（环境工程专业论文）上海市竹园第二污水处理厂工程设计优化的研究.pdf

摘要 摘要 我国在进行污水处理项目的前期研究和后期设计时，主要依据是项目环境 影响评价和国家及地方污水排放标准。十年前执行的污水综合排放标准只对碳 源有机污染物排放浓度作了要求，而没有涉及污水中氮、磷浓度。 随着近十年城市水体的污染加重及富营养化问题的日益突出，1 9 9 6 年国家 在对标准( g b 8 9 7 8 8 8 ) 修订的基础上颁布了新的污水综合排放标准 ( g b 8 9 7 8 9 6 ) 。该标准增加了对氨氮及磷酸盐的排放要求，其中磷酸盐最高允 许排放浓度的一级标准为0 5m g l 、二级标准为1m g l 。就此项指标而言，是 非常高和严的。在设计具有除磷脱氮要求的城市污水处理厂时，要根据出水排 放水体及其潜在的用途考虑处理工艺。 上海市竹园污水处理厂优化设计研究是在上海市总体规划和污水专业规划 的指导下，充分利用上海市特有的地理环境，采用全面规划，分期实施的方针， 提出上海市污水治理三期工程污水处理厂实施的方案，以解决虹口港、杨浦港 地区及杨浦港以东五个排水系统、民星排水系统及黄浦江自排区等地区的旱流 污水给环境造成的污染问题。 从工程规模上看，一批大型污水处理厂的相继建成投产标志着我国污水处 理事业发展到一个崭新的阶段。目前全国最大的城市污水处理厂上海竹园污水 处理厂正在运行之中，其规模为1 7 0 万m 3 d ，基本代表了我国城市污水处理工 艺技术的现状水平。以a o 除污水处理厂设计研究的编制范围为：污水厂总体 设计、污水处理工程、污泥处理等。 上海市竹园第二污水处理厂工程设计优化研究的目的是提高污水处理厂工 程的安全性和可靠性、降低运行费用、使该污水处理厂能在今后2 5 年中稳定运 行，并使出水达标排放。本研究在尊重原设计的基础上，既从污水处理工艺、 水力高程布置、总平面设计等宏观的方面、又从单体构筑物设计以及主要设备 选型等微观的方面对上海市竹园第二污水处理厂工程进行了优化设计。 l 摘要 优化设计的研究结果包括针对原设计的“改良型a o 生物脱氮除磷工艺” 进行了理论分析与应用计算，提出了设置独立的脱氮和除碳系统及对污水进行 分流处理的方案，如对1 5 0 ，0 0 0 m 3 d 污水采用完全硝化的o 脱氮污水处理工艺， 对另外的3 5 0 ，0 0 0 m 3 d 污水采用除碳不硝化的污水处理工艺。经完全硝化的a o 脱氮污水处理工艺与除碳不硝化的污水处理工艺分别处理过的出水混合后，再 经紫外线消毒后排放，能够达n - 级排放标准。此外，对平面布置、二沉池等 的优化设计进一步提高了该污水处理工程的安全可靠性。 、 本论文为了方便比较优化前后的变化情况，编制了优化前后对照表，并将 优化概算材料价格水平恢复至原初步设计的标准。 关键词：污水处理工程设计优化脱氮除磷四新技术管理法规 i i 目录 a b s t r a c t t h ep r e - r e s e a r c ha n dp o s t d e s i g ns e w a g ep r o g r a m sr e f e r st ot h ee v a l u a t i o no fe n v i r o n m e n t a l i n f l u e n c ea n dt h es t a t ea n dl o c a ls t a n d a r d sf o rs e w a g ed i s c h a r g ei no u rc o u n t r y t h es t a n d a r d s c a r d e do u tt e ny e a r sa g oo n l yl a ys t a n d a r d sf o r t h ec o n c e n t r a t i o no fc a r b o nc o n t a m i n a t i o n ， n i t r o g e na n dp h o s p h o rn o ti n c l u d e d a st h ec i t yw a t e rb e c o m e sm o r eh e a v i l yc o n t a m i n a t e da n dt h en u t r i t i o np r o b l e m ss t a n do u t ， an e ws t a n d a r d ，“s t a n d a r df o rs e w a g ed i s c h a r g e ”( g b 8 9 7 8 - 9 6 ) i sp u ti n t op r a c t i c e a c c o r d i n gt ot h eo l do n e ( g b 8 9 7 8 8 8 ) ，a d d i n gt h er e q u i r e m e n tf o r a m m o n i an i t r o g e n a n d p h o s p h a t ed i s c h a r g e i n t h i