生活污水处理厂建设项目污水处理工艺论证.doc

生活污水处理厂建设项目污水处理工艺论证选择适宜的污水处理工艺应当根据处理规模、原污水水质、出水要求、用地条件、工程地质、环境等条件作慎重考虑。各种工艺都有其适用条件，因此必须在生产实践上总结优化，提出适合于具体项目的工艺。一般污水处理工艺选择原则为：l 技术成熟，对水质变化适应性强，出水稳定，污泥易于处理。l 经济节约，电耗少，造价低、占地少。l 易于管理，操作方便，设备性能稳定。l 重视环境，臭气防护，噪声控制，环境协调，清洁生产。 污水处理工艺根据排放标准要求，本污水处理厂处理工艺必须有脱氮和除磷功能。目前常用的工艺有：A2/O同步脱氮除磷工艺、氧化沟工艺、SBR工艺、CASS工艺、生物膜工艺等等。A2/O脱氮除磷工艺，是为防止封闭或缓流水体的富营养化而采用的生物脱氮、除磷工艺。A2/O脱氮除磷工艺在系统上是最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺；在厌氧(缺氧)、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增值，无污泥膨胀之虑。但是由于污泥增长有一定的限度，除磷效果难于再行提高，脱氮效果也难于进一步提高，另外对周边生态环境影响较大。氧化沟工艺，是在一条闭合的生化反应沟渠中以转刷或转碟或其它方式充氧的一种处理工艺，流程简单，延时曝气时污泥产量少，污泥易于脱水，此外，具有脱氮、除磷功能。经过多年演变，目前有多种新型氧化沟，例如：ORBAL氧化沟、CARROUSEL2000氧化沟、三沟式氧化沟、DE氧化沟等等。SBR工艺，是周期性间歇操作的处理工艺。SBR有以下特点：结构简单，运转灵活，操作管理方便；可抑制丝状菌生长，不易发生污泥膨胀，污泥指数低，剩余污泥性质稳定，利于浓缩和脱水；系统通过好氧/厌氧的交替运行，脱氮效果较好；系统处理构筑物少，布置紧凑、节省占地。但是SBR工艺属于间歇性处理工艺，每个SBR池的进水都是通过阀门控制，因此要求阀门质量较高，而且要求SBR自控程度较高。CASS工艺是SBR工艺的改进，因此它继承了SBR工艺的特点，并且还具有自己独特的特点：在设计CASS池时对其几何尺寸及内墙的位置和隔墙底部的开孔的数量、面积和布置方式均进行了精心设计，因此当系统停止曝气后整个反应池成为一个近乎理想的推流式反应器，污水经预反应区后以极小的流速运动，在沉淀阶段和滗水阶段进入主反应区的污水不会影响排水水质，使CASS池实现连续进水，因此管道上没有电磁阀等控制元件，单个池子可以独立运行。较SBR及其他变种工艺，CASS的连续进水减小了整个控制系统的复杂程度。生物膜法，是另一种广为采用的污水生化处理方法。借助于固着在载体上的微生物的代谢来分解水中有机物。诸如生物滤池、生物转盘以及接触氧化法等等都是生物膜法。其中新型的上流式曝气生物滤池是近几年在欧洲发展起来的新型工艺，能够有效地去除SS、CODcr、BOD5、氨氮等，但是，该工艺预处理较为复杂，对操作人员要求较高，而且如果管理不善，容易孳生蚊虫，造成二次污染。三种典型的、具有脱氮除磷功能的生物处理工艺优缺点比较见表。 工艺特点氧化沟工艺CASS工艺A2/O工艺优点1、出水水质好，污泥不膨胀，具有良好的脱氮功能2、管理简单、方便3、耐冲击负荷。4、主体设备可靠程度较高1、流程简捷，取消初沉池、二沉池，污泥回流系统简单，回流量少，只有202、出水水质好，污泥不膨胀3、污泥含水率低。4、耐冲击负荷，可根据进水水质的变化及出水水质的要求调整运行方式和周期，方便灵活。