工业园区污水处理厂建设工程实施方案.pdf

第一章 总论 一、项目名称及主管单位 1、项目名称 本项目为 x 市工业园污水治理工程项目，目前为工程可行性研究阶段，项目名称为：x 市工业园区污水处理厂工程可行性研究。2、项目主管单位 本工程项目主管单位：x 市工业园区管理委员会。3、项目建设地点 本工程项目建设地点：x 市工业园区 y。二、项目编制依据及原则（一）编制依据 1、x 市城市总体规划(20012020)；2、x 市工业园区总体规划；3、城市污水处理厂污水、污泥排放标准(GJ 302 59 3)；4、城镇污水处理厂污染物排放标准(GBl 891 8 2002)；5、项目建设单位提供的其他资料。（二）编制范围 x 市工业园区污水处理厂污水处理工艺比选、厂区内处理构（建）筑物布置及管线设计。（三）编制目的 在工业园区总体规划指导下，通过充分的调查研究，在收集、分析资料的基础上，达到如下目的：1、论述建设工业园区污水处理厂的必要性。2、对污水厂厂址进行论证。3、对污水处理、污泥处置工艺及工程投资进行技术可靠性、经济合理性、实施可能性、环境影响等多方案综合比较、论证。4、在以上论证的基础上提出推荐方案，并进行工程方案设计。5、根据投资估算提出资金筹措方式及项目实施进度。（四）编制原则 根据我国有关环境保护法规及工程其它要求，本项目可行性研究报告的编制遵循以下原则：1、认真贯彻国家关于环境保护工作的方针和政策，符合国家的有关法规、规范及标准。2、在总体规划的指导下，采取全面规划，分期实施的原则，既考虑近期建设又考虑远期发展，使工程建设与城镇发展相协调，既保护环境，又最大限度地发挥工程效益。3、根据设计进水水质和出水水质要求，所选污水处理工艺技术先进成熟、处理效果好、运行稳妥可靠、便于管理及维护、高效节能、经济合理，确保污水处理效果，减少工程投资及日常运行费用。4、选择国内外先进、可靠、高效、运行管理方便、维修简便的排水专用设备和控制元件系统。5、妥善处理、处置污水处理过程中所产生的栅渣、污泥，避免 2 次污染。6、积极创造一个良好的生产和生活环境，把 x 市工业园区污水处理厂设计成为现代化的污水处理厂。（五）采用的规范标准和主要资料 1、室外排水设计规范GBJl 48 7(1997 年版)2、建筑给水排水设计规范GB5001 5200 3 3、地表水环境质量标准 GB3 8 382 002 4、城镇污水处理厂污染物排放标准GBl 891 82002 5、城市污水处理厂污水、污泥排放标准GJ 302 59 3 6、污水排入城市下水道水质标准CJ 30821 999 7、城市防洪工程设计规范CJ J 5 0-92 8、给水排水工程构筑物设计规范GB500692002 9、混凝土结构设计规范GB5 001 0-2 002 10、建筑地基基础设计规范GB500072 002 11、建筑抗震设计规范GB5001 卜 2001 12、建筑结构荷载设计规范GB5 00092 001 13、建筑结构可靠度设计统一标准GB5 00682 001 14、工业企业设计卫生标准YJ 3679 15、采暖通风和空气调节设计规范GBJl987 16、建筑设计防火规范GBJl 687(2001 年版)17、供配电系统设计规范GB5 005295 18、10KV 及以下变电所设计规范GB5005 3-94 19、低压配电设计规范GB5 00549 5 20、建筑防雷设计规范GB5 005794 21、工业与民用电力装置的接地设计规范GBJ6 58 3 22、泵站设计规范CBT5 026 597 23、城镇污水厂附属建筑和附属设备设计标准GJJ 3189;第二章 污水水量、水质预测 第一节 污水量预测 一、污水量 x 市工业园区污水处理厂规划规模 3 万 m3d。第二节 污水水质预测 一、污水性质 本工程污水处理厂主要接纳 zz 公路沿线的居民生活污水(包括居民排水，商业设施排水，公共设施排水)和x 市工业园区内的一般工业废水。该污水水质主要以有机物为主，同时含有一定的氮、磷物质和石油类物质。二、污水水质 1、工业废水水量、水质 污水处理厂服务区范围内的工业以医药、食品饲料、建材、机械、纺织等为主。排入污水处理厂的工业废水总量约有 20055 m3d，预计进入污水处理厂的工业废水的水质参数：CODcr=541.9 mg L BOD5=263.6 mgL 2、生活污水水量、水质 根据室外排水设计规范推荐值及结合 x 市的经济发展水平参照国内其他同类城镇污水处理厂运行水质参数，预测其生活污水的 CODcr 为 250 mgL，BOD5为 120 mgL。