氧化沟活性污泥法污水处理工程技术规范编制说明化工标准规范.pdf
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1、 氧化沟活性污泥法污水处理氧化沟活性污泥法污水处理 工程技术规范编制说明工程技术规范编制说明 (征求意见稿)附件附件四:四:行业文档手册商业分析研究报告文档分析报告文档行业文档手册商业分析研究报告文档分析报告文档 2 目目 次次 1 标准制定工作概述标准制定工作概述.3 1.1 规范名称的变更说明.3 1.2 任务来源和工作过程.3 1.3 制定本标准的目的与意义.3 1.4 法律和技术依据.4 1.5 编制原则.5 2 氧化沟活性污泥法工艺的特点及现状氧化沟活性污泥法工艺的特点及现状.5 2.1 氧化沟工艺的发展及国内外应用现状.5 2.2 氧化沟工艺的主要特点.6 2.3 氧化沟的主要工艺
2、形式.7 2.4 氧化沟工艺典型工程实例.9 2.5 全国部分氧化沟工艺污水处理厂一览表.12 3 规范的主要内容说明规范的主要内容说明.12 3.1 氧化沟工艺类型.12 3.2 氧化沟工艺的适用性.13 3.3 氧化沟的适用处理规模.13 3.4 设计流量和设计水质.13 3.5 预处理的选择.14 3.6 普通氧化沟工艺设计参数.14 3.7 氧化沟工艺的曝气设备.15 3.8 检测和控制.17 3.9 施工与验收.17 3.10 运行与维护.17 4 经济评估经济评估.19 5 实施本规范的管理措施建议实施本规范的管理措施建议.20 附件:全国部分氧化沟工艺污水处理厂一览表附件:全国部
3、分氧化沟工艺污水处理厂一览表.21 行业文档手册商业分析研究报告文档分析报告文档行业文档手册商业分析研究报告文档分析报告文档 31 标准制定工作概述标准制定工作概述 1.1 规范名称的变更说明规范名称的变更说明 开题论证报告中规范名为活性污泥法处理污水工程技术规范(氧化沟法),根据专家意见,变更为氧化沟活性污泥法污水处理工程技术规范.1.2 任务来源和工作过程任务来源和工作过程 国家环境保护标准“十一五”规划指出,用 5 年的时间,基本建立起我国环境工程技术规范标准体系,提升我国环境工程技术标准化及管理水平。到 2008 年,基本完成基础规范、通用技术规范、工艺方法类规范的编制工作,到 201
4、5 年基本完成重点行业污染治理工程技术规范,逐步建立中国最佳可行技术体系。2005 年国家环保总局下达了环境工程技术规范的编制任务,由安徽国祯环保节能科技股份有限公司作为第一编制单位承担氧化沟污泥法污水处理工程技术规范标准的研究、编制任务,参编单位还有中国环保产业协会(水污染治理委员会)、湖南省建筑设计、武汉市武控系统工程有限公司。编制工作从国内外相关标准和文献的资料调研开始,对国内外氧化沟相关的规范、技术资料和工程实例进行了广泛的调研,编制了开题报告和编制大纲。2006 年 9 月,国家环保总局科技司在京组织召开开题论证会,与会专家认为工作基础扎实、技术路线合理、编制方案可行,同意开题。20
5、07 年 10 月,形成了规范初稿,经专家讨论、修改后,于 2008 年 2月报中国环保产业协会。2008 年 3 月,中国环保产业协会组织召开初审会,会议认为考虑到我国幅员辽阔,各地水质、气候差距较大,主要设计参数还应征求更多设计单位的意见。为此,国家环保总局科技司于 2008 年 4 月在京组织召开了活性污泥法设计参数研讨会,到会的有全国各大市政设计院、水务公司和污水厂运行企业的代表。会后,按照专家意见,反复修改,于 2008 年 6 月形成征求意见稿和编制说明。1.3 制定本标准的目的与意义制定本标准的目的与意义 环境保护标准化是我国环境保护一项重要发展战略,建立与国际接轨的环境工程服务
