常州市城北污水处理厂提标改造方案.doc

常州市城北污水处理厂提标改造方案常州市城北污水处理厂提标改造方案 耿锋 常州市市政工程设计研究院 江苏 常州 213003 1 1 工程现状 工程现状 城北污水厂现有处理能力 15 万 m3 d 系分三次建成 1997 年处理能力 5 万 m3 d 的普 通生化处理系统投运 99 年 7 月扩建 5 万 m3 d 的 AAO 污水处理系统投产试运行 2001 年 新建 5 万 m3 d 的 AAO 污水处理系统 至今 三套处理系统运行正常 1 现有主要构 建 筑物设计 1 粗格栅间 一期 二期 粗格栅间有 1 4m 的机械格栅及 2 0m 的人工格栅 进水泵房平面尺寸 8 4 6 7m 配有 5 台潜水泵 其中三台水泵参数 单台 Q 250l s H 12m 二台水泵 参数 单台 Q 380l s H 13m 五台泵均为工作泵 另库存 1 台备用 三期 粗格栅井为矩形双槽钢筋混凝土结构 平面尺寸 14 0 4 80m 每槽配一台 机械格栅 栅渠宽 1400mm 栅条间距 20mm 栅前水深 1 20m 栅前流速 0 8m s 进水泵房 和粗格栅井分建 平面尺寸 8 4m 6 7m 泵房平台标高 4 40m 平台以下深度 8 65m 配 有 5 台潜水泵 四用一备 每台泵设计流量 Q 677m3 h H 12m 泵出水管管径 DN400 2 细格栅间及沉砂池 一期 二期 细格栅间有宽 2 0m 的机械格栅和宽 2 0m 的人工格栅 三期 格栅分两格 装细格栅 2 台 一用一备 栅渠宽 2m 过栅流速 0 8m s 格栅 净距 10mm 一期 二期 沉砂池 1 座 2 组 每组平面尺寸 15 0 2 8m 有效水深 1 9m 三期 沉砂池分两格 每格平面尺寸 16 5 2 5m 有效水深 1 0m 最大流速 0 3m s 最大停留时间 50s 设有桥式移动除砂机 1 台 配吸砂泵 2 台 砂水进入砂水分 离器 砂水分离器配一台 3 初沉淀池 一期 30m 幅流式沉淀池 2 座 二期 35m 幅流式沉淀池 1 座 三期 35 m 幅流式沉淀池 1 座 单池表面积 962m2 有效容积 4040m3 污水在初 沉池中停留时间 1 5h 表面负荷为 2 80m3 m2h 池中设有全桥周边传动刮泥机一套 桥长 约为 36m 附带有 V 型出水堰 浮渣挡板和渣斗 进水稳流器 材质均为不锈钢 三期初 沉池设有配水井 配水井为矩形钢筋混凝土结构 中间设置隔墙 一侧配水 另一侧作为 初沉池污泥泵房 由槽中潜水泵将初沉污泥泵入污泥浓缩池 潜水泵 2 台 每台 Q 50m3 h 扬程 H 8m 一用一备 4 曝气池及生物反应池 一期曝气池 2 组 每组平面尺寸 50 26m 有效水深 5 5m 后对此进行改造 增 加了缺氧 厌氧段 将其改造为 AA O 法运行 后又增加了 2 组厌氧缺氧池 每组平面尺寸 38 26m 有效水深 5 5m 二期生物反应池 2 组 AA O 池 每组平面尺寸 41 1 53m 有效水深 5 5m 三期生物反应池 AA O 池总平面尺寸 82 2 53m 水深 5 5m 分 2 组 每组生物反 应池共分 8 格 每格尺寸 26 5 10m 内回流泵房合建于生物反应池中 每组平面尺寸 10 2 5m 最大回流比 200 配 潜水泵 3 台 两用一备 单泵 Q 1044m3 d 扬程 H 3 5m 外回流泵房和剩余污泥泵房合 建 平面尺寸 12 5 3 0m 污泥回流比 100 回流量 2088m3 h 配潜水泵 4 台 2 用 2 备 单泵流量 Q 1044m3 d 扬程 H 3 5m 剩余污泥量 743 m3 h 配潜水泵 2 台 1 用 1 备 单泵流量 Q 125m3 h 扬程 H 8m 5 二沉池 一期 30m 幅流式二沉池 4 座 二期 40m 幅流式二沉池 2 座 三期 40m 幅流式二沉池 2 座 6 浓缩池 一期 14m 污泥浓缩池 2 座 有效水深 4m 二期 16m 污泥浓缩池 1 座 有效水深 4m 三期 16m 污泥浓缩池 1 座 有效水深 4m 7 鼓风机房 一期 二期 鼓风机房平面尺寸 30 24 10 87m 安装四台离心风机 三用一备 风机性能 风量 Q 125m3空气 min 升压 68 6Kpa N 220kw 三期 鼓风机房一座 平面尺寸 25 24 15 78m 布置 3 台离心风机 单台性能参 数 Q 100m3空气 min 升压 68 6Kpa 两用一备 8 脱水机房 一期 二期 带式压滤机 5 台 其中引进 2 5m 带机 2 台 国产 2m 带机 3 台 三期 经校核 一二期的脱水机可满足三期扩建后对污泥的脱水压滤 未增加脱水 机 2006 年增加离心脱水机 1 台 予留 1 台安装位置 处理能力 20 40m3 h 9 加氯接触池 一期 平面尺寸 22 5 19m 二期 平面尺寸 35 20m 10 综合楼 1 座 总平面 800m2 含办公 中央控制室及化验室 2 现状处理效果 工程竣工投运以来 出水水质稳定 2 2 工艺流程及现状进出水水质 工艺流程及现状进出水水质 2 12 1 工艺流程工艺流程 常州市城北污水处理厂工艺流程如下 粗格栅井进水泵房沉砂池初沉池 进水 AA O 反应池二沉池 排入藻江河道 加氯间污泥回流泵房 脱水机房泥饼外运 2 22 2 进出水水质及其分析进出水水质及其分析 