ss t a n d a r d ，f i r s t - o r d e rs t a n d a r do fp h o s p h a t e c o n c e n t r a t i o ni s0 5m g l ，t h ed i p o l es t a n d a r di s1 o m g l ，a st ot h es t a n d a r d ，i ti sq u i t e s t r i c t w h e nd e s i g n i n gac i t ys e w a g et r e a t m e n tp l a n tw i t hr e q u i r e m e n tf o rt h er e m o v a l o fn i t r i t ea n dp h o s p h o r u s ，w es h o u l dc h o o s et h et r e a t m e n tt e c h n i q u e sa c c o r d i n gt o t h ew a t e rs t y l ea n dt h e i rp o t e n t i a lu s e s u n d e rt h eg u i d a n c eo fs h a n g h a io v e r a l lp l a n n i n ga n dp r o f e s s i o n a ls e w a g e p l a n n i n g ，t h ed e s i g n i n g r e s e a r c ho fs h a n g h a iz h u y u a nt r e a t m e n tp l a n tt a k e s a d v a n t a g eo ft h eu n i q u eg e o g r a p h i c a le n v i r o n m e n ta n da d o p t st h eg u i d i n gl i n e s ， “o v e r a l lp l a n n i n g ，s e r i a lc a r r i e do u t ”i ti sp u tf o r w a r dt h es e w a g et r e a t i n gp l a n so ft h e t h i r dt e r m ，i no r d e rt os o l v et h ep o l l u t i o np r o b l e m s ，c a u s e db yh o n g k o uh a r b o r , y a n g p uh a r b o ra n df i v ed i s c h a r g es y s t e m sw e s t e mo fy a n g p up o r t ，a n dm i n x i n g d i s c h a r g es y s t e ma n dh u a n g p u r i v e rs e l f - d i s c h a r g i n ga r e a s v i e w e df r o mt h es c a l e ，ag r o u po ft r e a t m e n tp l a n t sa r es e tu po n eb yo n e ，w h i c h i n d i c a t e st h ec a u s eo fs e w a g et r e a t m e n th a sa l r e a d yr e a c h e dan e ws t e p a tp r e s e n t s h a n g h a iz h u y u a ns e w a g et r e a t m e n tp l a n t ，t h eb i g g e s to n ei no a rc o u n t t y , i si nt h e p r o c e s so fo p e r a t i o n ，w i t hi t ss c a l eb e i n g17 0 0 0 0 0m 3 他b a s i c a l l ys y m b o l i z i n gt h e i i i 目录 c u r r e n tl e v e lo fo u rc o u n t r y ss e w a g et r e a t i n gt e c h n i q u e ，r e g i m e n t a t i o nr a n g eo fa o s e w a g et r e a t m e n tp l a n td e s i g nr e s e a r c hi n c l u d e ：s e w a g et r e a t m e n tp l a n ti n t e g r a t e d d e s i g nl ，s e w a g et r e a t m e n te n g i n