw a t e r q u a l i t yb ym u n i c i p a l w a s t e w a t e rt r e a t m e n t t e c h n i q u e a bs t r a c t b a o t o ui san e wi n d u s t r i a lc i t yi nt h en o r t h e mc h i n aw h i c h i ss e r i o u ss h o r t a g eo f w a t e rr e s o u r c e i nr e c e n ty e a r s ，t h ec o n t r a d i c t i o nb e t w e e nt h e r a p i dd e v e l o p m e n to f i n d u s t r ya n dt h es h o r t a g eo fw a t e rr e s o u r c eb e c o m e sm o r ea n dm o r ep r o m i n e n t d u e t ot h ec o n s t r a i n to ft e c h n i c a la n de n v i r o n m e n t a lf a c t o r s ，t h em o s to fc i t y s e w a g e t r e a t m e n tp l a n t si nb a o t o ua r el a gi nt e c h n o l o g y ，a n ds o m e p r o b l e m ss t i l le x i s t s u c h a st h ee f f l u e n tc o u l dn o tm e e tt h ee m i s s i o ns t a n d a r ds t a b l y ，t h er e c l a i m e d w a t e rw i t h l o wr e u s el e v e la n ds oo n t h ec i t ys e w a g et r e a t m e n tp l a n t si nt h en o r t h e r nc h i n a n e e dt ou p g r a d i n ga n dr e g e n e r a t i o nf o rt h em o r es t r i c te m i s s i o ns t a n d a r d a n dt h e e f f l u e n t sw i l lm e e tt h ei - c l a s sac r i t e r i as p e c i f i e di nd i s c h a r g es t a n d a r do f p o l l u t a n t s f o rm u n i c i p a lw a s t e w a t e rt r e a t m e n t p l a n t ( g b18 9 18 2 0 0 2 ) t h ed o m e s t i cp r e s e n ts i t u a t i o no f c i t ys e w a g et r e a t m e n ta n dp r o c e s st e c h n o l o g y a r er e v i e w e di nt h i s1 s s u e t h ed a t a s u c ha sd e s i g nc a p a c i t y ，p r o c e s st e c h n o l o g ya n d w a t e rq u a l i t yp a r a m e t e r so fi n f l u e n ta n de f f l u e n to ft h e e x i s t i n g 5 c i t ys e w a g e t r e a t m e n tp l a n t si n b a o t o u ，w a sc o l l e c t t e dt oi n v e s t i g a t et h et r e a t m e n te f f e c t so f d i f f e r e n tp r o c e s s e s t h ei n v e s t m e n ta n do p e r a t i o nc o s to fd i f f e r e n tp r o c e s sw e r e i n v e s t i g a t e d a n dt