（机械工程专业论文）济南市水质净化一厂一级a工程改造工艺技术研究.pdf

原创性声明 l i i ii i eu ll li f ( i l lel il 17 919 01 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 老犟态：毡 日 关于学位论文使用授权的声明 期：型三：s ! ! 兰 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本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、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：瑾衄导师签名：z 避日 期： 目录 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第1 章绪论1 1 1 课题研究的背景1 1 2 国内外污水处理的现状及进展3 1 2 1 国外污水处理技术发展现状一3 1 2 2 国内污水处理技术发展现状一4 1 3 课题的提出及研究意义6 1 4 课题研究的主要内容8 第2 章工程建设规模和水质的确定一9 2 1 济南市水质净化一厂概况9 2 1 1 一厂目前工艺流程9 2 1 2 一厂目前存在的问题及解决方法1 1 2 2 工程建设规模的确定1 3 2 3 进出水水质的确定和分析1 4 2 3 1 现状进出水水质分析1 4 2 3 2 设计进水水质的确定1 8 2 3 3 出水水质的确定及处理程度1 8 2 4 本章小结1 9 第3 章改造工艺方案的选择2 0 3 1 改造工程处理工艺方案选择原则2 0 3 2 设计进出水水质分析2 0 3 3 我国已应用的一些主要污水处理工艺2 2 3 4 改扩建工程处理工艺方案一2 7 3 5 污水除磷工艺选择2 9 山东尺学硕士学位论文 3 6 消毒工艺选择3 1 3 7 深度处理工艺选择3 4 3 7 1 进行深度处理的必要性3 4 3 7 2 深度处理工艺方案的选择3 6 3 7 3 深度处理工艺流程，4 l 3 8 污泥处理工艺4 2 3 9 本章小结4 2 第4 章改造工程工艺设计4 3 4 1 工程改造的主要内容4 3 4 2 二级处理部分单体设计4 3 4 3 深度处理工艺设计5 1 4 4 污泥处理工艺设计5 3 4 5 施工优化方案5 3 4 6 升级改造前后的运行效果比较5 4 4 7 本章小结5 6 结论5 7 参考文献5 9 致谢6 2 摘要 摘要 水资源是社会经济可持续发展中至关重要的基础资源，水资源的持续利用和 水环境的保护是我国最为突出的资源环境问题之一。随着经济的快速发展，我国 面临重工业发达国家2 0 多年前所面临的严重水污染问题，国家开始把城市污水处 理设施建设作为水污染防治的重点。 济南市水质净化一厂是山东省最早建成运行的大型污水处理厂，处理水量为 2 2 万立方米日，采用传统活性污泥法工艺，设计出水为二级标准。经过多年的运 行，其处理水量和出水水质已经不能满足当前要求，根据国家相关的法规，必须 进行扩建和一级a 升级改造。本课题是根据中国市政工程华北设计研究院编制的 可行性研究报告，在深入调查、广泛收集资料的基础上，按照国家相应的规范、 标准所进行的工艺技术的研究。 文章首先分析了国内外污水处理发展现状，并对济南市水质净化一厂目前的 污水处理工艺现状进行了剖析，指出了原工艺不具有除磷脱氮功能，厂内设备老 化严重、故障率高，运行中存在严重的污泥膨胀等问题，并指出一厂目前的污水 处理现状己跟不上最新技术发展和国家最新标准的要求。通过对进出水水质现状 的分析结合济南市排水规划，确定了本次工程改造的建设处理规模为3 0 万立方米 日，升级改造的重点在于提高s s 、t n 、t p 的去除率，使其出水浓度满足一级a 标准的要求。 本文根据进水水质特点和出水水质要求，进行了济南市水质净化一厂一级a 工程改造工艺技术的研究，给出了可行合理的工艺方案，并对本次升级改造工程 进行了详细的工艺设计，确定了相关工艺设备参数。一厂升级改造完成后，经过 近一年的运行考核，处理水量和出水水质均达到了设计指标要求，取得了良好的 经济效益、环境效益和社会效益。济南市水质净化一厂一级a 工程升级改造的成 功，对于国内大型污水处理厂同类工艺一级a 升级改造的工艺设计、运行具有很 好的借鉴意义。 