珠海市斗门区新青水质净化厂工程工艺方案比较概要

1 珠海市斗门区新青水质净化厂工程珠海市斗门区新青水质净化厂工程 初步设计初步设计 工艺方案比较说明工艺方案比较说明 中国市政工程西南设计研究院中国市政工程西南设计研究院 2008 年年 12 月月 1 1 方方案案内内容容 1.1 方案组成方案组成 根据初步设计文件和业主意见，工艺比较由两个方案组成，即 CASS 工艺和氧化沟工艺。 方案一：CASS 工艺，其构筑物组成为： 粗格栅、提升泵房细格栅、曝气沉砂池水解池CASS 池 滤池紫外线消毒渠。 方案二：氧化沟工艺，其构筑物组成为： 粗格栅、提升泵房细格栅、曝气沉砂池水解池、氧化沟 集配水井二沉池紫外线消毒渠。 1.2 水解池水解池 如前期设计文件所述，设置水解池的目的，一是提高污水的可 生化性，既为后续脱氮除磷提供更多的易降解有机物，也为达到出 水 COD40mg/L 的高标准要求（一级 A 为 50mg/L，一级 B 为 60 mg/L）；二是防止电子工业废水超标排放的重金属离子对微生物的 毒害。按照原污水以工业污水为主较难降解的特点，进水指标达到 设计值时，水解池是必要的。 为减少占地，方案二中水解池按与氧化沟合建考虑。 2 若暂不考虑工业污水的难降解特性，根据环保局确定的进水水 质，BOD/COD 值为 0.375，可生化性一般，若受投资限制并且进水 重金属离子不超标，可缓建水解池。 1.3 滤池滤池 为达到出水总 P0.5mg/L 的要求，固液分离是关键。根据国内外 经验，对运行良好的污水处理厂，即使投加化学药剂后，在出水中 仍会含有 0.2mg/L 左右的溶解磷，由于出水 SS 中含磷量通常达到 3%6%，因此需控制其出水浓度不得超过 10mg/L，最好在 5mg/L 以下，采用沉淀池很难稳定达到此要求，通常应考虑设置后续过滤 设施。同时，设置滤池还可带来降低紫外消毒设施的投资和运行费 用（均可降低约 20%）及降低出水色度的益处。 为减少用地和降低运行水头，滤池型式仍按表面过滤采用。 2 方方案案工工程程设设计计 2.1 主要设计参数主要设计参数 由于预处理、水解池和消毒设施两方案均相同，故仅列出方案 中不同构筑物所采用的设计参数。 考虑到水解池缓上的可能，两方案中 CASS 池和氧化沟的进水 水质均不考虑水解池的降解作用。 考虑到滤池暂不实施的可能，两方案按化学辅助除磷投加点不 同，分别采用不同的设计参数（投药量、投加设施能力和污泥量） 3 若实施滤池，则两方案化学除磷设施布置完全一致。其中方案 一投加点设置在 CASS 池厌氧池出口，利用缺氧池设置的双曲面搅 拌器进行混合，间歇投加，投加时间为曝气阶段的最后 0.51h；方 案二投加点设置在集配水井的出水井，利用管道或设置搅拌器进行 混合，连续投加。 根据计算，本工程所需化学除磷量约为 0.5mg/L，较小，可不 考虑专门的絮凝设施。 2.1.1 方案一CASS 工艺 1、CASS 池 混合液浓度：4.2g/L6.2 g/L SVI 值：100mL/g 污泥回流比：2040 水力停留时间：17 h，其中： 选择区：0.5 h 厌氧区：1.5 h 缺氧区：2 h 主反应区：13 h 系统泥龄：17d 最大水深：6.0m 滗水深度 1.97 m 4 滗水器堰口负荷：20 L/（ms）（注：按照城镇建设行业标准 旋转式滗水器（CJ/T 176-2007），规定滗水器堰口负荷在 2040L/（ms），为了获得较低的出水 SS，本设计按低限取值。） 曝气器氧转移效率：25（通气量 10m3/h）（注：根据水处 理用刚玉微孔曝气器（CJ/T 263-2007），直径长度为 100mm750 的管式刚玉微孔曝气器的氧转移效率为 34%40%（通 气量 104m3/h）。