e e r i n g ，s l u d g ed i s p o s a le t c s t u d yo nt h eo p t i m i z a t i o no fd e s i g no fs h a n g h a iz h u y u a n n o 2 s e w a g e d i s p o s a lp l a n ta i m s a te n h a n c i n gt h es a f e t ya n dr e l i a b i l i t y , s t r e n g t h e n st h eq u a l i t ya n dr e d u c i n gt h ef e e sf o ro p e r a t i o n ， s ot h a tt h es e w a g et r e a t m e n tp l a n tc a nd i s c h a r g es t e a d i l yw i t h i n2 5y e a r s t h eo p t i m a ls c h e m e f o l l o w st h ep r e v i o u sd e s i g n i n gi d e a , o p t i m i z i n gf r o mm a n ym a c r o s c o p i c a la s p e c t s ，i n c l u d i n g s e w a g et r e a t i n gt e c h n i q u e ，d e s i g n i n gw a t e r p o w e re l e v a t i o na n do v e r a l ll a y o u t ，e t c a n da l s of r o m m a n ym i c r o s c o p i c a la s p e c t s ，i n c l u d i n gd e s i g n i n ge v e r yb u i l d i n g s ，c h o o s i n g t h ee s s e n t i a l e q u i p m e n t se t c b ya n a l y z i n gt h eo r i g i n a ld e s i g no fa ob i o l o g i c r e m o v a lo fn i t r i t ea n d p h o s p h o r u st e c h n o l o g y ，t h eo p t i m a ld e s i g nw a sp u tf o r w a r db yi n s t a l l i n gi n d e p e n d e n t d e n i t r i d i n ga n dd e c a r b o n i z i n gs y s t e m f o re x a m p l e ，1 5 xl0 4 m 3 do fs e w a g ei st r e a t e d b ya od e n i t r i d i n g ，a n d35 x10 4 m 3 do fs e w a g ei sd e c a r b o n i z e dw i t h o u td e n i t r i d i n g ， t h e nb o t hp a r t so ft h e ma r em i x e da n dd i s i n f e c t e db yu l t r a v i o l e t ，a n dt h e yc a nr e a c h d i p o l ed i s c h a r g es t a n d a r d s f u r t h e r , t h eo p t i m i z m i o no ft h ep l a n ec o l l o c a t i o na n dt h e s e c o n d a r ys e d i m e n t a t i o nt a n ko ft h et r e a t i n gs y s t e mm a k e st h i ss y s t e mm o r es a l t y a n dr e l i a b l e i no r d e rt oc o m p a r et h eo p t i m i z e dw i t ht h ep r e v i o u so n e ，t h et h e s i sm a k e sa c h e c k l i s t , a n dt r i e st oo p t i m i z et h ea p p r o x i m a t ep r i c et ot h el e v e lo fp r e - d e s i g n k e yw o r d ：s e w a g et r e a t m e n t ；o p t i m i z m i o no