本工程是对污水处理厂进行升级改造 为合理确定所选提标改造工艺 应对污水厂 实际运行的监测水质进行分析 厂方提供了 2006 年 11 月 2 日到 2007 年 12 月 9 日的每日进出水质数据 2006 年 6 月到 2007 年 5 月的每月进出水质数据以及 2007 年 6 月 22 日到 7 月 3 日的 TN 专项检测数 据 具体分析如下 1 COD COD 2006 11 2 2006 12 9 0 100 200 300 400 500 600 1357911 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 次数 COD mg L 进水 一期出水 二期出水 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 2006年6月份 2006年7月份 2006年8月份 2006年9月份 2006年10月份 2006年11月份 2006年12月份 2007年1月份 2007年2月份 2007年3月份 2007年4月份 2007年5月份 月份 CODcr mg L 进水 二 三期出水 一期出水 由图可知 无论从每日还是每月均值来看 进水 COD 值基本保持在 300 500mg L 之间 平均值为 350mg L 出水 COD 值比较稳定 在 30 60 mg L 之间 平均值为 40 mg L 明显 小于国家一级 B 标准 绝大部分时间可达到一级 A 标准 2 BOD 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2006年6月份 2006年7月份 2006年8月份 2006年9月份 2006年10月份 2006年11月份 2006年12月份 2007年1月份 2007年2月份 2007年3月份 2007年4月份 2007年5月份 月份 BOD5 mg L 进水 二 三期出水 一期出水 由图可知 无论从每日还是每月均值来看 2006 年 11 月每日的进水 BOD 值基本保持 在 70 200mg L 之间 平均值在 112 mg L 2007 年月平均进水 BOD 值基本保持在 110 160mg L 之间 平均值为 135mg L 出水 BOD 值很低 均小于 10mg L 远远低于国家一级 B 标准 基本能稳定达到一级 A 标准 BOD 2006 11 2 2006 12 9 0 50 100 150 200 250 1357911 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 次数 BOD mg L 进水 一期出水 二期出水 3 SS 0 50 100 150 200 250 300 2006年6月份 2006年7月份 2006年8月份 2006年9月份 2006年10月份 2006年11月份 2006年12月份 2007年1月份 2007年2月份 2007年3月份 2007年4月份 2007年5月份 月份 SS mg L 进水 二 三期出水 一期出水 由图可知 污水厂每日进水 SS 值波动较大 在 80 270 mg L 之间 每月平均值较 稳定 在 mg L 之间 出水 SS 值平均值在 12mg L 远远低于国家一级 B 标准 部分时间能达 到一级 A 标准 SS 2006 11 2 2006 12 9 0 50 100 150 200 250 300 350 1357911 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 次数 SS mg L 进水 一期出水 二期出水 4 TP 0 1 2 3 4 5 6 2006年6月份 2006年7月份 2006年8月份 2006年9月份 2006年10月份 2006年11月份 2006年12月份 2007年1月份 2007年2月份 2007年3月份 2007年4月份 2007年5月份 月份 TP mg L 进水 二 三期出水 一期出水 由图可知 进水 TP 绝大部分时间都维持在 4 6mg L 之间 2006 年 11 月到 12 月初 二 三期出水 TP 值均小于 0 6 mg L 平均值为 0 53mg L 一期去除 TP 效果不佳 平均值 为 1 59 有近半时间出水 TP 在 1 5mg L 以上 经过调试 2007 年 1 月到 5 月的一 二 三期出水 TP 值均小于 0 5 mg L 平均值仅为 0 35mg L 能达到一级 A 标准 TP 2006 11 3 2006 12 9 0 2 4 6 8 10 12 13579111315171921 2325272931 次数 TP mg L 进水 一期出水 二期出水 5 NH3 N 0 5 10 15 20 25 30 35 2006年6月份 2006年7月份 2006年8月份 2006年9月份 2006年10月份 2006年11月份 2006年12月份 2007年1月份 2007年2月份 2007年3月份 2007年4月份 2007年5月份 月份 NH3 N mg L 进水 二 三期出水 一期出水 由图可知 每日氨氮进水 出水数值波动较大 每月氨氮进水 出水数值波动较小 排除偶现极端数值后 出水氨氮均小于 5mg L 达到国家一级 A 标准 NH3 N 2006 11 3 2006 