污水处理站工艺及设备方案选型方案.pdf

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1、第一章 工艺及设备方案选型 根据台州南污水处理站设计进出水水质及各污染物的去除率要求可见，污水处理站处理工艺需满足污染物高去除率的要求，选取工艺时需重点关注 CODcr、NH3-N、TN 和 TP 等污染物的去除。第一节 工艺方案选型的原则 本项目污水处理工艺的选择遵循以下原则：1.严格遵照国家及地区环保部门有关法律、法规。2.采用适宜的处理工艺，最大程度的发挥本项目的社会效益、经济效益、环境效益。3.污水处理工艺力求技术先进可靠、经济合理、操作简单、高效节能、在确保污水处理效果的前提下，最大限度的减少工程投资和日常运行费用。4.选择国内外先进、可靠、高效、运行管理方便、维护维修简便的水处理专

2、用设备。5.污水处理工程在整体布局合理与周围环境相协调的前提下，全面做到结构紧凑、工艺流畅。6.在建设范围内，污水站总平面布置要符合总体规划，减少占地面积并且要与周围景观环境相协调，并合理预留将来的发展用地。7.污水处理工艺有一定的抗冲击负荷能力，既能短时间适应水量冲击负荷也能适应水质的冲击负荷。第二节 工艺方案选型与介绍 本项目对污水 CODcr、BOD5、SS 的去除率要求较高，同时要求能够脱氮除磷。因此，本项目应选用对脱磷除氮具有较好效果的生物处理工艺。脱氮除磷工艺的类型和实施方式多种多样，各有千秋，其适用范围和应用的边界条件也存在一定的差异，在实际应用中需要因地制宜，灵活掌握。目前，常

3、用的比较典型的污水脱氮除磷工艺主要有：各种氧化沟工艺，A2O工艺，SBR 工艺及 MBR 工艺等。从上述各工艺的机理看，每个工艺各具特点，均可实现除磷脱氮，根据本项目污水处理站的处理规模及出水水质要求，结合本项目选用处理工艺特点及当地的实际情况，应选用技术先进且成熟可靠的污水处理工艺，从上述诸多工艺中筛选出氧化沟工艺、A2O 工艺及 MBR 工艺作为本项目的比选方案，进行比较，从中确定推荐方案。招标文件中，未选氧化沟工艺主要是考虑氧化沟工艺占地面积较大，不适用小规模污水处理站，本站选用 A2O+MBR 工艺，主要考虑以下因素。一、A2O 工艺 A2O 工艺，是英文 Anaerobic-Anox

4、ic-Oxic第一个字母的简称。按实际意义来说，本工艺称为厌氧-缺氧-好氧法更为确切。A2O 工艺流程图 该工艺在厌氧好氧除磷工艺(A/O)中加一缺氧池，将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以达到硝化脱氮的目的。A2O 法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成：一是除磷，污水中的磷在厌氧状态下(DO0.3mg/L)，释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统。二是脱氮，缺氧段要控制 DO80%95%9095%8595%9095%24 小时无人连续运行 可以 不可以 不可以 不可以 根据分析比较与综合考虑该废水的实际情况，污泥浓缩脱水采用叠螺污泥脱水机。其具有以下优点：

5、1.能自我清洗，不阻塞，低浓度污泥直接脱水，无很大异味；转速慢，省电，无噪音和振动；实现全自动控制，24 小时无人运行。2.处理效果稳定，泥饼含固率都可保证在20%以上。3.故障率极低，操作时间短，简单容易。4.占地面积小，安装方便。5.用电量小，冲洗水少，用药量基本相当，相对运行成本低。6.现已国产化，进口设备的易损件部分也可在国内加工制作。综上所述，本上程污泥处理工艺推荐采用占地小，用水少、电耗少且方便管理的叠螺脱水机脱水方案。经脱水之后污泥含水率低于80%，暂考虑运往河东污泥厂进行处置，有效防止二次污染。第四节 消毒工艺选择 一、工艺概述 目前，从水体消毒的种类来说，有氯气、次氯酸钠、漂

6、白粉、二氧化氯、三氯异氰尿酸、双氧水、臭氧等药剂和方式，此外还有碘水、高价氧化水、紫外线消毒等一些手段。在所有的消毒剂中，尽管氯气最为经济，但是，由于氯气运输、管储方面的不安全；而且在投加上气体同水体的溶解性较低，氯气瓶气压不断变化，存在投加计量不够准确的问题；加之，氯气等气体的极强扩散性对环境存在毒害作用，游离氯的高活性同许多有机物容易形成诸如三氯甲烷、四氯化碳、二恶因等一类致癌的氯代有机化合物，造成环境的第二次污染，故而，取消液氯的主张越来越多，也日益受到人们的关注。众所周知，次氯酸钠液是一种非天然存在的强氧化剂。它的杀菌效力比氯气更强，属于真正高效、广谱、安全的強力灭菌、杀病毒药剂。已经