3、污水处理厂设计进水水质的确定 预计排入污水处理厂的污水的水质参数：CODcr=445.1 mg L BOD5=216mgL。根据x市工业园区污水水质实际情况及以上分析，参照国内其他同类污水处理厂运行水质参数，确定本工程进厂污水水质为：CODcr 450mgL BOD5 220mgL SS 200mgL TN 50mgL NH4,N 40mgL TP 4mgL pH 6.58.5 三、污水处理厂尾水排放水体选择 根据项目确定的位置及河道所处的位置，主出水口为赣江二桥下游胜利电排站，然后排入赣江。四、尾水水质 x 市工业园区污水处理厂尾水水质标准必须执行国家颁布的有关标准和规定，同时应考虑受纳水体的环境容量。表 21 污水处理厂进出水水质汇总表 序 基本控制项目 进水 出水 去除率()号 (mg L)(mg L)1 化学需氧量(CODcr)4 50 100 77.8 2 生化需氧量(BOD，)22 0 30 86.4 3 悬浮物(ss)2 00 30 8 5 4 氨氮(以 N 计)4 O 2 5(30)37.5 5 总磷(以 P 计)4 3 25 6 pH 6.58.5 69 第三章 污水处理厂厂址选择 一、污水处理厂厂址论证 厂址的选择应能满足如下原则：应符合城镇总体规划和排水工程总体规划的要求，并应根据下列因素综合确定：1、符合总体规划，尽量使规划区域内的污水均能自流流入污水 处理厂或减少污水提升扬程 2、位于城市水流的下游或城市下风向 3、不受洪水的威胁，有良好的排水条件 4、有方便的交通、运输和水电条件 5、处理后的水有较好的出路 6、不占或少占农田，同时有远期扩建余地 7、有良好的工程地质条件 8、少拆迁，有一定的卫生防护距离 9、便于污水、污泥的排放和利用 综合考虑以上因素，并根据x 市城市总体规划和x 市工业园区总体规划，污水处理厂厂址初选的 y 厂址，符合总体规划要求。该处基本无拆迁，地处常年主导风向的下风向，其西面紧靠 zz，交通十分便利，地势平坦开阔，工程地质较好。二、厂址选择 污水处理厂厂址选择应符合城市总体规划和城市的发展，处理厂有充分绿化带，处理水的排放水体有足够的环境容量，厂区用地有发展余地。1、y 厂址 该厂址位于工业园区规划区内 y 村，靠近 zz 公路。目前为农田、鱼塘和农村民宅，厂址地形平坦。该址外部交通、供电、通信、供水均十分便利，厂址紧靠 zz 道，污水厂尾水通过埋设尾水管至赣江二桥下游香角村排入赣江。2、香角村厂址 该厂址位于赣江二桥下游，靠近胜利电排站。目前为农田和农村民宅，厂址平坦。该址外部交通、供电、通信、供水均较为便利，污水厂尾水就近排入胜利电排站。三、厂址比较 通过方案比选，认为 y 厂址，尽管尾水管工程量较大，但进出水条件好，拆迁量小，并能有效利用土地，具有可实施性，因此本方案推荐 y 厂址为工业园区污水处理厂厂址。项目总占地 58 亩。厂址比较表 表 3-1 优点 缺点 y 厂址 1.紧靠 zz 公路，交通方便。2.地势平坦，工程地质条件较好。3.进水条件好、进水管工程量小 4.距供电电源近 1.拆迁量较大（1200 m2）2.厂址临近村庄，对附近居民有影响。3.污水厂尾水管较长。4.距供电电源较远。香角村厂址 1.地势平坦，工程地质条件较好。2.进出水条件好。3.尾水管工程量小，可就近排入胜利电排站 1.拆迁量大（2400m2）。2.厂址临近村庄，对附近居民影响较大。3.进水管工程量很大。4.距供电电源远。5.交通不够便利 第四章 污水、污泥处理方案论证 第一节 污水处理方案论证 x 市工业园区污水处理厂设计规模 3 万 m3/d，是一座中小型污水处理厂，为实现污水处理厂的高效稳定运行和节约费用的目的，设计依据以下原则进行工艺方案比较和选择。根据原水水质、水量，以及受纳水体赣江的环境容量，综合考虑当地的实际情况，通过多方案技术经济比较，优先采用低能耗、低运行费、投资省、占地少、操作方便、成熟的污水处理工艺。污水厂总平面布置力求紧凑，减少占地和投资。污水处理过程的自动控制，力求安全可靠，经济实用，提高管理水平，降低劳动强度。一、污水处理方案选择 1、污水处理工艺方案选择的原则 作为城市基础设施的重要组成部分和水污染控制的关键环节，城市污水处理厂工程的建设和运行意义重大。