常州市城北污水处理厂提标改造方案

1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2130031、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14M的机械格栅及20M的人工格栅。进水泵房平面尺寸8467M，配有5台潜水泵，其中三台水泵参数（单台Q250L/S，H12M），二台水泵参数（单台Q380L/S，H13M），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140480M，每槽配一台机械格栅，栅渠宽1400MM，栅条间距20MM，栅前水深120M，栅前流速08M/S。进水泵房和粗格栅井分建，平面尺寸84M67M，泵房平台标高440M，平台以下深度865M，配有5台潜水泵，四用一备，每台泵设计流量Q677M3/H，H12M，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20M的机械格栅和宽20M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08M/S，格栅净距10MM。一期、二期沉砂池1座2组，每组平面尺寸15028M，有效水深19M。三期沉砂池分两格，每格平面尺寸16525M，有效水深10M，最大流速03M/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35M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15H，表面负荷为280M3/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Q50M3/H，扬程H8M，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5026M，有效水深55M。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3826M，有效水深55M。二期生物反应池2组AA/O池，每组平面尺寸41153M，有效水深55M。三期生物反应池AA/O池总平面尺寸82253M，水深55M，分2组，每组生物反应池共分8格，每格尺寸26510M。内回流泵房合建于生物反应池中。每组平面尺寸1025M，最大回流比200，配潜水泵3台，两用一备，单泵Q1044M3/D，扬程H35M。外回流泵房和剩余污泥泵房合建，平面尺寸12530M，污泥回流比100，回流量2088M3/H，配潜水泵4台，2用22备，单泵流量Q1044M3/D，扬程H35M。剩余污泥量743M3/H，配潜水泵2台，1用1备，单泵流量Q125M3/H，扬程H8M。（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30241087M，安装四台离心风机，三用一备，风机性能风量Q125M3空气/MIN，升压686KPA，N220KW。三期鼓风机房一座，平面尺寸25241578M，布置3台离心风机，单台性能参数Q100M3空气/MIN，升压686KPA，两用一备。（8）脱水机房一期，二期带式压滤机5台，其中引进25M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2040M3/H。（9）加氯接触池一期平面尺寸22519M。二期平面尺寸3520M。（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、工艺流程及现状进出水水质21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322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）CODCOD200611220061290100200300400500600135791113151719212325272931次数CODMG/L进水一期出水二期出水0501001502002503003504004505002006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300500MG/L之间，平均值为350MG/L。出水COD值比较稳定，在3060MG/L之间，平均值为40MG/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。42）BOD0204060801001201401601802006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70200MG/L之间，平均值在112MG/L，2007年月平均进水BOD值基本保持在110160MG/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。BOD20061122006129050100150200250135791113151719212325272931次数BODMG/L进水一期出水二期出水53）SS0501001502002503002006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80270MG/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。SS20061122006129050100150200250300350135791113151719212325272931次数SSMG/L进水一期出水二期出水6（4）TP01234562006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46MG/L之间。2006年11月到12月初，二、三期出水TP值均小于06MG/L，平均值为053MG/L,一期去除TP效果不佳，平均值为159，有近半时间出水TP在15MG/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05MG/L,平均值仅为035MG/L，能达到一级A标准。