关键词：污水处理；升级改造；深度处理；一级a 标准 山东人= 学硕l ：学位论文 a b s t r a c t w r a t e rr e s o u r c ei sc r i t i c a lt ob a s i cr e s o u r c e si ns o c i o e c o n o m i cs u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n t ，s u s t a i n a b l eu s eo fw a t e rr e s o u r c e sa n dp r o t e c t i o no f w a t e re n v i r o n m e n ti s o n eo fo u rm o s tp r o m i n e n te n v i r o n m e n t a lp r o b l e m s w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to f e c o n o m y , c h i n ai sf a c i n gw i t hs e r i o u sw a t e rp o l l u t i o np r o b l e m sw h i c hh e a v y - i n d u s t r y d e v e l o p e dc o n t r i e sh a v eb e e nf a c e d2 0y e a r sa g o ，a sar e s u l t ，c h i n ab e g i n t ot r e a tu r b a n s e w a g et r e a t m e n tf a c i l i t i e sa st h ek e yp o i n to f w a t e rp o l l u t i o n w a t e rp u r i f i c a t i o nn o 1p l a n ti nj i n a nc i t y , s h a n d o n gp r o v i n c e ，w a sf i r s t l yb u i l t a sl a r g e - s c a l eo p e r a t i o ns e w a g et r e a t m e n tf a c i l i t i e sw i t ht h ea b i l i t yo ft r e a t i n gs e w a g e 2 2 0 ，0 0 0c u b i cm e t e r d a y u s e i n go fc o n v e n t i o n a la c t i v a t e ds l u d g et e c h n o l o g y , o u t p u t w a t e rb e i n gd e s i g n e dw i l lb es e c o n d a r ys t a n d a r d a f t e ry e a r so fr u n n i n g ，t h et r e a t m e n t q u a n t i t yo fs e w a g ea n do u t p u tw a t e rq u a l i t yc a n n ts a t i s f yc u r r e n tr e q u i r e m e n t s ， a c c o r d i n gt or e l e v a n tl a w s ，t h ef a c i l i t ym u s tb ee x p a n d e da n du p g r a d e d t h i sp a p e ri s b a s e do nn o r t h c h i n am u n i c i p a le n g i n e e r i n gd e s i g ni n s t i t u t ep r e p a r e dt h ef e a s i b i l i t y r e p o r t ，i nd e e pi n v e s t i g a t i o na n do nt h eb a s i so fe x t e n s i v ed a t ac o l l e c t i o n ，a c c o r d i n gt o t h er e l a t i v el a w s ，s t a n d a r d sb e i n gc a r d e do u tf o rt e c h n o l o g yr e s e a r c h t h i sp a p e ra n a l y z e st h ec u r r e n ts i t u a t i o n so ft r e a t m e n tt e c h n o l o g ya n de q u i p m e n t s t a t u si nw a t e rp u r i f i c a t i o nn o 1p l a n t ，p o i n t so u tt h a td u r i n gt h eo r i g