（环境工程专业论文）萧山区污水处理厂hcr工艺改造试验研究.pdf

中文摘要 摘要 我国于2 0 0 3 年7 月1 日起开始实施城镇污水处理厂污染物排放标准( g b 1 8 9 1 8 - 2 0 0 2 ) ，和污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 - 1 9 9 6 ) d p 有关城市污水处理厂的部分相 比，新标准明显提高了对出水氮、磷的要求在这种情况下，我国部分以前建设或现 在超负荷运行的污水处理厂将面临技术改造的问题。“十一五”规划也将污水厂改 造作为一项重要任务，本课题就是在以上背景下提出的 通过对萧山区污水处理厂运行数据的分析以及现场的调研与测试得出：污水 可生化性差，水力停留时间短，泥龄短，曝气量不足，h c r 工艺高速射流将污泥 打碎以及没有脱氮除磷的功能区是造成厂区现状运行问题的根本原因。 在中试试验中通过单因素分析得出以下结论：是氨氮去除率基本和溶解氧 成正比关系的，但当溶解氧在2 0 2 5 m g l 之间时已有较高的去除率，因此由于能 耗的关系建议溶解氧不要超过2 5m g 1 ；二是在a 2 0 工艺运行控制中，泥龄是个关 键的参数其值即不能太高也不能太低，本次试验得出2 0 2 5 天的泥龄较合适；三 是溶解氧在大于l m g l 对出水t p 的影响不明显，这也从另一方面说明溶解氧没有 必要太高；四是污泥龄对除磷效果的影响显著，泥龄越短，除磷效果越好。 中试试验得出了在萧山区污水厂特定水质和环境下的较优工况为：泥龄为 2 0 2 5 天，污泥回流比为4 0 5 0 。中试试验在较优工况下基本可以保证各指 标1 0 0 达标。 根据中试试验出现的问题和不足对方案的设计参数进行优化：一是将原设计 缺氧区停留时间由3 0 h 减少至2 5 h ，这样就直接将初沉池改造为缺氧池，无需对 h c r 反应塔进行改造；二是好氧区水力停留时间由7 o h 增至8 o h ，以便保证c o d 的达标率；三是由于能耗关系好氧区溶解氧不宜超过2 5 ，应保持在2 o 2 5 m g a 之间。 本次中试试验对多泥斗平流沉淀池从下部进水进行了试验研究，得出以下结 论：从下部进水的进水方式有可能导致有一层较厚的污泥浓度层存在，这层污泥 层起到过滤的作用，从而提高了沉淀池的去除效果，但这个污泥层是否存在还需 要进一步分析验证。 关键词：改造，中试，h c r 工艺，污水厂 英文摘要 a b s t r a c t d i s c h a r g es t a n d a r do fp o l l u t a n t sf o rm u n i c i p a lw a s t e w a 耙rt r e a t m e n tp l a n t ( g b 1 8 9 1 8 - 2 0 0 2 ) c o m e si n t oe f f e c tf r o mj u l 。1 ，2 0 0 3i nc h i n a c o m p a r i n gw i t ht h ec r i t e r i o n o nw a s t e w a t e rt r e a t m e n ti ni n t e g r a t e dw a s t e w a t e rd i s c h a r g es t a n d a r d ( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) , t h en e ws t a n d a r dr a i s et h ee f f l u e n ts t a n d a r do nn i t r o g e na n dp h o s p h o r o u s i nt h i sc a s e 9 t e c h n i c a lm o d i f i c a t i o nw i l lb ep r o p o s e di nm a n y m u n i c i p a lw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t s w h i c ha r ec o n s t r u c t e db e f o r e i na l lo v e r l o a ds i t u a t i o n ，c h i n a st h ef i f t hf i v e - y e a rp l a n t o o kt h et e c h n i c a lm o d i f i c a t i o no fw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t sa ss i g n i f i c a n tp a r t t h i s s t u d yw a sp r o p o s e di nt h a tb a c k g r o u n d t h r o u g ht h ea n a l y s i so nt h er u n n i n gd a t ao ft h e ) ( i a o s h a nw a s t e w a t