fd e s i g ns c h e m e ；t h e r e m o v a lo fn i t r i t e a n dp h o s p h o r u s ； f o u r - n o v e lt e c h n o l o g y ； m a n a g i n gr e g u l a t i o n s 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 一撇嬲 z 么年多月否日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名： p 暂矽彤扣 l f 讲年刁月乡日州年乡月么日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 、 签名癌白 z 叫年多月名日 第l 章前言 1 1 研究背景 第1 章前言 上海竹园第二污水厂位于长江竹园地区，竹园第一污水厂规划发展备用地 内，在原合流一期输水箱涵的南侧、沿塘路的西侧及东侧围填区、规划航津的 北侧、黄洞港的东岸，污水来源由两部分组成：第一部分为虹口港、杨浦港地 区旱流污水2 8 2 l 万m 3 d ；第二部分为杨浦港以东控江、长白、复兴岛、大定海、 周家嘴五个排水系统、黄浦江西岸自排区以及民星排水系统等地区的污水，规 划污水量合计约1 4 8 6 万m 3 d ，总规划污水量为4 3 0 7 万m 3 d 。 污水处理为二级生物处理，并采用改良型o 除磷工艺。 污水厂受纳水体为长江口，既要考虑到长江水质环境已经受到一定程度的 污染，同时也应充分注意到长江源远流长，水量充沛，水流运动强烈，水动力 强劲，泥沙丰富，具有较强的污水净化能力这一有利条件，合理、适度地利用 其环境容量。 1 1 1 天然水体的净化功能 天然水体的净化功能是以降解溶解性可生化有机污染物为主，而对颗粒性 不可生化降解的物质只有起到稀释和沉淀的作用，没有能进行实质性的降解， 所以对这一部分污染物的处理应当作为城市污水处理厂的重点。 1 1 2 影响水体的富营养化的决定因素是水中的氮和磷的含量。 最适合水中藻类繁殖的氮和磷比是1 6 ：1 。当磷含量处于低浓度时，氮浓度 对藻类生长的影响比之磷处于高浓度的影响为低。从藻类对氮、磷需要的关系 上看，磷的需要往往更为重要，生长受磷的限制更为明显。长江口水中氮和磷 实际的比值大约3 0 ：1 。磷可能是影响长江口富营养化乃至赤潮发生的决定性因 素。 从以上看出，污水处理厂的水处理目的应以去除碳源污染物及磷为主。而 上海竹园第二污水厂采用的是改良型a o 生物除磷工艺。在此基础上上海市政 第1 章前言 工程设计研究院受上海友联企业( 集团) 有限公司委托，对原设计进行设计优 化。 优化的目的 旨在提高工程安全性和可靠性，提高工程质量，降低运行费用：使污水处 理厂在2 5 年中出水稳定，达标排放。优化方案在遵从原设计思路的基础上，设 置独立的除磷和脱氮系统，并从污水处理工艺、水力高程布置、总平面设计、 单体构筑物设计以及主要设备选型方面进行相应优化，混合出水经紫外线消毒 达标后排放，经过设计优化改良后，污水处理后是完全能达到二级排放标准的 要求。 1 2 国内外排水脱氮除磷的研究和工程动态 我国在进行污水处理项目的前期研究和后期设计时，主要依据是项目环境 影响评价和国家及地方污水排放标准。十年前执行的污水综合排放标准只对碳 源有机污染物排放浓度作了要求，而没有涉及污水中氮、磷浓度。所以早期设 计的城市污水处理厂，只是以去除污水中碳源有机物为目标。 随着近十年城市水体的污染加重及富营养化问题的日益突出，1 9 9 8 年国家 发布实施污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) ，增加了对氨氮及磷酸盐的排放 要求，其中一级标准磷酸盐0 5m g l ，二级标准磷酸盐lm g l 。就此项指标而 言，是非常高和严的。在设计具有除磷脱氮要求的城市污水处理厂时，要根据 出水排放水体及其潜在的用途考虑处理工艺。 我国8 0 年代以前建设的城市污水处理厂大部分采用普通曝气法活性污泥处 理工艺，由于该工艺主要以去除b o d 和s s 为主要目标，对氮磷的去除率非常 低。为了适应水环境及排放要求，一些污水处理厂正在进行改造，增加或强化 脱氮和除磷功能。 随着我国对水环境质量要求的提高，修订后的国家污水综合排放标准 ( g b 8 9 7 8 - - 1 9 9 6 ) 也越来越严，特别是对出水氮、磷的要求提高，使得新建城市 污水处理厂必须考虑氮磷的去除问题。由此开发了改良a o 、a a o 工艺和回 流污泥反硝化生物除磷工艺，并已开始在实际工程中应用u 引。 从工程规模上看，一批大型污水处理厂的相继建成投产标志着我国污水处 理事业发展到一个崭新的阶段。目前全国最大的城市污水处理厂上海竹园污水 2 第1 章前言 处理厂正在运行之中，其规模为1 7 0 万m 3 d 。下面所列为我国部分城市污水处 理工程项目，基本代表了我国城市污水处理工艺技术的现状水平。