12 9 0 0 5 0 10 0 15 0 20 0 25 0 30 0 35 0 1357911 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 次数 NH3 N mg L 进水 一期出水 二期出水 6 TN 由图可知 除去偶现极端数值 进水总氮基本在 30 50mg L 平均值为 40 mg L 出水 TN 比较高 在 10 23 mg L 之间 不能达到国家一级 A 标准 经常州排水检测站详细测定 出水 TN 中主要是 NO3 N 平均在 8 12mg L 其次是 NH3 N 和有机氮 有机氮在 2 mg L 左右 还存在少量的 NO2 N TN 2006 11 3 2006 12 9 0 0 10 0 20 0 30 0 40 0 50 0 60 0 70 0 1357911 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 次数 TN mg L 进水 一期出水 二期出水 TN 2007 6 22 2007 7 3 0 0 5 0 10 0 15 0 20 0 25 0 30 0 35 0 40 0 45 0 50 0 123456789101112 次数 TN ml L 进水 一期出水 二期出水 7 对以上数据进行综合分析 可以看出 1 SS BOD5 CODcr NH3 N TN TP 几个主要控制指标中 BOD5 CODcr NH3 N TP 在 现有的工艺基础上运行 平均值基本达到 城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918 2002 中一级 A 标准 2 SS 部分时间能达到一级 A 标准 3 TN 不能达到一级 A 标准 从上述数据可以看出 在六月下旬水温较高的条件下 城北污水厂现有工艺对 TN 的 平均去除率为 55 左右 出水为 17mg L 左右 平均值小于一级 B 标准要求的 20mg L 但 达不到一级 A 标准要求的 15mg L 现有工艺采用 AA O 主要是通过生物效应脱氮 城北厂内回流未启用 反硝化反应 未能进行 NO3 N 在出水中大量积累 造成总氮数值偏高 内回流启用后 脱氮反应正常 进行 出水中 NO3 N 数值会下降 从而使 TN 数值下降 生物效应受气温影响较大 在气温 较低的冬季 水温最低为 12 微生物的代谢速度明显变慢时 根本无法满足一级 A 标 准 经向厂内技术人员了解 城北厂出水在冬季最高 TN 约 25mg L NH3 N 约 7mg L 从目前城北污水处理厂出水水质分析来看 SS 和 TN 的去除 是此次常州市城北污 水处理厂出水提标的主要控制性因素 深度处理工艺应围绕去除 SS 和 TN 来进行选择 但 城北污水处理厂进水水质存在各污染物浓度向上波动的可能性 即工业预处理水量减少后 的水质变化 2 32 3 进水量进水量 常州市城北污水处理厂的日处理量已接近 15 万 m3 d 的设计规模 平均在 13 万 m3 d 左右 3 3 工程总体方案工程总体方案 3 13 1 服务范围服务范围 根据 常州市城市排水规划 2004 2020 常州市城北污水处理厂的服务范围从排 水分区上来说 包括城市的中心分区 高新分区 西北分区 青龙分区 茶山分区部分 3 23 2 排水体制排水体制 污水处理厂服务范围内主要是分流制排水系统 部分区域采取截流管道为主的合流 制 3 33 3 工程规模工程规模 污水处理厂总规模 15 万 m3 d 3 43 4 进出水水质及处理程度进出水水质及处理程度 3 4 13 4 1 设计进水水质设计进水水质 二级处理后的尾水作为提标改造的原水 原水水质执行 城镇污水处理厂污染物排放 标准 GB18918 2002 中一级排放标准 B 标准 总氮未作为控制指标 即 BOD5 20mg l COD 60mg l SS 20mg l NH3 N 8 15 mg l TP 1 0mg l 本次邀请函明确全厂的进水水质为 BOD5 250mg l COD 500mg l SS 300mg l NH3 N 35mg l TP 6mg l TN 未明确提出数值 根据对现状进水 TN 数据的分析 取设计进水 TN 45mg l 3 4 23 4 2 设计出水水质设计出水水质 根据常州市城北污水处理有限公司的 邀请函 要求 深度处理后的尾水满足 城 镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918 2002 中一级排放标准 A 标准 即 BOD5 10mg l COD 50mg l SS 10mg l NH3 N 5 8 mg l TP 0 5mg l TN 15mg l 并需要考虑出水消毒 出水粪大肠杆菌 1000 个 L 3 4 33 4 3 处理程度处理程度 3 4 3 13 4 3 1 相对于二级处理出水的处理程度相对于二级处理出水的处理程度 项目 CODBOD5SSNH3 NTNTP 粪大肠杆菌 设计进水水质 mg l 602020 8 15 1 0 设计出水水质 mg l 或个 l 501010 5 8 150 51000 去除率 16 7 50 50 38 47 50 3 4 3 23 4 3 2 相对于厂区进水的处理程度相对于厂区进水的处理程度 项目 