5万吨污水处理厂可研.doc

目目 录录 第一章第一章 总论总论 1 1 1 项目编制 1 1 2 编制目的 依据 原则及范围 2 1 3 项目建设的重要性和必要性 3 1 4 采用的规范和标准 5 第二章第二章 概况概况 8 2 1 自然概况 8 2 2 社会经济概况 8 2 3 总体规划概况 8 第三章第三章 污水水质 水量污水水质 水量 9 3 1 污水进厂水质 9 3 2 出水水质 11 第四章第四章 污水系统工程污水系统工程 12 4 1 污水处理厂厂址选择 12 第五章第五章 污水处理厂工艺污水处理厂工艺 14 5 1 污水处理工艺选择原则 14 5 2 污水处理程度及重点处理项目 14 5 3 污水处理厂工艺流程的确定 34 5 4 污泥处置方案 39 5 5 污水消毒方案 42 5 6 污水站中水回用 44 第六章第六章 推荐工艺方案工程设计推荐工艺方案工程设计 45 6 1 设计规模及进出水水质 45 6 2 污水处理厂总平面布置 45 6 3 主要构筑物工艺设计 46 6 4 建筑及结构设计 52 6 5 电气设计 55 6 6 仪表控制设计 57 6 7 机械设计 61 6 8 通风设计 61 6 9 公用工程设计 61 6 10 绿化设计 62 第七章第七章 项目的环境影响及对策项目的环境影响及对策 63 7 1 工程施工期对环境的影响 63 7 2 施工期环境影响的缓解措施 63 7 3 工程建成后对环境的影响 64 7 4 污染防治对策 69 第八章第八章 工程风险分析工程风险分析 72 8 1 污水处理厂风险影响预测 72 8 2 污水处理系统维修风险分析 72 8 3 污水管网的风险事故及对策 73 第九章第九章 项目的管理及实施计划项目的管理及实施计划 74 9 1 实施原则与步骤 74 9 2 项目建设的管理机构 74 9 3 项目运行的管理机构 76 9 4 工程进展 77 9 5 设计施工及安装 78 9 6 调试与试运转 80 9 7 运行的技术管理 80 第十章第十章 安全生产安全生产 82 10 1 环境保护 82 10 2 劳动保护 82 10 3 防火 83 第十一章第十一章 节能节能 85 11 1 节能的目的 85 11 2 节能措施 85 第十二章第十二章 工程效益及经济评价工程效益及经济评价 86 12 1 环境效益 86 12 2 社会效益 86 12 3 经济效益 87 第十三章第十三章 工程投资估算工程投资估算 88 13 1 工程总投资 88 13 2 污水处理成本 88 第十四章第十四章 结论和建议结论和建议 89 14 1 结论 89 14 2 建议 90 第一章第一章 总论总论 1 1 项目编制项目编制 1 1 1 项目名称项目名称 5 万吨污水处理厂建设工程 1 1 2 建设单位建设单位 1 1 3 编制单位编制单位 可研编制单位为北京汇清源水务科技有限公司 负责环境保护 区域环境问题 环境标准 建设项目环境影响评价 环境污染治理 工程研究 负责污染治理 废物资源化 清洁生产工艺等环保实用 技术的研究 开发与推广 承担各类环境工程设计及咨询服务工作 1 1 4 项目地点项目地点 1 1 5 建设年限及规模建设年限及规模 建设规模 5 0 万 m3 d 1 1 6 服务范围服务范围 1 1 7 工程内容工程内容 本污水处理厂建设工程内容包括污水处理系统工程以及污废水 处理中产生的污泥干化处理和运输 不包括生活污水及工业区生产 废水收集输送系统 1 2 编制目的 依据 原则及范围编制目的 依据 原则及范围 1 2 1 编制目的编制目的 1 论证工程建设的必要性和紧迫性 2 对项目相关因素进行技术 经济和环境保护方面的综合分 析论证 并进行方案比较 在此基础上 提出工程建设的可行性方 案 为项目决策提高科学依据 1 2 2 编制依据及主要资料编制依据及主要资料 1 室外排水设计规范 GB50014 20XX 2 城镇污水处理厂污染物排放标准 GB 18918 20XX 3 城市排水工程规划规范 GB50318 2000 4 给水排水制图标准 GBJ106 87 5 污水排入城市下水道水质标准 CJ3082 1999 6 城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准 CJJ31 89 7 城市污水水质检验方法标准 CJ26 1 29 91 8 污水综合排放标准 GB8978 1996 9 城市生活垃圾填埋技术规范 CJJ17 20XX 10 生活垃圾填埋污染控制标准 GB16889 1997 11 总图制图标准 GBJ103 87 1 2 3 编制原则编制原则 1 执行国家关于环境保护的政策 符合国家的有关法规 规范及 标准 2 在总体规划的指导下 采取近远期分期实施的原则 使工程建 设与开发区的发展相协调 既保护环境 又最大程度地发挥工 程效益 3 坚持可持续发展的道路 坚持清洁生产和总量控制的原则 4 采用工艺先进 稳定可靠 管理方便的污水处理技术 以节约 投资 降低运行费用 5 设备选型做到合理 可靠 先进 高效节能 6 妥善处理污水处理厂产生的沉渣和污泥 避免二次污染 并在 远期考虑部分处理出水回用与污泥的综合利用 7 污水管网的布置和污水处理厂厂址的选择 充分结合规划区内 的地形地貌 尽量采用重力流 减少提升次数 降低投资和运 