以a o 除磷 或脱氮工艺为例： 序号省份或城市工程名称工程规模( 万m 3 d ) 应用情况备注 1 浙江杭州四堡污水处理扩建工程6 0已运行o 2 浙江杭州七格污水处理工程 4 0 已运行o 3 ，河北保定市银定庄污水处理厂8已运行a o 4河北 保定市鲁岗污水处理厂8已运行o 5天津天津纪庄子污水厂扩建工程2 6施工图o 6 山东青岛市李村河污水处理厂 8 己运行改良刖o 7 天津天津北仓污水处理厂 1 0 初设改良o 在阐述上述的同时，对遇到的一些具体问题及处理措施原因作重点论述， 希望此论文的研究成果能为以后同类型工程提供一些有益的经验f 7 】。 1 3 研究内容： 本文对上海竹园第二污水处理厂在维持原有工艺的基础上，为使出水稳定， 达标排放，设置独立的脱氮除磷系统的原因及效果进行分析，同时为提高工程 的安全性和可靠性，降低运行费用，在污水处理工艺，水力高程布置，总平面 设计及主要设备选型等进行优化的原因及效果进行对比。结合其他已建成投入 使用的污水厂的运行经验，对a o 脱氮除磷系统进行归纳总结【。 1 4 研究的依据 1 ) 上海市污水治理三期可行性研究报告( 2 0 0 1 年1 2 月) 上海市政工程设 计研究院 2 1 上海市竹园第二污水处理厂工程初步设计( 2 0 0 3 年1 2 月) 一上海市城市 建设设计研究院，上海市政工程设计研究院 3 ) 地表水环境质量标准( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) 4 ) 城镇污水处理厂污染物排放标准( g b18 9 18 2 0 0 2 ) 5 ) 恶臭污染物排放标准( g b l 4 5 5 4 9 3 ) ( 1 9 9 7 年版) 3 第1 章前言 6 ) 室外排水设计规范( g b j l 4 8 7 ) ( 1 9 9 7 年版) 7 ) 泵站设计规范( g b 厂r 5 0 2 6 5 9 7 ) 8 ) 污水排入城市下水道水质标准( c j 3 0 2 8 1 9 9 9 ) 9 ) 建筑设计防火规范( g b j l 6 8 7 ) ( 2 0 0 1 版) 1 0 ) 城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准( c j j 3 1 8 9 ) 1 1 ) 城市污水处理厂工程项目建设标准( 建标( 2 0 0 1 ) 7 7 号) 1 2 ) 给水排水工程结构设计规范( g b 5 0 0 6 9 2 0 0 2 ) 1 9 ) 大气污染物综合排放标准( g b l 6 2 9 7 1 9 9 6 ) 2 0 ) 工业企业厂界噪声标准( g b l 2 3 4 8 9 0 ) 2 1 ) 鼓风曝气系统设计规范( c e c s 9 7 ：9 7 ) 2 4 ) 室外给水排水工程设施抗震鉴定标准( g b j 4 3 8 2 ) 2 5 ) 给水排水工程管道结构设计规范( g b 5 0 3 3 2 2 0 0 2 ) 2 8 ) 民用建筑设计通则( j g j 3 7 8 7 ) 2 9 ) 工业企业总平面设计规范( g b 5 0 1 8 7 9 3 ) 3 0 ) 工业建筑防腐蚀设计规范( g b 5 0 0 4 6 9 5 ) 3 1 ) 农田灌溉水质标准( g b 5 0 8 4 1 9 9 2 ) 3 2 ) 生活饮用水水质卫生规范( 2 0 0 1 9 1 ) 3 3 ) 环境空气质量标准( g b 3 0 9 5 1 9 9 6 ) 3 4 ) 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 ) 3 5 ) 城市生活垃圾卫生填埋技术规范( c j j l 7 - 2 0 0 1 j 1 2 2 2 0 0 1 ) 3 6 ) 工业企业厂界噪声标准( g b l 2 3 4 8 9 0 ) 3 7 ) 农用污泥中污染物控制标准( g b 4 2 8 4 8 4 ) 4 第2 章处理厂设计进、出水水质 第2 章处理厂设计进、出水水质 2 1 污水来源及水质 优化设计的进水水质是根据华东师范大学环境与界面科学研究中心关于 上海市污水治理三期工程b 块地区合流污水水质测定分析报告中的分析数 据及不同来源的进厂污水流量和水质浓度综合分析确定【2 1 。根据华东师范大学水 质分析报告汇总见下表： 表2 1b 块地区实测污水平均浓度 地区名称季节c o d c r b o d 5 t pt ns s 夏季 1 7 1 55 0 62 5 4 3 0 17 1 二港地区 秋季 2 3 0 16 2 83 0 22 8 o5 9 冬季 2 4 8 1 8 1 23 3 43 4 611 7 东区污夏季 2 8 7 61 0 2 34 2 94 7 88 9 水厂秋季 7 1 5 51 6 2 5 7 0 15 1 31 3 2 冬季7 6 3 52 3 7 85 175 0 11 6 4 控江夏季 2 0 8 47 2 3 3 4 13 7 18 4 秋季 2 2 3 18 5 83 7 4 3 5 43 9 冬季2 