e rt r e a t m e n t p l a n ta n dt h ei n v e s t i g a t i o no ns i t e ，t h ec o n c l u s i o n sc a nb ei n d u c e d t h eb i o l o g i c a l d e g r a d a t i o np r o p e r t yo ft h ei n f l u e n ti sr e l a t i v e l yl o w h y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m e ( h r t ) o f t h es y s t e mi st o os h o r t , s oi st h es l u d g er e t e n t i o nt i m e ( s 黼瞎a e r a t i o ni sf a rf r o mt h e n e e do fp o l l u t i o nr e m o v a l 。t h ew a t e rd i s c h a r g e di na j e tb r e a k t h ea c t i v a t e ds l u d g ei n t o p i e c e s a n dt h e r ei sn od i s t r i c tf o rt h er e m o v a lo fn i t r o g e na n dp h o s p h o r o u s a l lo ft h e s e r e a $ o n sa b o v er e s u l ti nt h er u n n i n gp r o b l e m so ft h ew a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t s i n # ef a c t o ra n a l y s i si st a k e ni nt h ep i l o te x p e r i m e n t 。t h e s ec o n c l u s i o n s 蝴b c i n d u c e d 。毯f s l t h er e m o v a lr a t eo f n i t r o g e nb e h a v e sad i r e c tr a d i o 喇氇d i s s o l v e do x y g e n 。 s i n c et h er a t ei sc o n s i d e r a b l ew h e nt h ed i s s o l v e do x y g e nc o n c e n t r a t i o ni si nr a n g eo f 2 啦2 5 m g 纵au pl i m i to f2 5m g li ss u g g e s t e d s e c o n d l y , 鹤a ni m p o r t a n tf a c t o ri n a qp r o c e s s ，s r tc a nn o tb et o oh i g ho rt o ol o w 2 0 - - 2 5 di sp r o p o s e d t h i r d l y , w h e n t h ed i s s o l v e do x y g e ne x c e e d s1 , 0m 龋t h ev a r i e t yo ft pi ne f f l u e n ti si n a p p a r e n t i t a l s oi n d i c a t e dt h a tt h ev a l u eo fd i s s o l v e do x y g e nc o n c e n t r a t i o nn e e dn o tt o oh i g h 。 f o u r t h l y , t h er e m o v a lr a t eo fp h o s p h o r o u si sa f f e c t e db ys r tg r e a t l y , s h o r t e ro fs r t , h i g h e ro f t h er e m o v a lr a t e c o n s i d e r i n gt h es p e c i a lw a t e rq u a l i t ya n dc i r c u m f e r e n c ei nx i a o s h a nw a s t e w a t e r t r e a t m e n tp l a n t , as u i t a b l eo p e r a t i o nm o d ei s p r o p o s e d ：s r t = 2 0 - 2 5 d ，r e t u r ns l u d g e r a t i o = 4 0 5 0 。