CODBOD5SSNH3 NTNTP 粪大肠杆菌 设计进水水质 mg l 50025030035456 设计出水水质 mg l 或个 l 501010 5 8 150 51000 去除率 90 96 97 86 77 67 92 3 53 5 排放水体排放水体 污水处理厂提标改造后 尾水仍选择藻江河作为受纳水体 3 63 6 升级改造工程厂址升级改造工程厂址 在老藻江河东侧征地 面积 21940m2 32 91 亩 深度处理构筑物均布置在新征用地 范围内 3 73 7 工程难点工程难点 1 1 邀请函确定的水质数值偏离原设计进水水质数值较多 有部分构筑物不能满足 邀请函确定的水质数值偏离原设计进水水质数值较多 有部分构筑物不能满足 处理的需要 原系统需要改造 处理的需要 原系统需要改造 2 2 在冬天气温较低的情况下 按照设计温度 在冬天气温较低的情况下 按照设计温度 12 12 设计 在微生物的代谢速度明显设计 在微生物的代谢速度明显 变慢时 不易达到变慢时 不易达到 TNTN 去除去除 67 67 以上的目标 来满足出水以上的目标 来满足出水 TNTN 要求 要求 3 3 在用地面积相对紧张 用地形状不规整的情况下 不 在用地面积相对紧张 用地形状不规整的情况下 不 仅要布置下仅要布置下 1515 万万 m m3 3 d d 的深度处理设施 还要予留出尽量多的远期中水回用设施用地 的深度处理设施 还要予留出尽量多的远期中水回用设施用地 4 4 实际进水 实际进水 BODBOD5 5远低于设计远低于设计 BODBOD5 5数值 目前生化反应碳源不足 数值 目前生化反应碳源不足 3 83 8 工艺方案工艺方案 3 8 13 8 1 进水水质特点和出水水质要求进水水质特点和出水水质要求 进水水质特点和出水水质要求是决定污水处理工艺的前提 3 8 1 13 8 1 1 进水水质基本特点如下 进水水质基本特点如下 1 污水的可生化性 本工程污水处理厂设计进水水质 COD 500mg L BOD5 250mg L 前道工序中 有初次 沉淀池 考虑去除掉 10 的 BOD 从污水可生化性考虑 污水中 BOD5 COD 225 500 0 45 可生化性较好 2 碳氮比 本工程设计进水水质 NH3 N 35mg l TN 45mg l 要求出水 NH3 N 5mg l 水温 12 以上 NH3 N 8mg l 水温 12 以下 TN 15mg l 从目前的进水水质分析 总氮 还是比较高的 工艺方案在考虑出水水质及保证沉淀效果的前提下 系统必须具有足够的 反硝化能力 而系统能否完成较充分的反硝化 除了外部条件 还取决于进水的碳源是否 充足 因此在选择污水处理工艺前要对进水的碳源情况进行分析 反硝化细菌是在分解有机物的过程中进行反硝化脱氮的 在不投加外来碳源条件下 污水中必须有足够的有机物 碳源 才能保证反硝化的顺利进行 一般认为 BOD5 TN 5 0 才可认为污水有足够的碳源供反硝化菌利用 基本的要求也应达到 BOD5 TN 4 从本工程生化池进水水质来看 按照邀请书要求的设计进水水质来看 考虑 到初次沉淀池去除了 10 的 BOD5 BOD5 TN 225 45 5 碳源基本满足要求 3 碳磷比 本工程设计进水水质 TP 6mg L 要求出水 TP 0 5mg L 本工程生物池进水水质中 BOD5 TP 225 6 37 5 17 采用生物除磷法可得到较为满意的除磷效果 由于本工程除磷 量相对较大 且出水要求严格 另外考虑到污水处理厂污泥浓缩池中磷释放问题 因此在 本工程设计中采用生物法除磷与化学法除磷相结合的方法以强化除磷效果 以达到污水排 放标准 目前现状进水目前现状进水 BODBOD 数值与设计进水数值与设计进水 BODBOD 差距很大 污水可生化性尚可 但碳氮比按照差距很大 污水可生化性尚可 但碳氮比按照 现状现状 BODBOD 数值计算不满足脱氮的要求 工程中考虑予留甲醇投加装置 保证在碳源不足的数值计算不满足脱氮的要求 工程中考虑予留甲醇投加装置 保证在碳源不足的 时候 进行投加以满足生化处理工程中的碳源需求 时候 进行投加以满足生化处理工程中的碳源需求 3 8 1 23 8 1 2 出水水质要求基本特点如下 出水水质要求基本特点如下 1 BOD5 TP NH3 N SS CODcr 控制要求高 2 TN 控制要求非常高 冬天水温 12 时仍要控制在 15mg L 以下 根据以上分析可以看出本工程二级处理后的污水必须进行深度处理和加强生物反应池 的反应效率 最终使出水水质中的污染物指标均达到 城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918 2002 一级 A 标准 3 8 23 8 2 二级处理工艺改造的比选二级处理工艺改造的比选 通过对通过对 AA OAA O 池的复核计算 原设计的池的复核计算 原设计的 AA OAA O 池的停留时间 泥龄 硝化与反硝化时池的停留时间 泥龄 硝化与反硝化时 间均不能满足设计进水水质数值下对间均不能满足设计进水水质数值下对 TNTN 的控制要求 的控制要求 城北污水处理厂已采用二级生物脱氮除磷处理工艺 根据本次工程确定的进水水质 特点和出水水质要求 必须对二级生物硝化 反硝化部分进行加强 才能满足出水 TN NH3 N 数值的要求 目前二级生物脱氮除磷工艺主要有生物膜工艺与活性污泥法工艺两种 对 