1 6 07 7 03 1 43 2 15 6 二港以 长白夏季 2 8 7 79 3 53 8 73 8 58 0 东地区 秋季 2 8 4 29 9 73 8 73 2 85 5 冬季 2 3 3 78 7 33 3 03 5 66 2 周家嘴夏季 1 8 5 25 6 72 7 23 9 47 6 秋季 1 9 8 96 5 53 8 93 5 84 1 冬季2 0 1 36 6 92 7 83 4 51 1 3 定海港 夏季 5 8 7 91 3 5 87 2 44 4 o2 5 3 秋季 1 6 2 13 5 13 3 03 3 83 8 冬季 2 6 1 69 3 92 7 53 7 46 6 复兴岛夏季 3 1 7 78 9 64 3 13 9 81 2 3 秋季 2 1 7 17 1 53 7 03 4 54 3 冬季 2 2 8 28 1 12 9 93 4 97 4 5 第2 章处理厂设计进、出水水质 表2 2b 块地区汇流污水平均浓度估算表 季节污染物浓度( m g l ) c o d o r b o d 5 t pt n s s ( m g l )( m g l )( m g l )( m g l ) ( m g l ) 夏季 2 3 0 26 5 83 2 53 3 79 3 秋季 2 4 6 76 7 63 3 63 0 75 8 冬季 2 6 9 28 9 33 3 23 5 6 1 0 8 平均2 4 9 7 4 23 3 l3 3 38 6 与污水治理一、二期工程污水厂进厂水质浓度的比较 表2 3 汇流污水估算浓度比较表 地块 c o d c r ( m g l )b o d s ( m g l )t p ( m g l ) t n ( m g l )s s ( m g l ) 一期预处理 2 0 5 8 5 12 6 63 5 97 6 厂 二期预处理2 5 8 1 1 0 23 7 14 7 3 1 0 8 厂 b 快汇流污水 2 4 97 4 2 3 3 l3 3 38 6 由上表可以看出，c o d e r 、t p 、s s 的浓度比一期预处理厂高，但比二期预 处理厂浓度低，而b o d ，和t n 的估算浓度偏低，接近一期预处理厂水质浓度。 2 2 优化设计进水水质 2 2 1 优化原因 经分析，通过对老城区建设年代较早的合流及污水管道进行修复，地下水 渗入量将会减少。根据污水治理一期总管现状的渗入量的调查，一期总管现状 的渗入量高达2 7 ( 合流污水一期工程实测资料) ，对现有管道要进行非开挖修 补、管材更新及今后系统改造( 如低标准系统的改造) ，地下水渗入量将减少到 1 0 左右，污水水质浓度将比现状实测浓度增加( 1 + 0 2 7 ) ( 1 + 0 1 0 ) = 1 1 5 倍，而 由于管网采用了非混凝土的u p v c 管及玻璃夹砂管等新型管材，管道内沉淀及 。 6 第2 章处理厂设计进、出水水质 结垢现象将大为减少，原生污水中非溶解性的b o d 5 及悬浮物浓度将进一步增 大，再加上规划地区内工厂企事业单位搬迁，工业废水量下降，老城区化粪池 取消，城市生活污水量所占比例将有所有所增加，同时，污水厂污泥处理过程 中产生的污泥浓缩滤液，污泥脱水滤液( 总称污泥水) ，其污染物浓度要比原生 污水水质高得多，这部分( 约8 5 6 8 m 3 d ) 高浓度污泥水将回流至迸水泵房，促 使进水负荷增高，因而进厂实际水质浓度的发展趋势会逐步增大。预计地区污 水浓度中b o d 5 和s s 浓度将增加较大，t n 及t p 由于其溶解性质，浓度也将有 所增大，而c o d e r 将维持原状。原设计对实测的进水水质做适当调整( 3 1 。 。 表2 4 设计进水水质如下表： 污染项目 b o 跳c o d c r s s t n n h 3 - n t p ( m g l )( m g l )( m g l( m g l ) ( m g ( m g l ) )l ) 实测值 18 8 - 2 9 9 81 0 2 8 9 9 1 71 7 6 0 8l2 6 5 8 9 无 1 8 9 0 5 实测平均值7 4 22 4 98 63 3 3无3 3 1 设计进水水质 1 2 02 5 01 5 0 3 8 2 54 o 污水综合二级排放 3 01 2 03 02 51 标准 ( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 城镇污水处理厂污 染物二级排放标准3 01 0 03 03 03 ( b g l 8 9 1 8 2 0 0 2 ) 设计出水水质 3 01 0 03 02 5l 2 2 2 优化内容： 在研究原设计和上海市污水治理三期工程b 块地区合流污水水质测定报 告基础上，根据竹园第二污水处理厂实际情况，优化方案在对原设计进水水 质设置一个复核范围：【3 1 表2 5 竹园第二污水处理厂进水水质及复核范围表 项目 c o d c rb o d 5s st n n h 3 - n p 0 4 p 设计进水水质 2 5 0 1 2 01 5 03 82 54 ( m g l ) 复核范围 2 6 0 3 5 01 0 0 1 5 0 1 5 0 2 0 03 8 4 02 5 3 0 4 7 第2 章处理厂设计进、出水水质 2 3 污水出水水质： 城市污水处理厂的出水水质指标，应根据其受纳水体的功能分级，按照国 家有关法规并结合本地区域条件综合确定。 