行费用 另外 污水处理厂厂址的选择尽量远离环境敏感点 1 2 4 编制范围编制范围 本污水处理工程可行性研究范围包括污水处理系统工程以及污 废水处理中产生的污泥干化处理和运输 不包括生活污水及工业区 生产废水收集输送系统 具体内容有 污水水质水量的论证 建设规模和处理程度的确 定 污水处理方案的分析论证 处理出水的排放 污泥处置 工程 投资估算等 1 3 项目建设的重要性和必要性项目建设的重要性和必要性 1 3 1 项目建设的重要性项目建设的重要性 排水工程是基础设施的必要组成部分 直接影响到开发区各种 功能的发挥 排水系统不仅服务于工业 还服务于居民生活 和人 民的生活息息相关 开发区的环境保护也是开发区发展不可或缺的重要之一 开发 区环境不但是经济发展的基础 也是生活水平高低的标志 环境质 量应与经济发展和小康生活水平相适应 水环境保护是开发区环境保护的重要组成部分 本污水处理工 程实施后 新建和改造开发区排污体系使得废水集中处理 大大减 少对开发区环境污染 有利于开发区环境保护目标的实现 随着人口规模 用地规模的不断增长以及工业企业的进驻 开 发区的排水量日益增大 因此 加快完善污水处理设施 提高污水 处理能力 对于实现可持续发展 提高区域环境质量 改善地表水 的水质 促进开发区的建设和社会经济的发展 具有重要意义 必 须尽快建设和完善开发区的污水管网 建设开发区污水处理工程 综上所述 本项目实施是开发区排水规划和环境保护规划实施 的重要组成部分 是实现水污染控制和保证水环境质量的有效手段 是改善开发区基础设施的重要途径之一 因此 本项目在城市建设 中的地位是十分重要的 1 3 2 项目建设的必要性项目建设的必要性 1 国家政策要求和形势的需要 城市污水处理及污染防治技术政策 指出 20XX 年全国设 市城市和建制镇的污水平均处理率不低于 50 设市城市的污水处 理率不低于 60 重点城市的污水处理率不低于 70 设市城市和 重点流域及水资源保护区的建制镇 必须建设二级污水处理厂 可 分期分批实施 2 实现可持续发展的需要 随着开发区的发展 开发区人口规模 用地规模的不断增长 开发区污水的排放量日益增大 因此必须对未经处理的污废水加以 处理以确保当地居民生产生活的健康良性发展 基础设施的严重滞后 给人民生活水平的提高 工业的进一步 发展造成不利影响 更为严重的是 大部分污水不加处理直接排入 水体 严重污染了水系的水质 污染给经济开发区人民的健康带来 不可忽视的危害 也给下游地区的工 农业生产及人民生活造成不 利影响 因此 为实现可持续发展 完成省政府的限期治理目标 必须尽快建设和完善城市的污水管网 建设城市污水处理工程 3 加快城市化进程 提高人民生活质量 构建和谐社会的需 要 本工程的建设可以使工业 生活污水达标排放 去除大部分有 机物和 N P SS 等污染物 净化 开发区的水环境质量将有明显 改善 促进开发区社会和经济的持续发展 加快城市化进程 提高 居民的生活质量 有利于构建和谐社会 1 4 采用的规范和标准采用的规范和标准 1 室外排水设计规范 GB50014 20XX 2 城市给水工程规划规范 GB50282 98 3 城市排水工程规划规范 GB50318 2000 4 地表水环境质量标准 GB3838 20XX 5 污水综合排放标准 GB8978 1996 6 电力工程电缆设计规范 GB50217 94 7 城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918 20XX 8 污水排入城市下水道水质标准 CJ3082 1999 9 大气污染物综合排放标准 GB16297 1996 10 恶臭污染物排放标准 GB14554 93 11 城市区域环境噪声标准 GB3096 93 12 城市污水处理工程项目技术标准 修订 20XX 年 13 城市污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准 JJ31 89 14 城市污水处理厂污水污泥排放标准 CJ3025 93 15 构筑物抗震设计规范 GBJ50191 93 16 钢筋砼结构设计规范 GBJ17 88 17 水工混凝土结构设计规范 SDJ20 78 18 建筑结构设计统一标准 GBJ68 84 19 工业企业设计卫生标准 TJ36 79 21 建筑设计防火规范 GBJ16 87 22 基坑工程设计规程 DBJ08 61 97 23 混凝土水池软弱地基处理设计规范 CECS86 96 24 建筑桩基技术规范 JGJ94 94 25 地下工程防水技术规范 GBJ108 87 26 给水排水工程构筑物结构设计规范 GB 50069 20XX 27 砌体结构设计规范 GB 50003 20XX 28 建筑地基基础设计规范 GB 50007 20XX 29 混凝土结构设计规范 GB 50010 20XX 30 建筑抗震设计规范 GB 50011 20XX 31 工业与民用供配电系统设计规范 GB50052 92 32 供配电系统设计规范 GB50052 95 33 10kV 及以下变电所设计规范 GB50053 94 34 低压配电装置及线路设计规范 GB50054 92 35 低压配电设计规范 GB50054 95 36 建筑防雷设计规范 2000 版 GB50057 94 