TP20061132006129024681012135791113151719212325272931次数TPMG/L进水一期出水二期出水7（5）NH3N051015202530352006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NH3N（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。NH3N200611320061290050100150200250300350135791113151719212325272931次数NH3NMG/L进水一期出水二期出水8（6）TN由图可知，除去偶现极端数值，进水总氮基本在3050MG/L，平均值为40MG/L。出水TN比较高，在1023MG/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NO3N，平均在812MG/L,其次是NH3N和有机氮，有机氮在2MG/L左右，还存在少量的NO2N。TN2006113200612900100200300400500600700135791113151719212325272931次数TNMG/L进水一期出水二期出水TN20076222007730050100150200250300350400450500123456789101112次数TNML/L进水一期出水二期出水9（7）对以上数据进行综合分析，可以看出1）SS，BOD5,CODCR,NH3N,TN,TP几个主要控制指标中BOD5、CODCR、NH3N、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（GB189182002）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，NO3N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NO3N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，NH3N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。23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、工程总体方案31服务范围根据常州市城市排水规划（20042020），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。32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。33工程规模污水处理厂总规模15万M3/D。34进出水水质及处理程度341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（GB189182002）中一级排放标准B标准总氮未作为控制指标，即BOD520MG/LCOD60MG/LSS20MG/LNH3N8（15）MG/LTP10MG/L10本次邀请函明确全厂的进水水质为BOD5250MG/LCOD500MG/LSS300MG/LNH3N35MG/LTP6MG/LTN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TN45MG/L。342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（GB189182002）中一级排放标准A标准，即BOD510MG/LCOD50MG/LSS10MG/LNH3N5（8）MG/LTP05MG/LTN15MG/L并需要考虑出水消毒，出水粪大肠杆菌1000个/L。343处理程度3431相对于二级处理出水的处理程度项目CODBOD5SSNH3NTNTP粪大肠杆菌设计进水水质MG/L6020208（15）10设计出水水质MG/L或个/L5010105（8）15051000去除率16750503847503432相对于厂区进水的处理程度项目CODBOD5SSNH3NTNTP粪大肠杆菌设计进水水质MG/L50025030035456设计出水水质MG/L或个/L5010105（8）15051000去除率909697867767921135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。36升级改造工程厂址在老藻江河东侧征地，面积21940M2（3291亩）。深度处理构筑物均布置在新征用地范围内。37工程难点（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处理的需要，原系统需要改造。（2）在冬天气温较低的情况下，按照设计温度12设计，在微生物的代谢速度明显变慢时，不易达到TN去除67以上的目标，来满足出水TN要求。（3）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15万M3/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。（4）实际进水BOD5远低于设计BOD5数值，目前生化反应碳源不足。38工艺方案381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。3811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COD500MG/L，BOD5250MG/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/COD225/500045，可生化性较好。2碳氮比本工程设计进水水质NH3N35MG/L，TN45MG/L，要求出水NH3N5MG/L（水温12以上），NH3N8MG/L（水温12以下），TN15MG/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/TN50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/TN4。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/TN225/455，碳源基本满足要求。（3碳磷比本工程设计进水水质TP6MG/L，要求出水TP05MG/L。本工程生物池进水水质中BOD5/TP225/637517，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BOD数值与设计进水BOD差距很大，污水可生化性尚可，但碳氮比按照现状BOD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。