AA O 池的 改造 在此两方案进行比选 3 8 2 13 8 2 1 活性污泥工艺活性污泥工艺 活性污泥工艺中微生物在曝气池内以活性污泥的形式呈悬浮状态 污水在曝气池中通 过曝气与活性污泥充分混合 完成生物去除污染物的过程 目前污水厂采用的工艺即 AA O 工艺 但是由于出水标准的提高 造成现有 AA O 生物 池的硝化时间和反硝化时间不能得到保证 所以增加原 AA O 生物池池容 增加缺氧 好氧 段的容积或者采取新建一套新的生化系统 将部分流量分到新系统 降低现有 AA O 生物池 负荷 均可达到良好效果 如采取分流量新建生化系统 从原厂总图布置来看 已无用地 必须另行征地 城北 污水厂西侧已无用地 南侧为民房 北侧为长江自由贸易中心 征地需要大量拆迁 城北 污水处理厂给定的东侧用地足够建设新的生化系统 但紧邻新开发的香树湾福园小区 建 设污水生化处理系统并不合适 且征地费用高 约为 80 万 亩 城北污水处理厂已有专门的除磷脱氮设计 且运行效果良好 因此立足于对现有的系 统进行改造 可以减少用地 避免重复建设 从污水厂总平面布置看 没有足够的改造预留用地 从现有的工艺流程分析 一 二 三期均设有初沉池 初沉池对 BOD5有 20 的去除作用 降低了进入生化池的 BOD5浓度 碳氮比的下降不利于脱氮 因此取消初沉池 有利于因此取消初沉池 有利于 TNTN 的去除 工艺流程可以得到优化 的去除 工艺流程可以得到优化 初沉池用地用以扩建生化池 增加缺氧 好氧段容积 延长污泥泥龄 进一步满足硝初沉池用地用以扩建生化池 增加缺氧 好氧段容积 延长污泥泥龄 进一步满足硝 化和反硝化的要求 化和反硝化的要求 同时 需对原生化池分格进行调整 调整后的泥龄 15 天 厌氧 缺氧占生物反应池 的总体积比控制在 40 50 之间 综合上述因素 本设计不考虑建一套新的系统 而是在原厂初沉池位置扩建生化池 3 8 2 23 8 2 2 生物膜处理工艺生物膜处理工艺 污水生物膜处理是通过微生物和微型动物附着在滤料上或某些载体上生长繁育 并在 其上形成膜状生物污泥 生物膜 污水与载体上的生物膜接触 利用污水中有机污染物作 为微生物的营养物质 被生物膜上的微生物所摄取 使污水得到净化 微生物自身也得到 繁衍增殖 根据反应器内微生物附着生长载体的状态 生物膜反应器可分为固定床和流化 床 生物膜工艺主要有生物滤池 生物接触氧化 生物流化床和生物转盘等 由于本工程为改造工程 为充分利用现有构筑物 减少土建工程量 本工程选择生物 流化床技术和曝气生物滤池作为比选方案 现分述如下 1 生物流化床 生物流化床即在生物池内投加填料 以此增大单位容积内的生物量 提高处理能力 根据生物膜载体 填料的不同可有多种形式的流化床方式 本工程选择易于操作 管 理简便的颗粒填料生物膜工艺作为本工程的比选方案 该工艺是在好氧池添加悬浮介质 提供生物载体 以提高生物浓度 微孔曝气提供所 需氧气以及必要的混合能量 生物填料具有有效表面积大 适合微生物吸附生长的特点 填料的结构以具有受保护的可供微生物生长的内表面积为特征 当曝气充氧时 空气泡的 上升浮力推动填料和周围的水体流动起来 当气流穿过水流和填料的空隙时又被填料阻滞 并被分割成小气泡 在这样的过程中 填料被充分地搅拌并与水流混合 而空气流又被充 分地分割成细小的气泡 增加了生物膜与氧气的接触和传氧效率 生物填料的投加可以使 系统达到较高的泥龄和较低的污泥负荷 由于污泥浓度高 抗冲击负荷能力强 同时也提 高了污水处理设施的污染物去除率 为避免填料离开流失 在生物池出水端 设置不锈钢 滤网 拦截填料 这种工艺方案是传统活性污泥法与生物膜处理工艺的有机结合 将生物膜作为传统活 性污泥法工艺中悬浮生物污泥的一个重要组成部分 依靠这部分较长泥龄的微生物形成系 统的硝化能力 2 曝气生物滤池 曝气生物滤池 Biological Aerated Filter 简称 BAF 是在 20 世纪 70 年代末 80 年 代初出现于欧洲的一种好氧生物膜法处理工艺 它结合了给水处理中过滤技术的先进经验 将接触氧化法与过滤法工艺有机的结合在一起 反应器内存在着不同的好氧 缺氧区域 可同步实现硝化和反硝化 对废水中的有机物 氨氮 磷和悬浮固体等都有较好的去除效 果 污水从滤池上部流入 从下部流出滤池 在滤池中下部布设曝气管进行曝气 曝气管 上部起生物降解作用 下部主要起截留SS及脱落的生物膜的作用 运行中 因截留了SS及 脱落的生物膜 水头损失会逐渐增加 达到设计值后 开始反冲洗 一般采用气水联合反 冲 底部设反冲洗的气 水装置 气水之间相互对流 一方面由于上升气泡被细小滤料不 断切割 增大了气水接触面积 易于氧的转移 有利于上层滤料表面生物膜的氧化降解作 用 另一方面又由于气水之间的相互搅动 使进水中的悬浮物不易于在滤料的最上层积累 从而提高整个生物滤池的储污能力 延长反冲周期 此方案不需改造现有构筑物 而是在现有一级 B 标准出水的基础上增加曝气生物滤池 使出水水质能够直接达到一级 A 标准 曝气生物滤池 占地省 模块化设计易于扩建 其缺点是生物接触氧化和过滤集于一 体 具有专利性质 控制 运行过程复杂 自动化程度高 设备费用高 耗药量大 产泥 量高 曝气生物滤池因滤料粒径较大 且运行过程中一直曝气 出水 SS 较高 反冲洗结束 后再次运行的一段时间 出水 SS 更高 出水 SS 较高 可引起 TP 超标 因此本工程不考虑因此本工程不考虑 