i nt h i so p e r a t i o nm o d e , p o l l u t a n t si ne f f l u e n tc a na c h i e v et h es t a n d a r d 采 ac h a n c eo f1 0 0 妇t h ep i l o te x p e r i m e n t a c c o r d i n g t ot h ed e f i c i e n c yi np i l o te x p e r i m e n t ，o p t i m i z a t i o no nd e s i g np a r a m e t e r i sc a r r i e do u t f i r s t , t h eh r ti na n o x i cd i s t r i c ti sr e d u c e dt o2 5 hf r o m3 o h s ot h e p r i m a r ys e t t l i n gt a n kc a nb em o d i f i e dt oa n o x i cd i s t r i c t ，a v o i d i n gt h em o d i f i c a t i o no n m 里壅盔堂堡主兰垡丝苎一 一 t h eh c r r e a c t o r s e c o n d l y , t h eh r t i na e r o b i cd i s t r i c ti si n c r e a s e dt o8 0 hi n s t e a do f 7 o ht oe n s u r et h er e m o v a lr a t eo fc o d t h i r d l y , 2 肌2 5m g lo fd i s s o l v e do x y g e ni n a e r o b i cd i s t r i c ti ss u g g e s t e d e x p e r i m e n t s o ni n f l u e n t e n t r y b e l o wt h e p r o - s l u d g e f u n n e lh o r i z o n t a l s e d 衄e n t a t i t a n ka l ea l s oc a r r i e do u ti np i l o ts c a l e c o n c l u s i o n sa r ei n d u c e da s f o l l o w s f i r s 4e n t r yb e l l o wt h et a n km a yr e s u l ti ne x i s to far a t h e rt h i c ks l u d g el a y e c t h i ss l u d g el a y e rc a na c ta saf i l t e r , i m p r o v i n gt h es e t t l i n ge f f i c i e n c y b u t , t h e h y p o t h e s i st h a ts u c has l u d g el a y e re x i s t sn e e d st ob ev a l i d a t e d s e c o n d l y , u s i n gs u c h a e n t r yf a s h i o n , t h ev o l u m eu s i n gr a t ei sh i g h e r , t h ef l o wi s l a c ko fb a c k s e ta n dh a v ea r e l a t i v e l yg o o df l u e n t k e y w o r d s ：t e c h n i c a lm o d i f i c a t i o n , p i l o ts t u d y , h c r ( h i g hp e r f o r m a n c ec o m p a c tr e a c t o r ) p r o c e s s ， w a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重麽太堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：兜凇朗 签字日期： 砂f 年f 明7 曰 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解重庆太堂有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许 论文被查阅和借阅。本人授权重庞盍堂可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存、汇编学位论文。 保密() ，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密( ) 。 ( 请只在上述一个括号内打“”) 学位论文作者签名：以鹏 签字日期：细巧年7 蝴日 翩签名：研斑 i 签字日期： “年阻月厂日 1 绪论 1 绪论 1 王本课题戮究背景及意义 1 1 1 本课题研究背景 长期以来，城市污水的处理均以去除有机物和悬浮固体为目标，并不考虑对氮、 磷等无机营养物质的去除。