3812出水水质要求基本特点如下1BOD5,TP,NH3N,SS,CODCR控制要求高。2TN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（GB189182002）一级A标准。12382二级处理工艺改造的比选通过对AA/O池的复核计算，原设计的AA/O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TN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、NH3N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。3821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TN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4050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。3822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13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BIOLOGICALAERATEDFILTER，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。因此本工程不考虑采用曝气生物滤池。383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、NH3N、NO2N、NO3N吹脱、折点加氯、离子交换、生物脱氮植物性营养盐类磷PO4P、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（GB503352002）给出了深度处理单元技术的处理效率和出水水质14处理效率（）项目混凝沉淀过滤综合目标水质（MG/L）浊度50603050708035NTUSS406040607080510BOD5305025506070510CODCR2535152535454070TN5155151020TP4060304060801铁40604060608003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BOD540602550502030CODCR4060203025505050SS60705050NH3N304050505050TN809050色度70805070浊度708050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。15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1/31/4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14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0304M1多用于直径为300400MM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0304，最大不超高10M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162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，17一般沉淀效果较差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090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090范围内来回翻转，使滤池拥有大强度非溢流排水的特18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1525KG/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1/31/2；自耗水量低，仅为周期制水量的12；（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；D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，设备成熟，运行经验多。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31、32。图31均质滤料滤池示意图19图32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机械反应池高效沉淀池均质滤料滤池，其中机械混合池和机械反应池合建于高效沉淀池内。20384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。3841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7090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。21385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15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AL2SO4318H2O，含AL2O3量153，工业硫酸铝的分子式AL2SO4314H2O，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2832，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）。386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（GB189182002）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20J/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5万M3/D回用中水采用CLO2消毒，在未落实用户的条件下暂排藻江河（接触池暂不建设，可考虑在沿藻江河东侧驳岸后砌明渠解决）。