37 3kV 110kV 高压配电装置设计规范 GB50060 92 38 35kV 110kV 变电所设计规范 GB50059 92 39 电力装置的继电保护和自动装置设计规范 GB50062 92 40 工业与民用电力装置的接地设计规范 GBJ65 83 41 工业企业照明设计规范 GB50034 92 42 城市污水处理及污染防治技术政策 建城 2000 120 号 第二章第二章 概况概况 2 1 自然概况自然概况 2 1 1 地理位置 面积 人口基本情况地理位置 面积 人口基本情况 2 1 2 气象状况气象状况 2 1 3 地质地貌地质地貌 2 1 4 水系水文水系水文 2 1 5 土壤与植被土壤与植被 2 2 社会经济概况社会经济概况 2 3 总体规划概况总体规划概况 第三章第三章 污水水质 水量污水水质 水量 3 1 污水进厂水质污水进厂水质 3 1 1 污水进网水质管理要求污水进网水质管理要求 GB8978 1996 污水综合排放标准 和 CJ3082 1999 污水排入 城市下水道水质标准 均对排入城市污水系统的污水水质提出要求 提出以下实施意见 GB8978 1996 污水综合排放标准 中的第一类有毒 有害 污染物一律在厂内处理 或车间处理 执行相关标准后达标排放 按总量控制和浓度控制相结合的原则 污水处理厂进水水质执 行 污水综合排放标准 GB8978 1996 中三级标准 CODcr 500mg l BOD5 300 mg l SS 400 mg l NH3 N 25 mg l 并向各排污单位提出允许排放总量 实行总量控制 严禁向污水管道排放剧毒物质 易燃易爆物质和有害气体 医院和兽医院等有病原体的污水必须进行无害化处理 并执 行有关标准 排放污水的 pH 值控制在 6 9 范围内 防止腐蚀城市污水管 网系统或者污水处理设施 污水系统建成后 生活污水可不经处理 包括化粪池 就直 接排入 但餐饮厨房污水必须经过拦截沉渣及除油装置 严禁向污水管道倾倒垃圾 粪便 积雪 废渣和排入易于凝 集 造成管道堵塞的物质 重点污染工厂污水出口处要安装计量和水质在线监控装置 污水进入污水收集管道的水质具体执行 污水排入城市下水 道水质标准 CJ3082 1999 具体指标如下 表 3 3 1 排入下水道污水水质 mg l 污染物 排放浓度 mg l 污染物 排放浓度 mg l 污染物 排放浓度 mg l PH 值6 0 9 0溶解性固体 2000六价铬 0 5 悬浮物 400有机磷 0 5总铬 1 0 易沉固体 10苯胺 5总硒 2 油脂 100氟化物 20总砷 0 5 矿物油类 20总汞 0 05总铜 2 苯系物 2 5总镉 0 1硫酸盐 600 氰化物 0 5总铅 1硝基苯类 5 硫化物 1总锌 2 阴离子表 面活性剂 20 挥发性酚 1总镍 1氨氮 35 温度 35 总锰 5 0磷酸盐 8 0 BOD5 300总铁 10色度 80 CODcr 500总锑 1 对第一类污染物尤其要严格控制 为污泥综合利用作好准备 3 1 2 进厂水量水质的确定进厂水量水质的确定 本项目设计进水 5 万吨 天 进水水质如下 项目 BOD5 mg L COD mg L SS mg L NH3 N mg L TP mg L TN mg L pH mg L 水质250500220253356 9 3 2 出水水质出水水质 综合考虑地表水环境的功能区划 环境容量和总量控制的原则 要求处理出水执行 城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918 20XX 中的一级 A 标准 具体指标为 污水处理厂出水水质标准 单位 mg l 指 标 pHCODcrBOD5SS 氨氮 TNTP 粪大肠杆菌 群数 浓 度 6 0 9 0 50 10 10 5 8 15 0 5 1 0 103 个 L 第四章第四章 污水系统工程污水系统工程 4 1 污水处理厂厂址选择污水处理厂厂址选择 4 1 1 污水处理厂设置原则污水处理厂设置原则 1 污水处理厂设置应根据总体规划 污水量以及地形地势等 综合因素来确定 2 根据水体的纳污能力和作为受纳水体的可能性 考虑污水 处理厂设置的位置 受纳水体应有足够的环境容量 以减少处理水 对水域的污染 厂址应尽可能设在开发区边缘 并要求出水管线短 靠近受纳水体 3 污水处理厂尽可能设在开发区或生活居住区的下风向及远 离生活居住区 以减少对城市的环境影响 4 厂址所在地的地势较低 有利于污水自流 减少污水提升 次数 节省投资和运行成本 5 厂址没有或很少建构筑物 可节省拆迁费用 建设场地足 够大 便于污水处理工程的扩建 6 自来水水厂取水口下游 且有一定的防护距离 地势较高 满足防洪要求 4 1 2 污水处理厂的设置方案污水处理厂的设置方案 污水处理厂厂址应具有 污水收集方便 污水处理厂配套管网建设简捷 经济 不影响工业园其它企业规划布局 位于下风向 附近没有居民区的优良条件 厂区周围二百米范围内无居住区和敏感点 第五章第五章 污水处理厂工艺污水处理厂工艺 5 1 污水处理工艺选择原则污水处理工艺选择原则 1 根据收集区域污水水质与水量 受纳水体的环境容量和利 用情况 选择污水处理的处理工艺必需考虑工业废水占污水比重大 处理难度高的现实 确保水体规划及综合利用的目标功能 提高环 境效益 2 经技术经济比较 