h et e c h n i c a ls c h e m e ，i n v e s t m e n ta n do p e r a t i o nc o s to ft h ec i t y s e w a g e t r e a t m e n t p l a n t s w h i c hm o s t u r g e n c yn e e d t o r e g e n e r m ew e r e a l s o i n v e s t i g a t e d v 7 f h er e s u l t sw e r es h o w na sf o l l o w ： ( 1 ) t h er e m o v a lr a t eo fc o di nt h r e ed i f f e r e n tp r o c e s s e sw e r ea l la b o v e7 5 t h ep r o c e s sc o m b i n e dw i t hh y d r o l y t i ca c i d i f i c a t i o na n du p f l o wb i o l o g i c a la e r a t e d f i l t e r ，w h i c ho p e r a t e di nw a n s h u i q u a nc i t ys e w a g et r e a t m e n tp l a n t s ，w a sm o s t e f f e c t i v e f o rp h o s p h o r u sa n dn i t r o g e nr e m o v a l t h er e m o v a lr a t e so ft n ，n h + 4 一n a n dt pw e r e7 4 4 9 ，8 9 9 1 a n d9 0 8 9 ，r e s p e c t i v e l y w h i l et h ee f f l u e n to f t r a d i t i o n a la c t i v a t e ds l u d g ep r o c e s sc o u l dn o tm e e tt h ee m i s s i o n sr e q u i r e m e n t so f n i t r o g e na n dp h o s p h o r u s ( 2 ) t h ei n v e s t m e n t so f t h r e ed i f f e r e n tp r o c e s s i n gw e r ei n v e s t i g a t e di nt h es e t t i n g o fp r o c e s s i n gs c a l eo f2 0 0 0 0t o n s p e rd a y t h ei n v e s t m e n t so fa 2 op r o c e s s ， h y d r o l y t i ca c i d i f i c a t i o n + u p f l o wb i o l o g i c a la e r a t e df i l t e rp r o c e s sa n dt r a d i t i o n a l a c t i v a t e d s l u d g ep r o c e s s w e r e1l ，8 3 9 ，9 0 0 。0 0 r m b ，7 , 6 7 4 ，0 0 0 o o r m b a n d 7 , 416 ，2 0 0 0 0 r m b ，r e s p e c t i v e l y ( 3 ) t h e n o r t hs u b u r b c i t y s e w a g e t r e a t m e n t p l a n t w a ss e l e c ta s t h eo b j e c to fm o d i f i c a t i o n a n dt h er e c o m m e n d e d p r o c e s s w a sa o + b a f 十 c o a g u l a t i o n s e d i m e n t a t io n t h ei n v e s t m e n to ft h ea d d e d p r o je c t w a s 31 , 0 5 9 ，2 0 0 0 0 r m bw h i l et h ea d d e do p e r a t i o nc o s tw a s0 2 37 b m b p e rt o n k e yw o r d s ：m u n i c i p a l s e w a g e ，u p g r a d i n ga n dr e g e n e r a t i o n ，n i t r o g e na n d p h o s p h o r u sr e m o v a l ，e c o n o m i ca n a l y s i s v i 第一奄绪论 随着我国社会和经济的高速发展，水环境问题日趋严重，一方面是水资源短缺，另一方 面却是大量工业废水和生活污水排入水体，水污染程度持续加深”3 。