i n a lp r o c e s s p h o s p h o r u sa n dn i t r o g e nr e m o v a la r en o ti n c l u d e d a tp r e s e n te q u i p m e n ti np l a n ti s a g i n g ，b e s i d e s ，h a sah i g hf a i l u r er a t e ，t h e r ei ss l u d g eb u l k i n gp r o b l e m sd u r i n go p e r a t i o n t o o t h r o u g ha n a l y s i so fc u r r e n tc o n d i t i o no fi n p u ta n do u t p u tw a t e r , i tm a k e sc l e a ro f t h ef o c u so fu p g r a d i n gi st oi m p r o v es s ，t n ，t pr e m o v a le f f i c i e n c y , e f f l u e n t c o n c e n t r a t i o nt om e e ts t a n d a r da a c c o r d i n gt ot h ed r a i n a g ep l a no fj i n a nc i t y , t h ep a p e r c o n f i r m st h es c a l eo f t h eu p g r a d i n gp r o j e c tw h i c hw i l lr e a c h3 0 0 ，0 0 0c u b i cm e t e r p e r d a y i na d d i t i o n ，t h i sp a p e ra n a l y s i s e st h ew a t e rq u a l i t yc h a r a c t e r i s t i c sa n dw a t e rq u a l i t y r e q u i r e m e n t sf o rat e c h n o l o g yr e s e a r c ha n dt e c h n o l o g yp r o g r a m sc h o i c i n g ，a n dt h i s t e c h n o l o g yu p g r a d ep r o je c tw a sd e s i g n e dt od e t e r m i n et h ed e v i c ep a r a m e t e r s f r o m w a t e rp u r i f i c a t i o nn o 1p l a n tu p g r a d i n gh a sb e e nc o m p l e t e d ，a f t e rn e a r l yay e a ro f o p e r a t i o n ，t h et r e a t e da m o u n ta n de f f l u e n tq u a l i t yb o t hm e e tt h ed e s i g nr e q u i r e m e n t s ， a n da c h i e v e dg o o de c o n o m i c ，e n v i r o n m e n t a la n ds o c i a lb e n e f i t s a tt h es a m et i m ei ti sa a b s t r a c t g o o de x a m p l ef o rd o m e s t i cl a r g es e w a g et r e a t m e n tp l a n t sw h i c hh a v eas i m i l a rp r o c e s s t ot h eai nf i r s tg r a d es t a n d a r du p g r a d i n gr e c o n s t r u c t i o n k e y w o r d s ：s e w a g et r e a t m e n t ；u p g r a d i n gr e c o n s t r u c t i o n ；a d v a n c e dt r e a t m e n t ；t h eai n f i r s tg r a d es t a n d a r d i i i 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 课题研究的背景 水资源是社会经济可持续发展中至关重要的基础资源，水资源的持续利用和 水环境的保护是我国最为突出的资源环境问题之一。