优先采用技术先进 经济合理 稳妥可 靠的工艺技术 既确保污水达标排放 又尽量降低建设投资和运行 成本 3 选择的处理工艺应确保出水水质满足国家和地方现行的有 关规定 符合环境影响评价报告的要求 4 对工业废水强调源头控制 确保污水的达标排放 5 总平面布置力求流程顺畅 合理紧凑 减少占地 土方平 衡并考虑防洪 预留远期处理用地 6 对工程系统进行深入的技术经济分析 选用效果好 投资 省 能耗低 占地少 操作管理方便 技术成熟的处理工艺 为工 程建成后的运行管理体制提供可靠的依据 5 2 污水处理程度及重点处理项目污水处理程度及重点处理项目 5 2 1 处理程度及要求处理程度及要求 污水处理厂处理到 GB18918 20XX 中一级 A 标准 相应的标准 值及去除率见表 5 1 表 5 1 进出水水质及去除率表 项 目pHCODcrBOD5SS氨氮TP 设计进厂污水水质 mg l 6 9500250220253 GB18918 一级 A 标准 mg l 6 95010105 8 0 5 去除率 90 096 095 480 083 3 5 2 2 污水处理重点项目污水处理重点项目 5 2 2 1 污水处理工艺几个问题的讨论污水处理工艺几个问题的讨论 1 1 BODBOD5 5 CODcr CODcr 该指标是鉴定污水可生化性的最简单易行和最常用的方法 一 般认为 BOD5 CODcr 0 45 时可生化性较好 本项目该项指标值为 0 50 适合采用生物处理方法 2 2 BODBOD5 5 TN TN 该指标是鉴别能否采用生物脱氮的主要指标 由于生物脱氮系 统主要利用原污水中的基质作为反硝化的氢供体 该比值越大 反 硝化进行越快 理论上 BOD5 TN 2 86 时反硝化才能进行 实际运 行资料表明 BOD5 TN 3 才能使反硝化过程正常进行 BOD5 TN 4 5 时 氮的去除率 60 本项目 BOD5 TN 为 8 3 故可采用生物脱氮 工艺 3 3 BODBOD5 5 TP TP 该指标是鉴别能否采用生物除磷的主要指标 该指标是鉴别能否生物除磷的主要指标 生物除磷是活性污泥 中除磷菌在厌氧条件下分解细胞内的聚磷酸盐同时产生 ATP 并利 用 ATP 将废水中的脂肪酸等有机物摄入细胞 以 PHB 聚 羟基丁 酸 及糖原等有机颗粒的形式贮存于细胞内 同时随着聚磷酸盐的分 解而 释放磷 一旦进入好氧环境 除磷菌又可利用聚 B 羟基丁酸 氧化分解所释放的能量来超量摄取废水中的磷 并把所摄取的磷合 成聚磷酸盐而贮存于细胞内 经沉淀分离 把富含磷的剩余污泥排 出系统 达到生物除磷的目的 进水中的 BOD5是作为营养物供除 磷菌活动的基质 故 BOD5 TP 是衡量能否达到除磷的重要指标 一 般认为该值应大于 20 比值越大 除磷效果越明显 本项目 BOD5 TP 为 83 可以采用生物除磷工艺 根据以上分析 本工程采用生物法除磷脱氮工艺可行 5 2 2 2 污水处理重点处理项目污水处理重点处理项目 污水处理厂的各个出水水质指标之间并不是彼此无关而是相互 联系的 我们需要采用系统分析的方式 分析各指标之间的内在联 系和相互影响 确定污水处理厂需要重点处理的项目 所谓重点处 理项目就是该项出水指标达标了 其他一些出水指标也同时能满足 排放的要求的项目 抓住主要矛盾 解决主要矛盾 其他问题就可 以迎刃而解 因此污水处理厂的工艺选择与设计主要是围绕着重点 处理项目来进行的 1 BOD5 排放标准要求的出水 BOD5指标为 10mg L 满足一级排放标准 要求相应去除率为 96 0 从目前常采用的一些污水处理工艺来看 该项指标要求较高 当要求对污水进行硝化或者硝化及反硝化时 处理后出水 BOD5浓 度低于 10mg L 其相应的去除率能够大于 90 这是因为自养型 的亚硝酸菌具有很小的比增长速率 N 与去除碳源的异养型生物相 比要小一个数量级以上 因此需要硝化系统比单纯去除碳源 BOD5 的系统具有更长的泥龄或更低的污泥负荷 在此条件下 BOD5的 去除率不难达到排放标准要求 根据对出水 NH3 N 的要求 污水处理厂必须采用带硝化 反硝 化 的污水处理工艺 因此 BOD5出水值不是处理工艺的重点控制 指标 由此可见 BOD5不是本工程的重点处理项目 2 CODcr 根据要求的出水 CODcr 指标为 50mg l 相应的去除率为 90 应满足 GB18918 20XX 一级 A 排放标准 采用生物脱氮除磷工艺 因此硝化所需的泥龄较长 长泥龄可提 高 CODcr 的去除率 出水 CODcr 50mg L 能够达到 3 SS 要求出水 SS 浓度小于 10mg L 去除率为 95 4 要求达到的 去除率较高 根据国外现有资料 在采用生物除磷工艺时 出水 SS 中所含的 磷将占 1 0mg L 磷排放指标中的大部分 SS 是本工程的重点处理项 目 4 NH3 N 要求出水 NH3 N 小于 5 8 mg L 不考虑进水有机氮 出水 有机氮等影响因素 其去除率要求大于 80 0 污水处理厂进水氨氮的去除主要靠硝化过程来完成 氨氮的硝 化过程将成为控制生化处理好氧单元设计的主要因素 要满足 5 8 mg L 出水要求 实际上需要进行完全硝化 出水中残余氨氮 浓度要低于排放标准规定的要求 在设计中至少应控制在 5mg L 以 内 在进行完全硝化的同时 碳源也被氧化 将会得到较高的 BOD5去除率 