由于城市污水处理厂的建设和运行不但耗资较大，而且受多种因素的制约和影响，其中处理工艺方案的优化选择对确保处理厂的运行性能和降低费用最为关键，因此有必要根据确定的标准和一般原则，从整体优化的观念出发，结合设计规模、污水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择切实可行且经济合理的处理工艺方案，经全面比较后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。在本污水处理厂工艺方案确定中，将遵循以下原则：(1)认真贯彻国家关于环境保护的方针和政策，使设计符合国家的有关法规、规范。(2)技术成熟，处理效果稳定，保证出水水质达到国家和地方的有关排放标准和规定，符合环境影响评价的要求。(3)在 x 市和工业园区城市总体规划和的指导下进行方案设计。(4)基建投资和运行费用低，以尽可能少的投入取得尽可能多的效益。(5)积极稳妥地引进、采用先进的污水处理和污泥处理的新工艺、新技术和新材料。(6)优先采用集成度高的污水处理工艺，以便实现模块化设计，以利于污水处理厂的分期建设和扩展。(7)近远期结合，统筹兼顾，全面设计，分期建设。(8)采用先进的节能技术，降低污水处理厂的能耗及运行成本。(9)运行管理方便，运转灵活，并可根据不同的进水水质和出水水质要求调整运行方式和工艺参数，最大限度的发挥处理装置和处理构筑物的处理能力。(10)采用先进、可靠的自动化控制技术，提高污水厂的管理水平，保证污水处理工艺运行在最佳状态，尽可能减轻工人的劳动强度。(11)整体工艺协调优化，而且构筑物的布置结合建筑美学，以适应周围的环境发展。本方案设计的污水处理工艺选择针对x 市工业园区的污水量和污水水质以及经济条件、管理水平考虑适应力强、调节灵活、低能耗、低投入、少占地和操作管理方便的成熟处理工艺。下面将对各种工艺的特点进行论述，以便选择切实可行的方案。2、常规二级处理 污水处理方法的选用是与进水水质特点及排放所要求达到的处理程度密切相关的。因此首先需要分析进水水质的技术性能及各种污染物的去除机理和所能达到的去除程度。x 市工业园污水处理厂进水水质技术性能指标见表 41 表 41 污水厂进水水质技术性能指标表 序号 项 目 比值 1 BOD5COD 0.489 2 BOD5TN 4.4 3 BOD5TP 55 我国现行室外排水设计规范(GB J14 87，1997 版)的表 6.1.2 中给出了污水处理厂的处理效率，见表 4-2。表 4-2 污水处理厂的处理效率 处理级别 处理方法 主要工艺 处理效率(%)SS BOD5 一级处理 沉淀法 沉淀 4 0 55 2 0 3 0 二级处理 生物膜法 初次沉淀、生物膜法、二次沉淀 6090 6 5 9 0 活性污泥法 初次沉淀、曝气、二次沉淀 7 0 90 6 5 95 在常规二级活性污泥法中，不同的污染物是以不同的方式去除。(1)悬浮物(SS)的去除 污水中SS 粒径一般大于1um，在生活污水中的SS 来自人类生活活动中的排泄物和洗涤渣，工业污水中的 SS 来自生产过程中随污水带出的颗粒。污水中 SS 的去除主要靠沉淀作用。污水中的无机颗粒和大尺度的有机颗粒靠自然沉淀作用就可以去除，小直径的有机颗粒靠微生物的降解作用去除，无机颗粒(包括尺度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。为了降低出水中的悬浮物浓度，需要在工程中采用适当的措施，例如选用适当的污泥负荷(FM 值)以保持活性污泥的凝聚及沉降性能，采用较小的二次沉淀池表面负荷，采用较低的出水堰负荷，充分利用活性污泥悬浮层的吸附网络作用等。在污水处理方案选用合理，工艺参数取值合理，单体设计优化的前提下，完全能够使出水指标在 30mgL 以下。(2)生化需氧量(BOD5)的去除 与 SS 一样生活污水中的 BOD5量也是在人类生活活动过程中产生，其与生活水平和生活习惯有关，西方人明显高于东方人，发展中国家低于发达国家。污水中的 BOD5由溶解性、胶体及颗粒性组成。对于典型的城市综合污水，其溶解性 BOD5约占 4050%，胶体和颗粒性的占 5060%，其中颗粒性约占2030%。污水中 BOD5的去除主要是靠微生物的吸附与代谢作用，然后对吸附代谢物进行分离来完成。在活性污泥与污水接触初期，会出现很高的 BOD5的去除率，这是由于污水中有机颗粒和胶体被吸附在微生物表面，从而被去除所至。但是这种吸附作用仅对污水中悬浮物和胶体起作用。