该标准是对新产品的要求，通常曝气设施使用一 段时间后，氧转移效率都会下降，因此采用的管式刚玉微孔曝气器 的氧转移效率为 25%（通气量 10m3/h）。 混合液剩余溶解氧浓度：1mg/L 最大供气总量：160m3/ min 剩余污泥量：6.5tDS/d（其中化学污泥量 1.3 tDS/d） 剩余污泥体积：1090m3/d，含水率 99.4 2、加药系统 药剂：氯化铝 投药量：310kg/d（商品重量） 投配浓度：5（以商品重量计） 投药历时：3h/（d.格） 2.1.2 方案一氧化沟工艺 1、氧化沟 混合液浓度：3.5g/L 污泥负荷：0.1kgBOD5/(kgMLSS.d) 5 好氧泥龄：11d 水力停留时间：15 h，其中： 反硝化区：0.5 h 厌氧区：1.5 h 缺氧区：3 h 好氧区：10 h 污泥回流比：100 混合液回流比：300 最大水深：6.0m 曝气器氧转移效率：25 混合液剩余溶解氧浓度：2mg/L 最大供气总量：185m3/ min 气水比：4.63：1 剩余污泥量：6.2tDS/d（其中化学污泥量 0.9 tDS/d） 剩余污泥体积：1040m3/d，含水率 99.4 2、二沉池 池型：周进周出辐流式沉淀池 表面负荷：平均日流量 0.71m3/（m2.h）（注：按国外资料，沉 淀池出水总磷为 1mg/L 时，沉淀池平均日表面负荷为：0.671.0 m3/（m2.h）；沉淀池出水总磷为 0.5mg/L 时，沉淀池平均日表面负 荷为：0.50.8m3/（m2.h）。 SVI 值：120mL/g 6 3、加药系统 药剂：氯化铝 投药量：230kg/d（商品重量） 投配浓度：5（以商品重量计） 投药历时：连续 2.1.3 平面布置及流程图 平面布置及流程详附图。 1、CASS 方案 水解池与 CASS 池分建，可实现水解池缓上的可能性。 根据平面布置，该方案可满足 5 万 m3/d 分期实施的用地布置 要求。 2、氧化沟方案 受建设场地所限，氧化沟方案只能采用水解池同其合建的形式。 按水解池形式又分为方形和圆形两个方案。 圆形水解池同氧化沟合建方案，水力条件较好，结构简单，其 沉淀部分刮泥设备可采用国产，但占地较大。 矩形水解池同氧化沟合建方案，水力条件较差，配水困难，结 构复杂，沉淀区域底部刮泥设备需要进口，投资大，且根据广州猎 得污水处理厂和成都沙河污水处理厂的运行经验，该型设备磨损较 大，每年更换配件费用很高。但该方案相对圆形池占地较小。 7 根据平面布置，该方案不能满足 5 万 m3/d 分期实施的用地布 置要求，矩形水解池方案虽可勉强布置下构建筑物，但管道布置困 难。 同时，氧化沟方案，水解池必须合建，灵活性差，一次性投资 大。 3、流程水头 从两个比较方案的流程来看，在出水水位相同的情况下，CASS 方案水头损失较氧化沟方案高约 1 米，一年需增加约 5 万元的提升 费用（电费按 1 元/度计，增加约 0.004 元/m3污水）； 2.1.4 主要构筑物尺寸 同理，仅列出两方案不同构筑物尺寸。 表表 1 方案一（方案一（CASS）构筑物尺寸）构筑物尺寸 序号序号名名 称称主主 要要 参参 数数结构形式结构形式单位单位数量数量备备 注注 1水解池 xH=26.7x5.8m R. C.座2 2CASS 池LxBxH=42x101.2x6.8mR. C. 座14 格 表表 2 方案二（氧化沟）构筑物尺寸方案二（氧化沟）构筑物尺寸 序号序号名名 称称主主 要要 参参 数数结构形式结构形式单位单位数量数量备备 注注 1水解池及氧化沟AxBxH=95x30 x6.8mR. C.座2 2二沉池 xH=36x4.8m R. C. 座2 3集配水井 xH=13x7.6m R. C.座1 2.1.5 主要设备 同理，仅列出两方案不同构筑物设备。 