1、该工艺在系统上为最简单的脱氮除磷工艺，总水力停留时间少于其他工艺2、丝状菌不会大量产生，无污泥膨胀之虞缺点1、流程复杂、占地面积大2、土建投资较大1、要求较高的自动化控制水平1、需要混合液内回流，增加运行费用2、需要设置单独的二次沉淀池，总占地面积较大3、在生产运行实践中，很难协调脱氮和除磷两者关系。污水处理工艺的选择是污水处理厂建设的关键，处理工艺选择是否得当，不仅影响处理厂的处理效果，而且还影响整个工程的投资多少、处理工艺运行的可靠程度、运行费用高低、管理操作的复杂程度等。因此，必须结合当地的水质、水量、气候、地理、经济等实际情况选择合适的处理工艺，使出水符合排放标准。根据高新技术产业开发区的实际情况，确定以下两个比选方案：方案一：微孔曝气氧化沟工艺方案二：CASS工艺方案三：曝气生物滤池工艺通过经济技术比较，选择最优方案。 微孔曝气氧化沟工艺微孔曝气氧化沟工艺是在传统的氧化沟工艺基础上，通过改变供氧方式和水力推流方式而产生的。微曝氧化沟将厌氧池、缺氧池和好氧池三个池体合建，对氧化沟池形、工艺组合等方面进行了优化创新，在外形上是个大的氧化沟，但是厌氧段、缺氧段、好氧段分别独立，各池具有不同的优势菌种，分别完成不同的功能，又有机结合，既可降低能耗又可高效去除污染物质。废水在微曝氧化沟的厌氧段、缺氧段发生厌氧水解，难生物降解的高分子有机物质在厌氧微生物或兼性微生物的作用下转变成易于好氧分解的小分子中间产物，从而提高废水的可生化性，并且有效去除废水中的色度；微曝氧化沟的好氧段进行好氧生物处理，大部分的有机物和悬浮物等在好氧微生物的作用下被去除。微孔曝气氧化沟工艺的特点：（1）在传统氧化沟的基础上，采用微孔曝气方式与水下推流相结合的方式取代同时起推流及曝气作用的曝气转刷（碟）而产生的。在曝气头布置方式上做了改进，从而使氧总转移量增大，有效地解决了提高氧利用率并降低能耗的问题；（2）在氧化沟的推流方式上，采用了潜水推进器，由叶轮产生的水流推动直接作用到水中，被推动的水流由下层向上层传递，而表曝用转刷或倒伞型曝气机将水流从上向下层传递，大部分的动能变成热能散失入空中，因而减少了能量消耗，从一般的表曝形式推流所需的能耗58w/吨水降至13w/吨水；（3）微孔曝气氧化沟工艺通过厌氧、缺氧与好氧相结合，可以提高污水的可生化性，有效去除污染物质；（4）微孔曝气氧化沟抗负荷能力强，适合污水水质的波动、容易调节运行方式。废水进入氧化沟内与沟内大量的水流混合，被几十倍甚至上百倍的循环流量所稀释，有效降低工业污水水质的波动对工艺的影响。具体工艺流程框图见图3 CASS工艺CASS（Cyclic Actiavated Sludge System）工艺是间歇式活性污泥法的一种变革，它保留了间歇活性污泥法的优点，是一种循环式活性污泥法。其基本操作程序是由以下四个基本过程组成：1) 曝气阶段 在此阶段，曝气系统向反应池内供氧，一方面满足好氧微生物对氧的需要，另一方面有利于活性污泥与有机物的混合与接触，从而使有机污染物被微生物氧化分解。同时，污水中的NH3-N也通过微生物的硝化作用转化为NOx-N。2) 沉淀阶段 停止曝气后，微生物继续利用水中剩余的溶解氧氧化分解。随着反应池内溶解氧的进一步降低，微生物由好氧状态向缺氧状态转化，并发生一定的反硝化作用。3) 滗水阶段 沉淀阶段完成后，置于反应池末端的滗水器在程序控制下开始工作，自上而下逐层排出上清液。与此同时反应池内因为溶解氧很低仍会发生反硝化作用。4) 闲置阶段 闲置阶段的时间一般很短，有的也可以取消。设闲置阶段主要是保证滗水器在此阶段内上升到原始位置，防止污泥流失。这种工艺按操作周期周而复始反复进行而不断处理污水，具有以下特点：1) 因基质（BOD5）和生物体（MLVSS）随充水和曝气时间的变化梯度加大而增加了生化反应的动力，处理效率高。