对溶解性有机物需靠微生物的代谢来完成，活性污泥中的微生物的有氧的条件下将污水中一部分有机物合成新的细胞，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 CO2和 H2O 等稳定物质，这也是污水 BOD5的降解过程。在这种合成代谢与分解代谢的过程中，溶解性有机物(如低分子有机酸等易降解有机物)直接进入细胞内部被利用，而溶解性有机物则首先被吸附在微生物表面，然后被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。根据国外有关的设计手册资料和国内污水处理厂的实践经验，在污泥负荷0.3kg BOD5kgMLSS.d 时，就很容易做到出水 BOD5保持在 20mg/L 以下。(3)化学需氧量(COD)的去除 可生化CODB随BOD5的去除而去除，如污水中CODNB过高时为达到排放标准除生化处理外还应辅以化学、物理或其他方法去除。为提高不易生化污水的生化性能，需采取措施予以提高，对于某些污水可以通过厌氧水解把污水中大而长的分子链断裂成较小而短的分子链，供微生物代谢以提高污水的可生化性。3、污水脱氮除磷工艺(1)氮的去除 污水脱氮方法主要有物理化学法和生物法两大类，目前生物脱氮是主体，也是城市污水处理中经济和常用的方法，生物脱氮工艺较多，原理一样的；物理化学脱氮主要有折点氯法去除氨氮、选择性离子交换法去除氮氮、空气吹脱法去除氨氮。物理化学脱氮 折点氯化法去除氨氮 折点氯化法去除氨氮是将氯气或次氯酸钠投入污水中，将污水中 NH4N 氧化成 N2 的化学脱氮工艺。选择性离子交换法去除氨氮 离子交换树脂对各种离子所表现的不同新和力或选择性是离子交换的基本条件。目前在污水处理中主要采用沸石天然离子交换物质作为离子交换物质，但该法在国内尚无应用。空气吹脱法去除氨氮 氨吹脱包括三个工艺过程：一是提高污水pH值，将污水中NH4转变为NH3；二是在吹脱塔中反复形成水滴；三是通过吹脱塔大量循环空气，增另气水接触，搅动水滴。该工艺方案主要存在的问题是需对污水调节 pH 值，投加大量石灰，药剂投加量大，另外还产生大量的污泥，增加处理难度和污泥处理量；由于需要大量循环空气，故动力费用较高；该方法在城市污水处理中尚无使用先例，也缺少运行管理经验，因此不推荐采用。综上所述，物理化学法脱氮从经济、管理等方面均不适宜在污水处理中使用。生物脱氮 要达到生物脱氮的目的，完全硝化是先决条件。因为硝化菌属于自养菌，其比生长率明显小于异氧菌的生物率，生物脱氮系统维持硝化的必要条件是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O.18kg BOD5kgMLSS d 及以下时，就可以达到硝化及反硝化的目的。(2)磷的去除 污水除磷主要有生物除磷和化学除磷两大类。对于城市污水一般采用生物除磷为主，必要时辅以化学除磷作为补充，以确保出水的磷浓度在标准以内。化学除磷 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除去。固液分离可单独进行，也可与初沉污泥和二沉污泥的排放相结合。按工艺流程中化学药剂投加点的不同，磷酸盐沉淀工艺可分为前置沉淀、协同沉淀和后置沉淀三种类型。前置沉淀的药剂投加点是原污水进水处，形成的沉淀物与初沉污泥一起排除；协同沉淀的药剂投加点包括初沉出水、曝气池及二沉池之前的其它位置，形成的沉淀物与剩余污泥一起排除；后置沉淀的药剂投加点是二级生物处理之后，形成的沉淀物通过另设的固液分离装置进行分离，包括澄清池或滤池。化学除磷的药剂主要包括石灰、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增加除磷设备，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。因此，在二级生物处理工艺中，仅当出水含磷要求较高时，才考虑化学法辅助除磷。生物除磷 生物除磷是污水中的聚磷菌在厌氧条件下，受到压抑而释放出体内的磷酸盐，产生能量用以吸收快速降解有机物，并转化为 pHB 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。4、本工程除磷脱氮工艺选择 根据x市工业园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(深度)二级生物处理工艺。