8 表表 3 方案一（方案一（CASS）主要设备）主要设备 序号序号名称名称规格规格材料材料单位单位数量数量备注备注 1潜污泵Q=535m3/h,H=16m,N=37kW台22 用 2潜污泵Q=1000m3/h,H=16m,N=58kW台21 用 1 备 3 电动进水 调节堰门 TYX-30001450 B=3.0mN=0.37kW 最大调节范围 H=800mm 套4 4撇水器 Qmax=2650m3/h N=2.2 kW 套4 5回流污泥泵 Q=92.5L/S， H=3.52.1m N=7.5 kW 套9 其中 1 台 仓库备用 6剩余污泥泵 Q=3040L/S，H=4.63.3m N=3.1 kW 套5 其中 1 台 仓库备用 7管式曝气器设计气量 Q=10m3/h.m根1920 8手动蝶阀 DN200 PN=0.60Mpa 金属密 封 个16 9双曲面搅拌机 N=3 kW 叶轮直径 =1000 不锈钢套4 10双曲面搅拌机 N=3 kW 叶轮直径 =2000 不锈钢套8 11双曲面搅拌机 N=5.5 kW 叶轮直径 =2000 不锈钢套8 12折浆式搅拌器 N=4.0 kW 叶轮直径 =2000 不锈钢套1 13铸铁镶铜圆闸门 DN600 法兰式安装 H=1.405m 套8 14刀闸阀DN300台4 15刀闸阀DN200台6 16橡胶瓣止回阀DN150台4 17手动启闭机 QSL-400 启闭力：1.5 吨 套20 18铸铁镶铜方闸门0.60.6m套12 19橡胶拍门DN250HDPE套16 20超声波液位计010 米套4 21DO 检测仪 020ppm， 氧：0.5%， 温度：0.1 套4 22MLSS 浓度计030g/L套4 23电磁流量计K300 DN200 IP65套8 注：潜污泵为粗格栅提升泵房用，在出水水位相同的情况下，CASS 方案水头损失较氧化沟方案大约 1 米， 故其配置的电机功率也均较高于氧化沟方案。 9 表表 4 方案二（氧化沟）主要设备方案二（氧化沟）主要设备 氧化沟方案主要设备 序号序号名称名称规格规格材料材料单位单位数量数量备注备注 1潜污泵Q=535m3/h,H=15m,N=34kW台22 用 2潜污泵Q=1000m3/h,H=15m,N=55kW台21 用 1 备 3潜水搅拌器 =450 N=3kW n=325rpm 不锈钢套2 4潜水推流器 =1300 N=4 kW n=92rpm 不锈钢套4 5潜水推流器 =2300 N=5 kW n=35rpm 不锈钢套12 6潜水循环泵 Q=935m3/h， H=2.5m N=3 kW 套4 7管式曝气器 氧利用率25% 通气量 10 m3/h 套960 8圆形铸铁镶铜闸门DN600 N=0.75 kW套2 9圆形铸铁镶铜闸门DN700 N=0.75 kW套2 10手动蝶阀DN150铸铁个16 11手动蝶阀DN600铸铁个2 12手动蝶阀DN300铸铁个6 13铸铁镶铜方闸门0.60.6m套12 14单管式吸泥机36m n=0.028rpm不锈钢套2 15手动蝶阀DN500铸铁个2 16手动蝶阀DN300铸铁个2 17手动堰门及启闭机500600不锈钢套2 18潜污泵 Q=730m3/h， H=6m N=22kW 套3 19潜污泵 Q=35m3/h， H=25m N=4kW 套2 20电动葫芦 起重量 1.0t 起吊高 12m N=1.9 kW 套1 21手动闸阀DN500铸铁个6 22斜座式止回阀DN500铸铁个3 23手动闸阀DN150铸铁个4 24斜座式止回阀DN150铸铁个2 25法兰伸缩接头DN150铸铁个2 26手动闸门及启闭机700铸铁套2 10 3 方方案案比比较较 3.1 方案比较表（含水解池、滤池）方案比较表（含水解池、滤池） 表表 5 