随着污水排放总量的不断增加，以及化肥、含成洗涤 剂和农药的广泛应用，废水中氮、磷营养物质对环境所造成的影响也逐渐引起了 人弱豹注意。缀、磷对承薅豹影魄簸为突窭戆是承髂( 枣挚别是羹翔承髂) 豹富营 养佬，主要袭蠛为藻类静遥度繁麓，继焉雩l 超静承矮繇纯。承环境污絷秘瘩质富 营养化问题的尖锐化迫使越来越多的国家制定更为严格的氮、磷排放标准。我国 于2 0 0 3 年7 月1 日起开始实施城镇污水处理厂污染物排放标准( g b1 8 9 1 8 - 2 0 0 2 ) ， 和污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 中有关城市污水处理厂的部分相比，新标准明 显提高了对如承氮骧豹要求。在这秽情况下，我国部分潋蔚建设没有考虑轰除氮磷 或瑰在越受凝运行鲮污承处理厂将瓣貉技术改造翡阏逶。懿何在不对瑗鸯工艺律 较大改动的情况下对其进行技术改造，提高其处理能力和效果引起人们极大的关 注。 2 0 0 6 年2 月2 6 日在中国城市污水处理建设信息发布会上，来自十一赢污水处 理援划起孳攀缎中国星骣工程咨询公司的彭树恒媾童说，按照十一五规划的内容， 获2 0 0 6 年鬻麴1 0 年终有3 0 0 0 多亿姿金授自污拳鲶壤莰麓建设。 2 0 0 5 年3 月1 5 日国家发展改革委会同建设部、豳骞环保总局下发了关于组 织编制全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划的通知新的五年规划工作正 式启动，规划范围包括全国3 1 个省、直辖市、自治区的6 6 1 座建制城市和1 6 3 6 个县城。规划以2 0 0 4 年基准年，剿2 0 0 4 年底，全融娥枣污承处理厂运弦负荷率 平缘凫硒。猿至2 0 0 5 年6 胃疯，全嚣3 6 4 令建毒浮承处理厂懿缓毒孛，爨骞3 8 个城市的污水簸理厂运行负荷率低于3 0 ( 包括1 7 个已建污水处理厂来投入运行 的城市) 。其中，地级以上城市1 7 个，包括2 个人阴5 0 万以上的大城市。位于重 点流域、区域“十五”规划范围内的城市有6 个。造成逡行状况不好的主骚原因有， 污永收集管网建设滞后，例如部分翻馈项目地方配套资金不足；设计规模偏大， 镄热翻矮努资矮鏊必矮这嚣一定筑模；王艺没谤不会壤；楚理费矮不我瀵足运费 要求，地方财政难良支持；产鼗缭梅调整，造成餍承爨降低；规划布局调熬；b o t 等市场化运作方式带来的问题等七方面。另外污水嶷b 理厂技术改造，技术标准提 高和消毒要求以及污泥处理处置游也成为规划重点。 在对目前存在问题的分析基础上，提出今后五牮澎水处理设施的投赘霪点在 重庆大学硕士学位论文 于完善污水配套管网、对“九五”前建设的部分污水厂进行工艺改造和提高、加强污 泥处理处置、加大污水再生利用设施建设等四方面，污水处理设施建设资金需求 在3 0 0 0 亿元左右。这些资金的筹集除了政府投入外，污水厂建设可以通过合资、 合作或独资建设的出让、转让经营权的b o t 模式、准b o t 模式、t o t 模式多渠 道筹集建设资金，盘活存量。 。十一五”规划投资结构的比例与目前污水处理系统存在问题比较吻合，6 3 进 行管网完善，其中又有6 2 是对已建和在建污水厂的管网进行完善，还清“九五” 和“十五”的欠账；1 6 3 左右投资为新增污水处理能力；1 4 2 进行污泥处理和处 置，有近2 3 投资是对已建和在建污水厂的污泥处理处置设施进行完善，还清“九 五”和“十五”的欠账；3 6 左右的投资进行旧厂升级改造，较少投资将带来较大环 境效益增加；3 1 左右投资进行回用水建设，符合水资源总体战略。由此投资额 度排序为：管网、新增污水能力、污泥处理处黄、旧厂升级改造、再生水。 据预测，2 0 1 0 年全国用水供需缺口近1 0 0 0 亿m 3 ；随着水价的调整，配套设 施的建设，逐步积累起来的运行经验，污水再生利用设施建设将作为“十一五”的一 个投资重点，以起到部分缓解我国水资源短缺及水污染严重的形势。 1 1 2 本课题研究意义 我国于2 0 0 3 年7 月1 日起开始实施城镇污水处理厂污染物排放标准( g b 1 8 9 1 8 - 2 0 0 2 ) ，和污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 0 0 有关城市污水处理厂的部分相 比，新标准明显提高了对出水氮磷的要求。在这种情况下，我国部分以前建设或现在 超负荷运行的污水处理厂将面临技术改造的问题。如何在不对现有工艺作较大改 动的情况下对其进行技术改造，提高其处理能力和效果引起人们极大的关注。 从课题的研究背景可以看出改造是十一五期间的发展方针，改造目标有 两个：一是尽量发挥或者提高已建污水处理厂的处理能力；二是使早期建设的污 水处理厂达到新标准的出水要求，这也是中水回用解决水资源短缺的途径之一。 目标一牵涉到两个方面：一是收集系统的进一步完善，而是污水厂本身的改扩建； 目标二就是污水厂本身改造的问题。本课题就是根据十一五规划对污水厂本 身的改造进行分析研究，以萧山区污水处理厂h c r 工艺改造为范例确定污水厂改 造的一般性步骤，为以后的改造提供参考。 