22387出水提标方案比选对以上污水生物处理工艺和污水深度处理工艺，确定二个方案进行技术经济比较。（1）方案一扩建生物反应池提升泵房混凝沉淀均质滤料滤池图33方案一工艺流程图（2）方案二生物反应池投加悬浮填料提升泵房混凝沉淀均质滤料滤池图34方案二工艺流程图剩余污泥AA/O池扩建及改造提升泵房机械混合池机械反应池高效沉淀池均质滤料滤池XING絮凝剂、除磷药剂出水反冲洗泵房进水二沉池排泥回流污泥增大内回流剩余污泥AA/O池提升泵房机械混合池机械反应池高效沉淀池均质滤料滤池XING加填料絮凝剂、除磷药剂出水反冲洗泵房二沉池排泥回流污泥增大内回流初沉池23技术方案比较表名称优点缺点方案一1提高了B/N比，强化脱氮效果；2工艺衔接在平面、高程上顺畅；3生化系统不需要另行征地，节约土地资源；4工艺运行稳定可靠；5投资适中1工程实施过程中，对生产运行有一定的不利影响。方案二1易实施，不影响生产运行；2不改变原来的工艺流程；3生化系统不需要另行征地，节约土地资源；1大规模使用需要中试或参照无锡芦村污水处理厂中试结果，以确定合适的投加量；2悬浮填料一定年限后需要更换；综合考虑，最终推荐方案一作为深度处理工艺，即二级处理生化段采用拆除初沉池、扩建生反池，三级处理采用高效沉淀池加均质滤料滤池，化学除磷采用投加PAC，消毒工艺采用紫外线消毒（中水回用部分采用CLO2消毒）。方案二可以作为备选方案，如执行太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值（DB32/10722007），TN控制在20MG/L下，建议采用。综合上述，推荐常州市城北污水处理厂的工艺确定流程如下24剩余污泥回流污泥进水泥饼外运焚烧出水排入藻江河反冲洗出水加药间粗格栅及进水泵房提升泵房沉砂池扩建生反池二次沉淀池二次泵房机械混合池机械絮凝池高效沉淀池均质滤料滤池紫外线消毒明渠冲洗泵房回流污泥泵房剩余污泥泵房污泥浓缩池脱水机房储泥罐已建远期予留提标新建改造鼓风机房图35常州市城北污水处理厂提标改造工艺图污泥泵房生物反应池鼓风机房（增加鼓风机）清水池CLO2置备间中水回用提升泵房中水用户5万M3/D10万M3/D（暂时排入藻江河）254推荐工艺设计41AA/O生物池扩建及改造（1）功能增加水力停留时间，增加污泥泥龄，提高内回流比，提高充氧量，强化硝化、反硝化作用。（2）设计参数1）一期改造增加生反池容积9833M3，平面尺寸595X30M，增加停留时间472小时，总停留时间168小时，泥龄增加为15天；内回流比从200提高到300；增加鼓风量40M3/MIN；2）二、三期改造增加生物反应池容积23333M3，平面尺寸122X35M，增加停留时间56小时，总停留时间168小时，泥龄增加为15天；内回流比从200提高到300；增加鼓风量80M3/MIN；3主要设备内回流泵6台，单台水泵流量1044M3/H，扬程35M；搅拌器24台，单台功率N75KW；曝气头增加6300只。42鼓风机房改造（1）功能增加鼓风量，保证生反池运行。（2）主要设备离心鼓风机风量1台120M3/MIN；升压688KPA功率220KW43二次提升泵房城北污水处理厂的水力高程已不能满足深度处理的要求，因此，需要新建二次提升泵房。（1）功能将二级处理的尾水进行提升，满足深度处理的水力要求，确保最终重力自流出水。（2）设计参数泵房尺寸20X10M，（3）主要设备设置6台水泵，4用2备，单台水泵流量1563M3/H扬程6M功率37KW44高效沉淀池机械混合池、机械絮凝池、加药间与高效沉淀池合建。（1）功能混凝和絮凝的主要作用有1）通过与后续处理单元的配合进一步去除二沉池不能去除的SS和胶体类物质，同时降低出水COD和BOD。2）通过化学沉淀法除P。采用投加混凝剂，使P形成难溶性的盐，沉淀去除。由于化学法具有高效性，且不受外界环境的影响，因此可以使出水TP满足出水水质要求。混凝剂拟采用PAC，絮凝剂采用PAM。并再利用池中的泥渣与混凝剂以及原水中的杂质颗粒互相接触、吸附、沉淀，以及达到泥水分离。（2）设计参数土建尺寸452341M，其中设机械混合池2格，每格尺寸4444M,机械絮凝池8格，单格尺寸48548M，高效沉淀池8格，单格尺寸107567M，混合时间2MIN26絮凝时间10MIN。表面负荷105M3/M2H（3）主要设备安装刮泥机，污泥循环泵，剩余污泥泵。药剂溶解、药剂稀释池4个，内置机械搅拌器。配隔膜计量泵，耐腐蚀液下泵。污泥泵2台，1用1备，流量20M3/H，扬程22米，功率11KW。45均质滤料滤池（1）功能去除SS,BOD,COD,TP等污染物。（2）设计参数设计滤速V653M/H共分为16格，单格面积845M2。反冲洗方式采用气水反冲洗，其中反冲洗周期24H气冲强度15L/SM2；水冲强度6L/SM2表面扫洗强度05L/SM2（3）主要设备反冲洗泵扬程10M，流量253L/S反冲风机升压49KPA，流量38M3/MIN46紫外线消毒明渠（1）功能杀灭出水中的细菌，病毒。（2）设计参数处理能力10万M3/D土建尺寸11X75M，温度变化范围0530紫外线透光率（2537UM）大于65，平均颗粒尺寸小于30UM，平均剂量20J/CM2以上。（3）主要设备设置紫外线灯管。47CLO2制备间（1）功能杀灭出水中的细菌，病毒，保持管道中的余氯。（2）设计参数处理能力为5万M3/D土建尺寸20X10M（包含原料仓库）CLO2的投放量96MG/L，（3）主要设备选用H200010000高效复合二氧化氯发生器二台，余氯再线检测仪一台。48清水池（1）功能贮存尾水，接触消毒。（2）设计参数2座20X45M，贮存尾水能力1万M3/D。49中水回用泵站（1）功能提升尾水，送达用户。（2）设计参数20X10M，考虑设置6台水泵，4用2备，单台水泵流量520M3/H，扬程、功率根据用户定。410分期建设鉴于现状的二沉池出水状况良好，城北污水处理厂的进水水质近期不会出现大的变化，也即不会很快达到邀请函的设计改造要求的进水水质，深度处理近期采用混凝（微絮凝）过滤技术，预留高效沉淀池用地。27在中水用户未落实时，清水池、中水回用泵房也暂不建造。鼓风机风量已满足处理目前的进水水质要求，暂不增加。411工程实施方案（1）扩建、改造生物反应池，增大内回流比到300；（2）增加鼓风机；（缓加）（3）新建二次提升泵房；（4）新建高效沉淀池；（予留用地、水力高程，缓建）（5）新建均质均料滤池；（6）新建紫外线消毒明渠,CLO2