6、技术标准体系和环境技术评估体系,是当前加快环境保护标准化步伐的一项重要任务。它对于提升我国环境工程服务业的国际竞争能力,规范环境工程服务业市场,保证环境工程建设和运行管理质量,为环境管理提供技术支撑和保障具有重要意义。环境工程服务技术标准包括工程类技术标准和产品类技术标准两个大类,是环境工程立项、科研、招投标、设计、建设施工、验收、运行全过程服务的技术依据。在工程类技术标准方面,目前只有有关部门制定了 20 余项与城市污水、垃圾等相关的工程建设设计规范,整体上我国环境服务业领域标准化工作仍是一个薄弱环节。氧化沟工艺目前在我国城市污水和工业废水处理工程实践中已得到广泛应用。很多管理行业文档手册商
7、业分析研究报告文档分析报告文档行业文档手册商业分析研究报告文档分析报告文档 4部门、设计部门、技术研究单位,在从事氧化沟法的设计和运行管理工作中也积累了一些的实际经验,但是目前国内尚缺乏可操作性的技术规范用以指导氧化沟法污水处理设施的建设与运行。据调查发现,由于长期以来缺乏规范指导,无论是工程建设还是设施运行管理方面都在工艺方法正确应用上存在一些问题,影响了投入巨资建设起来的污水处理设施充分发挥效能。因而,总结国内外氧化沟技术发展与应用的经验,编制氧化沟法技术规范,对正确应用和科学管理氧化沟工艺的污水处理厂(站)具有积极的意义。使基于氧化沟工艺的污水处理设施从建设到运行全过程能够有一个技术规范
8、进行控制,对于保证氧化沟工艺处理工程的建设建设质量,保证氧化沟工艺的稳定运行,以及保证环境保护主管部门有序监管都具有重要的意义。另外,本规范的编写也是污废水处理工艺方法标准体系建设的重要内容。1.4 法律和技术依据法律和技术依据 在国家现行建设项目环境保护条例和相关环境监督管理法律法规中,对环境保护设施的建设与正确使用均提出了要求。本规范属于环境污染治理工艺方法规范,是国家环境标准体系之环境工程技术规范的一个组成部分,与环境污染治理工程技术规范并用,将为环境保护设施的建设、运行以及环境监督管理的标准化提供技术支撑。本规范的编制以国家环境保护现有法律、法规、标准为主要依据,同时参考水处理行业其他
9、相关的技术规范和设计手册,结合国内外有关氧化沟建设运行的文献以及调研取得的国内氧化沟运行情况数据资料,总结编制了本规范。其中涉及的法规、标准主要有:(1)GB 8978 污水综合排放标准(2)GB 18918 城镇污水处理厂污染物排放标准(3)GB 50014-2006 室外排水设计规范(4)GB 50015 建筑给水排水设计规范(5)CECS112-2000 氧化沟设计规程(6)GB 50053 10KV 及以下变电所设计规范(7)GB50334 城市污水处理厂工程质量验收规范(8)CJ 3025 城市污水处理厂污水污泥排放标准(9)CJJ 60 城市污水处理厂运行、维护及其安全技术规程(1
10、0)城市污水处理工程项目建设标准(修订)(2001 年)安徽国祯环保节能科技股份有限公司在“十五”期间参加了国家 863“城市污水氧化沟处理工艺的设备成套化研究”科研课题,是国内最大的曝气、推流(搅拌)设备生产供应商,承担中华人民共和国机械行业标准 JB/T106702006 倒伞型表面曝气机标准的编制,现已经发布。目前公司旗下运营的有十二大污水处理厂,其中长沙、徐州、广东等地三座污水厂采用的是氧化沟工艺,公司在环保节能设备、产品、技术、工艺的研究开发;污水处理设备、产品的生产制造与工艺技术的推广应用;污水处理工程总包建设和污水处理设施运营等积累了比较丰富的经验和技术资料。行业文档手册商业分析