由于本课题是以萧山区污水处理厂h c rt 艺改造为基础，为萧山区污水处理 厂的改造提供了理论依据。因此本课题具有工程实际意义。 1 2 国内外文献综述 1 2 1 我国水环境污染现状 我国一方面是水资源的严重匮乏；另一方面，水环境却又受到严重的污染【1 l 。 2 1 缝论 我国主要河流有机污染普遍，面源污染日益突出。松花江水质尚可，珠溅、长江 水质总体良好，辽河、海河污染严重，淮河水质较激，黄河水质不容乐观。主要 湖泊富营养化严重。全国多数城市地下水受到一定稷发的点状和面状浮絷，地下 瘩承囊污染蠢逐筝糖重豹趋势。 垂1 9 8 5 馨叛来翻，我国废承撵拨葸量一直维持在3 5 0 亿4 亿m 3 发农。1 9 9 7 年废水排放鬣选到最高值4 1 6 亿娃1 3 ，其中工业废水排放量2 2 7 亿m 3 ，市政污水排 放量1 8 9 亿m 3 。到2 0 0 0 年废水排放量为4 8 0 亿一 如果考虑汾水量的增加，自2 0 世纪9 0 年代以来，我国的国民生产总值连续 l ；圭8 l l 豹藏速率增长，颈谤2 l 整纪豹头2 0 冬我溺经济增长将保撩旋6 9 豹高速率豫定发震。同麓污承豢按5 酶速率逐簪罐加，鹫2 0 1 0 年海求藿褥增 加3 0 0 亿m 3 。 目前，众阑有设市城市6 4 0 多个，建制镇1 6 万多个，城镇人口约2 7 亿人。 我国有9 亿多人口居住在农村，随着农村经济的迅速发展，中国广大农村，特别 是疆海经济发达地送小城镇建设魄褥爨7 攫丈发震。2 0 1 0 年，全国设市城带将达 虱1 2 0 0 令纛衣，建毒l 镶速蘩2 。5 露3 万令，孝重镇囊来瘩普及率这鬟醛，入鸯 日用水量为小城镇1 8 0 u 人，村廒1 1 0 u 入，依此计弊城镇年污水排放爨可能达到 2 7 0 亿m 3 。 综上所述，考虑现状污水量、污水增加量及建制镇污水量，到2 0 1 0 年我国城 市污水排敖憨爨为1 0 5 0 亿m 3 。擞撼国民经济和社会发震“9 5 ”计划和2 0 1 0 年远 景嚣蠡绣要戆骚求，蘩2 0 1 0 年城枣污承整理率要这爨鼹，蘩算毅瓷麓5 o 亿 元。我国“十簸”规划提出今膝溆年污水处理设施朐投资重点在于完善浮水配套 管网、对“九赢”前建设的部分污水厂进行工艺改造和提高、加强污泥处理处置、加 大污水再生利用设施建设等四方颇，污水处理设施建设资金需求在3 0 0 0 亿元左右。 1 2 ，2 我国涎水处理工程现状 我嚣释凌疆蠢污零净毒| 二魏弱戆戆予藿纪粥冬霞，一些缄素鬟震郊送夔凌 塘洼地、废河道、沼泽地等稍微熬修或围堤筑坝，建成稳定塘，对城市海水进行 净化处理。8 0 年代，随着城市化进程的加快和城市水污染问题日益受到壤视，城 市排水设施脊较快发展，我国城市污水处理厂逐步进入全面建设时期，我圜第一 痤大型城市浮水处理厂一天津市纪庄子污水处理厂予1 9 8 4 年竣工投产运行，处理 麓蒺受衢万m 3 d 。到1 9 9 5 年，城零薅零警道增热5 4 3 7 3 k m ，缄枣污承懿遴j - 1 6 9 座( 其孛二级袋亿处理厂1 1 6 庶) ，年处理污承1 7 4 9 亿立方米，城市汾承处理率 8 6 9 ；与1 9 9 0 年相比，城市汾水处理厂增加8 9 庶，平均每年建污水处理厂1 7 座。“九五”期间，我国正式启动对“三河”( 淮河、海河、辽河) 、“三湖”( 太湖、 巢湖、滇池) 流域以及“环渤海”地区的水污染治理。1 9 9 6 1 9 9 9 年竣篡投入运 3 鬟炭大学硕士学蹙论文 行的城市污水处理项目有2 2 个，投资5 9 5 8 亿元，网处理规模3 7 1 7 刀藏方米； 在建项目1 0 9 个，计划投资1 6 1 8 3 亿元，日处理规模8 3 2 0 万立方米 据统计，剁2 0 0 1 年底，我豳懋建成城市污水处理厂4 5 2 座，其中擞他处理厂 3 0 7 壅，二级簸耀熊秀这努每嚣3 1 0 6 万立方米，城枣污窳垒理率为3 6 鞠。尽警 如鲍，我国的窳污染状况仍然产羧，据煎测，在全霹七犬永系中，仅有2 9 1 的篮 测断面满足l * 3 类水质的要求，有柏9 的断面属予几乎丧失了水功能的钙5 类水 质1 4 j 。由此可照，我国城市污水处理厂的数量和处理效率还远远不能满足水环境保 护的需要。檄据我国国民经济发展计划和水污染防治规划中城市污水处理规划要 求：囊2 0 1 0 帮，我藿城泰托率萼冬遮4 0 ，污表处璎搴建裁镶不低予5 0 ，设泰 城市不低予6 0 ，重熹城。蠢不低予如。要实瑾这一鹜标，我国要建设城市污承 处理厂1 0 0 0 余座。规划是宏伟的，但我国城市污水处理厂建设发展的现状却不容 乐观，若以1 9 9 5 年为基准，1 9 9 5 雄我国城市污水处蠛厂数量为1 6 9 座，其中二级 处理厂1 1 6 魔，城市污水处理率约为2 0 5 1 ，也就是说，从1 9 9 5 年到2 0 0 1 年，我 国城市污承处瑷厂建设速度先每零擎均座左右，鲶联率每年平均增长2 庄右， 若按这襻豹速发发震，裂2 0 1 0 年虢缀难实瑰麓翔弱耩，嚣瑟，今后静经务嚣常难 巨。 