7、广泛用于包括自来水、中水、工业循环水、游泳池水、医院污水等各种水体的消毒和防疫消杀。同其他消毒剂相比较，次氯酸钠液非常具有优势。它清澈透明，互溶于水，彻底解决了象氯气、二氧化氯、臭氧等气体消毒剂所存在的难溶于水而不易做到准确投加的技术困难，消除了液氯、二氧化氯等药剂时常具有的跑、泄、漏、毒等安全隐患，消毒中不产生有害健康和损害环境的副反应物，也没有漂白粉使用中带来的许多沉淀物。正因为有这些特性，所以，它消毒效果好，投加准确，操作安全，使用方便，易于储存，对环境无毒害、不产生第二次污染，还可以任意环境工作状况下投加。但次氯酸钠液不易久存（有效时间大约为一年），加之从工厂采购需大量容器，运输繁琐不

8、便，而且工业品存在一些杂质，溶液浓度高也更容易挥发，因此，次氯酸钠多以发生器现场制备的方式来生产，以便满足配比投加的需要。单就次氯酸钠发生器来说，国内已于 1990 年 1 月 12 日发布了 GB 12176-1990 国家标准。是一种已经认可、技术非常成熟、工作十分稳定、并有权威资料可查询的产品。诸多实际应用已经证明，次氯酸钠发生器是一种运行成本很低、药物投加准确、消毒效果极佳的设备。目前，次氯酸钠发生器作为一种安全实效的常规水处理设备已广泛应用于各个领域的消毒处理环节。二、消毒机理 通常消毒方法可分为物理法和化学法。物理法包括加热、紫外线、或射线照射、分子筛等；化学法主要采用强氧化剂如氯

9、气、二氧化氯、臭氧、高锰酸钾、氯胺、次氯酸钠等化学药剂。长久以来，由于化学法具有容易实现、成本低的优点，所以使用较多，而液氯作为廉价的消毒剂有着最广泛的应用。但氯气是一种具有强烈刺激性的有毒气体，在运输和使用过程中易发生泄漏和爆炸。由于氯氧化性强，易与水中有机物发生反应，对消毒产生干扰，另外其反应产物卤代烃、氯仿、三卤甲烷、多氯联苯等物质对人畜有毒害，许多还是致死、致畸、致突变的“三致”物质。现在国际上许多国家和地方政府已限制氯及其衍生物的使用。鉴于此，人们对其他的代用消毒剂产生了很大的兴趣并进行了广泛的研究，其中二氧化氯消毒、紫外线消毒、次氯酸钠消毒在最近几年应用最为广泛。(一)二氧化氯消毒

10、 二氧化氯于 1811 年首先由 Humphry Davy 用氯酸钾与硫酸反应时发现。1921年被用于纸浆的漂白。在水处理中的应用始于 1944 年，当时美国的 Niagara Falls水厂为控制水中藻类繁殖与酚污染所产生的气味，率先使用二氧化氯获得成功。目前在欧美国家，二氧化氯在水厂中的使用已日趋普遍。二氧化氯（ClO2，分子量 67.47）是一种黄绿色气体，具有与氯相同的刺激性气味，其沸点为 11，凝固点为-59。二氧化氯的气体极不稳定，在空气中浓度为 10%时就有可能发生爆炸，在4550时会剧烈分解。二氧化氯的水溶液在较高温度与光照下会生成 ClO2-与ClO3-，因此应在避光低温处存

11、放。二氧化氯溶液浓度在 10g/L 以下时，基本没有爆炸的危险。由上可知，二氧化氯的气体和液体都极不稳定，不能象氯气那样装瓶运输，只能在使用现场临时制备。研究表明，将二氧化氯吸收在含特殊稳定剂（如碳酸钠、硼酸钠及过氧化物）的水溶液中，制成稳定的二氧化氯溶液，浓度在 2%5%，该溶液可长期进行贮存，无爆炸的危险，使用也很方便。与氯不同，二氧化氯的一个重要特点是在碱性条件仍具有很好的杀菌能力。由于二氧化氯不会与氨反应，因此在高 PH 值的含氨的系统中可发挥极好的杀菌作用。而且二氧化氯对藻类也具有很好的杀灭作用。关于二氧化氯的杀菌机理，有很多解释。有人认为二氧化氯会附着在细胞壁上，然后穿过细胞壁与含

12、疏基的酶反应而使细菌死亡。二氧化氯会很快地抑制蛋白质的合成，在与二氧化氯接触的几秒钟之后，细胞就不能将用 C14标记的氨基酸合成为蛋白质。就运行成本而言，二氧化氯消毒成本要比氯、次氯酸钠成本要高。(二)紫外线消毒 紫外线用于水的消毒，具有消毒快捷，不污染水质等优点，因此近年来越来越受到人们的关注。目前在欧洲已有两千多座饮水处理厂采用紫外线进行消毒。同时，紫外线技术在高纯水制造工艺中得到了非常广泛的应用，尤其是微电子工业高纯水系统，几乎已离不开紫外线杀菌装置。展望未来，紫外线技术在 21 世纪仍将是人们所关注的消毒技术之一。水的紫外线消毒，是通过紫外线对水的照射进行的，是一个光化学过程。光子只有