据国家环境公报报道，我国 江河流域普遍遭到污染，2 0 0 1 年资料表明，全国4 2 个城市的4 4 条河流，己有9 3 受 到不同程度的污染，其中3 2 6 受到严重污染，水质劣于v 类标准河段占4 0 ，不能 满足i i i 类水质标准、不能做集中水源的河段占7 0 5 。随着我国城镇化进程的加 快，广大城镇的水污染形势日益突出。为保持良好的生态环境，加强城镇的污水 治理势在必行。 根据1 3 0 0 条河流3 2 0 0 多个监测断面的水质资料，对1 3 万公旱河流水质进行 了评价，全年期水质总体状况是：i 类水河长占6 3 ，i i 类水河长占2 7 2 ，i i i 类 水河长占2 5 9 ，类水河长占1 2 8 ，v 类水河长占6 o ，劣v 类水河长占2 1 8 比。 全年符合和优于类水的河长占总评价河长的5 9 4 ，比2 0 0 3 年减少了3 个百分 点u 。各水资源一级区中，西南诸河、西北诸河、长江、珠江和东南诸河5 个区水 质较好，符合和优于i 类水的河长占9 7 - - 一6 3 ；黄河、海河、松花江、辽河和淮 河5 个区水质较差，符合和优于i i i 类水的河长占4 6 - 3 1 。与2 0 0 3 年相比，黄河 区、辽河区、西南诸河区、淮河区和海河区水质有所改善，西北诸河区、松花江 区、珠江区、东南诸河区和长江区水质略有下降h 。 对5 0 个湖泊的评价中，水质符合和优于i i i 类水的湖泊有1 8 个，部分水体受 到污染的1 3 个，水污染严重的1 9 个怕。国家重点治理的“三湖”情况是：太湖 1 6 5 的面积为i i i 类水，7 5 3 的面积为类水，8 2 的面积为劣v 类水；中营养 水平的面积占2 3 ，富营养占7 7 。滇池水质以v 类为主，占评价面积的6 9 ，劣 于v 类水质占评价面积的3 1 ，全湖处于富营养状态。巢湖的东半湖巢湖市第一 水厂湖区水质为类，中庙湖区水质为v 类，西半湖水质为劣v 类，湖水处于富 营养状态。在评价的3 2 2 座水库中，水质优良( 优于和符合i i i 类水) 的水库有2 6 5 座，占评价水库总数的8 2 3 ；水质未达至u i i i 类水的水库有5 7 座，占评价水库总 山乐人掌坝1 j 学位论文 数的1 7 7 ，其中水质为劣v 类水的水库有1 4 座。主要超标项目为总磷、总氮和 高锰酸盐指数。 对2 3 8 座水库的营养状态进行评价，三分之二的水库处于中营养状态，三分 之一的水库处于富营养状态川哺1 。日趋严重的水污染，不仅降低了水体的使用功 能，进一步加剧了水资源短缺的矛盾，对我国正在实施的可持续发展战略带来了 严重的负面影响，而且还严重地威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的健康。 随着经济的快速发展，我国面临重工业发达国家2 0 多年前所面临的严重水污 染问题，国家开始把城市污水处理设施建设作为水污染防治的重点，国家主要领 导作了重要批示，各级政府认真抓规划抓落实，中央和地方政府筹措巨大资金投 入，加速城市污水处理工程的建设，以超常规的速度推进。众多的城市污水处理 厂不断地建成并投入运行，到2 0 0 0 年我国已建和难在建设的污水处理厂已有4 0 0 多座，城市污水处理率达2 5 n 。 济南市是山东省省会，也是中国重要的工业城市，在“工业立市”政策的指 导下，已经初步形成了门类齐全、结构完整的工业体系，重点发展高新技术产业 和第三产业，其中冶金、机械、轻纺、化工、电子、建材、医药、食品等行业在 全国具有举足轻重的地位。 2 0 0 6 年以前，济南市区内共建有2 座大型污水处理厂一济南市水质净化一厂 和二厂。市区内的污水通过污水管网收集到污水处理厂进行集中处理，处理后的 污水直接排放n d , 清河。由于体制原因，污水厂缺少运行经费，运行一直不正常。 2 0 0 6 年1 1 月，光大集团与济南市政府签订了特许经营协议，以t o t 的方式收购了 这两座污水处理厂，并对厂内设备进行了改造，使得两厂污水处理能力达到4 2 万 立方米同( 其中一厂2 2 万立方米日) 。到2 0 0 7 年底，济南市城市排水量己达 6 5 万立方米日，但目前两座污水处理厂的实际进水量已经达到设计能力，实际总 处理量为4 2 万立方米同左右，污水实际集中处理率仅达6 5 。而且水质净化 厂目前的工艺不具有除磷脱氮的功能。这同国家关于2 0 1 0 年全国“重点城市的污 水处理率不低于7 0 ”的要求目标及对污水厂出水总氮、总磷的要求相差较大。大 量含氮磷的污水进入城区河道和小清河，造成水体富营养化，对水体环境和社会、 经济产生一系列的危害u 引。 