出水的 BOD5将低于 10mg L 因此 NH3 N 是污水处理厂的重点处理项目 5 磷酸盐 即 TP 要求出水 TP 浓度小于 0 5mg L 去除率为 83 3 要求很高 要满足出水磷浓度低于 0 5mg L 的要求 采用具有生物除磷功 能的污水处理工艺或者进行化学除磷 磷的去除将在很大程度上决 定所选污水处理工艺的类型 磷也是本工程的重点处理项目 综上所述 污水处理厂的重点处理项目包括 NH3 N SS 和 TP 这些项目是需要在工艺设计中重点考虑的控制因素 其余指标 BOD5 CODcr 等则需要兼顾考虑 在上述重点处理项目中 SS 主要是靠物理方法解决 通过沉淀 或过滤去除 而 CODcr NH3 N 和 TP 则主要靠生物处理的方法解 决 5 2 3 污水生化处理工艺论述污水生化处理工艺论述 5 2 3 1 污染物去除及处理工艺要求污染物去除及处理工艺要求 污水处理的目的是去除水中的污染物 污水中的主要污染物有 BOO5 CODcr SS N 和 P 等 而污水处理工艺的选用是与要求达 到的处理效率密切相关的 因此首先需要分析各种污染物的去除机 理和所能达到的去除程度 1 SS 的去除 污水中 SS 的去除主要靠沉淀作用 污水中的无机颗粒和大直径 的有机颗粒靠自然沉淀作用就可去除 小粒径的有机颗粒靠微生物 的降解作用去除 小粒径的无机颗粒 包括大小在胶体和亚胶体范 围内的无机颗粒 则要靠活性污泥絮体的吸附 网络作用 与活性 污泥絮体同时沉淀被去除 污水厂出水中悬浮物浓度不仅涉及到出水 SS 指标 出水中的 BOD5 CODcr TP 等指标也与之有关 因为组成出水悬浮物的主 要成分是活性污泥絮体 其本身的有机成份就高 而有机物本身就 含磷 因此较高的出水悬浮物含量会使得出水的 BOD5 CODcr和 TP 增加 因此 控制污水厂出水的 SS 指标是最基本的 也是很重 要的 2 BOD5的去除 污水中 BOD5的去除是靠微生物的吸附作用和代谢作用 对 BOD5降解 利用 BOD5合成新细胞 然后对污泥与水进行分离 从 而完成 BOD5的去除 活性污泥中的微生物在有氧的条件下 将污水中的一部分有机 物用于合成新的细胞 将另一部分有机物进行分解代谢以便获得细 胞合成所需的能量 其最终产物是 CO2和 H2O 等稳定物质 在合成 代谢与分解代谢过程中 溶解性有机物 如低分子有机酸等 直接进 入细胞内部被利用 而非溶解有机物则首先被吸附在微生物表面 然后被胞外酶水解后进入细胞内部被利用 由此可见 微生物的好 氧代谢作用对污水中的溶解性有机物和非溶解性有机物都起作用 并且代谢产物是无害的稳定物质 因此 可以使处理后污水中的残 余 BOD5浓度很低 根据国外有关设计资料 在污泥负荷为 0 3kg BOD5 kgMLSS d 以下时 就很容易使得出水 BOD5保持在 20mg L 以下 但是要满足硝化要求时 污水处理系统必须有足够的泥龄 因 而污泥负荷不能太高 也使得出水 BOD5浓度较低 也就是说 设 计 BOD5去除率不单与排放标准对单项污染物去除率的要求有关 也与排放标准对污染物去除率的总体要求有关 3 CODcr的去除 污水中 CODcr去除的原理与 BOD5基本相同 污水厂 CODcr的去除率 取决于进水的可生化性 它与城市污 水的组成有关 对于主要以生活污水及其成份与生活污水相近的工业废水组成 的城市污水 其 BOD5 CODcr 0 5 污水的可生化性较好 出水 CODcr值可以控制在较低的水平 能够满足 CODcr 50 mg L 的要求 4 氨氮的去除 污水去除氨氮方法主要有物理化学法和生物法两大类 在市政 污水处理行业中生物法去除氨氮是主流 也是城市污水处理中经济 和常用的方法 物理化学去除氮主要有折点氯化法 选择性离子交 换法 空气吹脱法等 生物去除氨氮工艺较多 但原理是一样的 从经济 管理等方面考虑 物理化学法去除氨氮不适宜在本工 程中应用 氨氮的去除应该采用生物处理的方法 生物去除氨氮 氮是蛋白质不可缺少的组成部分 因此广泛存在于各类污水之 中 在原污水中 氮以 NH4 N 及有机氮的形式存在 这两种形式 的氮合在一起称之为凯氏氮 用 TKN 表示 而原污水中的 NOx N 包括亚硝酸盐和硝酸盐在内 含量很少 几乎为零 这些不同形式 的氮统称为总氮 TN 氮也是构成微生物的元素之一 一部分进入细胞体内的氮将随 剩余污泥 起从水中去除 这部分氮量约为所去除的 BOD5的 5 为微生物重量的 12 约占污水处理厂剩余活性污泥量的 4 在有机物被氧化的同时 污水中的有机氮也被氧化成氨氮 在 溶解氧充足 泥龄较长的情况下 进一步被氧化成亚硝酸盐和硝酸 盐 通常称之为硝化过程 其反应方程式如下 NH4 1 5O2 NO2 2H H2O N02 0 5 O2 N03 第一步反应靠亚硝酸菌完成 第二步反应靠硝化菌完成 总的 反应为 NH4 2O2 NO3 2H H2O 因为硝化菌属于自养菌 其比生长率 N 明显小于异养菌的生 长率 h 生物脱氮系统维持硝化的必要条件是 N 即系统的实 际泥龄大于硝化要求的泥龄 也就是说系统必须维持在较低的污泥 负荷条件下运行 使得系统泥龄大于维持硝化所需的最小泥龄 根 据大量的试验数据和运转实例 设计污泥负荷在 0 18kg BOD5kg MLSS d 及以下时 就可以达到硝化的目的 污水处理厂进水氨氮浓度为 30 mg L 