2 0 0 9 年中国环境质量公 报表明：长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河和辽河七大水系总体为轻度污染。2 0 3 条 河流4 0 8 个地表水国控监测断面中，i - - i l l 类、v 类和劣v 类水质的断面比例分别为 5 7 3 、2 4 3 和1 8 4 。水体的主要污染指标为五日生化需氧量、高锰酸盐指数和氨氮，也 就是以有机污染物为主。其中，长江、珠江水质良好，松花江、淮河为轻度污染，黄河、辽 河为中度污染，海河为重度污染。另外，近两年来，黄河水系总体为中度污染，主要污染指 标为石油类、氨氮和五日生化需氧量。黄河干流水质总体尚可，但是黄河支流总体为重度污 染。针对目前严峻的水污染形势，增加水污染治理投资势在必行。而城市污水具有水量大、 水质较稳定，而且就近可得、易于收集、易于处理等特点，因此城市污水处理正在受到人们 的普遍关注。 1 1 国内外城市污水处理现状 城市污水系指纳入和将纳入城市污水收集系统的生活污水和工业废水之混合污水。城镇 是工业、人口、能源和物流高度密集的地方，随着经济发展，排放的工业废水、生活污水及 其他污染物逐年增加瞳，”，建设城市污水处理厂是控制城市水污染的一条有效途径。 城市污水处理厂在发达国家已有较成熟的经验h 。7 1 。如英国、德国、芬兰、荷兰等欧洲国 家均已投巨资对城市水污染进行治理，日本、新加坡、美国、澳大利亚等国家也对城市污水 处理给予了较大投资，特别是新加坡并没有走先污染后治理的道路，而是采取经济与环境协 调发展的政策。美国平均每5 0 0 0 人就有1 座污水处理厂，英国约每7 0 0 0 人1 座污水处理厂，瑞 典是目前污水处理设施最普及的国家，平均5 0 0 0 人1 座污水处理厂。这些国家经过几十年的努 力，污水处理率已经达到了9 0 以上，成功的解决了来自城市的水污染问题。同时一些国家开 始重视污水的回用，如以色列的污水回用率达到了9 0 。 上世纪末，我国城市污水年增排放量己达2 4 亿吨，而城市污水处理能力仅增加3 3 亿吨 年。8 ：，虽然本世纪初的l o 年，我国城市污水处理能力得到飞速发展，但是相对于城市污水量 的增加，我国的城市污水处理能力还是显得捉襟见肘，基础设施依旧薄弱，污水处理设备和 技术相对滞后，污水处理需求得不到满足，导致大量污水没有经过污水处理就排入江河流域 和澎泊海洋，对周边水体环境造成污染。2 0 0 7 年，全国“城考”城市生活污水集中处理率平 均为5 1 9 5 ，其中有1 6 2 个城市的生活污水未经二级处理且未达到排放标准 。目前，我困的 污水处理厂的实际情况是污水处理率低，很多老城区的排水管网甚至不成系统。城市污水处 理能力增速不能满足污水量增速、污水处理率低是造成我国水环境污染的主要原因，由此导 致了水环境的持续恶化，并严重制约了我国经济与社会的发展。目前我国绝大多数的城市污 水处理厂都采用运行稳定、操作简便、处理费用较低的生化处理工艺“，包括传统活性污泥 法、氧化沟法、a b 法以及s b r 法等，只有少数城市污水处理厂因其实际情况而选用物理或物化 的方法处理废水。 1 2 城市污水处理厂的工艺组成及特征 从世界范围看，城市污水处理技术经历了3 个发展阶段! ：1 1 | 。在发展的早期，人们认识到 有机污染物对环境生态的危害，从而把有机物即碳源生化需氧量( b o d 。) 和悬浮固体( s s ) 的去除作为污水处理的主要水质目标。到2 ( ) 世纪6 0 7 0 年代，随着二级生物处理技术在工 业化国家的普及，人们发现仅仅去除b o d 。和s s 还是不够的。氨氮的存在依然导致水体的黑臭 或溶解氧浓度过低，这一问题的出现使二级生物处理技术从单纯的有机物去除发展到有机物 和氨氮的联合去除，即污水的硝化处理。到2 0 世纪7 0 - 8 0 年代，由于水质富营养化问题的 目益严重，污水氮磷去除的实际需要使二级( 生物) 处理技术进入了具有除磷脱氮功能的深 度二级( 生物) 处理阶段。 污水处理所采取的具体工艺与很多因素有关，如进水水质、出水要求、处理量、投资大 小等，甚至还与气候条件有关。