j 第1 苹绪论 1 2 国内外污水处理的现状及进展 1 2 1 国外污水处理技术发展现状 西方国家的污水处理已有一百余年历史，最初只考虑去除有机物和悬浮物， 二十世纪七、八十年代才增加去除氮磷的要求。随着水污染的形势越来越严峻和 人们对生活质量要求越来越高，污水处理经历了从低标准到高标准的发展过程。 总之，城镇污水处理的标准要求不断提高，各国都在一次又一次地修改标准，执 法也越来越严格，其目标就是在经济与技术可行的前提下，尽量减轻水污染的危 害，并努力做到化害为利，实现可持续发展u 驯。 随着全球范围经济的快速发展和人口的膨胀，水资源短缺已成为全球人类共 同面临的严峻挑战。世界上不少缺水国家把污水再生利用作为解决水资源短缺的 重要战略之一。这不仅可以消除污水对水环境的污染，而且可以减少新鲜水的使 用，缓解需水和供水之间的矛盾，给工农业生产的发展提供新的水源，取得显著 的环境、经济和社会效益。 西方国家的城镇污水处理高潮发生在第二次世界大战后，当时欧美各国都投 入巨资修建大量城镇污水处理厂和相应的排水管网，污水处理得到迅速普及。英、 法、德、意等国的城镇污水处理厂都达到几千座，西欧其它小国也遍地丌花，美 国则有一万多座，大致一万人有一座污水处理厂，污水处理率接近1 0 0 ，这对防 治水污染起到极大作用，很多已被污染的河流和湖泊变清，鱼虾重新大量繁殖， 英国泰晤士河的变化就是生动的事例u 。人们的生活质量得到很大的改善，促进 了经济和社会的发展。 污水处理技术是随着处理要求不断发展起来的。最初的要求是去除有机物和 悬浮物，相应的处理方法就是生物法和物理法，先通过简单的拦截、沉淀等物理 措施去除大量悬浮物和部分悬浮有机物，再通过生物法去除溶解态和胶态的有机 物与无机杂质，达到污水净化的目的u 圳。物理法比较简单，生化过程则相当复杂。 如何用最有效的生化技术以最经济的代价得到合格的出水成为城镇污水处理技术 研究和丌发的重点。最早得到推广的生化法是生物滤池，它的造价低廉，运行费 用省，管理十分方便，处理出水比原污水有极大的改善，达到了当时的要求。随 着人们对治理污水要求的提高，生物滤池出水已不能达到新的标准，加之生物滤 二十世纪八十年代，水体富营养化的危害促进各国将去除氮、磷列入污水处 理厂的排放标准，带动了生物脱氮除磷技术的研究和实践迅速发展，各种同时去 除有机物和氮、磷的工艺像雨后春笋般应运而生。这一时期西方各国的城镇污 水处理厂已接近饱和，但原来的标准只是去除有机物和悬浮物，因此改造原有污 水处理厂，使之增加脱氮除磷功能成为主要任务，各种改造工艺相继出现，这些 工艺在我国都有应用。 与此同时，城镇污水处理厂产生的污泥处置技术发展迅速，污泥浓缩脱水机 械多种多样，污泥消化要求越来越严格，污泥处置由堆肥、填埋向干化、焚烧发 展，有的地方污泥处理及处置费用已接近甚至超过污水处理费用”。 1 2 2 国内污水处理技术发展现状 1 、我国城镇污水处理现状 我国城镇污水处理的现状可归纳为两句话：遍地开花，百花齐放。 城镇污水处理厂的发展是遍地开花，大城市已全部建设了污水处理厂，中等 城市多数已建成或正在建设污水处理厂，部分小城市和个别小城镇也建设了污水 处理厂。目前，我国已建和正在建设的污水处理厂有几百座，从规模看，最大的 1 0 0 万m 3 d ，最小的不到l 万m d ；从地区看，东部沿海地区较多，西部欠发达地 区也开始兴建；从建设时间上看，近十多年是大规模发展的时期，绝大部分污水 厂是在这一时期建设的咄川。随着我国经济实力的增强，人们对生活质量要求的提 高，旅游业的发展以及与世界经济接轨的需要，我国城镇污水处理厂的建设在今 后相当长一段时间还会高速发展，城镇污水处理标准将进一步提高。 我国城镇污水处理的工艺是百花齐放。现在全国几百座污水处理厂中，采用 的工艺有几十种，基本上都是从国外消化引进的，可以说是世界污水处理工艺的 博览会，同时各个国家开发的工艺技术都希望在中国得到应用旧引。由于很多污水 4 第1 苹绪论 处理厂建设利用国外贷款，国外各种先进工艺技术也随之进入，同时很多国外公 司都在中国开设了办事处，积极推广先进的工艺、技术和设备，也推动了国外技 术在我国的应用。这种现象说明我国通过大量引进国外污水处理工艺技术，污水 处理技术水平己达到世界先进污水处理工艺技术的水平。 2 、我国城镇污水处理工艺分类 我国城镇污水处理工艺分类见表卜1 ，其中生化法分类见表卜2 。 