2) 从污染物的降解过程来看，由于它集曝气、沉淀、排水于一体，省去了初沉池、二沉池，污泥回流比只有20%，因此工艺流程简单，占地面积比较小；污泥回流系统比较简单，并且省去了沉淀池中的刮泥设备，节省了能耗。3) 生化反应池进水端设置了生物驯化区，有利于絮凝性细菌的生长，抑制了丝状菌的生长，有效地防止污泥膨胀，从而保证出水水质。4) CASS系统在设计时已经考虑流量变化的因素，能确保污水在系统内停留预定的处理时间才能沉淀排放，而且CASS工艺可以通过调节运行周期及各阶段的时间分配来适用进水水量和水质的变化，因此对冲击负荷的适应性较强。5) 由于CASS工艺的自控程度比较高，因此操作管理较简单，另外，由于CASS工艺采用了连续进水，在进水管上不需要电磁阀的控制元件，不需要频繁切换阀门，因此对阀门等元件的维修较少。具体工艺流程框图见图图 氧化沟工艺流程框图图 CASS工艺流程框图 曝气生物滤池工艺曝气生物滤池是世纪年代末年代初在普通生物滤池的基础上开发的新工艺，在欧美及日本等发达国家广为流行，曝气生物滤池也可看成是生物接触氧化法的一种特殊形式，即在生物反应器内装填高比表面积的颗粒填料，以提供微生物膜生长的载体，并根据污水流向不同分为下向流或上向流，污水由上向下或由下向上流过滤料层，在滤料层下部鼓风曝气，使空气与污水逆向或同向接触，使污水中的有机物与填料表面生物膜通过生化反应得到稳定，填料同时起到物理过滤作用。本方案选择上向流生物滤池。曝气生物滤池具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮除磷、除去AOX的作用，其最大优点是集生物氧化与截留悬浮物于一体，节省了二沉池。上向流生物滤池的工艺流程框图如下：图1.3 曝气生物滤池工艺流程框图5 工艺比较与选择1. 方案优缺点比较表3-2 各方案优缺点比较表方案特点 方案一微孔曝气氧化沟工艺方案二CASS工艺方案三曝气生物滤池工艺优点1、出水水质好，污泥不膨胀，具有良好的脱氮功能。2、管理简单、方便。3、耐冲击负荷。4、主体设备可靠程度较高。1、流程简捷，取消初沉池、二沉池，占地面积少，污泥回流系统简单（回流比只有20%）。2、出水水质好，污泥不膨胀，具有良好的脱氮除磷功能。3、污泥含水率低。4、耐冲击负荷，可根据进水水质的变化及出水水质的要求调整运行方式和周期，方便灵活。1、出水水质较好、稳定。2、占地面积较小。3、污泥产量少且含水率低，同时污泥稳定，有利于污泥脱水。缺点1、流程较长，有回流系统。2、占地面积比较大。1、对自控水平要求较高。1、投资最高。2、操作管理复杂，维修量大。3、运营管理不善容易产生二次污染。2. 各方案技术经济比较表表3-3经济比较表方案特点 方案一氧化沟工艺方案二CASS工艺厂内总投资(万元)项目总占地（×104m2）1.32运转功率(kW)63直接处理费用（元/m3）0.470.56从上优缺点表和经济技术比较表看，在总投资微孔曝气氧化沟工艺最低；直接处理费用微孔曝气氧化沟工艺最低；微孔曝气氧化沟工艺每天的运行功率最低；曝气生物滤池工艺占地最小，微孔曝气氧化沟工艺的占地面积最大，但微孔曝气氧化沟工艺操作管理容易。综上所述，推荐采用微孔曝气氧化沟工艺为优选方案。1.3 出水消毒工艺选择沉淀池上清液除大肠菌群数可能未达标外，其他指标均已达到设计指标，因此须采取消毒措施，一般消毒方法包括液氯、臭氧法、二氧化氯法、紫外线法、漂粉精法及氯片法等。其中漂粉精和氯片的购买和储存不易，且处理效果不稳定，在此不作比较与介绍。 液氯目前在我国液氯仍然是水处理过程中应用最多的消毒剂，这主要是由于它应用历史长，积累了丰富的运行管理数据，并且成本低、运输方便、在管网中可保持一定的持续杀菌效果的原因。但随着全球环境污染的加剧，在对一些遭受污染的水源进行处理时，氯化处理常需投加过量的氯气，研究证明这往往易生成大量的有机卤化物（如三氯甲烷）而造成水体的二次污染，对人体的健康产生潜在的危害。