污水处理厂选址长江边竹园地区，受纳水体是长江口。目前，在长江口的 总量控制标准还没有确定的情况下，可以根据合流污水一期工程已运转多年， 而竹园一厂设计采用强化一级处理工艺，长江口的天然自净能力已被竹园污水 厂部分利用这一事实，因而该工程污水处理厂的出水标准适当提高，根据上海 市环保局关于上海城市管理建设一期工程影响报告审批意见的复函中要求： “污水处理厂尾水达到中华人民共和国污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 二级标准后排入长江”，而国家最新颁布的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 ) 二级标准中除c o d c ，水质指标比上述标准低之外，其余指标 或相同或略高，在新老指标交替执行期间，本着执行的排放标准从严的原则， 经技术经济综合比较论证后最后确定的排放标准如下表。 表2 6 竹园第二污水处理厂尾水排放标准表 污染项目b o d 5c o d c r s st n n h 3 一n t p ( m g l )( m g l )( m g l ) ( m g l )( m g l )( m g 几) 污水综合排放标准 3 01 2 03 0 2 5 1 ( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 城镇污水处理厂 3 0l o o3 02 53 污染物排放标准 ( b g l 8 9 1 8 2 0 0 2 ) 设计出水水质 3 01 0 03 02 5i 注：粪大肠菌群数( 个l ) = 1 0 0 0 0 2 4 污水处理工艺 2 4 1 污水厂污水处理工艺 生物除磷处理采用a o 工艺。即在传统曝气系统前设置一个厌氧池，再在 厌氧池前设置污泥反硝化池，形成缺氧厌氧好氧生物处理系统。 8 第2 章处理厂设计进、出水水质 根据设计迸水水质，t n = 3 8 m g l ，出水执行国家二级标准n h 3 - n = 2 5m g l ， 由于氢化作用，进水中有机氮经一段时间的曝气后，基本转化成n h 3 - n ，为此 需进行硝化处理，才能使n h 3 n 达标排放。根据排放标准，n h 3 n 只需部分硝 化而不必完全硝化，但由于硝化反应主要取决于泥龄，在泥龄足够长时硝化反 应就会发生，这时要控制硝化的程度比较困难，所以一般不是按完全硝化设计， 就是按不硝化设计。如按完全硝化设计，不仅增加能耗，而且出水及回流污泥 中硝态氮含量会很高，对厌氧池的厌氧释磷干扰极大而为避免干扰，需建污泥 反硝化池。为了实现n h 3 n 的部分硝化，不仅能达到排放标准，又可降低缺氧 池的氮负荷，缩小池容，本工程采用一种改良的a o 工艺，即从好氧池中后部 引出一根出流管，与好氧池末端的出流液汇合后进入二沉池。池中后部出流的 混合液在好氧池内停留时间较短，泥龄较短，没有发生硝化反应，从池末出流 的混合液在好氧池中停留时间较长，泥龄较长，达到完全硝化，二股出流混合 后，实现了部分硝化。1 4 j 由于回流污泥含有部分硝化后的硝态氮，如若将回流污泥中的全部硝态氮 通过污泥反硝化池进行反硝化脱氮，污泥脱氮池容积较大，为改善除磷而设置 较大体积的污泥反硝化池是没有必要的。 根据厌氧池设计的两个基本要求：( 1 ) 实际停留时间大于o 7 5 h ；( 2 ) 厌氧污 泥量占总反应池污泥量的比值不小于1 0 。回流污泥并不需要全部返回厌氧池， 而只需返回一部分污泥即可满足厌氧污泥量比值要求，因此本工程将回流污泥 分成二部分，一部分进入污泥反硝化池进而流入厌氧池，另一部分直接回流至 好氧池，这样即可满足厌氧池要求，又可满足好氧池要求，还能降低缺氧池的 氮负荷。 由于该工艺为一种改良型工艺，故在工程设计时需有一定的灵活性，具体 在厌氧池及污泥反硝化池设计时考虑切换功能，通过回流污泥及进水闸门的切 换，将污泥脱氮池及厌氧池合并成为同一的厌氧池，使该改良工艺方便地改为 常规a o 除磷工艺。为了兼顾不硝化和完全硝化，该工艺的污泥龄在不硝化部 分为4 d ，完全硝化部分为8 d ，本工程设计总泥龄为6 d ，m l s s = 3 0 0 0 m g l ，污泥回流 比为7 5 9 第2 章处理厂设计进、出水水质 2 5 主要构筑物选型： 2 5 1 刖。生物池 采用矩形往复推流式，采用微孑l 曝气管或薄膜曝气盘作为充氧系统。 2 5 2 沉淀池 能够用于大型污水厂的沉淀池有辐流式、平流式、折流式三种。 国内污水处理厂过去采用圆形辐流式较多。其运行效果较好，吸刮泥机的 生产已定型化、系列化，使用经验也较丰富，但水力条件不理想，容积利用系 数较低，总占地面积较大。平流式沉淀池国内多应用于给水处理工程，但国外 污水处理厂却己广泛应用。