13、通过系统中分子的定量转化而被吸收后，才能在原子和分子中产生光化学变化。换句话说，若光没有被吸收则无效。当紫外线照射到微生物时，便发生能量的传递和积累，积累结果造成微生物的灭活，从而达到消毒的目的。紫外线消毒的设计要求 内容 设计要求 适用条件 1.漂白粉和氯气供应不足的偏远地 2.处理水不允许含氯离子时 灯管 1.由石英玻璃制成，按灯管工作时管内的汞蒸气压力，分为高压和低压汞灯。高压灯管单位时间可消毒的水量较低压灯管为多，紫外光主波长为 253.7nm。2.预计灯管有效寿命为 12000h，连续运行和电压减光运行可延长紫外灯管寿命，经常开关将减少灯管寿命；最佳运行温度约为 40，温度更高或更低

14、会影响紫外光的输出功率，温度改变 1 约降低 1%3%的紫外输出功率，灯管温度过高还可使灯管外面的聚四氟乙烯或石英套管表面结垢而污染。通过以上分析可知，紫外线应用于污水消毒有一定的局限性，会受到出水色度、浊度等的影响而降低杀菌效果。同时，在使用紫外线消毒时，还会出现微生物的光复活现象。在紫外线消毒器中，各种不同的微生物均由于紫外线的照射受到损伤以致死亡。但任何生物均对损伤有一定的修复能力，微生物也不例外。微生物的紫外线损伤能被可见光所逆转即称为光复活，有效的波长范围包括330480nm 的可见光和近紫外光。修复情况因微生物和受紫外线的打击程度而异。一些缺乏光复活酶的微生物无光复活。紫外线的照射

15、剂量增加，光复活率降低，当照射剂量达到 60000W/cm2时，大肠杆菌的光复活消失。光复活的机制是：在光复活酶的作用下，连接在一起的可以光产物胸腺嘧二聚体解聚而形成单体，使 DNA 恢复其能力；此外，用未损伤的核苷酸代之，使 DNA 恢复正常功能和结构以及在 DNA 复制时将损伤部位忽略和绕过，实现切割修复和重组修复。为了避免光复活现象，紫外线消毒器应保证一定的紫外线辐照剂量，消毒器应安装在水箱的出水管上，经消毒后的水随取随用，避免与光长时间接触。另外，石英套结垢也是紫外线消毒器运行时存在的一个问题。石英套结垢会降低紫外线的穿透能力，从而大大地降低其杀菌效果。(三)次氯酸钠消毒 不同的药剂具

16、有不同的性能和特点，氯气、次氯酸钠、二氧化氯和臭氧在物理化学性能上，以及实际使用中都有很大的区别。就这几种消毒剂的应用来讲，次氯酸钠最为安全有效，易于储存，使用最为方便。次氯酸钠的分子式是 NaOCl，属于强碱弱酸盐，它清澈透明，是一种能完全溶解于水的液体。次氯酸钠消杀最主要的作用方式是通过它的水解形成次氯酸，次氯酸再进一步分解形成新生态氧O，新生态氧的极强氧化性使菌体和病毒上的蛋白质等物质变性，从而致死病源微生物。其实，氯气消毒的原理也主要是以产生出次氯酸，然后释放出新生态氧O的方式。根据化学测定，PPM 级浓度的次氯酸钠在水里几乎是完全水解成次氯酸，其效率高于 99.99%。其过程可用化学

17、方程式简单表示如下：NaClO+H2O HClO+NaOH HClO HCl+O 其次，次氯酸在杀菌、杀病毒过程中，不仅可作用于细胞壁、病毒外壳，而且因次氯酸分子小，不带电荷，还可渗透入菌（病毒）体内，与菌（病毒）体蛋白、核酸、和酶等有机高分子发生氧化反应，从而杀死病原微生物。R-NH-R+HClO R2NCl+H2O 同时，次氯酸产生出的氯离子还能显著改变细菌和病毒体的渗透压，使其细胞丧失活性而死亡。就消毒而言，次氯酸钠液还是具有明显优势的。作为一种真正高效、广谱、安全的強力灭菌、杀病毒药剂，它同水的亲和性很好，能与水任意比互溶，它不存在液氯、二氧化氯等药剂的安全隐患，且其消毒效果被公认为和氯气相当加之其投加准确，操作安全，使用方便，易于储存，对环境无毒害，不存在跑气泄漏，故可以在任意环境工作状况下投加。就运行成本而言，采用次氯酸钠消毒的运行成本费用是很低的，几乎与氯气消毒相差无几。通过上述比较，次氯酸钠具有投加准确、操作安全、使用方便、易于储存、运行成本低、对环境无毒害、不存在跑气泄漏的优点。因此本项目推荐采用次氯酸钠消毒方案。第五节 管材选择 本站污水管道在资金费用中占比较少，直接选用高密度聚乙烯管（HDPE），管径 DN200-DN400。