虽然污水处理工艺多种多样，但生物法仍是围内外城市污水 处理的主体工艺。 采用生物法处理城市污水已有悠久历史，其中牛物法包括：活性污泥法和生物膜法两大 类。 1 2 1 活性污泥法 活性污泥法有很多种形式，使用最广泛的主要有：传统活性污泥法，改进型活性污泥法， 如a o 、a 2 o 工艺、氧化沟工艺、s b r 工艺、a b 工艺等。 1 2 1 1 传统活性污泥工艺和其改进型a o 、a 2 0 工艺 传统活性污泥法是应用最早的污水处理工艺，它去除有机物的效率相对化学法很高，而 且能耗和运行费用都比较低，因而在早期污水处理厂建设中得到广泛应用。2 。传统活性污泥 法主要由普通曝气池、曝气系统、二沉池等部分组成。该系统有效运行需要合适的进水水质、 充足的活性污泥以及必要的曝气、沉淀分离和回流设备等条件。通常情况下，处理效率分别 为：c o d 。? 7 5 、b o d j 8 5 、s s 8 5 。 近2 0 年来，水体富营养化的危害越来越严重“1j “，脱氮除磷列入了城市污水处理的目标， 由于传统活性污泥法在脱氮除磷方面效果甚微u 。，传统活性污泥法各种改进型工艺应运而生： a o 法、a 2 o 法及其衍生工艺“”。a o 法是具有脱氮功能的缺氧一好氧组合工艺，将生物反 应器分成缺氧和好氧两部分的污水生物处理系统。污水经过预处理后，首先与好氧池回流的 混合液一起进入缺氧池，然后再与二沉池回流的污泥混合进入好氧池，通常情况下，处理效 率分别为：c o d 9 5 、b o d s 9 0 、s s 9 0 、总氮 8 5 ，可达到污水综合排放标准一级标准 要求。a 2 o ( a n a e r o b i c a n o x i c o x i c ) 法则是既脱氮又除磷的工艺。a 2 o 工艺是在传统活性 污泥法基础上发展起来的先进处理工艺，它利用生物处理法脱氮除磷，可获得优质出水。同 步脱氮除磷机制由两部分组成，一是除磷，聚磷菌在厌氧环境下d 0 传统活性污泥工艺。 水解酸化+ 两级上流生物滤池工艺中水解酸化主要针对来水中工业废水含量较高，废水 b c 比较低而设置，可以起到提高废水可生化性作用，同时水解酸化池的设置可以省去初沉 池的设置。两级上流生物滤池主要包含缺氧反硝化段和好氧硝化段，对于脱氮有着巨大的优 势h3 4 4 。，而对于除磷此工艺效果有限，数据中除磷率达到9 0 8 9 9 6 主要由预处理段加药混凝去 除。 新南郊城市污水处理厂废水t k n c o d n h n c o d = 5 4 3 3 6 1 4 0 0 = 0 0 8 8 ( 水质参数值见表 3 2 ) ，传统a 2 0 工艺要求t k n c o d 1 2 0 c 时的控制指标，括号内数值为水温曼1 2 0 c 时的控 制指标。 4 3工艺选择 4 3 1 改造设计原则 根据本项目的实际情况，以及建设单位要求改造设计原则如下： 令严格执行各项规定，确保污水处理达到最新标准； 令采用成熟、先进、稳定的处理工艺，尽量降低工程造价和运行成本； 冷选用品质优良的工艺设备和电控仪表，并对污水处理站合理布局，尽量采用自动控制系 统，减少人为操作失误，使系统的运行稳定可靠，操作管理方便。 4 3 2 工艺流程的选择 4 3 2 1二级处理工艺 本工程拟比选出一个投资省、运行费用低、耐冲击性强、技术成熟、处理效果稳定可靠、 运行管理方便、要求操作运转灵活、技术设备先进、运行费用较低、成套性好、便于实施的 二级处理改造工艺。 根据第三章对包头市现有五座城市污水处理厂处理效果及各工艺经济性分析比较，结合 北郊城市污水处理厂实琢情况，适用的二级处理工艺有a o 工艺、改良a 2 0 工艺、水解酸化 二级上流生物滤池工艺等，现对这几种工艺做简单比较，详见表4 4 。 表4 4 处理工艺方案综合比较表 项目改良a 2 ，o 方案 a o 方案 水解酸化。两级上流生 物滤池 占地( 亩) 大较大小 3 1 项目 单位污水耗电 上程总投资 直接运行成本 剩余污泥量 出水达标 技术评价 改良a 2 0 方案a o 方案 较亮较低 高低 亮较高 中等中等 较稳定稳定 水解酸化一曲级上流生 物滤池 较低 较高 ，匹 坤。 低 稳定 ：，_ i i 1 。甚蔫雾学i 渤弱对疆以生1 7 霉蓼零黔攀簿蓑。爹霉曩誓? ? ，。一一| | j ： 一 物脱氯除磷； 简便；i 一0 。j 、_ _ 流器简单，j 维护方便； 优点- o 疰污泥鞍稳霍；一一j i2 脱氮教巢掰0 。池臻永。萎生物脱氮敬栗好； 、 3 n - t - 大型污水厂费用较质较好；3 b c 适应范围广。 低。 