采用曝气生物滤池 采用曝气生物滤池 3 8 33 8 3 深度处理的比选深度处理的比选 为达到回用和达标排放的目的 二级处理出水必须进一步进行深度处理 深度处理的去 除对象和采用的主要处理技术见下表 二级处理水深度处理的去除对象和所采用的处理技术 去除对象有关指标采用的主要处理技术 悬浮状 态 SS VSS过滤 混凝沉淀 有机物 溶解状 态 BOD5 COD TOC TOD 混凝沉淀 活性炭吸附 臭氧氧化 氮TN NH3 N NO2 N NO3 N 吹脱 折点加氯 离子交 换 生物脱氮植物性营养盐 类磷PO4 P TP金属盐混凝沉淀 石灰混 凝沉淀 生物除磷 溶解性 无机盐 Na Ca2 Cl 反渗透 电渗析 离子交 换微量成分 微生物细菌 病毒臭氧氧化 消毒 氯气 次氯酸钠 UV 污水再生利用工程设计规范 GB50335 2002 给出了深度处理单元技术的处理效率和 出水水质 处理效率 项目 混凝沉淀过滤综合 目标水质 mg L 浊度 50 6030 5070 803 5NTU SS40 6040 6070 805 10 BOD530 5025 5060 705 10 CODcr25 3515 2535 4540 70 TN5 155 1510 20 TP40 6030 4060 801 铁 40 6040 6060 800 3 其它单元过程的去除效率 项目活性炭吸 附 氨吹脱离子交换折点加氯反渗透臭氧氧化 BOD540 60 25 50 5020 30 CODcr40 6020 3025 50 50 50 SS60 70 50 50 NH3 N30 40 50 50 50 50 TN80 90 50 色度 70 80 50 70 浊度 70 80 50 根据本工程的出水水质要求 常规的二级生物处理工艺不能达到要求 必须进行深度 处理 采用成熟的混凝沉淀过滤工艺 本次设计对传统混凝沉淀过滤工艺进行比较 确定混凝沉淀过滤工艺方案 1 混凝 混凝的主要作用包括两个方面 1 澄清降浊 为使二级处理出水澄清降低浊度 采用混凝方法进一步去除悬浮物和有 机污染物 其主要通过双电层压缩 吸附 电中和 吸附架桥以及沉析物网捕等一系列反应 使胶体脱稳 使颗粒微小的悬浮固体凝聚成颗粒较大的絮凝体 经过后续的分离处理单元 将污水中剩余悬浮固体及有机物进一步去除 同时污水中的某些溶解物质也可以得到一定 程度的去除 2 化学除磷 通过混凝剂与污水中的磷酸盐反应 生成难溶的含磷化合物与絮凝体 可以使污水中的磷分离出来 达到除磷的目的 原水中投加混凝剂后 应立即瞬时强烈搅动 在很短时间内 将药剂均匀分散到水中 主要混合设备有水泵叶轮 压力水管 静态混合器 混合池等 比较见下表 混合设备比较表 混合方式特点适用条件 利用水泵叶轮混合1 设备简单 无需专门的 混合构筑物 2 无需额外能量 运行费 用省 3 水泵和吸水管较多时需 增加投药设备 4 吸水管中加药时 混凝 剂浓度宜稍高 否则在 水封箱中稀释 水解而 降低混凝作用 1 适用于各种水量的水厂 2 投药点距离絮凝池较近 否则结成的絮体可能在 管道中沉淀或在进入絮 凝池前破碎 3 应设水封箱 以防止空 气进入水泵吸水管 利用压力水管混合1 无需增添设备 2 混合效果常不能保证 特别是在管内流量变化 较大时 3 加药管需插入压力水管 内 1 3 1 4 管经处 4 压力管中加药时 混凝 剂溶液必须用滤网筛滤 以防堵塞水射器和转子 流量计 1 适用于流量变化不大的 管道及各种水量的水厂 2 投药口至压力管道末端 距离应不小于 50 倍进水 管径 静态混合器1 投资省 在管道上安装 容易 维修工作量少 2 能快速混合 效果良好 3 产生一定的水头损失 为减少能耗 管内流速 一般采用 1m s 左右 1 适用于流量变化较小的 水处理工程 2 混合器内采用 1 4 个分 流单元 扩散混合器1 混合器用法兰安装在原 水管上 2 水头损失 0 3 0 4m 1 多用于直径为 300 400mm 进水管 2 安装位置应低于絮凝池 水面 3 适用于中 小型水厂 跌水混合器1 药剂加注到跌落水流中 混合快速 设备简单 2 产生一定的水头损失 3 在混合器出水管上安装 活动套管 由套管的高 低调节混合效果 1 适用于中 小水厂 2 活动套管内外 iade 水位 差应保持在 0 3 0 4 最 大不超高 1 0m 多孔隔板混合槽1 混合效果较好 2 水头损失较大 3 当流量变化时 影响混 合效果 1 适用于地下水位较高地 区 2 适用于中 小型水厂 分流隔板混合槽1 混合效果较好1 适用于地下水位较高地 2 水头损失较大 3 占地面积较大 区 2 适用于中 小型水厂 机械混合池1 混合效果较好 水头损 失小 2 需消耗电能 机械设备 管理和维护复杂 大 中 小型水厂都适用 由于本设计规模较大 且提升泵采用潜污泵 考虑混合效果 水头损失等多种因素 并结合絮凝沉淀形式 经比较确定混合采用机械混合池 常用的混凝反应设备有平流式或竖流式隔板反应池 回转式隔板反应池 涡流式反应 池 机械反应池 不同类型反应池比较见下表 不同类型反应池比较表 反应池形式优点缺点使用条件 平流式或竖流 式隔板反应池 反应效果好 构造简 单 施工方便 容积较大 水头损 失大 水量大于 1000m3 h 水量变 动较小 回转式隔板反 应池 反应效果良好 水头 损失较小 构造简单 管理方便 池较深水量大于 1000m3 