表卜1 我国城镇污水处理工艺分类 天然处理 十地处理、氧化塘 物化法：化学强化一级处理( c e p t ) 、膜工艺 人工强化处理生化法：详见表卜2 物化法+ 生化法：b c 法，生化法+ 化学除磷( 预沉淀、同时沉淀、后沉淀) 表1 - 2 生化法分类 生物膜法生物滤池 传统活性污泥j 二艺( 按曝气方式可分为鼓风 曝气、机械曝气等；按流态可分为推流式， 完全混合式等) ；a o 脱氮t 艺；a o 除磷工 传统活性污泥法及其变型 艺：a a o 脱氮除磷t 艺( 普通a a o 工艺、 u c t 、改良型u c t 、倒置a a o 工艺、多点进 出水倒置a a o 工艺) ；a b 法 活性污泥法卡鲁塞尔氧化沟；双沟式氧化沟；奥贝尔氧 氧化沟工艺 化沟；一体化氧化沟 传统s b rj r 艺；i c e a s ：d a t i a t ：c a s t ( c a s s ) ； s b r 工艺 u n i t a n k ；m s b r 传统活性污泥法与氧化沟结 o o c ；o c o ；a o r ；a o e ；改进型a a o 合一i ：艺 氧化沟与s b r 结合： 艺三沟式氧化沟 生物膜法与活性污 传统接触氧化法；投料曝气；b i o f o r ；b i o s t y r 泥法结合工艺 厌氧生化法水解酸化法 加强城镇污水处理厂污染物的排放控制和污水资源化利用，保障人体健康，维护 良好的生态环境，国家环境保护总局、国家质量监督检验检疫总局于2 0 0 2 年1 2 月 2 4 日发布了城镇污水处理厂污染物排放标准，该标准为强制性标准，自2 0 0 3 年7 月1 起实施。标准中规定了城镇污水处理厂出水、废气排放和污泥处置( 控 制) 的污染物限值。针对城镇污水处理厂水污染物排放的限值，上述标准中列出了 新的规定，如表卜3 所示。 表卜3 基本控制项目最高允许排放浓度( 日均值) 单位m g l 三级标 序一级标准二级标准 基本控制项目 准 号 a 标准b 标准 1 化学需氧量( c o d ) 5 06 01 0 01 2 0 w 2 生化需氧量( b o d 5 ) 1 02 03 06 0 w 3悬浮物( s s ) 1 02 03 05 0 4 动植物油 i352 0 5 石油类 1351 5 6阴离子表面活性剂 0 5125 7 总氮( 以n 计) 1 52 0 8氨氮( 以n 计) 5 ( 8 )8 ( 1 5 )2 5 ( 3 0 ) 总磷( 以p2 0 0 5 年1 2 月3 1 日前建设的 11 535 9 计) 2 0 0 6 年1 月1 日起建设的 0 5l35 1 0 色度( 稀释倍数) 3 03 04 05 0 1 1 p h 6 9 1 2 粪大肠菌群数( 个l ) 1 0 31 0 41 0 4 注：下列情况下按去除率指标执行：当进水c o d 大于3 5 0 m g l 时，去除率应大十6 0 ；b o d 人于1 6 0 m g l 时，去除率应大于5 0 。 括号外数值为水温 1 2 c 时的摔制指标，括号内数值为水温s 1 2 时的控制指标。 6 第1 章绪论 由表卜3 可以看出，新的法规，对原污水排放标准中的一级标准作了细化， 分为了一级a 和一级b 两个档次，一级标准的a 标准是城镇污水处理厂出水作为 回用水的基本要求，当污水处理厂出水引入稀释能力较小的河湖作为城镇景观用 水和一般回用水等用途时执行一级标准的a 标准。新标准的出台，对现有的和即 将建设的污水处理厂提出了新的达标排放处理要求，这就需要在比较短时间内各 污水处理厂提升自己的深度处理能力。 根据济南市排水规划，2 0 1 0 年济南市水质净化一厂收水范围内的污水总量将 达到3 0 力立方米日，而目前水质净化一厂的处理规模为2 2 万立方米日，因此 需要对该厂进行扩建。另外根据城市总体规划及山东省小清河流域水污染综合 排放标准g b 3 5 6 5 6 2 0 0 6 的要求，小清河流域干流大堤之内的全部区域以及小清 河支流与干流交汇口上溯5 k m 的汇水区域为重点保护区域，排入重点保护区域的 城镇污水处理厂，执行6 8 1 8 9 1 8 2 0 0 2 中的一级标准a 标准咄钊。这就要求水质净化 一厂出水水质必须达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 ) 一 级a 类标准。由于水质净化一厂建设年限较早，其原设计出水水质中对氮、磷指 标没有要求，处理厂现有工艺不具备脱氮、除磷的功能，因此必须对水质净化一 厂进行工艺改造，使其出水水质达到一级a 类标准。 另外，南水北调工程是一项举世瞩目的大型水利工程，为确保供水沿线良好 的水质，实现污染控制是南水北调东线工程顺利实施的关键。为了保证输水水质， 国家、山东省都相继出台了沿线防污规划。山东省是该治污规划的重点省份，制 定了南水北调东线工程修订规划，对沿线供水水质进行控制”。 目前水质净化一厂的一些设备由于使用年数较长，有些设备已经不能讵常使 用，为了充分发挥原厂内处理能力，需要对一厂的设备进行完善。 提高污水处理厂出水标准，能有效减轻对小清河地表水的污染状况，对改善 南水北调东线工程的水质，提高两岸引水工程的投资效益有重要的意义u 。因此 为了使水质净化一厂发挥更大的社会及环境效益，对济南市水质净化一厂进行扩 建和升级改造是十分必要的。 