11、研究报告文档分析报告文档行业文档手册商业分析研究报告文档分析报告文档 51.5 编制原则编制原则 本规范编制遵循以下主要原则:(1)实践性原则。分析总结城镇污水和工业废水氧化沟处理工程实践经验和存在问题,按照工程技术规范编制总原则的要求,确定规范的结构和内容。(2)完整性原则。根据环境工程技术规范应服务于环境管理、运行管理以及工程设计与验收的要求,规范的内容应包括工艺方法、运行管理等主要技术要求的内容,基本覆盖普通氧化沟工艺及主要的变形工艺方法。(3)科学性原则。规范的工艺方法分类科学、层次清晰、结构合理,并具有一定的可分解性和可扩展空间。(4)先进实用与可操作性原则。规范的主要内容应既代表了
12、当前的先进水平,又应以大量的工程实践为基础,突出技术要求的针对性和科学合理性,以便于使用。2 氧化沟活性污泥法工艺的特点及现状氧化沟活性污泥法工艺的特点及现状 2.1 氧化沟工艺的发展及国内外应用现状氧化沟工艺的发展及国内外应用现状 氧化沟(Oxidation Ditch)是一种活性污泥法工艺,其曝气池呈封闭的沟渠形,污水和活性污泥混合液在其中循环流动,因此被称为“氧化沟”,又称“环形曝气池”。其有机负荷一般低于 0.10kgBOD5/(kg MLVSSd),属于延时曝气法之列。早在 1920 年,在英国(Sheffield)首次建成氧化沟,采用桨板式曝气机,曝气效果不理想。该处理厂被认为是现
13、代氧化沟的先驱,但当时尚未出现“氧化沟”一词。1925 年 Kessener开始研制转刷曝气机,被称为“Kessener 转刷”。Pasveer 于 1954 年将 Kessener 转刷用在荷兰Voorschoten 的氧化沟中,从此以后才有“氧化沟”这一专用术语。该技术因其设计者被命名为帕斯维尔(Pasveer)氧化沟。1959 年,荷兰公共卫生研究所的 Baars 和 Muskat 报道了应用笼形转刷(也称 TNO 转刷)的氧化沟,笼形转刷是 Kessener 转刷的改进型。受当时曝气设备限制,采用上述曝气设备的氧化沟设计有效水深一般在 1.5m 以下。此外,氧化沟技术在随后的应用中其占
14、地面积大的缺点越来越突出。为了弥补当时流行的转刷式氧化沟的技术弱点,20 世纪 60 年代末荷兰 DHV 有限公司将立式低速表曝机应用于氧化沟,将设备安装于中心隔墙的末端,利用表曝机产生的径流作动力,推动氧化沟中的液体,这一工艺被称为卡鲁塞尔(Corrousel)氧化沟。1968 年,这一工艺在荷兰 Oosterwolde 首次应用获得成功。卡鲁塞尔氧化沟的沟深加大到 4.5m 以上。Lecompte 和 Mandt 于 1967 年首先提出将水下曝气和推动系统用于氧化沟,发明了射流曝气氧化沟(JAC);这种工艺的优点是沟的深度和宽度相互独立,沟深可达 78m。第一个生产规模的 JAC 于 1
15、973 年在美国建成,处理水量为 1.1104m3/d。Huisman 于 1970 年在南非开发了使用转盘曝气机的奥贝尔(Orba1)氧化沟。在德国开发了大马氏(Mammoth 型)曝气转刷,直径为 lm,氧化沟水深 33.6m,充氧能力有较大提高,行业文档手册商业分析研究报告文档分析报告文档行业文档手册商业分析研究报告文档分析报告文档 6并首次使用在维也纳 Blumenthal 的氧化沟污水处理厂。20 世纪 80 年代,美国开发了导管式氧化沟。1983 年被日本建设省确认为优秀技术。该技术通过在直壁上设一隔墙,在沟底部用 J 形管将隔墙两边的水流连接,在竖管的一端设驱动装置,使沟底有较大