另外一些中小型水厂或污水处理厂采用氯气消毒，不仅占地面积大，而且由于管理不善常产生一些人身伤害事故。因此，近年来各国都在研究替代氯气进行消毒的新一代消毒剂。 臭氧臭氧是一种优良的消毒剂，其杀菌效果好，且一般无有害副产物生成。但目前臭氧发生装置的产率通常较低，设备昂贵，安装管理复杂，运行费用高，而且臭氧在水中溶解度低，衰减速度快，为保证管网内持续的杀菌作用，必需和其它消毒方法协同进行，应用上有如下优点：1) 有效杀灭各种病毒，脱色、除臭效果好。2) 处理后，水中检测不到三卤甲烷等致病物质。3) 反应时间短，效果好且稳定。缺点包括：1) 设备复杂、造价高、一次性投入大。2) 电耗大、运行成本高。3) 臭氧无法贮存和运输，须边生产边使用。4) 剩余臭氧消失快，不能保持杀菌持续时间。 紫外线消毒紫外线消毒是近年来发展的一种新型消毒方法，它是通过对水体进行紫外线辐射，将水中的有害菌杀死，同时不改变水的物理化学性质，且不产生气味和其它有害的卤代甲烷等副产物，它是一种高效、安全、环保、经济的技术。因此，在净水、污水、回用水和工业水处理的消毒中，紫外线消毒逐渐发展成为一种最有效的消毒技术。紫外线具有广谱杀菌性，紫外线消毒是通过光化学作用破坏病原体的核酸（DNA和RNA）,从而有效阻止它们合成蛋白质和细胞分裂。最终病原体不能够复制、不能传播而最终死亡。 二氧化氯二氧化氯是一种强氧化剂和高效杀菌剂，自从美国尼亚加拉水厂最早将其作为消毒剂以来，在欧洲及美国得到广泛应用。在水处理中使用二氧化氯，主要有如下优势：1) 消毒效果好而且具有持续消毒、杀菌作用。2) 消毒效果不受氨的影响。3) 在碱性条件下，杀菌效果不受影响。4) 对病毒具有强力的杀灭作用。5) 不会形成致癌物如卤化烃。制备二氧化氯的原料在运输和储存方面具有较大的危险性，在制备的过程中会产生氯酸根、次氯酸根离子，也具有致癌作用，且日常运行费用也较高，据我国运行经验，二氧化氯消毒技术在城市污水处理中的运行费用约为元/吨污水。 几种消毒剂的比较表项目液氯臭氧紫外线二氧化氯消毒效果较好很好很好很好除臭去味无作用好无作用好PH的影响很大小、不等无小水中的溶解度高低无很高THMs的形成极明显当溴存在时有无无水中的停留时间长短短长杀菌速度中等快快快处理水量大较小大大使用范围广水量较小时广广氨的影响很大无无无原料易得仅为耗电易得管理简便性较简便复杂简便较复杂操作安全性不安全不安全安全安全自动化程度一般较高高高投资低高较高低设备安装简便复杂简便较复杂占地面积大大小小维护工作量较小大小较大电耗低高较高低等效条件所用的药剂量较多较少无需药剂较多运行费用低高低较高维护费用低高较低较低 出水消毒推荐工艺通过上述几种方案技术经济综合比较，本工程推荐采用紫外线消毒法。常用的城市污水厂污泥处理一般有两种形式，一是先消化再浓缩脱水，二是直接浓缩脱水。污泥消化又有好氧消化和厌氧消化两种方法，较小规模的污水处理厂(5×104m3/d规模以下)因污泥量较少，一般采用直接浓缩脱水，大中型污水处理厂比较普遍采用污泥厌氧消化处理工艺。本工程污泥量较少，且污泥性能较稳定，采用直接浓缩脱水处理，污泥经过干化减容处理后，脱水后的污泥送至厂外处置，处置的途径可由以下几个方面选择：1) 送至城市垃圾填埋场和城市垃圾一起进行填埋。这种处置方法较常用，但需和市政等部门协商。2) 建设污水厂专用的污泥堆放场地。选择距离适中、周围居民较少的闲置凹地作为污泥堆放场地，但容易造成二次污染。3) 用作城市绿化用肥或农田用肥，需经有关部门进行污泥成分分析，确认对植物无害后方可进行。由于本污水厂接纳的污水是厂区的生活污水，污泥量比较少，本报告暂按污泥送至城市垃圾卫生填埋场进行填埋编制。