7 山东人学硕f j 学位论文 1 4 课题研究的主要内容 济南市水质净化一厂一级a 升级改造工程由光大环保工程技术( 深圳) 有限 公司投资建设，作为建设方的技术人员，我参与了该工程的设计和工程的建设。 本课题是根据中国市政工程华北设计研究院编制的可行性研究报告，在深入调查、 广泛收集资料的基础上，按照国家相应的规范、标准所进行的污水处理工艺技术 研究，内容主要有如下方面： 1 、工程建设规模与进出水水质的确定； 2 、通过对设计进出水水质进行分析，进行改造工艺技术的研究与工艺方案的 总体设计； 3 、改造工程工艺方案的详细设计。 第2 章一i ：程建设规模和水质的确定 第2 章工程建设规模和水质的确定 2 1 济南市水质净化一厂概况 济南市水质净化一厂( 原济南盖家沟污水处理厂) 是山东省首批利用奥地利 政府贷款建设的大型城市污水处理厂。原设计总规模为日处理污水4 5 万立方米 ( 污水处理不具有除磷脱氮功能) ，服务面积为1 0 8 平方公里，分两期建设。一 期工程设计规模为2 2 万m 3 d ，并于1 9 9 1 年3 月开工建设，占地面积2 4 9 亩， 接纳来自济南市区七大污水收集系统中的济洛路、大明湖、柳行头、黄台七里河 四大排水系统的生活污水和工业废水，形成日处理污水2 2 万立方米的能力。总 投资为3 0 5 亿元人民币，其中利用奥地利政府贷款1 2 0 0 万美元，全套引进进口 设备。 济南市水质净化一厂于1 9 9 8 年6 月1 日正式运行，目前实际来水量最大已 超过2 2 万立方米同。经对处理后出水进行检测分析，c o d 、b o d 、s s 等指标基 本达到原设计出水标准，对改善济南市水体环境质量，促进城市与社会可持续发 展发挥了重要的作用。 2 1 1 一厂目前工艺流程 济南市水质净化一厂目前的水处理工艺采用传统活性污泥法工艺( 不具有除 磷脱氮功能) ，污泥处理工艺采用中温厌氧消化、脱水处理工艺，其主要工艺流 程如下： 城市污水经四大排水系统的管网汇集进入厂内进水泵房，水中大的漂浮物， 被粗格栅拦截，并由格栅机械耙自动清捞，经皮带机输送后外运。污水由进水泵 提升、经细格栅进入沉砂池。 污水进入沉砂池后，在旋流潜污泵作用下形成纵向旋流，水中的砂粒下沉至 池底砂斗内，由吸砂泵输送至脱砂筒脱水后外运。 污水经沉砂池后进入初沉池，在重力作用下去除部分s s 及c o d 、b o d 。，出水 自流至曝气池，沉淀初沉污泥由泵输送至泥区进行处理。 污水在曝气池内与混合液一起，在鼓风射流曝气系统的作用下，被强制推流 而在氧化沟内进行循环。同时，微生物利用水中的氧进行新陈代谢将有机污染物 去除。 9 山东人学坝1 1 掌1 辽论艾 生化处理后的污水自流至二沉池，在重力作用下完成泥水分离，流出的上清 液即可达到设计出水水质标准，排入小清河( 或进行再利用) ；沉淀污泥大部分 回流至曝气池，剩余的部分排入泥区进行处理。 初沉污泥和剩余污泥经泵排入前浓缩池进行重力浓缩，使含水率达到9 6 以 下，再用泵输入消化池，在3 3 c 3 5 。c 下进行2 0 天的中温消化。消化后的污泥 进入后浓缩池进行重力浓缩，在含水率达到9 5 以下，经加药调质后进入带式压 滤机脱水，使污泥含水率在7 5 以下，外运填埋或开发利用。工艺流程如图2 1 所示。 匮圈 工 原生污水- 匿囫一圆- 圆一圃一圈一出水( 进入 小清河) 初 沉 污 泥 外运一匮硇一匾圈一匠圃一圆+ - 匝亟圃 图2 - 1济南市水质净化一厂传统活性污泥法工艺流程图 2 1 2 一厂目前存在的问题及解决方法 济南市水质净化一厂的运行，对济南市节能减排任务的完成，对小清河水质 的改善起了很大作用。但是由于该厂设计、运行时间较早，已经远不能满足目前 的实际需要。主要存在如下问题： 1 、设备陈旧、故障率高，维修困难 水质净化一厂1 9 9 1 年3 月开工建设，期间由于种种原因停顿多年，1 9 9 8 年 6 月1 日正式运行，至目前为止已经运行十多年时间，设备老化严重，由于厂内 大部分设备是建厂时进口的设备，设备的型号陈旧无法更换配件，造成设备运行 的可靠性大大降低，进入厂内的污水往往不能全部有效的进行处理，甚至造成污 水溢流事故的发生。为了充分发挥原厂内处理能力，需要对一厂的设备进行完善。 2 、工艺运行中存在无法解决的问题 一厂目前的水处理工艺采用传统活性污泥法工艺，生物池内采用推流式阶段 射流曝气来提供系统所需的氧气、外回流污泥和环流动力防止污泥沉积。由于射 流曝气系统供氧效率较低且不均匀，造成目前污泥发生较为严重的膨胀。厂里请 了很多专家到厂进行工艺指导，都没有彻底解决。目前只能采用消泡剂、水冲等 处理方式减少悬浮污泥量，不但浪费了大量人力、物力、财力，还对出水水质造 成很大影响。为了保证出水稳定达标，需要取消射流曝气改为供氧效率较高且曝 气均匀的微孔曝气方式。生物池内发生污泥膨胀如图2 - 1 所示。 