h 水量变 动较小 可改建或扩建旧有 设备 涡流式反应池反应时间短 容积小 造价低 池较深 难施工水量小于 1000m3 h 机械反应池反应效果好 水头损 失小 可适应水质水 量变化 部分设备处于水下 维护较难 大小水量均使用 综上所述 结合本工程特点 为防止因隔板上大量孳生生物膜而影响出水水质 故选 用机械反应池 竖轴式 2 沉淀 为减轻过滤单元的负荷 防止滤料阻塞 减少滤池反冲洗次数 在混凝之后设置沉淀 池 常用的沉淀池有 平流式 竖流式 辐流式 斜流式 其性能特点及适用条件见下表 沉淀池比较表 型式性能特点适用条件 平流式优点 1 造价低 2 操作管理方便 施工较简单 3 适应性强 处理效果稳定 4 带有机械排泥设备时 排泥效果好 缺点 1 不采用机械排泥时 排泥较困难 2 机械排泥设备 维护较复杂 3 占地面积较大 一般用于大 中型厂 竖流式优点 1 排泥较方便 2 一般与絮凝池合建 不需另建絮凝池 3 占地面积较小 1 一般用于小型厂 2 常用于地下水位较低时 竖流式缺点 1 上升流速受颗粒下沉速度所限 出水量小 一般沉淀效果较差 2 施工比平流式困难 辐流式优点 1 沉淀效果好 2 有机械排泥装置时 排泥效果好 缺点 1 基建投资及经常费用大 2 刮泥机维护管理较复杂 金属耗量大 3 施工比平流式困难 一般用于大 中型厂的高浊度 水预沉 斜流式优点 1 沉淀效率高 2 池体小 占地少 缺点 1 斜管耗用材料多 且价格较高 2 排泥较困难 1 可用于各种规模的厂 2 宜用于旧沉淀池的改建 扩建和挖潜 沉淀池形式的选择 应根据水质 水量 水厂平面和高程布置要求 并结合絮凝池结 构形式等因素确定 由于二级处理后的活性污泥易在填料上附着 孳生生物膜后发生周期 性脱落而影响出水水质 采用斜流式的高效沉淀池 3 过滤 滤池有多种形式 目前常用的池型有四阀滤池 虹吸滤池 移动罩滤池 均质滤料滤 池及比较新型的翻板滤池 反向滤池 D 型滤池等 上述滤池虽构造形式不同 但从过滤 机理上都属于快滤池的范畴 过滤系统选用气水反冲洗滤池 使滤料反冲洗更充分 最大 限度地发挥滤料截留杂质的能力 1 均质滤料型滤池 均质滤料滤池的特点是滤池过滤周期长 采用均质深层砂滤料 滤料层利用率高 截污能力强 滤速高 滤后水质好 反冲洗方式为气水反冲加表面扫洗 反冲洗强度小 节省冲洗水量和电耗 反冲洗效果好 单池进 出水设置堰板 使各池进水均匀 进出水 不受其他单池的影响 并可根据滤池水位的变化微量调节出水阀门的开启度 以达到恒位 恒速过滤的目的 该滤池采用的微量调节出水阀门开启度的技术可以有效地防止滤池初滤水对滤料层 的穿透 气水反冲洗和原水水平扫洗的反冲洗方式在滤料不膨胀的条件下可更有效地清洗 滤池 避免在滤料层中形成泥球 加厚的均粒滤料层可以实现深层截污 延长滤池工作周 期 均质滤料滤池效率高 占地省 但由于冲洗设备多 运行过程复杂 自动化控制设 备较多 对操作人员的技术水平要求较高 2 翻板滤池 翻板滤池是因该型滤池的反冲洗排水翻板阀在工作过程中能在 0 90 范围内来回 翻转而得名 具有出水水质明显提高 反冲洗水量少 反冲洗时间短 反冲周期长 基建 投资省 运行费用低以及施工简单 工期短等特点 它采用双层滤料 可提高滤速 减小 占地面积 充分利用滤床厚度 纳污能力强 可保证较长的反冲洗周期 池底上部布置横 向排水管 下部布置纵向布水气管 有利于均匀地反冲洗整个滤料层 去污效果好 避免 了局部滤料结污结块现象 滤池的使用寿命较长 减少维护工作与运行费用 翻板阀可根 据冲洗过程的不同阶段在 0 90 范围内来回翻转 使滤池拥有大强度非溢流排水的特 点 因此即使滤池在高的反冲洗强度下 滤料也不会流失 使冲洗更彻底 过滤周期加长 3 D 型滤池 D 型滤池属于高速滤池 过滤采用彗星式纤维滤料进行过滤 彗星式纤维滤料的彗核 密度大 体积小 滤料彗尾为纤维丝束 密度小 由于彗星式纤维滤料的结构特点 所以 滤层具有在水流方向上具备从大到小的空隙 形成了一个倒金字塔的构造 具有纳污量大 过滤精度高的特点 D 型滤池具有比表面积大 过滤阻力小的优点 微小的滤料的直径 极大地增大了滤料的比表面积和表面自由能 增加了水中的杂质和颗粒与滤料的接触机会 和滤料的吸附能力 从而提高了过滤效率 其主要特点 过滤精度高 对大分子有机物 病毒 细菌 胶体等杂质有一定的去除 作用 截污量大 一般在 15 25kg m3 可调性强 过滤精度 截污容量 过滤阻力等参 数可根据需要调节 占地面积小 占传统滤池的 1 3 1 2 自耗水量低 仅为周期制水量 的 1 2 4 滤池确定 翻板滤池关键设备国内产品尚未成熟 且应用实例较少 运行经验较少 翻板滤池关键设备国内产品尚未成熟 且应用实例较少 运行经验较少 D D 型滤池因型滤池因 滤料为专利产品 单价高 更换滤料时价格易受厂商控制 均质滤料滤池应用广泛 设备滤料为专利产品 单价高 更换滤料时价格易受厂商控制 均质滤料滤池应用广泛 设备 成熟 运行经验多 成熟 运行经验多 因此本次设计推荐采用均质滤料滤池 因此本次设计推荐采用均质滤料滤池 均质滤料滤池示意图及原理图见图 3 1 3 2 图图 3 13 1 均质滤料滤池示意图均质滤料滤池示意图 图图 3 23 2 均质滤料滤池原理图均质滤料滤池原理图 综上比较 确定深度处理工艺采用机械混合池综上比较 确定深度处理工艺采用机械混合池 机械反应池机械反应池 