1 2 3 我国城市污水处理工稷存在的问题 一 我国现有城市污水处理厂8 0 以上采用的是活性污泥法，目前新建及在建的 污承处理厂掰孀缒工艺孛，备耱类型的活性污泥法仍为主流，占9 0 以上，其 余采臻一级楚壤、强证一缓薤爨、稳定塘法骧及主壤楚淫法等，生鐾簇法由予占 地以及卫生的原因应用很少。 “七五”、“八五”、“九五”网家科技攻关课题的建立与完成，使我阑在污水 处理新技术等方面都取得了很大的发展，引进了国外许多新技术、新工慧、新设 备，a b 法、绒化沟法、a o 工慧、a 2 o 工艺、s b r 浚在我国城市污水妗理厂中 稳霉妥应臻。袄麓渡来，骧泰浮零瓣处理均菝去滁霉瓤携帮悬浮霾薅菇瓣糕，蕤 着我国社会经济的快速发震，z 渡化和城市仡程度的举断提高，污水摊放总量的 不断增加以及化肥、合成洗涤剂和农药的广泛应用，来自生活污水和一贱工业废 水的氮、磷谶入水体，污水中氮、磷含量呈上升趋势，氮、磷对水体环境的影响 最为突出的怒造成水体的富营养能，破坏水体生态平衡，其中硝态氮和溉硝态氮 会形裁霹入类蒺骞“三致”终弼懿骞害携囊。承丽凌污染彝拳凄富营葵弦翊题夔 尖锐追使越来越多的国家和遣嚣制定严格的氮、磷摊放标准，我国获颁布爽施污 水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 就明确规定了严格的磷酸盐和氨氮摊放标准， 这就意味着今后绝大多数城市污水处理厂都需要考虑对氮、磷的处理。 就城市污水处理厂发展现状衙宙，“建不起”或“用不起”的现象在我嗣较为 4 1 绪论 普遍。目前，不管是已列入计划遥是自行发展，我潮尚有数百座城市污水处理厂 正等待资金建设。与此同时，在我国已建成的城市污水处理厂中，能够满负荷运 李亍的污水处理厂不足1 3 ，特别是中小城市污永处理厂熙为严重，因运行费用不是， 多数憝理厂焱缎_ 遘调试运行并验投瑟就缝子箨运获悫，矮考运孬不正常，发挥不 了建设污承簸璞厂应有的效益。这麓闯题获表蟊上霹归纳为资金海疆，褥从以下 的分析来看，实质上却是技术问躐。 我国现有城市污水处理厂中，9 0 的处理工艺采用的是活性污泥法及其变形， 对于有除磷脱氮要求的处理厂则多采用a 2 oi 艺方法。应用的工艺形式包括：传 统滔蝗污泥法、u c t 工艺、v i p 童慧、a 2 o 法、a b 法、b i o l a k e 、氧豫沟工艺 系巅( 普逶氧纯滋，o r b a l 氧仡沟、c a r r o u s e l 氧纯海、f 登、d 型、d e 鍪辑亿海、 一体化氧化沟等) 、s b r 工艺系列( 普通s b r 、c a s s 、i c e a s 、d a t - l a t 和m s b r 、 l n q a n k 镣) 等。 在建设投资上，冯生华曾对我国已建的百余座城市污水处理厂建设情况作过 绕诗，9 0 年代以来我重辑建的污水处理厂单位投资绝大多数是在1 2 0 0 2 0 0 0 刃 缱东之瓣疆。谍爨维氇螫霹垂东骞魏建戆余座碱枣浮承楚理厂建设积运舒羧况遴 行了调研，调研结果表明，除一体化氧化沟工艺、b i o l a k e 工艺工程投资猩6 0 0 9 0 0 元吨水以外，其余工艺工程投资均在1 0 0 0 元吨水以上，有的达到2 0 0 0 元 吨水( 威海第三污水厂c a r r o u s e l 飘化沟工艺) 以上。 在运行成本上，有人曾对华东蟪区城市污水处理厂逅葶亍成本散了调焱【6 】，其结 莱秀； ( 1 ) 不阍工艺的小型污永簸瑷厂平均运行成本为o 8 5 ( o 7 1 ) 元，m 3 ( 括号中 为不含折旧的成本，下同) 。 ( 2 ) 不同正艺的中型污水处瑷厂平均运行成本为o 7 8 ( o 5 0 ) 元m 3 。 课题组在山东豹调研结果也照器，不同工艺的污承处理厂运行成本平均为0 5 7 元麓拳麦杏 1 5h ，可以将其分 割成缺氧区和好氧区两格，在好氧区投p e g a z u r 浮动填料( 一种硝化细菌在有机凝胶 小球中固定的载体) ，现有的预处理构筑物和二沉池均可保持不变，使其达到除氮的 效果，其所需的占地面积是传统的活性污泥脱氮工艺的一半。由于硝化细菌被固定 在好氧池中，悬浮态微生物的作用仅用于反硝化。采用这种工艺，可以在b o d 负荷 ( 以b o d 5 和m l v s s 计) 达n o 4k g ( k g d ) ，氨氮容积负荷达n o 4k g ( m 3 d ) ( 1 2 6 1 绪论 ) 时，取得出水总氮小于1 0m g l 的效果。此种工艺已用于英国泽西岛的 b e l l o z a n n e 污水处理厂( 1 2 00 0 0p e ( 1p e = 0 1 2m 3 d ) ) 的改造中，改造前最大时流 量为2 1 6 0m 3 ，h ，以去除有机物为主，曝气池容积8 1 0 0m 3 ，分为并联运行独立三格 廊道0 2 7 0 0 m 3 ) 。改造后好氧区约占原曝气池容积的一半0x 13 5 0 m 3 ) ，投加 1 0 的p e g a z u r 浮动载体，每格约1 3 0m 3 。改造后能够处理最大时流量3 2 4 0m 3 h ， 出水t n 小于1 0m g l ，改造的费用约为5 2 0f f ( 法郎) p e 。该工艺采用化学除磷 1 1 1 。