3 运行、操作要求低； 缺点麓耋藩黧麓蓑三篡_缺点翳数鼢对多霁圣要藉磊勇被蕊机负荷骶 操作要求高，且自控程度一4 易堵塞，反冲洗能耗 最佳适用条件 蠢童茎茎夏鬟癸鬟冀策 中小型污水处理厂 棠羞鋈粪蓑蓑厂，进水 磷的大型及较大型污水中小型污水处理厂：三：= = l = = ，工 处理厂 ” 根据第i 章及表4 4 的分析，改良a 2 o 工艺虽然同时具有生物脱氮除磷功能，但一次性 投资、运行成本较高；水解酸化+ 两级上流生物滤池工艺虽然在经济性及处理效果方面皆较好， 但是此工艺要求进水有机负荷低，无法胜任北郊城市污水处理厂进水水质要求。经综合权衡， a o 工艺可以适应不同的进水水质，操作简单，运行经验成熟。故北郊城市污水处理厂改造 工程选用a o 工艺作为污水二级处理工艺。 4 3 2 2 深度处理工艺 深度处理工艺部分增加曝气生物滤池( b a f ) 单元。 b a f 充分借鉴了污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路，集曝气、高滤速、截留 悬浮物、定期反冲洗等特点于一体。其工作原理主要有过滤、吸附和生物代谢。滤池工作时， 在滤池中装填一定量粒径较小的粒状滤料，滤料表面生长着牛物膜，滤池内部曝气，污水流 经时，利用滤料上高浓度生物膜的强氧化降解能力对污水进行快速净化；同时，因污水流经 时，滤料呈压实状态，利用滤料粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的大 量悬浮物，且保证脱落的生物膜不会随水漂出；此外，填料及附着其上生长的生物膜对溶解 性有机物具有一定的吸附作用。运行一定时间后，因水头损失的增加，需对滤池进行反冲洗， 以释放截留的悬浮物并更新生物膜，此为反冲洗过程。t b a f 正是通过这样反复的周期性运转 来处理污水的。 污水经过二级处理工艺之后，有机负荷及s s 都降到一定范围，将b a f 处理单元设置在深 度处理工艺中，即保证出水有机污染物及s s 满足排放要求，同时也能克服b a f 自身易堵塞、 黪鞘擎慧 - o ! ij 。- 。、 i 。，o ? o 誉霪? i ji 一、 综上所述，北郊城市污水蹙蓬广了改造方案如图。誊2 簖象誊i ? 。，_ 0 i 进水 二级处理出水 p a c 力u 药 图4 2 北郊城市污水处理厂改造工艺流程图 加 氯 4 - 3 3 改造工艺说明 污水厂目前的出水水质基本可满足二级标准，对c o d 。、b o d 。的去除率达到9 0 以上， 但氨氮、总磷不能稳定达标。为实现出水水质执行一级a 标准的提标任务，必须对现有工艺 进行改造。 改造的思路有2 条： 第一：针对出水提标到一级a 标，以现有的深度处理工艺无法完成对c o d 、b o d 进一步 去除，因此在保证现有工艺的正常运转上，需上一套三级生化处理措施，以去除污水中的 c o d 等，使出水能达标排放。 第二：针对氮、磷等无法稳定达标的情况，必须调整现有工艺，将原来的传统活性污泥 法改为具有良好脱氮效果的a o 工艺，除磷功能主要通过后续深度处理的混凝沉淀工艺实 现。以保证出水的氮、磷水质参数达标。a o2 l 艺脱氮原理：水中有机氮化合物在氨化菌的 作用下，分解、转化为氨态氮，氨态氮在硝化菌的作甩下，分解氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐 氮t 逝避程为硝化过程；| 。亚硝馥萋氮和硝酸盐氮在魔硝缮蓠，垂尊裕魇焉，j 禳还霰黢氯鼗奎藜，漱 菏达到脱氮导的。此过幕硒i l i 程。由于反硝纯菌药爨葬兼桎覆氧菌需要究跫碳濂 所以反硝化过程通常前置以乖【 用避水中原有碳源。化学除磷原理：通过铝赫 瓯p a c 7 一。 o - 一 ? _ _ 二。 o 。一 0 - 。二曩一：。o a l ：( s 0 。) 。等) 与正磷酸离子化合生成磷酸铝沉淀，反应如下，a 13 + + p o 。l a 1 p o 。l ，从而达 到除磷目的。 本项目改造工程预处理不做改动。项目的难点是去除有机物、氨氮等，因此生化处理采 用a o 法。深度处理采用：曝气生物滤池( b a f ) 一混凝沉淀。 其它处理单元沿用污水厂现有构筑物及设备。 4 - 3 4 处理效率预测 各处理单元处理效率预测见表4 5 。 表4 5 预期处理效率 4 4工程设计 4 4 1 构筑物及设备 ( 1 ) 进水泵房 利用现有构筑物及设备。 ( 2 ) 细格栅及沉砂池 鬻攀黼精羲南粪豢蓬鬻黼蒜豢遮 t 参p i 鎏磐爨墅j 用；贿睁萼咚挚：琴孽- 摩黪攀斡擎擎攀誊遂擘誓冀黪譬霉嗲攀i 攀。 池，好氧段设硝化液回流泵，将硝化液回流至缺氧段，回收反面肖讫产生的碱度，为反硝化提 鬻爹葱b a f 浚慧6 j 2 i 遴8 0 0 m t h , ；攀- h = i s m 笺, n = 蒸5 5 k 啊； ，0 蠢套菠备。o 。 0 j i 童1 。掌。o jt 。