16、流速。该导管式氧化沟的水深可达 4.8m。自 Pasveer 设计第一座氧化沟至今,早期氧化沟采用间歇运行,无二沉池。直到 20 世纪 60 年代才开始单独建造二次沉淀池,并采用连续流方式。近年来,随着控制仪表的发展以及生物脱氨的需要,转刷型氧化沟又发展成双沟式和三沟式交替运行方式,可以不设置二次沉淀池。20 世纪 50 年代后发展的氧化沟在欧美各国得到了广泛重视,发展速度很快。据报道,19631974 年间英国共兴建了 300 多座氧化沟污水处理厂,至 1976 年美国建成了 558 座污水处理厂。据统计,到 1977 年为止在西欧有超过 2000 座帕斯维尔型氧化沟投入运行。荷兰DHV 公
17、司发明的卡鲁塞如氧化沟在全世界范围已有 800 多座投入运行(1996 年),处理规模为(400113)104m3/d。而法国 OTV-Krger 公司开发的 D 型氧化沟已占丹麦氧化沟总数的80%。美国 Envirex 公司开发的 Orbal 氧化沟,最大处理规模已达 90104m3/d。我国从 20 世纪 80 年代以来也较多地开展了对氧化沟工艺的研究,并在广州、昆明、上海、长沙等地设计建造了一批氧化沟污水处理厂。目前,氧化沟技术已广泛地应用于城市污水、工业废水(包括石油废水、化工废水、造纸废水、印染废水、食品加工废水等)的处理中。2.2 氧化沟工艺的主要特点氧化沟工艺的主要特点 1)氧化
18、沟结合推流和完全混合的特点,有力于克服短流和提高缓冲能力,通常在氧化沟曝气区上游安排入流,在入流点的再上游点安排出流。入流通过曝气区在循环中很好的被混合和分散,混合液再次围绕反应池继续循环。这样,氧化沟在短期内(如一个循环)呈推流状态,而在长期内(如多次循环)又呈混合状态。这两者的结合,即使入流至少经历一个循环而基本杜绝短流,又可以提供很大的稀释倍数而提高了缓冲能力。同时为了防止污泥沉积,必须保证沟内足够的流速(一般平均流速大于 0.3m/s),而污水在沟内的停留时间又较长,这就要求沟内由较大的循环流量(一般是污水进水流量的数倍乃至数十倍),进入沟内污水立即被大量的循环液所混合稀释,因此氧化沟
19、系统具有很强的耐冲击负荷能力,对不易降解的有机物也有较好的处理能力。2)氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度,特别适用于硝化反硝化生物处理工艺。氧化沟从整体上说又是完全混合的,而液体流动却保持着推流前进,其曝气装置是定位的,因此,混合液在曝气区内溶解氧浓度是上游高,然后沿沟长逐步下降,出现明显的浓度梯度,到下游区溶解氧浓度就很低,基本上处于缺氧状态。氧化沟设计可按要求安排好氧区和缺氧区实现硝化反硝化工艺,不仅可以利用硝酸盐中的氧满足一定的需氧量,而且可以通过反硝化补充硝化过程中消耗的碱度。这些有利于节省能耗和减少甚至免去硝化过程中需要投加的化行业文档手册商业分析研究报告文档分析报告文档行业文档手册商
20、业分析研究报告文档分析报告文档 7学药品数量。3)氧化沟沟内功率密度的不均匀配备,有利于氧的传质,液体混合和污泥絮凝。传统曝气的功率密度一般仅为 2030 瓦/立方米,平均速度梯度 G 大于 100 秒1。这不仅有利于氧的传递和液体混合,而且有利于充分切割絮凝的污泥颗粒。当混合液经平稳的输送区到达好氧区后期,平均速度梯度 G 小于 30 秒1,污泥仍有再絮凝的机会,因而也能改善污泥的絮凝性能。4)氧化沟的整体功率密度较低,可节约能源。氧化沟的混合液一旦被加速到沟中的平均流速,对于维持循环仅需克服沿程和弯道的水头损失,因而氧化沟可比其他系统以低得多的整体功率密度来维持混合液流动和活性污泥悬浮状态