图2 - 1 生物池内发生污泥膨胀图 l j i 东人学硕l “孚：位论艾 3 、处理水量、出水水质满足不了实际要求 一厂设计规模为2 2 万m 3 d ，目前实际进水量已经达到2 5 万m a d ，超过设计 规模。按照济南市排水规划，到2 0 10 年一厂进水量将达到3 0 万m 3 d ，目前一厂 的处理能力达不到要求，需要进行扩建。一厂原设计出水为二级标准，目前实际 出水水质b o d 均值为9 9 4 m g l ，出水c o d 均值为4 5 1 m g l ，出水氨氮均值为 9 3 4 m g l ，出水t n 基本高于2 0 m g l ，出水t p 平均为1 7 4 m g l ，出水s s 在1 0 - - - 3 0 m g l 之间。一厂经过工艺处理后的污水直接排至小清河，根据济南城市总体 规划及山东省小清河流域水污染综合排放标准g b 3 5 6 5 6 2 0 0 6 的要求，排入 小清河的出水水质必须达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 ) 一级a 类标准。一厂实际出水的水质指标中除b o d 、c o d 基本达到一级a 标准外， 其他指标均不满足一级a 标准要求。 通过以上对厂内实际运行情况的分析可以看出，水质净化一厂由于建设年限 较早，其设备老化严重、设备故障率高且很难修复，往往造成污水溢流事故的发 生。为解决生产工艺中存在的问题，确保水质稳定达标，必需对设备进行完善和 更换改造。另外，一厂目前实际进水量已经达到2 5 万m 3 d ，超过设计规模的2 2 万m 3 d 。按照济南市排水规划，到2 0 1 0 年一厂进水量将达到3 0 万m 3 d ，因此必 需对一厂进行扩建改造，满足将来厂内对处理水量的要求。 由于原设计出水水质中对氮、磷指标没有要求，一厂现有工艺不具备脱氮、 除磷的功能，目前出水只能达到二级标准，除b o d 、c o d 基本达到一级a 标准外， 其他指标均不满足一级a 标准要求。因此必须对水质净化一厂进行工艺升级改 造，使其出水水质达到一级a 类标准，具体水质指标如下： b o d 5 1 0 m g l c o d 5 0 m g l s s 1 0 m g l t n1 5m g l n h 3 - n5 ( 8 ) m g l t p 0 5m g l 粪大肠菌群数1 0 3 个l 第2 章t 程建设规模和水质的确定 2 2 工程建设规模的确定 ( 1 ) 工程服务范围 济南市水质净化一厂服务范围为济洛路系统、大明湖系统、柳行头系统、黄 台七里河系统，服务面积为1 0 8 平方公里。 ( 2 ) 中心城规划区用水量预测 为了保证需水量计算的科学合理，本工程可行性研究报告采用了分项计算 法、城市单位人口综合需水量预测法、城市单位建设用地综合需水量预测法三种 方法对中心城规划区的用水量进行预测，最后进行综合分析并给出推荐值。各种 预测方法汇总及供水量推荐值见表2 - 1 。 表2 - 1 预测供需水量表单位：万m 3 d 分项计单位单位建设规划人口规划用地 年限 区域 平均值推荐值 算法人口法用地法( 万)( k m 2 ) 土城区 1 0 6 3 71 0 9 2 01 0 0 0 01 0 5 1 9 1 0 5 0 0 2 6 02 5 0 东部城区 1 8 4 11 8 9 01 8 0 01 8 4 42 0 0 04 54 5 2 0 1 0 正 曲部城区 1 4 3 21 4 7 01 4 0 01 4 3 41 5 0 03 53 5 合计1 3 9 1 01 4 2 8 01 3 2 0 01 3 7 9 71 4 0 0 03 4 03 3 0 主城区 1 3 7 4 1 1 3 0 2 0 1 1 6 0 0 1 2 7 8 7 1 2 8 0 03 1 02 9 0 东部城区 3 1 0 32 9 4 02 8 0 02 9 4 83 0 0 07 07 0 2 0 2 0 盆 西部城区 2 2 1 62 1 0 02 0 0 02 1 0 52 2 0 05 0 5 0 合计 1 9 0 6 01 8 0 6 0 1 6 4 0 0 1 7 8 4 01 8 0 0 04 3 04 1 0 ( 3 ) 中心城区污水处理量预测 污水量与用水量存在一定的比例关系，用用水量预测污水量是比较科学和准 确的，在表2 1 中用了三种方法对用水量进行了预测，其结果十分接近，折合为 单位人口综合用水量均为4 2 0 升人日左右。考虑到室外排水设计规范3 1 2 条款的规定“居民生活污水定额和综合生活污水定额可按当地相关用水定额的 8 0 - - - 9 0 采用”，本工程折污系数按0 8 考虑，确定济南市中心城区人均综合 污水排放标准为3 3 5 升人日，该数据与济南市“十一五”排水规划中2 0 2 0 年人均综合污水量标准3 5 0 升人同大体相当。 山东人学坝i ：学1 谚论艾 考虑到济南市现有的部分污水