o 警嚣：，| 蠹警0 j 麓誓誓j | j!。 。一：j，i：。= ：。，t 、1 一，。：j ? t | i 奠曩矗、， ：o ， 进水泵，台，4 用备，。q = 。 。拳j ：o 瓤5 6 i 6 豢0 套鬻| _ ? 警。i | j 拳- 鎏j 0 | _ 0 磐j 誊j，- 。、o 。? o 皇，“i 零：j 一| j j i 控制室、办公楼、污泥脱水问、泵房等附属建筑利用现有建筑物。风机房除原有建筑外， 。 在污水提嚣泵房内悛在线水魇翁橇检测仪表嬲4 溪蓼污蒸萋gc o d c r 、p 取温度篝。簟j 1 ；1 _ 茬涛莱菇慕商芮谈茬磊慕鑫雾豢蓬氟霰装遂荔箍淤藜主蠢誉溱参交篆蒜| 。釜蘧攀粪豢溢 显示，同时信号进入污水厂p l c 系统，在中一心控锎室蕴录_ 记| 录。在综省楼设置水瘊分祈闯对 4 4 2 电气设计 ( 1 ) 设计范围 本工程电气设计范围以污水处理厂变电所l o k v 开关柜电缆头为界的厂区内因改造而新 增供配电系统，厂区照明，各工段车间配电，建筑物防雷，接地系统及全厂通信系统，电缆 头以外属当地供电部门的工作范围。 ( 2 ) 供电电源 本工程用电负荷属二类负荷等级，需双路电源供电。本工程按双路l o k v 电源进行设计。 两路电源一用一各，每路电源均可带全厂全部用电负荷。 ( 3 ) 负荷计算 工程新增电气设备总装机容量为2 2 5 8 9 0 k w ，运行负荷为1 6 3 5 9 0 k w ，理论日耗电量为 2 9 3 2 8 4 9 k w h ，功率因数0 8 0 ，则实际日耗电量为2 3 4 6 2 7 9 k w ho 分项统计结果见表4 6 。 设备 名称 表4 6 主要新增设备周电负荷估算表 数量单机动塞 运行装机 ( k w ) 装机动塞 ( k w ) 运行功蛊 ( k w ) 运j - 7 - x t ：曰 ( h ) 莲论电量 ( k w h ) 潜水搅拌机1 6 台1 6 台 内回流泵8 台8 台 b a f 进水泵4 台6 台 滤池放空泵3 台佑台 滤池反洗泵3 台，：5 _ 鑫 b a f ：巴艺风视4 台矗瓮 b a f 扳洗风桃一1 台伶台 起重机1 套1 套 照明一 ( 4 ) 照明 站内各建构筑物内部采用节能型荧光灯为主，室外照明采用节能型荧光灯或高压钠灯。 ( 5 ) 保护接地 根据国家规范，确定污水处理厂按第三类防雷保护设计，在主要建筑物上设置避雷带做 防直击雷保护。变电所、污泥脱水间及综合楼防雷在屋面女儿墙设置避雷带，接地系统利用 建筑物基础做接地系统，并将整个厂区接地系统连接，其它建筑物不设防雷系统，接地系统 为在建筑物基础外3 5 5 米处沿建筑物四周做人工接地系统，并相互连接，使整个厂区形成 统一接地系统，采用t n - c - s 制接地系统，接地电阻要求小于1 欧姆。电气及字控仪表共用一 套接地系统。 ( 6 ) 电缆敷设 室内照明线路采用铜芯塑料线穿硬质阻燃p v c 管暗敷，室外照明采用铠装电缆直埋地敷 设。 室内电力线路采用电缆沿桥架敷设或穿钢管明敷或暗敷。室外电力线路采用铠装电缆直 埋地敷设或穿钢管暗敷。 ( 7 ) 控制操作方式 参与工艺过程的用电设备，其控制方式采用机旁就地控制、p l c 集中控制及中心控制室 控制的三级控制方式。在所有用电设备附近均设有机旁控制箱，用于就地控制方式。 4 4 - 3 工程投资估算 ( 1 ) 投资估算说明 工程投资估算内容包括废水处理站内新建、新增的各构筑物、建筑物、设备、材料、管 0 o o o o 。_ q 9 o 9 0 o o o o | o o 4 o 4观踟的印鲍衡-o船 4，) 2 f d ， 3 z 3 1 3 5 7 9 挖m 舛2 4群2叭珀 f 眇i鳓|_=詈_街；如o孤掘m驯。鲤醺。氍t她 ，2 _与_ 钲 ，2 ；瀚。：。h鼍 嘲m星；舳善|娜啦一；舯伽加掘如觚诌。协一一，盼4加聃 娜如量；，娜i；墨|蓦|舯肿 c _ ，8 5 一5，斗u ，5 0 5_1憾，姆 2 一 、 守f=可一。2，4一逼，曩o 9 ? ：蓑懿一瀵| 攀渗誉豢鬻攀l 漤- | 麟3 ) 设备价格 一| ；i 。0 j | _ i ： 。j | 一o 一堡兰 名称 规格单位 材质数量 单价总价 _ = - = = 一一 l a o 池缺氧段6 0 0 6 2 0 6 , 0 m 座钢砼1 6 i 觅五i ；丽 蕊- i i i 忑= i i 竺旦一 ! 坚塑 说明：土建投资估算不含地基处理及井点降水等特殊处理费用。 一一 序号 表4 8 新增设备投资估算 艺单元幺称 a 2 o 生化反应池 2 ，深度处理调节池 3 曝气生物滤池 4 清水池 5 新建风机房 6 总图 费用单位：万元 单位数量单价总价 铁氧池潜水搅拌机 管膜曝气系统 内回流泵 在线p h 计 b a f 蘧农泵 蘩蒸麓囊豢裂等磐孽颦 滤援0 i ，7 。