高效沉淀池高效沉淀池 均质滤料滤池 均质滤料滤池 其中机械混合池和机械反应池合建于高效沉淀池内 其中机械混合池和机械反应池合建于高效沉淀池内 3 8 43 8 4 化学除磷的比选化学除磷的比选 除磷主要有生物除磷和化学除磷两种工艺 本工程采用生物除磷为主 辅以化学除磷 的工艺 以确保出水的磷浓度在排放标准以内 3 8 4 13 8 4 1 药剂投加点确定药剂投加点确定 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去除 固液分离可单独进行 也可与初沉污泥和二 沉污泥的排出相结合 按工艺流程中化学药剂投加点的不同 化学沉淀除磷工艺可分为前 置沉淀 同步沉淀和后置沉淀三种类型 1 前置沉淀 在初沉池前投加药剂时 要求具有良好的混合和絮凝作用以保证最佳 处理效果 通过混合和絮凝系统的合理设计 一级处理可获得 70 90 的除磷率 投加药剂 还可明显提高 BOD 和 SS 的去除率 对此种方法 设置独立的快速混合池是必要的 2 同步沉淀 将铝盐或铁盐直接投加到生物池内或生物池与二沉池之间是相当普遍 的化学除磷方法 这种选择充分体现了药剂投加点的灵活性 允许改变加药点确保最佳混 凝条件 由于最佳药剂投加位置依化学药剂的选择 生物池与沉淀池之间渠道的水流速度 梯度及污水的水质特性而变化 因此对加药点的生产性试验是非常必要 3 后置沉淀 在二沉池后投加药剂除磷 三种投加类型比较见下表 投加类型比较表 工艺类型优点缺 点 前 沉 析 工 艺 1 能降低生物处理设施的负荷 平衡其负荷的波动变化 因而 可以降低能耗 2 与同步沉析相比活性污泥中有 机成分不会增加 3 现有污水厂易于实施改造 1 总污泥产量增加 对反硝化反应造成困难 底物分解过多 对改善污泥指数不利 同 步 沉 析 工 艺 1 通过污泥回流可以充分利用沉 析药剂 2 如果是将药剂投加到曝气池中 可采用价格较便宜的二价铁盐 药剂 3 金属盐药剂会使活性污泥重量 增加 从而可以避免活性污泥 膨胀 4 同步沉析设施的工程量较小 1 采用同步沉析工艺会增加污泥产量 2 采用酸性金属盐药剂会使PH值下降 到最佳范围以下 这对硝化反应不 利 3 磷酸盐污泥和生物剩余污泥是混合 在一起的 因而回收磷酸盐是不可 能的 此外在厌氧状态下污泥中磷 会再溶解 4 由于回流泵会使絮凝体破坏 但可 通过投加高分子絮凝助凝剂减轻这 种危害 后 沉 析 工 艺 1 磷酸盐的沉析是和生物净化过 程相分离的 互相不产生影响 2 药剂的投加可以按磷负荷的变 化进行控制 3 产生的磷酸盐污泥可以单独排 放 并可以加以利用 如用做 肥料 1 后沉析工艺所需要的投资大 运行费 用高 但当新建污水处理厂时 采用后 沉析工艺可以减小生物处理二次沉淀池 的尺寸 考虑到工艺的运行灵活性 本次设计设置同步 后置两个投加点 药剂投加量的多少 可以根据污水厂实际运行情况来确定 3 8 53 8 5 混凝剂的比选混凝剂的比选 化学除磷的药剂主要有铁盐 铝盐和石灰 1 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已达到除磷目的 污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 1 5 倍 石灰法除磷的 pH 值通常控制在 10 以上 由于高的 pH 会抑制和破坏微生物的增殖和活 性 所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 2 投加铁盐和铝盐 常用于污水化学除磷的铝盐有硫酸铝和碱式氯化铝 PAC 硫酸铝是最常用的铝盐混 凝剂 纯硫酸铝的分子式为 Al2 SO4 3 18H2O 含 Al2O3量 15 3 工业硫酸铝的分子式 Al2 SO4 3 14H2O 含 Al2O3约 17 我国的精制硫酸铝大致相当于这种产品 液态硫酸铝因 不需溶解和价格较低 近年来得到了广泛使用 聚合氯化铝又称碱式氯化铝 PAC 是三氯 化铝和氢氧化铝的复合盐 其有效成分 Al2O3的含量约为 28 32 价格比硫酸铝贵 但其 Al2O3含量高 所以投加量相比硫酸铝少 常用于污水化学除磷的铁盐包括三氯化铁 氯化亚铁和硫酸亚铁三种 由于铁盐具有 腐蚀性 所以在处理 储存和投加过程中需要特别小心 以避免人身伤害以及钢铁和混凝 土的过快腐蚀和严重腐蚀 铁盐还会加重水的色度 影响感观 聚合氯化铝 PAC 在有效性和低温混凝性能等方面具有优势 本工程考虑采用聚合氯 化铝 PAC 3 8 63 8 6 消毒工艺消毒工艺 污水经三级生物处理后 有机污染物的去除已达到排放标准 但仍含有大量的致病细 菌和寄生虫卵 根据国家 城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918 2002 的一级 A 标准的规定 污水处理厂出水应杀灭病菌 进行消毒处理 本次设计考虑其中 10 万 m3拟采用紫外线照射方式 采用低压高强紫外灯照射 紫外 线平均剂量至 20 J cm2以上 使出水指标大肠杆菌数低于 1000 个 L 城北污水处理厂位于新北区 附近的青龙工业园区 民营工业远区及广源热电厂均是 用水大户 从全市中水回用的总体布局考虑 为满足 20 的污水回用总目标 城北污水处 理厂宜布置 5 万 m3 d 中水回用 中水管道需要保持一定的余氯量 因此 5