近年来，国内污水处理厂采用平流式的开始见多。 这种沉淀池水力条件较好，容积利用系数较高，耐冲击负荷，尤其是其合壁成 组布置，十分紧凑，土地利用率高，节省占地，这一点特别适合大型污水处理 厂。过去在国内应用不多主要是因为国产刮泥机的生产尚未定型化，质量或材 质不过关，如能从国外引进，困难便可解决。 矩形折流式沉淀池是近年来国际上出现的综合技术，它是在原周进周出圆 形二沉池基础上，结合其单管式吸刮泥机和传统平流式沉淀池优点而开发出的 新型二沉池，具有水力负荷高，停留时间短，占地省，土建结构简单，污泥回 流快速，可降低磷释放的机率等特点。 由于采用异重流沉淀理论，在池端同边进水，沉淀池的表面负荷可大大提 高，可达1 5 2 o m 3 m 2 h ，而平流式沉淀池为防止悬浮物的漂出而影响出水t p 指 标，一般表面负荷控制在1 0m 3 m 2 h 以下。故折流式沉淀池比平流式沉淀池占 地面积及工程造价大大降低，另外由于平流式沉淀池先由竖向刮泥板将污泥刮 至上游端的污泥泥斗中，再由横向刮泥机刮至污泥泵房，由于刮泥机的刮泥运 转速度限制，沉淀污泥从池内刮至污泥泵房的时间长达和5 小时，污泥在沉淀 池底层极易厌氧释磷。而折流式沉淀池由于流态特点，可采用若干横向排泥槽 ( 间距不超过l o m ) ，刮泥板能在较短时间将沉淀的污泥刮入排泥槽，并通过虹 吸作用排入出泥渠道进入污泥泵房，可有效的防止污泥的厌氧释磷，折流式沉 淀池在美国乔治亚州县污水厂改造、泰国曼谷的新建污水厂及中国的广东省深 l o 第2 章处理厂设计进、出水水质 圳龙岗区横岭污水厂已有工程运用实例。 上述折流式沉淀池归纳起来具有如下特点： 优点： 1 水力负荷高；2 停留时间短；3 土建投资省：4 占地小；5 污泥回流快速： 6 最大限度消除进水短流：7 污泥扰动少，上清液好；8 无需纵向坡度：9 无需指 形出水槽；1 0 无需泥斗；1 1 无需横向刮泥机；1 2 池面撇渣更彻底。 缺点： 1 新工艺，应用实例较少，应用时间较短，有一定的技术风险2 排泥阀较多， 调节控制操作麻烦3 运行、管理要求较高。 对于大型污水处理厂，折流式沉淀池采用多池并联，其池间隔墙可共用， 并有相当数量的共用墙可作为双面受力的隔板，因而土建费用大量节省，可明 显降低造价。 由于本工程规模较大，而可用土地较少，因此用地相当紧张。 经综合工艺使用条件，工程造价和占地等情况之后，设计推荐采用折流式 沉淀池例。 工艺流程框图如下图： q 。；鼓风机房i q ! 型咄逦堕壶堕空叠曼蛩选丛l 厂 图2 1改良型a ，o 生物除磷工艺流程图 出水水质指标可达： b o d c r3 0 m g l c o d c r10 0 m g l 第2 章处理厂设计进、出水水质 s s3 0 m g l t p l m g i n h 3 - n 2 5 m g l 2 6 优化处理工艺 2 6 1 优化内容 优化方案采用分级处理工艺，除碳级和脱氮级。一部分污水采用完全硝化 a o 脱氮污水处理工艺，其它污水采用除碳不硝化污水处理工艺，两个系统独立 操作运行，处理出水混合达标排放。两套工艺回流污泥系统独立，不同菌种可 在适宜的环境中生存，必要时可相互接种，有效提高整体效率。 2 6 2 优化原因 根据设计进水水质，t n = 3 8 m g l ，按一般生活污水水质特征，进水中n h 3 - n 约为2 5m g l ，出水执行国家二级标准n h 3 - n = 2 5m g l ，由于氨化作用，进水中 有机氮经一段时间的曝气后，基本转化成n h ，n ，为此需硝化处理，才能使n h ，n 达标排放。根据排放标准，n h 。n 只需部分硝化而不必完全硝化，但由于硝化 反应主要取决于泥龄，泥龄满足硝化菌世代生长时间，硝化反应就会发生，控 制硝化的程度比较困难，所以设计中只存在完全硝化设计，或者不硝化设计。 按全部完全硝化设计，不仅池容大，而且增加能耗，非常不经济。因此按 部分硝化可以达标排放，但由于出水及回流污泥中硝态氮含量会很高，二沉池 污泥沉降性能变差，会导致出水水质不稳定。实践表明：当二沉池硝态氮含量 大于1 0 m g l 时，污泥床会随反硝化气上浮，所以必须建污泥反硝化池，一方面 降低沉淀池中硝态氮浓度，另一方面可以回收部分能量和碱度。 “改良的a o 工艺”在同一座生物池内完成部分硝化，从好氧池中后部引 出一根出流管，与好氧池末端的出流液汇合后进入二沉池，经沉淀后排放。认 为生物池中后部出流的混合液在好氧池内停留时间较短，泥龄较短，没有发生 硝化反应，从池末出流的混合液在好氧池中停留时间较长，泥龄较长，达到完 1 2 第2 章处理厂设计进、出水水质 全硝化，二股出流混合后，总出水实现了部分硝化，满足排放要求。【4 】 硝化反应取决于硝化菌在系统中的积累程度，工程上用泥龄表示，当污泥 龄大于硝化菌世代生长时间时，硝化菌可以在系统中存活，反之则会被淘汰出 系统。采用原设计中的生物处理方案理论上可以实现，实际上管理复杂，控制 要求高，由于含有硝化菌的污泥与不含硝化菌的污泥混合，从生物反应池中部 会带出大量硝化菌，中后部混合液中硝化菌