o 一。j 套 套 套 套 l64 8 0 0 07 6 8 0 0 0 11 4 8 0 0 0 01 4 8 0 0 0 0 5 6 0 0 04 4 8 0 0 0 0 8 0 0 03 2 0 0 0 7 4 2 0 0 0 1 0 0 0 + 暖t 5 0 0 。3 霸0 乐6 8 ：0 0 0 8 2 弘0 0 0 0 滤池专用防堵长柄滤头套 5 6 1 6 00 0 0 2 51 4 0 4 0 0 0 单孔膜扩散器套 5 6 1 6 00 0 0 1 58 4 2 4 0 0 鹅卵石 m 34 8 0o 1 0 0 04 8 0 0 0 0 在线溶氧仪 套 1 21 5 0 0 01 8 0 0 0 0 滤池放空泵台 62 2 5 0 01 3 5 0 0 0 滤池反冲泵台 5 7 4 2 0 03 7 1 0 0 0 b a f 工艺风机台 62 2 6 9 0 01 3 6 1 4 0 0 b a f 反洗风机台 12 1 4 2 0 02 1 4 2 0 0 电动葫芦套 14 1 8 0 04 1 8 0 0 管道阀门套14 0 0 0 0 04 0 0 0 0 0 电气自控系统套 l6 0 , 0 0 0 06 0 0 0 0 0 防腐保温套 11 5 0 0 0 01 5 0 0 0 0 小计： 1 6 2 9 8 8 0 0 4 4 4 新增处理成本分析 ( 1 ) 新增动力费e 处理水量按7 0 0 0 0 t d 计算。 新增电耗2 9 3 2 8 4 9 k w h d ，综合电价按0 7 0 元度，功率因素取o 8 0 。 4 1 n u n u 5。一积，j始 i 4 董 ：o，。 o 、_i1 t 一。j；， 篱。穗爨 ，： t 新增动力费e ：= 2 9 3 2 8 4 9 0 7 0 0 8 0 7 0 0 0 0 ：0 2 3 4 元t 废水。 ( 2 ) 新增药剂费e 2 本项目改造使用的药剂及材料种类及用量同现有工艺相同，主要为污泥脱水时所使用絮 凝药剂。 ? 0 霉霉蒌鬻黼鬻鬻藜藕 、- 污采尹馥遣装浚蔷，餮漱禧粪羹茬滚喾黼鋈；遴爹籀蒺森釜 薯j _ | | t ：t 熏辫受竣援。l 4 5 本章小结 本章通过比较包头市现有五座城市污水处理厂进、出水水质情况，确定最需改造的城市 污水处理厂，将其作为改造对象。根据第三章对包头市现有五座城市污水处理厂处理效果及 各工艺经济性分析比较，结合北郊城市污水处理厂实际情况，确定改造推荐方案，估算改造 推荐方案新增工程总投资及新增处理成本。 1 ) 分析包头市现有五座城市污水处理厂进、出水水质，得出北郊城市污水处理厂出水水 质全部不达标，尤其氮、磷水质超标严重。将北郊城市污水处理厂作为改造对象。 2 ) 比较改良a 2 o 工艺、a o 工艺、水解酸化十两级上流生物滤池工艺，确定a o 工艺 作为改造推荐方案的二级处理工艺，同时在深度处理工艺中增加b a f 处理单元，保证出水有 机污染物及s s 稳定达标排放。 3 ) 改造推荐方案新增工程总投资为3 1 0 5 9 2 万元，新增处理成本为o 2 3 7 元吨废水。 5 1结论 第五章结论与建议 本课题首先分析了包头市五座城市污水处理厂运行情况，通过不同工艺相似水质处理效 粟恍较、不同工艺相同规模经涝燕羚薪t 一静出越掣簿瓤翁耩枣。污攀萨审鐾蓬效暴经济性最 1 。， 一t i 。 。 o ”i 一o i jj 一i | ? 一- ： 濑处理工艺。然蓿比较五座城市污珠处理寰戡出拳张短情糯，? 选择最需改造水作巍改 造对象。最后根据包头现有污水处理厂中处理效果、经济性最优的处理工艺，结合改造水厂 实际进水水质及排放要求，确定改造推荐方案，估算改造推荐方案新增工程总投资及新增处 理成本。 总要结论如下： 1 ) 包头市采用3 种不同二级处理工艺的污水处理厂对c o d e r 去除率均在7 5 以上，其 中脱氮除磷效果最佳的为采用水解酸化十二级上流生物滤池工艺的万水泉污水处理厂，t n 、 n h + 4 - n 、t p 的去除率分别达到7 4 4 9 、8 9 9 1 和9 0 8 9 。而采用传统活性污泥工艺已无法 满足脱氮除磷的排放要求。 2 ) 在设定相同污水处理规模2 0 0 0 0 吨天情况下，3 种二级处理工艺主体部分工程投资高 的为改良a 2 0 工艺，达到1 1 8 3 9 9 万元；传统活性污泥工艺、水解酸化+ 二级上流生物滤池2 种工艺的主体部分投资较接近，分别为7 4 1 6 2 万元和7 6 7 4 0 万元。吨废水处理成本最低的是 水解酸化+ 二级上流生物滤池，其吨废水处理成本为1 0 0 元盹废水。 