要求出水氨氮浓度小于 5 8 mg L 需要采用硝化工艺才能满足排放标准的要求 5 磷的去除 污水除磷主要有生物除磷和化学除磷两大类 城市污水采用生 物除磷为主 必要时辅以化学除磷作为补充 以确保出水磷浓度满 足排放标准的要求 并尽可能地减少加药量 降低处理成本 生物除磷 生物除磷是污水中的聚磷菌在厌氧条件下 受到压抑而释放身 体内的磷酸盐 产生能量用以吸收快速降解有机物 并转化为 PHB 聚 羟丁酸 储存起来 当这些聚磷菌进入好氧条件下时就 降解体内储存的 PHB 产生能量 用于细胞的合成和吸磷 形成高浓 度的含磷污泥 随剩余污泥一起排出系统 从而达到除磷的目的 生物除磷的优点在于不增加剩余污泥量 处理成本较低 缺点 是为了避免剩余污泥中磷的再次释放 对污泥处理工艺的选择有一 定的限制 据资料介绍 在厌氧段释放 1 mg 的磷吸收储存的有机物 经好 氧分解后产生的能量用于细胞合成 增殖 能够吸收 2 2 4 mg 的 磷 因此磷的吸收取决于磷的释放 而磷的释放取决于污水中存在 的可快速降解的有机物的含量 般来说 这种有机物与磷的比值 越大 降磷效果越好 一般的活性污泥法 其剩余污泥中的含磷量 为 1 5 2 采用生物除磷工艺的剩余活性污泥中磷的含量可以达 到传统活性污泥法的 2 3 倍 在设计中往往采用 4 生物除磷工艺的前提条件是聚磷菌必须在厌氧条件下受到抑制 而后进入好氧阶段才能增大磷的吸收量 因此 污水除磷的处理工 艺必须在曝气池前设置厌氧段 化学除磷 化学除磷的主要药剂有石灰 铁盐和铝盐 化学除磷的优点是工艺简单 除加药设备外不需要增加其它设 施 因此特别适用于旧厂改选 其缺点是药剂消耗量大 剩余污泥 量增加 浓度降低 体积增大 使污泥处理的难度增加 同时还要 消耗水中碱度 影响氨氮硝化 6 硝酸盐的去除 氮是藻类生长所需的营养物质 容易引起水体富营养化 因此 一般情况下总氮 主要为硝酸盐 也是污水处理厂出水控制指标之 一 经过好氧生物处理后的污水 其中大部分的氨氮都被氧化成为 硝酸盐 NO3 N 反硝化菌在溶解氧浓度极低或缺氧情况下可以利 用硝酸盐中氮作为电子受体 氧化有机物 将硝酸盐中的氮还原成 氮气 N2 从而完成污水的脱氮过程 通常称之为反硝化过程 其 能量来源于甲醇 乙酸 甲烷或污水中的碳源 反应方程式如下 6N03 5CH30H 3N2 5C02 7H2O 60H 8N03 5CH3COOH 4N2 10CO2 6H20 80H 8N03 5CH4 4N2 5CO2 6H20 80H 10N03 C10H1903N 5N2 10CO2 3H2O NH3 10OH 在反硝化过程氢氧根离子水中的二氧化碳反应生成重碳酸根离子 OH CO2 HC03 从上述硝化和反硝化过程反应方程式可以看出 1 在硝酸盐还原为氮气的反硝化过程中 反硝化菌利用硝酸盐 NO3 作为电子受体 而以污水中的有机物作为碳源提供能量并 使之氧化稳定 每转化 lgN03 N 为 N2时 需要消耗有机物 以 BOD5计 2 86g 即反硝化 1g 硝酸盐可以回收 2 86g 氧 2 硝化过程有 H 产生 要消耗水中碱度 当碱度不够时 污 水的 pH 值将下降至维持硝化反应正常进行所需的 pH 值之下 从而 使硝化反应不能正常进行 每氧化 1gNH4 N 为 N03 N 时要消耗碱度 7 14g 而反硝化反应则伴随有 OH 产生 每转化 1gN03 N 为 N2时 要产生 3 75g 碱度 即可以回收 3 75g 碱度 使硝化过程消耗的部分 碱度得到补充 因此 从降低能耗 利用 N03 N 作为电子受体氧化有机物 回 收碱度保证硝化进行过程以及改善生物除磷效率的角度来看 采用 反硝化或部分反硝化的生物脱氮工艺是有利的 建设部 国家环境保护总局及科技部印发的 城市污水处理及 污染防治技术政策 建城 2000 124 号 对处理工艺选择政策为 处理能力在 10 万 m3 d 以下的污水处理设施 可选用氧化沟 SBR 法 水解好氧法 AB 法和生物滤池法等技术 也可选用常规活性 污泥法 综上所述 根据污水处理厂的进水水质和要求达到的出水指标 我们认为 最佳的处理工艺是生物除磷脱氮工艺 即二级强化处理 工艺 针对污水处理厂建设规模 选用活性污泥法 氧化沟 A2 HCR 等生物除磷脱氮 即二级强化处理 工艺 可实现环境效益和 经济效益的最佳统一 5 2 3 4 可用污水处理厂的污水处理工艺可用污水处理厂的污水处理工艺 根据污水处理厂建设工程排放标准要求 本项目所采用的水处 理工艺体现以下几方面优势 该工艺和设备应以被成功应用 且能符合本工程的性能要求 处理效果好 运行安全可靠 能耗低 易维护 运行成本低 设备价格合理 调节 控制 运行操作方便 设备运行寿命长 其他配套工程的造价低 根据排放标准确定的进 出水水质 以及由此确定污水处理厂 重点去除项目的特征 其中 SS 主要靠物理方法 例如沉淀或过滤 去除 由此可见 主要是氨氮和磷的去除决定了可选择的污水二级 生化处理工艺 因此 除磷和硝化作用是所选工艺必备的性能 因此根据排放标准对进出水指标的要求 结合用地特点 污水 处理厂污水处理工艺应该选择成熟 可靠 高效 管理方便 运行 费用低和占地面积小的工艺 根据两部一局印发的 城市污水处理及污染防治技术政策 建 城 2000 124 号 对于本项目规模 5 万 m3 d 的污水处理设施 处理 