二、污水处理工艺选择 1、工艺流程的组成 根据污水处理厂进水水质和出水水质的要求，x 市工业园污水处理厂须采用具有二级生物处理才能达到预期的目的。一般情况下，城市污水处理厂的工艺流程包括预处理段、一级处理段、二级生物处理段和污泥处理段。预处理段通常包括粗、细格栅、提升泵房和沉砂池，这是污水处理厂必备的工段。通常，同样的预处理构筑物和设备选择可以满足不同类型的生物处理工艺的预处理要求，在本工程方案选择中，选用同样的预处理段单元构筑物及设备，不再进行论证。一级处理段通常指初次沉淀池，也是机械处理方法。污水进行初沉后，SS 降低 50左右。BOD5相应降 2030，但对于 NH4N 和 TP 的去除很少。初沉后的污水 C：N 及 C：P 的比值都降低许多。虽然初沉池可有效的去 SS、BOD5，降低二级生物处理的工程费和运行费，但由于本工程进水浓度较低，为此，工艺方案的选择中，均按无初沉池的工艺流程进行设计。由于工艺流程中不设初沉池，本工程将生物处理段的污泥龄适当延长至 16 天，一方面完全满足生物除磷脱氮对泥龄的要求，另一方面使污泥得到好氧处理，起到污泥部分稳定的作用。采用这种设计，在目前国情的条件下，可以省去污泥消化系统，这对简化污水厂工艺流程，降低工程投资及运转费是比较现实可行的。因此，工艺流程中将不设置污泥消化处理构筑物。生物处理段产生的剩余污泥将直接浓缩脱水。综上所述，x 市工业园污水处理厂总体工艺流程包括预处理工段、二级生物处理工段和污泥处理工段。本工程方案的选择论证将重点在二级生物处理的工艺方案上。2、主要深度二级生物处理工艺综述 所有二级生物处理工艺都包含厌氧、缺氧、好氧三个不同时交替循环。目前我国城市污水处理新兴工艺虽然层出不穷，但就当前国际上污水处理科技发展现状看，真正革命性的发明尚未出现，并不存在所谓的最先进技术。目前用于城市污水处理采用的工艺大致分为两大类：第一类为按空间进行分割的连续流活性污泥法；第二类为按时间进行分割的间歇式活性污泥法。(1)按空间进行分割的连续流活性污泥法 按空间进行分割的连续流活性污泥法是指各种处理功能如进水、曝气、沉淀、出水在不同的空间(不同的池子)内完成。目前较成熟的工艺有：AO(厌氧好氧)法，A2O 法，UCT(包括 MUCT)法和氧化沟法等。如前所述，此类工艺的关键是在污水处理系统中形成厌氧、缺氧的环境。如果不外加碳源进行脱氮，还需要混合液的回流。主要工艺简述如下：AO 法 AO 法即厌氧好氧活性污泥法。污水在流经二个不同功能分区的过程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有机物和磷得到去除。进水 外排 回流污泥 图 4.1 A/O 法工艺流程简图 回流活性污泥被回流至厌氧区中，污泥中的聚磷菌在厌氧条件下，受到压抑而释放出体内的磷酸盐，产生能量用以吸收快速降解有机物，并转化为 pHB(聚 p 羟丁基酸)储存起来。然后混合液进入好氧区，聚磷菌在好氧条件下降解体内储存的 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，从而达到生物除磷的目的。在具有足够的泥龄的条件下，BOD5在好氧池内被降解的同时，也完成硝化反应。因为回流活性污泥被回流至厌氧区，在好氧区按硝化设计时，该系统也同时具有脱氮功能，其脱氮效率取决于活性污泥回流比。一般认为 AO 工艺有硝化时存在以下缺点：*为了避免回流活性污泥所含硝酸盐氮破坏厌氧系统影响除磷效果，污泥回流量需要控制，因此其脱氮效率有限。也就是说该工艺的主要功能在于除磷。*因为要进行硝化反应，系统的泥龄比无硝化 A0 工艺的要长，从而使除磷效率有所降低。改良型 A0 法 针对AO 法及A2O 法的缺点进行改进，即消除回流活性污泥进行的反硝化，因此需要的反硝化停留时间短、容积小。*取消了混合液回流，避免了内回流带来的稀释作用，提高了硝化过程的反应速率，增加了系统效率，减少了反应池容积。*因为取消了混合液回流，与 A2O 法相比，使系统得到了简化，降低了基建费用，同时也降低了能耗。*改良型 AO 法可以很好地将生物除磷要求高负荷、生物脱氮要求低负荷有机地结合在一起。改良 A2O 工艺 改良A2O 工艺系在常规A2O法基础上改进而成。即在常规A2O 法的厌氧区前增加一个选择区(预缺氧区)，回流污泥先进入选择区，其目的是消除回流活性污泥对厌氧区的不利影响，提高除磷效率，这一点与改良 AO 的优点相同；同时，改良 A2O 工艺保留了常规 A2O 法的混合液内回流，从而保证脱氮效果。