4 ) 分析包头市现有五座城市污水处理厂进、出水水质，得出北郊城市污水处理厂出水水 质全部不达标，尤其氮、磷水质超标严重。将北郊城市污水处理厂作为改造对象。 5 ) 根据分析得出的包头市现有五城市污水处理厂处理效果、经济性最优的处理工艺，结 合北郊城市污水处理厂实际进水水质及排放要求，确定a o 工艺为二级处理工艺，b a f 十混 沉v 型过滤作为深度处理工艺。 6 ) 估算北郊城市污水处理厂改造推荐方案的新增工程总投资为3 1 0 5 9 2 万元，新增处理 成本为0 2 3 7 元吨废水。 5 2建议 目前包头市五座城市污水处理厂中，除2 0 0 9 年投产运营的万水泉城市污水处理厂外，均 存在水质处理不达标的情况，j 己其氮、磷指标超标最为突出。若将包头市城市污水处理厂排 放标准从城镇污水处理厂污染物排放标准一级b 标提高到一缴a 标的话，目前现有工艺 更是不堪重负，所以升级改造势在必行。 在选择改造工艺时，不能直接将现有处理效果最好、经济性最优处理工艺直接照搬使用。 要结合实际改造对象的进水水质及排放要求，参照现有运行达标的处理工艺，选择最为适合 的作为改造方案的工艺。 i 。j 同时力? 罂城枣零誊鐾攀零篱零臻恝操簪娄多黪簿攀熟曩j 疑黪参攀豢纂参黉掣鍪誊 - t 较强的八员管理帮操作矛! 能兖努瓣箕动畿- 一 j 1 参考文献 i i 祝妍华我国城市污水处理事业的现状及发展趋势 j 江苏环境技术，2 0 0 8 ，6 ( a 0 1 ) ：11 7 1 2 1 2 】张文巧浅谈我国城市污水处理的紧迫性 j 山两建筑，2 0 1 0 ，3 6 ( 11 ) ：1 7 4 - 1 7 5 【3 李伟阳，张丽娜，杨树嵩。分析我霄城市羚水处理面临韵问题p j 害国煞委嚣易，2 | b i 岛0 2 _ ( 1l 洳3 ：i 4 1 3 5 j 醴 | k p t s a g a r a k i s ，p d j m a r a , n - t ：h o t 蛾a n da n a n g o l a k i s , s m a t t i m u n i c i p a lw a s t e w a t e r t r e a t m e n t p l a n t si ng r e e c e j w a t e rs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y 2 0 0 0 ，4 1 ( 1 ) ：4 1 4 8 【7 】j s i e m p l e w s l c i ，a s c h u l za n dj s c h o n b e n c h m a r k i n g a na p p r o a c ht oe n h a n c e m e n ti np l a n n i n g ， 【8 邬扬善城市污水处理发展近况和问题【j 给水排水1 9 9 5 ，1 2 ( 1 2 ) ：4 0 4 3 9 贾敏我国城市污水处理 j i 北方环境2 0 11 ，2 3 ( 5 ) ：9 9 1 0 0 1 0 】 易赛莉，卢磊城市污水处理可持续发展工艺选型和技改方法初探 j 】环境科学与技术2 0 0 7 ， 1 1 】黄红燕城市污水处理适用技术及水污染防治【j 】呼伦贝尔学院报2 0 0 7 ，1 5 ( 3 ) ：4 9 5 0 1 2 林源深圳滨河污水处理厂传统活性污泥法运行管理【j 】给水排水t 9 9 9 ，1 2 ( 3 ) ：1 3 【1 3 毛志剐，谷孝鸿，曾庆飞，等太湖渔业资源现状( 2 0 0 9 2 0 1 0 年) 及水体富营养化关系浅析【j 溉泊 科学2 01l ，6 ( 6 ) ：9 6 7 9 7 3 1 4 黄潇水环境富营养化现状分析及生态工程治理技术研究 j 科学与财富2 0 11 ，1 2 ( 8 ) ：8 2 8 3 1 5 苗纪伟，何群彪，周增炎传统活性污泥二 艺增强脱氮除磷功能的措施【j 污染防治技术2 0 0 3 ， 1 6 李瑾，柴立元，向仁歪，等厌氧好氧活性污泥法( a o ) 一体化处理生活污水构中试研究 j 中南 1 7 赵宁宁污水处理厂生物脱氮除磷工艺选择【j 现代农业科技2 0 11 ，2 4 ( 2 1 ) ：11 7 1 2 1 18 轩兴歧，文i 晓a o ( a 2 o ) 莲论在分段进水脱氮玲磷： 艺中德应月研究【j 天津建设科技2 0 11 ， 4 5 6 ( 5 ) ：5 2 - 5 3 f l9 刘仁鸾，杨波氧化沟对丁城市污水韵处莲一一以包头市为咧 j 中国毫新技术企业2 0 1 1 3 6 ( 3 1 1 ：1 4 1 1 4 2 2 0 方先金小城镇污水处理工程技术指南编写简介 a 小城镇污水处理论文集【c 1 2 0 0 5 2 1 w a n gl ，w a n gbz