方案技术经济比较表（方案技术经济比较表（3.5 万 m3/ d） 序 号 项 目 CASS 方 案 氧化沟方案比较备注 静态总投资（万元）9971.3710544.66 第一部份费用（万元）8210.438701.73 1 厂内 部份 投资 基建指标（元/m3污水）2345.842486.21 2占地占地指标小较大 3场地的可实施性可不可 4定员总编制人数（人）5050 = 设备总装机容量（kw）1450.591444.58 有功功率（kw）820.39812.19 6 工程 费用 单位运行费用（元/m3污水） 1.171.22 考虑了建设期贷款 利息 主要污染物处理效果优优 = 脱氮除磷能力优优 = 高冲击负荷能力优优 = 稳定性优优 = 7 污水 处理 效果 适应性优优 = 产泥量（T/d）6.56.2 10水头损失较大小 ”表示优于， “0.4，和进水重金属离子不超过下表限制 时，可不建设水解池。但考虑到园区企业内部污水处理设施可能存 在的超标排放及事故情况，在可能的情况下，应尽量建设水解池。 14 表表 8 重金属离子浓度对照表重金属离子浓度对照表 允许浓度（mg/L） 序号有害物质名称 排放标准值构筑物进水允许值 01三价铬3 02六价铬0.50.5 03铜21 04锌105 05镍12 06铅10.5 07镉0.10.1 08铁1010 09锑10.2 10汞0.050.01 11砷0.50.2 4、根据计算，当进水总磷在 5mg/L 时，出水 SS 含磷量约为 3，要求控制出水 SS 不得超过 10mg/L，应实施滤池。当进水总磷 在 3.5mg/L 时，出水 SS 含磷量约为 2.2，要求控制出水 SS 不得超 过 14mg/L，可缓建滤池。 5 风风机机选选择择 5.1 运行条件运行条件 污水处理工艺为 CASS，变液位运行。 要求风机风量为 80m3/min，出口升压 0.67bar，数量 3 台。 15 5.2 技术特性比较技术特性比较 1、罗茨风机 故障及维护：相对故障较高，但因属最简单的回转机械，易于 就地维护而不需制造厂来人； 压力随背压变化；小流量高速风机效率较高； 效率一般低于多级、单级离心风机； 噪声（自由空间 1m 处）：不加隔音罩为 102dBA，加隔音罩 为 83 dBA。 单机流量小于 100m3/min 时具有优势。 罗茨鼓风机可通过变频调速达到 65100%的风量调整范围， 较离心风机调整范围小。如果采用进、出口节流调节，只能调整风 量，对提高整机效率和降低能耗不起作用。 罗茨鼓风机属于正位移型风机，其风量与转速成正比，而与出 口压力无关。当风压一定时，轴功率与流量成正比，因此在改变风 量时，可采用变频调速的方式来实现。根据罗茨风机出口压力与流 量的性能曲线，随着出口压力较大幅度变化的情况下，罗茨风机流 量只作小幅波动，由于其对变压头适应性强，更适合于液位系统窄 幅调整风机风量。 2、多级离心机 低转速机械，可靠性高，使用寿命长； 购买成本较低；备件为标准件，费用低，不需要复杂的润滑系 统； 16 易于采用全冷式设计，无冷却水相关故障和维保费用； 操作维护简单，但有时需要特别训练的操作维修人员； 满载效率高于罗茨风机，低于单级离心风机； 电机功率小于 400kW 的机型可选用变频调速和直连驱动方式， 可大大提高部分负载的工作效率。在大部分工况下，变频调速的多 级离心机效率会高于单级离心机。由于部分负载是污水处理厂最典 型的工况，因此，多级离心机对于中小型污水处理厂来说具有更好 的性能价格比和良好的长短期效益。 噪音：低于罗茨风机和单级离心风机，不加隔音罩为 84 dBA； 单机流量在 100400m3/min 时具有最好的性能价格比。 多级低速风机通过变频调速达到 45100%的风量调整范围。 控制方式可采用进、出口节流调