21、。5)氧化沟构造形式的多样性赋予了它灵活机动的运行性能,可按照任意一种活性污泥法的运行方式运行,并且组合其他工艺单元,以满足不同的出水水质的要求。基本形式的氧化沟的曝气池呈封闭的沟渠形(如传统氧化沟),而沟渠的形状和构造则多种多样。沟渠可以呈圆形和椭圆形等,可以是单沟系统或多沟系统;多沟系统可以是互相平行、尺寸相同的一组沟渠(如三沟式氧化沟);也可以是一组同心的互相连通的环形沟渠(如 Orbal 氧化沟);有与二次沉淀池分建的氧化沟,也有合建的氧化沟;合建氧化沟又有体内式船形(Boat)沉淀池和一体外式侧沟式沉淀池(如一体化氧化沟),此外还有 Envirex 公司的竖直式氧化沟。6)污泥产量少
22、,污泥性质稳定。氧化沟的水力停留时间和污泥龄都比一般生物处理法长,悬浮状态有机物可以与溶解性有机物同时得到较彻底的稳定,排出的剩余污泥已得到高度稳定,剩余污泥量也较少。7)工艺流程简单,构筑物少,节省基建费用,减少占地面积,便于管理。氧化沟法由于具有较长的水力停留时间,较低的有机负荷和较长的污泥龄。因此相比传统活性污泥法,可以省略调节池,初沉池,污泥消化池,还有将曝气池和二次沉淀池合在一起的一体式氧化沟,以及近年来发展了交替工作的氧化沟,并不再采用二次沉淀池,从而使处理流程更为简化。图 2.1 为氧化沟的处理污水基本流程。图 2.1 氧化沟的处理污水的基本流程 2.3 氧化沟的主要工艺形式氧化
23、沟的主要工艺形式 根据氧化沟的构造和运行特征,常用的有以下几种典型的氧化沟系统。氧化沟二次沉淀池出流水污泥回流泵沉淀污泥排放污泥转子曝气格栅入流水行业文档手册商业分析研究报告文档分析报告文档行业文档手册商业分析研究报告文档分析报告文档 81)Pasveer 氧化沟是同传统活性污泥法最为接近的氧化沟工艺。采用转刷曝气和环形沟道。受当时曝气设备的限制,氧化沟的设计,有效水深一般在 1.5m 以下,具有分建的二次沉淀池。主要采用水平卧式曝气转刷作为曝气系统,一般设置在直道上。在曝气器的推动下,沟内混合液平均流速保持在 0.3m/s 以上。2)Carrousel 氧化沟是采用垂直安装的低速表面曝气器,
24、使水深可达 5 m 以上。采用立式曝气机,一般设置在氧化沟转弯处。单级标准卡鲁塞尔工艺。单级标准卡鲁塞尔工艺设计适用于 BOD 去除、氨氮去除及延时曝气等场合。出水水质据介绍可达到 BOD:TSS:NH4+-N=10:15:1(mg/L,下同)。卡鲁塞尔 AC 工艺是在氧化沟上游加设厌氧池,提高活性污泥的沉降性能,有效抑制活性污泥膨胀,同时为生物脱磷提供了先进行磷的释放、后进行磷的过度吸收的场所。出水中磷的含量通常在 2mg/L 以下。卡鲁塞尔 2000 工艺。卡鲁塞尔 2000 工艺是一种反硝化脱氮工艺。通过设在曝气机周围的侧向导流渠,充分利用氧化沟原有的渠道流速,将相当于 400进水流量以
25、上的硝化液回流到前置缺氧池,与原污水进行反硝化反应。出水水质据介绍可达到 BOD:TSS:TN=10:15:(710)。卡鲁塞尔 denitIR A2C 工艺是在卡鲁塞尔 denitIR 和卡鲁塞尔 2000 的基础上增加前置缺氧池,达到脱氮除磷的目的。出水水质可达到 BOD:TSS:TN:TP=10:15:(710):(12)。卡鲁塞尔 3000 工艺 卡鲁塞尔 3000 工艺是一种占地面积小、运行高度灵活的新系统。它有三大特点:一是使用了 Oxyrator 表曝机,水深达 7.5m,减少了氧化沟的占地面积。二是采用一体化设计,从池中央到其周围的环形区域依次排列着以下单元:一个进水井和用于回
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