因此可以认为，改良 A2O 工艺同时具有较好的脱氮和除磷效果。进水 出水 污泥回流 图 4.2 改良型 A2/O 法工艺流程简图 倒置 A2O 工艺 倒置A2O 工艺的池型布置与常规A 2O 相同，其区别只是在于取消了混合液的回流，但是为了达到反硝化除氮的目的，必须加大活性污泥的回流量，以满足脱氮要求。进水 出水 污泥回流 150250 图 4.3 倒置 A2/O 法工艺流程简图 倒置 A2O 工艺与常规 A2O 工艺相比，其优点在于将常规 A2O 工艺的污泥回流系统与混合液回流系统合二为一，组成了唯一的污泥回流系统，使得工艺流程得到简化，也减少了管理点。倒置 A2O 工艺的缺点是：*缺氧区、厌氧区的进水分配比例较大(一般为 3：1 左右)，碳源种类的分配不尽合理。*污泥回流比较大，一般为(1.52.5Q)，对系统反应物的稀释作用依然存在。厌氧池 缺氧池 好氧池 二沉池 25 75 混合液内回流 选择区 厌氧池 缺氧池 好氧池 二沉池 7090 1030 混合液内回流 厌氧区 好氧区 二沉池*与混合液回流相比，污泥回流所需水泵扬程更大，因此其能耗相对于常规 A20 更大，运行费用也更高。*由于污泥回流比很大，通过二沉池底流排出的固体量大大增加，因此倒置 A20 工艺的二沉池面积将会有较大的增加。MUCT 工艺 UCT(university of Cape Town Process)活性污泥法是一种强化生物工艺，是对 A2O 工艺的改进。针对A2O 工艺直接将活性污泥回流至厌氧池会降低厌氧池的效率，使得所需的厌氧池容积较大的问题，UCT 工艺活性污泥回流至缺氧池的前端，以便在缺氧条件下充分去除回流活性污泥中的硝酸盐后，再将活性污泥回流至厌氧池，完全可以做到硝酸盐的零回流，从而使厌氧池释放磷的效率大大提高，强化了处理系统的除磷效果。MUCT 活性污泥法，是对 UCT 工艺的进一步改进。其改进的要点是：进一步对厌氧段、缺氧段的设置方式、污泥回流方式进行了优化，增强了EBPR 的可靠性，同时提高了运转的灵活性，可以使生物工艺满足不同水质、不同季节的需要。进水 出水 污泥回流 图 4.4 倒置 MUCT 工艺流程简图 与 A2O 法相比，UCT 工艺不同之处在于污泥先回流至缺氧池，而不是厌氧池，再将缺氧池部分混合液回流至厌氧池，从而减少了回流污泥中硝酸盐对厌氧放磷的影响。MUCT 工艺的缺点在于增加了一级污泥回流，使系统更为复杂能耗更高。同时该工艺也未能很好解决系统反应物的稀释问题。(二)按时间分割的间歇式活性污泥法 传统的 SBR 是一个间歇式的活性污泥系统，曝气池与沉淀池合二为一。SBR 工艺的一个完整的操作过程，亦即每个间歇反应器在处理废水时的操作过程包括如下五个阶段：进水期(或充水期)反应期沉淀期排水排泥期闲置期。SBR 工艺的特点如下：生物反应和沉淀均在一个构筑物内完成，工艺流程简单，节省占地，造价低；良好的处理效果；具有较高的脱氮除磷效果；对进水水质的波动具有较好的适应性；污泥沉降性能好，极不易发生污泥膨胀；SBR 还派生出一系列 SBR 的改型如 Unitank、MSBR、ICEAS 等。MSBR MSBR 工艺是一种改良型序批式活性污泥法，是八十年代后期发展起来的技术。MSBR 工艺的实质是 A2O 系统后接 SBR，是二级厌氧，缺氧和好氧过程，连续进水、连续出水。因此其处理效果较好。据其发明人介绍，在常规的城市污水条件下，其出水 TP 可低于 1.Omg L。该工艺的主要缺点是设备众多，空气堰制造技术复杂，投资较大。因此该工艺适合于出水要求(尤其对磷)非常严格、经济发达的地区使用，如深圳盐田污水厂即是采用该工艺。CAST CAST 反应器工艺是以生物反应动力学原理及合理的水力条件为基础而开发的一种具有系统组成简单、运行灵活和可靠性好等优良特点的废水处理新工艺，尤其适合要求脱氮除磷处理的中小型城市污水处理厂。CAST 的整个工艺为一间歇式反应器，在此反应器中进行交替的曝气一不曝气过程的不断重复，将生物反应过程及泥水的分离过程结合在一个池子中完成。因此，它是 SBR 工艺及 ICEAS 工艺的一种最新变型。CAST 反应器由二个区域组成：生物选择区、主反应区。生物选择区是设置在 CAST 前端的小容积区，通常在厌氧或兼氧条件下运行。主反应区下部为兼氧区不仅具有辅助厌氧或兼氧条件下运行的生物选择区对进水水质水量变化的缓冲作用，同时还具有促进磷的进一步释放和强化以硝化作用。