c h u d o b ap 和p u j o lr 提出如果现有曝气池h r t 5h 可将其改造成高负荷缺 氧反应器，在二沉池后增加上向流硝化曝气生物滤池，硝化出水回流至高负荷缺氧 反应器。二沉池的数量需要增加，以满足硝化回流液增加水量的沉淀过程。此时大 部分b o d 在缺氧池中作为反硝化的碳源得以去除。这种方案使硝化细菌和异养菌 完全分开，保证了前者效率的充分发挥。这种方案对于水量冲击负荷十分有效，由于 二沉池容积较大，平时可以间歇运行，当遇到暴雨时，根据缺氧池中氧化还原电位 ( o r p ) 的变化情况，将硝化液停止回流，缺氧池按好氧池运行，二沉池连续运行，可以 保证暴雨时期的去除效果。采用这种工艺来改造某规模为5 0 0 0 0p e 的污水处理厂。 平均流量5 9 0m 3 h ，旱天最大流量7 5 0m 3 ，h ，雨季最大流量36 0 0m 3 h 【1 2 1 。c l i f f o r d w r a n d a l l 等将美国马里兰州安纳波利斯污水处理厂两个3 7 0 0 0m 3 d 的活性污泥 处理系统中的一个改造为复合式o 工艺，在4 7 5m 3 好氧池中放置了3 0 0 0 0 m 类似 r i n g l a c e 的填料。这样改进的目的在于使好氧池水力停留时间为6h 的普通活性污 泥工艺具有和o 除氮工艺相同的处理性能，这样可以在不必另外建设构筑物的 情况下提高原有处理厂的处理效果，节省基建投资。对比试验进行了1 2 个月，6 个 月按推流式运行，6 个月按分段进水模式运行。和对照系统相比，复合式工艺将容积 硝化速率提高了2 2 5 。同时载体的存在也提高了好氧池中的反硝化作用，在好氧池 中由于硝化作用形成的硝酸盐大约有3 0 踮通过好氧反硝化得到去除，这样至 少可以使复合式0 工艺的缺氧区容积减少2 5 。采用复合式a o 工艺可大大提 高普通o 工艺的性能，水温越低这种提高越明显。分段进水模式优于推流式。由 于填料的存在造成曝气池断面流速分布的不均，可能造成短流，因此采用填料间隔 布置、旋流曝气和穿孔墙配水的形式可以提高复合式工艺的性能【1 3 1 。n m u l l e r 介 绍了德国7 个采用复合式工艺的污水处理厂的基本情况，它们采用了名为 b i o - 2 s l u d g e 的工艺，其特点是将生物膜载体( 填料) 放置在曝气池的纵向两侧，曝 气系统仅沿填料区域布置，气流对填料的冲刷有利于保持生物膜的更新，同时这种 布置方式使污水在曝气池断面上环流运动，有利于提高混合效果，防止由于填料的 放置而造成的短流现象，极大方便了填料底部曝气系统的检修，这种填料装填方式 比较适合固定载体。b i o 2 一s l u d g e 工艺生物膜载体( 填料) 的填充比通常在1 8 2 8 之间。e b e r h a r d t 和l a n g 所作的一系列测试表明水质净化效果不随填充比的 7 重庆大学硕士学位论文 进一步增加而增加。曝气器距离填料底部的距离在0 1 5m ( b e r g h a u s e n ) o 6 5 m ( g e i s e l b u l l a c h ) 之间，此距离应当尽可能的小，以限制曝气器产生的微气泡必须通 过填料区域。由于生物膜载体对水流的阻力，填料区域内微气泡上升的流速小于未 布置填料区，这有利于提高氧的传质效率。由于生物膜的存在提高了系统的污泥龄， 污泥的稳定化程度较高，m l v s s 通常为m l s s 的6 0 7 5 ；污泥产率也较低。 g e i s e l b u l l a c h 污水处理厂。采用b i o - 2 s l u d g e 后的比剩余污泥产量比以前减少了 5 0 ；污泥沉降性能良好，s v i 均较低 1 4 1 。香港特区政府捧水管理处 ( d s d ，d r a i n a g es e r v i c e sd e p a r t m e n t ) 进行的。各种形式复合式污水处理工艺可行 性研究”科研项目他们的研究结果【6 】表明：在改造后的m l e 工艺中采用复合式工 艺，能够使生长较为缓慢的硝化细菌在填料上附着生长，从而提高系统的硝化效果， 这使复合式工艺可以运行在低于临界泥龄( 硝化作用发生的最小泥龄) 的条件下，但 仍保持完全硝化的效果；h r t 从1 5h 降至7 5h 、s r t 从1 0d 降至5 2d 、混合液 污泥浓度从3 0 0 0m g l 降至1 3 0 0 r a g l ，复合式系统的硝化和除氮性能几乎不变，甚 至更好。传统的m le 工艺必须运行在2 5 倍的临界泥龄条件下，否则系统的硝化 能力将会在丧失，但复合式工艺可以在小于硝化细菌临界泥龄的条件下仍具有硝化 效果，这使工艺具有比改造前更小的污泥浓度，使二沉池的效果提高。载体的投加对 s b r 工艺处理效果的提高和复合式m l et 艺相似。由于s b r 工艺固有的缓冲能 力大、具有较高的起始底物浓度利于硝化作用等优点。比m le 工艺具有更稳定的 除氮效果，传统的s b r 工艺比复合式m le 工艺具有更好的硝化效果。因此对现 有的污水处理厂的改造，采用复合式m le - f 艺较为合适，它不需要太大的投资；对 于新建污水处理厂，可以考虑采用复合式s b r 工艺1 1 5 1 。