工艺优选氧化沟法 SBR 法等技术 也可选用常规活性污泥法 结合前面对目前常用的具有除磷脱氮功能的污水处理工艺所作的分 析 我们选用 3 种 活性污泥法工艺 生物膜法工艺和新技术工艺 比较有代表性的工艺进行比较 即 方案一 氧化沟工艺 方案二 A O ABFT 方案三 A O MBR 5 2 4 污水二级处理工艺选择污水二级处理工艺选择 1 1 方案一 氧化沟工艺 方案一 氧化沟工艺 氧化沟工艺是我院近年来应用较多 并且具有良好运行效果的 一种污水处理工艺 具有以下特点 1 氧化沟结合推流和完全混合的特点 有利于客服短流和提高 缓冲能力 通常在氧化沟曝气区上游安排入流 在入流点的再上游 点安排出流 入流通过曝气区在循环中很好的被混合和分散 混合 液再次围绕 CLR 继续循环 这样 氧化沟在短期内 如一个循环 呈推流状态 而在长期内 如多次循环 又呈混合状态 这两者的 结合 即使入流至少经历一个循环而基本杜绝短流 又可以提供很 大的稀释倍数而提高了缓冲能力 同时为了防止污泥沉积 必须保 证沟内足够的流速 一般平均流速大于 0 3m s 而污水在沟内的停 留时间又较长 这就要求沟内由较大的循环流量 一般是污水进水 流量的倍数及至数十倍 进入沟内污水立即被大量的循环液所混合 稀释 因此氧化沟系统具有很强的耐冲击负荷能力 对不易降解的 有机物也有较好的处理能力 2 氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度 特别适用于硝化 反硝 化生物处理工艺 氧化沟从整天上又是完全混合的 而液体流动却 保持着推流前进 其曝气装置是定位的 因此 混合液在曝气区内 溶解氧浓度是上游高 然后沿沟长逐步下降 出现明显的浓度梯度 到下游区溶解氧浓度就很低 基本上处于缺氧状态 氧化沟设计可 按要求安排好氧区和缺氧区实现硝化 反硝化工艺 不仅可以利用硝 酸盐中的氧满足一定的需氧量 而且可以通过反硝化补充硝化过程 中消耗的碱度 这些有利于节省能耗和减少甚至免去硝化过程中需 要投加的化学药品数量 3 氧化沟沟内功率密度的不均匀配备 有利于氧的传质 液体 混合和污泥絮凝 传统曝气的功率密度一般仅为 20 30 瓦 米 3 平 均速度梯度 G 大于 100 秒 1 这不仅有利于氧的传递和液体混合 而且有利于充分切割絮凝的污泥颗粒 当混合液经平稳的输送区到 达好氧区后期 平均速度梯度 G 小于 30 秒 1 污泥仍有再絮凝的机 会 因而也能改善污泥的絮凝性 4 氧化沟的整体功率密度较低 可节约能源 氧化沟的混合液 一旦被加速到沟内的平均流速 对于维持循环仅需克服沿程和弯道 的水头损失 因而氧化沟可比其他系统以低得多的整体功率密度来 维持混合液流动和活性污泥悬浮状态 据国外的一些报道 氧化沟 比常规的活性污泥法能耗降低 20 30 氧化沟在国内外都发展很快 欧洲的氧化沟污水厂已有上千座 在国内 从 20 世纪 80 年代末开始在城市污水和工业废水中引进国 外氧化沟的先进技术 从原来的日处理量 3000 立方米到目前 10 万 吨以上的污水处理厂已比较普遍 氧化沟工艺已成为我国城市污水 处理的主要工艺 目前国内外很多设计单位已开发出微孔曝气氧化沟工艺 微孔曝气氧化沟微孔曝气氧化沟工艺采用微孔曝气 供氧设备为鼓风机 微孔 曝气器可产生大量直径为 1mm 左右的微小气泡 这大大提高了气泡 的表面积 使得在池容积一定的情况下氧转移总量增大 如池深增 加则其传质效率将更高 根据目前鼓风机生产厂家的技术能力 池 的有效水深最大可达 17m 因此可根据不同的工艺要求选取合适的 水深 传统氧化沟的推流是利用转刷 转碟或倒伞型表曝机实现的 其设备利用率低 动力消耗大 微孔曝气氧化沟则采用了水下推流 的方式 即把潜水推进器叶轮产生的推动力直接作用于水体 在起 推流作用的同时又可有效防止污泥的沉降 因而 采用潜水推进器 既降低了动力消耗 又使泥水得到了充分地混合 2 2 方案二 方案二 ABFTABFT ABFT 曝气生物流化池 是改进的 A O 法 是微生物细胞与 载体自固定化技术的好氧生物反应器 固定化微生物后的载体平均 密度与水的密度十分接近 载体在水中呈悬浮状 与固定床相比 该流化床具有比表面积大 接触均匀 传质速度快 压损低等许多 突出的特点 ABFT 工艺还具有在高负荷进水下出水水质稳定的优点 污染 物去除量及去除率均随进水浓度的提高而增加 表现出 ABFT 适应 处理高浓度废水的能力 尤其在脱氮方面有其独特的优势 但除磷 效果不如改良 A2 O 活性污泥工艺 需化学除磷 其工艺原理 在 ABFT 反应器中投加占曝气池有效容积的 10 50 的高效 微生物载体 特效微生物大量的附着并固定于其上 ABFT 反应器 实际上是综合传统活性污泥法与生物膜法优点的双生物反应器 各 级 ABFT 反应器中 通过培养不同特效菌种 提高目标污染物的降 解效果 载体材料表面所生长的生物量通常为 18 25g L 最高达到 40g L 是普通生物膜法的 1 5 2 0 倍 是传统活性污泥法的 10 20 倍 并且微生物与载体结合牢固 不易脱落 不易流失 高 负载的生物量保证了 ABFT 反应器去除污染物的高效和稳定 运行 过程中载体内部存在着良好的厌氧区微环境 使其内部形成无数个 微型的反硝化反应器 故而造成在同一个反应器当中同时发生氨氧 化 硝化和反硝化联合作用 有力的保证了氨氮的高效去除 