主反应区则是最终去除在机物的场所。CAST 工艺脱氮除磷的原理为：除磷是靠厌氧捕捉选择区(预反应区)和曝气反应区(主反应区)完成。硝化和反硝化在主反应区完成。从充水曝气开始，溶解氧(DO)浓度从 OmgL 逐渐增加到 0.2mgL 的过程中，大约有50的时间其DO 接近于零，约30时间DO 在1mgL 左右，约 20时间DO 在2mgL 左右。DO 能否进入微生物絮体内，取决于絮体大小和活性污泥的耗氧速率。一般情况下，耗氧速厌氧池 缺氧池 好氧池 二沉池 0.30.5Q 度较快，当DO 含量不高时，溶解氧很难进入絮体内部，这样在絮体内形成了微缺氧环境，而硝化产生的较多浓度梯度的 NO3N 入絮体内部，使絮体内部发生反硝化作用，使硝化反硝化过程同时发生。无需专设缺氧区和内回流系统。CAST 工艺与传统 SBR 工艺的不同之处在于：a.CAST 工艺在进水阶段不设单纯的充水过程或缺氧进水混合过程；b.在反应器的进水处设一生物选择器。生物选择器是一容积较小的污水污泥接触区，进入反应器的污水和从主反应器内回流的活性污泥(回流量仅为 20)在此相互混合接触。生物选择器的设置严格遵循活性污泥种群的反应动力学规律，创造合适微生物生长的条件并选择出絮凝性微生物，因而可更有效地保持污泥的良好沉降性能；c.系统是通过滗水器连续出水的，效果稳定；d.可通过调节曝气强度而同时实现硝化和反硝化过程。CAST 工艺与传统的活性污泥处理工艺及 SBR 工艺相比，具有以下四个方面的特征：a.根据生物选择原理，利用与主反应区分建或合建、位于系统前端的生物选择器对磷的释放、反硝化作用及对进水中有机物的快速吸附及吸收作用，增强了系统运行的稳定性；b.可变容积的运行提高了系统对水量水质变化的适应性和操作的灵活性；c.根据生物反应动力学原理，采用多池串联运行，使废水在反应器的流动呈现出整体推流而在不同区域内为完全混合的复杂流态，不仅保证了稳定的处理效果，而且提高了容积的利用率；d.通过对生物速率的控制，使反应器以厌氧一缺氧一好氧一缺氧一厌氧的序批方式运行，使其具有优良的脱氮除磷效果，降低了运转费用。3、本工程污水处理工艺 根据上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综述可以看出，各种污水处理工艺都有其适用性及优缺点。根据“城市污水处理及污染防治技术政策(建城2000124 号)，对于二级强化处理，“日处理能力在 1 0 万立方米以下的污水处理设施，除采用 AO 法、A2O 法等技术，也可选用具有脱氮除磷功能的氧化沟法、SBR 法、水解好氧法和生物滤池法等”。根据 x 市工业园污水处理厂进出指标的要求及 x 市实际情况，污水处理工艺宜选择成熟、稳妥、易于维护管理、运行费用低的工艺。根据近年来国内外专家的论证与实际工程的运行情况，CAST 工艺是公认的高效、简化的污水处理工艺，是中小型污水处理厂的首选工艺。通过上述章节的工艺论证和针对本工程情况进行分析，认为本工程中采用 CAST 工艺合理可行。CAST 工艺流程简图见下图：栅渣外运处理 沙渣外运处理 加药 进水 出水 图 4.5 CAST 工艺流程简图 污水首先进入粗格栅去除较大渣物后，进入细格栅，以保证后续处理构筑物的正常运行，再经过沉砂池的处理。以上部分主要去除水中的悬浮物或漂浮物以及砂粒，为污水的预处理阶段。污水经沉砂后配水到 CAST 反应池进行污水生物处理。后设消毒池和污泥泵房。CAST 反应池出水流入消毒池进行消毒，达标后经取样池和测流槽排放。剩余污泥由泵送入污泥池，然后进入脱水机房进行机械浓缩脱水、泥饼外运、卫生填埋。第二节 污泥处理方案论证 一、污泥处理工艺选择 根据污水处理推荐方案，本工程经脱水后产生的污泥量约为 200kg/d（含固率 20%）。污水处理过程中产生的污泥，有机物含量较高，并且很不稳定，易腐化，含有大量病菌及寄生虫，若不经妥善处理和处置将造成二次污染，必须进行必要的污泥处理和处置，污泥处理的目的是：1、减少部分有机物，使污泥稳定化。2、减少污泥体积，降低污泥后续处置费用。3、尽可能利用污泥中可用物资，回收能源。目前国内外城市污水厂污泥最终处置和利用不外乎农用，卫生填埋、焚烧、抛海以及经必要的处理后作建材利用的几种途径，其中焚烧、抛海的方法受到能源消耗，海洋污染等因素的限制，不予提倡。