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初步设计工艺方案比较说明中国市政工程西南设计研究院2008年12月1方案内容1.1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

2、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。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/

3、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方案工程设计2.1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）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

4、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/LSVI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滗水器堰口负荷：20 L/（m·s）（

5、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/（m·s），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100mm×750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/

6、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99.42、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）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)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

7、.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99.42、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/g3、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

8、，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。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

9、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）；主要构筑物尺寸同理，仅列出两方案不同构筑物尺寸。表1 方案一（CASS）构筑物尺寸序号名 称主 要 参 数结构形式单位数量备 注1水解池xH=26.7x5.8mR. C.座22CASS池LxBxH=42x101.2x6.8mR. C. 座14格表2 方案二（氧化沟）构筑物尺寸序号名 称主 要 参 数结构形式单位数量备

10、注1水解池及氧化沟AxBxH=95x30x6.8mR. C.座22二沉池xH=36x4.8mR. C. 座23集配水井xH=13x7.6mR. C.座1主要设备同理，仅列出两方案不同构筑物设备。表3 方案一（CASS）主要设备序号名称规格材料单位数量备注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-3000×1450B=3.0mN=0.37kW最大调节范围H=800mm套44撇水器Qmax=2650m3/hN=2.2 kW套45回流污泥泵Q=92.5L/S，H=3.52.1m N

11、=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19208手动蝶阀DN200 PN=0.60Mpa 金属密封个169双曲面搅拌机N=3 kW叶轮直径=1000不锈钢套410双曲面搅拌机N=3 kW叶轮直径=2000不锈钢套811双曲面搅拌机N=5.5 kW叶轮直径=2000不锈钢套812折浆式搅拌器N=4.0 kW叶轮直径=2000不锈钢套113铸铁镶铜圆闸门DN600 法兰式安装 H=1.405m套814刀闸阀DN300台415刀闸阀DN200台616橡胶瓣止回阀DN150台4

12、17手动启闭机QSL-400启闭力：1.5吨套2018铸铁镶铜方闸门0.6×0.6m套1219橡胶拍门DN250HDPE套1620超声波液位计010米套421DO检测仪020ppm，氧：±0.5%，温度：±0.1套422MLSS浓度计030g/L套423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。表4 方案二（氧化沟）主要设备氧化沟方案主要设备序号名称规格材料单位数量备注1潜污泵Q=535m3/h,H=15m,N=34kW台22用

13、2潜污泵Q=1000m3/h,H=15m,N=55kW台21用1备3潜水搅拌器=450 N=3kWn=325rpm不锈钢套24潜水推流器=1300 N=4 kWn=92rpm不锈钢套45潜水推流器=2300 N=5 kWn=35rpm不锈钢套126潜水循环泵Q=935m3/h，H=2.5m N=3 kW套47管式曝气器氧利用率25%通气量10 m3/h套9608圆形铸铁镶铜闸门DN600 N=0.75 kW套29圆形铸铁镶铜闸门DN700 N=0.75 kW套210手动蝶阀DN150铸铁个1611手动蝶阀DN600铸铁个212手动蝶阀DN300铸铁个613铸铁镶铜方闸门0.6×0.6

14、m套1214单管式吸泥机36m n=0.028rpm不锈钢套215手动蝶阀DN500铸铁个216手动蝶阀DN300铸铁个217手动堰门及启闭机500×600不锈钢套218潜污泵Q=730m3/h，H=6m N=22kW套319潜污泵Q=35m3/h，H=25m N=4kW套220电动葫芦起重量1.0t 起吊高12m N=1.9 kW套121手动闸阀DN500铸铁个622斜座式止回阀DN500铸铁个323手动闸阀DN150铸铁个424斜座式止回阀DN150铸铁个225法兰伸缩接头DN150铸铁个226手动闸门及启闭机700铸铁套23方案比较3.1方案比较表（含水解池、滤池）表5 方案技

15、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1厂内部份投资静态总投资（万元）9971.3710544.66>第一部份费用（万元）8210.438701.73>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=5电耗设备总装机容量（kw）1450.591444.58<有功功率（kw）820.39812.19<年电耗（万kw.h）430.63426.89<指标（度/m3污水）0.330.336工程费用年处理成本（万元/年）1900.4419

16、84.03>考虑了建设期贷款利息单位处理成本（元/m3污水）1.491.55>单位运行费用（元/m3污水）1.171.22>7污水处理效果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=适应性优优=8污泥产泥量（T/d）6.56.2<污泥卫生学指标优优=9工艺处理流程简捷较长>10水头损失较大小<11自动化程度优优=12运行管理要求高低<13综合评价优+优> 注：1、“>”表示优于，“<”表示差于，“=”表示相同或接近3.2化学除磷方案比较表 CASS方案1、 主要设备表6 CASS方案加药间设备表序号名称规

17、格材料单位数量备注1药剂制备装置100kg/h套12计量泵Q=500L/h台42用2备2、 化学除磷用药量及费用² 用药量（AlCl3）：310kg/d² 药剂费用：17万元/年3、 污泥脱水用药量及费用² 用药量（PAM）：33 kg/d，按污泥干重的5计² 药剂费用：46万元/年 氧化沟方案1. 主要设备表7 氧化沟方案加药间设备表序号名称规格材料单位数量备注1药剂制备装置100kg/h套12计量泵Q=500L/h台21用1备2. 化学除磷用药量及费用² 用药量（AlCl3）：230kg/d² 药剂费用：13万元/年3. 污泥脱水

18、用药量及费用：² 用药量（PAM）：31 kg/d，按污泥干重的5计² 药剂费用：43万元/年 脱水设备由于两个方案污泥总量相差很小，对脱水设备的选型没有影响。3.3方案比较分析上述两个比较方案都能满足新青水质净化厂处理要求。其中CASS方案：静态总投资小，较氧化沟方案节省570万元；占地小，场地可布置，水解池可同CASS池分建，可缓建；虽提升水头高1m，但受建设期贷款利息的影响，其运行费用仍低；如滤池缓建，采用化学辅助除磷，则该方案加药量和污泥量较氧化沟方案较大；要求管理水平较氧化沟方案高。氧化沟方案：静态总投资较大，难以满足业主方的投资限额要求；占地较大，场地不能布置，

19、且水解池只能同氧化沟合建，不能缓建；运行费用较高；如滤池缓建，采用化学辅助除磷，其加药量和污泥量较CASS方案小，一年可节约（1746）（1343）7万元的药剂费用，但不能弥补运营期内基建投资大带来的缺口。要求的管理水平较CASS方案低。4结论及建议4.1结论根据上述分析比较，由于受用地这个关键因素的制约，且两方案静态总投资相差较大（约573万元），从节约投资和可实施性方面考虑，推荐采用方案一，即CASS工艺。4.2建议为避免本工程因投资问题影响实施，建议：1、鉴于污水厂建成后一段时间内（约3年），进水水质通常均低于设计水质，因此可缓上水解池和滤池。2、从现在开始，应对工业园区污水实施长期连续

20、检测，以便对将来水解池和滤池的实施安排提供依据，尤其是避免重金属离子对微生物的毒害导致整个污水处理厂的瘫痪。3、当进水BOD/COD>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。表8 重金属离子浓度对照表序号有害物质名称允许浓度（mg/L）排放标准值构筑物进水允许值01三价铬302六价铬0.50.503铜2104锌10505镍1206铅10.507镉0.10.108铁101009锑10.210汞0.050.0111砷0.50.24、根据计算，当进水总磷在5mg/L时，出水SS含磷

21、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风机选择5.1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。5.2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

22、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；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