微生 物载体的年损失率不超过 8 固定化后的微生物年流失不超过 10 3 3 方案三 方案三 MBRMBR MBR 工艺就是膜生物反应器处理的工艺 根据本项目污染物去 除要求的特点 采用 A O 形式的 MBR 工艺 膜生物反应器 MBR 是微滤或超滤膜代替生化反应工艺中的污 泥收集系统 如沉淀池 而形成一种新形式的生化反应工艺 按照 其所处位置可以分为内置式和外置式 MBR 反应器最大的特点就是 由于其高效的截留作用 可以使生化反应器的污泥浓度可以高达 10000mg l 远远大于传统生化反应器的 3000mg l 基于这个最大的 特点 其优点还表现为 污泥浓度高 污泥负荷低 处理效率高 耐冲击负荷 水力停留时间短 高容积负荷 占地面积小 高效固液分离 出水悬浮物浓度接近于零 优于中水标准 水力停留时间和污泥龄完全分离 运行控制灵活 微生物完全截流在反应器内 有利于世代较长微生物的生长 泥龄长 大大提高了难降解有机物的降解效率 可以滤除细菌 病毒等有害物质 低污泥负荷 长泥龄下运行 可以基本实现无剩余污泥排放 流程简单 从以上三个方案的工艺特点看 在工艺可行性角度 三个方案 均能满足本项目要求 但三个方案的经济性方面有较大差别 5 2 5 方案比较方案比较 根据以上三种方案 以日处理 5 万吨城市污水处理厂为例 从 投资 管理 污泥量 用电 药耗等几方面进行了比较 详见下表 污污水水处处理理方方案案综综合合比比较较表表 比较内容方案一 氧化沟工艺 方案二 ABFT 方案三 MBR 工艺特点 具有较好的脱氮和去除有 机物效果 经生化工艺和 二沉处理后氮 磷可较稳 定达标 COD 和 SS 需视实 际情况增加强化处理工艺 具有良好的脱氮功能 对 高浓度废水有一定耐冲击 负荷 经生化工艺和加药 二沉处理后氮 磷可较稳 定达标 COD 和 SS 需视实 际情况增加强化处理工艺 污泥浓度高 具有良好的 去除有机物和 SS 效果 经 MBR 处理各项指标达标 的稳定性较高 运行管理 控制要求高 维护管理简单 控制要求高 维护管理较为复杂 控制要求高 管理水平要求高 工程投资一般高高 药耗较低较高较低 电耗一般一般较高 运行费用一般较高高 构筑物占 地面积 一般稍小较小 污泥量较少稍少较少 对周围环 境影响 一般一般一般 总体评价推荐不推荐不推荐 5 2 6 污水深度处理工艺选择污水深度处理工艺选择 本工程要求出水 SS 10mg L TP 0 5mg L 污水厂二级处理 出水一般都很难达到这一标准 需进一步深度处理 污水的深度处理 三级处理 目的在于进一步除去二级处理所 未能去除的污染物质 其中包含微生物未能降解的有机物 以及氮 磷等能加速水体富营养化过程的可溶解性有机物等 三级处理的方 法是多种多样的 化学处理法生物处理法的许多处理单元都可以用 于三级处理 如生物脱氮除磷法 混凝沉淀法 砂滤法 活性炭吸 附法 离子交换法 电渗析法和反渗透法等 通过三级处理 BOD5 可从 20 30mg L 降至 5mg L 以下 同事能够去除大部分的氮和磷 混凝沉淀 过滤处理法 二级处理加混凝沉淀 过滤 消毒工艺 通过投加混凝剂 沉 淀过滤后去除处理水中残存的悬浮物 包括活性污泥颗粒 进一步 各项指标 使水质更加稳定 是国内外许多回用工程的实际工艺 微滤布过滤法 微滤布过滤法又称滤布转盘过滤器 是目前世界上最先进的过 滤器之一 目前在全世界已经有 350 个污水厂采用该项技术 滤布 转盘过滤器的处理效果好 出水水质高 设备运行稳定 拥有目前 世界上唯一公认的中水回用证书 Title22 证书 作为冷却水 循环水过滤后回用 进水水质 SS 80mg L 以下 出水水质 SS 10mg L 用于污水的深度处理 设置于常规活性污泥法 延时曝气法 SBR 系统 氧化沟系统 滴滤池系统 氧化塘系统之后 可用于以下领 域 去除总悬浮固体 结合投加药剂可去除磷 可去除重金属等 滤布转盘过滤器用于过滤活性污泥二沉池出水 设计水质 进 水 SS 30mg L 最高可承受 80 100mg L 出水 SS 5mg L 浊度 2 NTU 实际运行出水更优质 一般出水浊度在 1 左右 滤布转盘过滤器与常规滤池相比的特点 出水水质好并且稳定 滤布转盘过滤器是采用滤盘外包滤布来 代替传统滤池的砂滤料 滤布孔径很小 可截留粒径为几微米 m 的微小颗粒 因此出水水质及出水稳定性都优于粒料滤池 而常规 滤池冲洗前因穿透问题水质较差 冲洗后会因滤层中残存的清洗水 对出水有影响 另外过滤的水量也随阻力的变化而变化 设计新颖 耐冲击负荷 滤布转盘过滤器相当于是滤池及沉淀 池的结合 具有排泥的功能 颗粒大的污泥直接沉淀到斗形池底 不会堵塞滤布 即不像普通滤池 所有的悬浮物 SS 都必须经过滤 料 因此过滤周期长 清洗间隔长 而且可承受的水力负荷及污泥 负荷也远远大于常规砂滤池 悬浮物 SS 负荷相当于普通砂滤池的 1 5 倍 滤速比普通滤池增加 50 因此滤布转盘过滤器更耐高悬 浮物浓度和大颗粒悬浮物的冲击 设备简单紧凑 附属设备少 整个过滤系统的投资低 滤布转 盘过滤器清洗时可连续过滤 而砂滤池反冲洗时不能连续过滤 为 保证连续 需要在砂滤池前设中间储水池或采用多台滤池交替工作 滤布转盘过滤器采用小型水泵负压抽吸滤后水自动清洗 省去许多 传统滤池需要的反冲洗水池 水塔等 传统滤池因反冲洗强度大 气水反冲不仅需要大功