c h e r tg u a n gh a o 讨论了复 合式工艺对难降解污染物的处理效果。污染物处理的难易程度用其最大比去除速 率( m s r r ，m a x i m u ms p e c i f i cr e m o v a l e f f i c i e n c y ) 来表示，当用活性污泥系统处理最 大比去除速率小于0 5d 。的有机污染物时，其处理效果急剧下降；如要对最大比去 除速率为0 1d 0 的有机污染物取得8 0 的去除率，m l v s s 必须维持在6o o o m g l 以上，这会造成二沉池泥水分离困难，是不可行的，这说明活性污泥工艺处理可生物 降解性较差的污染物时的效果是较差的。但是采用复合式系统，只要附着生物量和 悬浮生物量的比值不小于0 0 2 7 ，其对最大比去除速率为0 1d 1 的有机污染物都有 非常好的去除效果。对于这样难降解的污染物，单纯提高活性污泥浓度并不能提高 其处理效果，这是因为这些污染物需要一些特殊类型的生长较为缓慢的微生物来降 解。而在复合式系统中，由于附着态微生物的存在，容易使这些生长缓慢的微生物得 以增殖，从而提高了对难降解污染物的处理效果。对于易生物降解的污染物，活性污 泥( 悬浮态微生物) 所起的作用就较大，因为此时不需要太长的接触时间。在复合式 工艺中，当污染物最大比降解速率低于0 7 1 d 1 时，生物膜的去除占较大作用，当最大 8 1 缝论 比降解速率低予0 1d 1 时，这种作用更明显，这可以用两种不同形态微嫩物竞争可 用底物来解释。当污染物最大比降解速率为0 1dd 时，生物膜的去除效率随进水有 机物浓度的升高而升商，而活性浮泥的去除率则保持相对恒定。复合式王艺对 m s r r 为0 1dq 豹污染魏要取怒黼班上戆去涂率，簸撬豹运行条磐是：c o d c r 受 荷小于疆5 3 k g ( m 3 鸯，h r t 凳6 h ，填辩数量：2 2 5 撤誓m 瑚。 1 2 5 ，j 、绪 通过以上综述文献可以得出以下结论： 国水环境状况不容乐观，寓营养化日益严重，污水厂去除氮磷的簧求越来 越高，根据“巾一五”规划，国家将投资大批资金用于污水处理行业，冀孛污农 厂瓣改扩建将蠢较重豹分垂。 污水厂改造的研究主要集中在国外，国内对遮一领域的研究还不燕很完 善。 污水厂改造灵活性比较火，没有统一改造模浅。 污水厂敬造上的研究或实倒基本集中在以貘处理( 投期填料) 形式豹复合 工艺秀圭。 进一步完善改造方法和疹骤，并把中试试验作为改造的必须步骤，应该是 改造能否成功、是否经济合理的哭键。 污水厂新建或改造，能耗问题都是影响处理成本的关键因素，对于污水厂 改造要解决好掰个闯题；一是处联如水豹达到标准摊放要求；二是能耗婀题。 1 3 本课题研究目的及内容 1 3 1 本课题研究目的 目前全球寓营养化问题的日潞突出，引起了人民的高度重视，尤其我国是人 均水资源占肖缀匮乏的国家，氮、磷污染极为严熏，已直接威胁到公众的生活质 量，严重疆鼹我蓬经济妻孽进一步建设。霾筵，浚控铡塞营养纯秀嚣黪豹浮承魏氮 除磷技术豹磷究开发藕工程应用溅成为国内外污求鲶理领域最关注的热点和难 点。 对于早期建设的以去除b o d 为目的的污水处理厂由于没有考虑氮磷的去除， 氮磷就更难以遮标，对于这样的浮水厂必须进行改造。“十一五”规划也提出了“对 “丸五”蔻建设瓣部分污承厂进镗量慧羧造窝提悫”。 本课题秘究嚣豹帮是旅攥我黼上述现状，结合瓣蓊城市污永处理技零静发展 趋势，贯彻简翁污水处理的思想，通过对污水处理系统的时间、空间芙系的分析， 集成先进的理论和技术，并结合蒲山区污水处理厂的窟际情况，对萧山区污水处 理厂h c r 工甓进行改造研究，也为现有的城市污水处理厂改造工艺的设计或同类 擎 重庆大学硕士学位论文 污水厂改造提供技术依据和参考。 1 3 2 研究内容 本次课题研究的内容主要针对萧山区污水处理厂h c r t 艺改造这一问题，确 定基本的改造步骤即：第一分析现状问题，必要时进行相应试验；第二是根据现 状问题提出改造的措施及初步确定改造工艺；第三根据确定的改造工艺进行中试 试验以验证所提出的改造工艺的出水能否达到排放标准，寻找方案不足，寻找较 优的运行参数，来完善改造方案设计，并为改造完后的运行管理提供依据。针对 研究现状改造多以膜处理( 投加填料) 形式的复合工艺为主研究用常规处理工艺 来改造污水处理厂。 另外，每毫克污泥中约含有0 0 4 毫克的p 、0 1 2 5 毫克的n 、约相当于0 5 毫克 的b o d 5 ，也就是说如果二沉池出水的s s 的浓度每降低a o m g l ，则b o d s 、n 、p 的浓度则分别可以降低5m g l 、1 2 5m g l 、0 4m g l 。因此二沉池出水的s s 含量 将直接影响b o d 5 、n 、p 出水含量，怎样使二沉池出水的s s 降低到较低的水平是 改进出水水质的一个重要途径。 因此本课题的研究内容主要有以下几个方面： 改造的可行性分析研究。主要针对萧山区污水处理厂现状存在问题进行分 析。主要包括以下几个方面： 1 ) 对现状进、出水水质及污水厂运行情况进行初步分析 2 ) 研究h c r 反应塔对c o d 。、n h 4 + - n 的去除效果。 3 ) h c r 反应塔射流曝气量的测试试验。 4 ) 分析h c r 反应塔对