粗格栅池 集水池 消毒池 CAST 反应池 取样池 测流槽 水质调整池 沉沙池 细格栅池 加氯设备 污泥利用于建材的实验，近年来进行了不少研究，但尚未进入生产应用阶段。因此，目前城市污水厂污泥的出路还是应立足于农业应用以及卫生填埋的方法。城市污水厂污泥由于有机物含量高，有较大的肥用价值，长期以来在污泥农用方面做了大量工作，但是化肥的使用在农业上已相当普及，与化肥相比，污水厂污泥由于含水率偏高，在运输、储存和使用中带来诸多不便，同时农用污泥大多不经必要无害化处理，造成了一些环境污染或疾病传播的问题，影响了农民的积极性。所以，污水厂污泥作为农用必须加强对卫生标准的控制，一般可经过中温消化处理方法。污泥的卫生填埋是解决污水厂污泥的另一途径。由于填埋处置具有适用范围较广，技术、工艺、设备较简单，运行管理较方便等优点，特别是与城市生活垃圾一起处置更是一种比较经济可靠的处理方式，采用该方法在实施中也要采用卫生的填埋技术，堆场技术包括：防渗衬层、表层封土及渗出水及气体的收集处理设施，防止并减少了二次污染的产生。城市卫生填埋是另一系统工程不属于本范围。城市污水厂污泥用卫生填埋的方式，则污水厂污泥原则上可不考虑中温消化，但必须进行污泥浓缩及脱水，尽可能减少污泥体积。根据本工程的污泥处理要求，拟采用的污泥处理工艺流程为：剩余污泥污泥浓缩池储泥池污泥脱水外运或 剩余污泥储泥池污泥浓缩、脱水一体化外运。根据以上污泥处理工艺，因污泥脱水设备的不同而采用如下三个方案进行污泥处理方案比选。方案 A：带式压滤机 带式压滤机是连续运转的固液分离设备，污泥中投加絮凝剂絮凝，经重力脱水，滤布辊轮挤压脱水后，泥饼随滤布运行到卸料辊时落下，见流程。方案 B：离心脱水机 污泥从空心转轴的分配孔进入离心机，依靠转筒高速旋转产生的离心力，利用固液比重不同达到分离固液的目的，见流程。方案 C：浓缩脱水一体机 将浓缩与脱水两种功能组合在一个系统中进行污泥处理，污泥首先进入浓缩机，在浓缩机入口处形成泥卷，污泥中的水通过重力进入滤液池，转鼓内的螺旋输送机将浓缩后的污泥以一斜槽被送至压滤机进行脱水，见流程。二、污泥处理方案比较 污泥处理三方案参数见下表。污泥处理工艺参数表 表 5-3 工艺参数 方案 A 方案 B 方案 C 1.污泥浓缩池 污泥浓缩池数量（座）设计污泥流量（m3/d）污泥量（kg/d）平面尺寸 X 有效水深（m）污泥固体负荷（kg/m2.d）停留时间（h）2 1000 6000 D12X3.5 30 16.8 2 1000 6000 D12X3.5 30 16.8 无 2.储泥池 储泥池数量（座）平面尺寸 X 有效水深（m）1 D7.5X3.5 20 1 D7.5X3.5 20 1 D7.5X3.5 20 停留时间（h）3.污泥脱水机房 污泥脱水机房数量（座）平面尺寸（m）污泥脱水机数量（座）1 28X18 2 1 28X18 2 1 28X18 2 污泥处理方案综合比较表 表 5-4 比较项目 方案 A 方案 B 方案 C 工艺特点 脱水效率较好，附属设备少 脱水效率好，结构紧凑，在密闭状态下运行，能长期自动连续运转 脱水效率较好，可不设浓缩池 运行费 相对最低 相对最高 相对居中 投资 相对较少，710.6万元 相对居中，754.2 万元 相对较高，781.8 万元 占地 稍多 稍多 稍少 噪声 较轻 较大 较轻 管理工作条件 操作管理方便，工作条件差 操作方便，工作条件较好 操作方便，工作条件好 通过以上比较可以看出，尽管方案 C 在投资上稍高，但不必设浓缩池，为避免浓缩池臭气对周围环境影响，推荐采用方案 C。第六章 工程设计方案 第一节 总体布置 一、污水处理厂总平面布置 x 市工业园污水处理厂东西长 220m，南北长 176m，污水由西北侧进入污水处理厂，出水向南排入赣江。总图布置中既考虑到城市污水的来向及其处理后的排水方向，同时兼顾风向、地形，以利于创造较好的生活工作环境。x 市常年主导风向为东北风，夏季主导风向为偏南风，因此原则上将辅助建筑布置于厂区北部，位于常年风向上风，污水处理建筑物布置在厂区中部，污泥处理区布置在厂区西南侧，位于常年风向下风，这样污水处理中产生之恶臭对厂前区影响较小。同时根据厂址地形条件及气象条件，生产工艺流程，厂区总平面布置力求达到生产安全，工艺流程合理，功能分区明确，尽量做到厂区环境美化和建筑物实用与美观相协调统一。二、污水处理厂高程布置 1、污水将一次提升后借重力流经各处理构筑物，并尽量减少提升高度节约能源。2、污水处理厂设计地面标高在满足