海興農場污水處理站

技

術

方

案

2019年10月27日

目錄

一、方案論證.............................................................1

1.1污水處理工藝方案..................................................1

1.1.1污水處理工藝選擇原則........................................1

1.1.2水質特性分析.................................................1

1.1.3污水處理程度確實............................................4

1.1.4處理重點及難點分析..........................................5

1.1.5污水處理方案論述............................................6

1.2污泥處理方案.....................................................22

1.2.1污泥處理的目的..............................................22

122污泥處理設計原則............................................23

123污泥處理工藝................................................23

1.2.4污泥處置....................................................30

1.3污水消毒工藝方案.................................................31

1.4臭氣處理工藝方案.................................................35

1.5工藝流程.........................................................37

1.6建造方式.........................................................38

二、設計方案............................................................39

2.1設計原則.........................................................39

2.2主要設計參數.....................................................39

2.3主要構筑物工藝設計..............................................40

2.3.1粗格柵及提升泵房............................................40

2.3.2細格柵及旋流沉砂池、膜格柵.................................42

2.3.3調節》也......................................................46

2.3.4組合生化池.................................................46

235消毒渠及巴氏計量槽..........................................51

2.3.6污泥濃縮池.................................................52

2.3.7污泥調質池..................................................53

2.3.8除臭間......................................................53

2.3.9污泥脫水機房................................................55

2.3.10綜合工房..................................................57

2.3.11工作站.....................................................58

2.3.12門衛.......................................................58

2.4污水管網鋪設方案................................................58

2.4.1管道布置方案?...............................................58

2.4.2管道水力計算...............................................58

2.4.3污水管道管材選擇...........................................59

2.4.4管道施工方法及基礎?........................................61

2.5總圖及建筑設計...................................................61

2.5.1總平面設計..................................................61

2.5.2總平面布置..................................................62

2.5.3豎向布置及道路.............................................62

2.5.4廠區綠化....................................................63

2.5.5建筑設計....................................................63

2.6.結構設計........................................................65

2.6.1設計依據....................................................65

II

2.6.2主體工程結構設計............................................66

2.7.電氣設計........................................................73

2.7.1設計依據....................................................73

2.7.2設計范圍....................................................73

2.7.3負荷等級....................................................74

2.7.4供電電源....................................................74

2.7.5負荷計算及變壓器容量選擇...................................74

2.7.6供電電壓等級...............................................80

2.7.7電能計量及無功補償.........................................80

2.7.8主要設備選型................................................80

2.7.9繼電保護....................................................80

2.7.10電氣控制...................................................81

2.7.11配電.......................................................81

2.7.12照明.......................................................81

2.7.13防雷與接地系統............................................82

2.7.14電氣安全...................................................82

2.7.15節能措施節電措施..........................................83

2.7.16電信.......................................................83

2.7.17電話配線系統...............................................83

2.7.18計算機網絡布線系統........................................84

2.7.19室內外線路.................................................84

2.8.自控系統及儀表設計..............................................84

2.8.1設計依據....................................................84

2.8.2設計范圍....................................................85

2.8.3自動控制系統構成............................................85

2.8.4中央控制系統設置及功能.....................................86

2.8.5PLC現場控制單元設置及功能................................87

2.8.6設備的操作控制方式.........................................88

2.8.7檢測儀表的設置.............................................88

2.8.8設計選型....................................................89

2.8.9過電壓保護裝置.............................................89

2.8.10系統的供電.................................................90

2.8.11接地.......................................................90

2.8.12工業電視監控系統..........................................90

2.9暖通設計.........................................................90

2.9.1采暖空調設計................................................90

2.9.2通風........................................................93

2.10化驗室設計......................................................93

2.10.1化驗室面積與功能區劃分....................................94

2.10.2儀器設備配置...............................................94

2.11.廠區給排水....................................................94

2.11.1給水.......................................................95

2.11.2排水.......................................................95

2.11.3管道管材...................................................96

2.12防腐設計........................................................96

2.12.1防腐工作的重要性..........................................96

2.12.2建（構）筑物防腐..........................................96

in

2.12.3管道防腐..................................................97

2.12.4設備防腐..................................................97

附件：

總投資估算表

附圖：

附圖1：河北省國營海興農場污水處理項目地理位置圖

附圖2：河北省國營海興農場污水處理項目平面布置圖

附圖3：河北省國營海興農場污水處理項目工藝流程圖

IV

一、方案論證

1.1污水處理工藝方案

1.1.1污水處理工藝選擇原則

污水處理工藝方案的優化選擇是確保污水處理廠運行性能、確保出

水水質、降低費用的關鍵，需要根據確定的污水處理水質標準和一般原

則，從整體優化的觀念出發，結合設計規模、污水水質特性以及當地的

實際條件和要求，選擇切實可行的處理工藝方案。所要遵循的一般原則

包括：處理效果穩定可靠、工藝控制調節靈活、工程實施切實可行、運

行維護管理方便、投資運行費用節省及整體工藝協調優化。

污水處理工藝流程選擇是根據原水水質、出水水質要求，污水處理

廠規模、污泥處置方法及當地溫度、工程地質等具體條件作慎重分析后

決定。各種工藝有其適用條件，應該具體分析以上各要素，確定適用的

工藝流程。根據以往成功工程的經驗，在確定處理工藝的過程中應遵照

以下原則：

1.采用的工藝運行可靠、技術成熟、處理效果良好，能保證出水水

質達到排放標準，從而解決污水對水資源及城市環境的影響。

2.采用工藝投資省、污水處理廠占地面積小，能耗少，運行費用低。

3.安全穩妥的處理處置污泥，既節省投資，又避免二次污染。

4.所采用的工藝應運轉靈活，能適應一定的水質、水量的變化。

5.所采用工藝應易于實現自動控制，提高操作管理水平。

6.污水處理工藝的確定應與污泥處理和處置的方式結合起來考慮。

7.提高項目社會效益、環境效益及綜合經濟效益。

1.1.2水質特性分析

1

污水廠處理的對象包括CODcr.BOD5、SS、氮、磷等，這就要求

在同一污水處理工藝中同時具備多種功能。一般來說，只要污水中沒有

大量難降解有機物，CODcr的去除是比較容易實現的。而氮、磷的去除

比較復雜，需要硝化、反硝化、微生物釋磷和吸磷等過程。上述每一個

過程的目的不一樣，對微生物組成、基質類型及環境條件要求也不一樣。

硝化需要長泥齡的硝化菌和好氧環境，反硝化則需要短泥齡的脫氮菌和

缺氧環境，釋磷需要短泥齡的聚磷菌和厭氧環境，而吸磷則需要好氧環

境。由于各過程的要求不同，在同一污水處理工藝系統中就不可避免的

產生了各過程間的矛盾關系。如何處理好這些矛盾，使各自所需的反應

條件有機的結合起來從而達到處理目的，是工藝方案設計的中心環節。

要處理好這些矛盾，特別要考慮以下幾個方面：

1.泥齡問題

作為硝化過程的主體，硝化菌通常都屬于自養型專性好氧菌。這類

微生物的一個突出的特點是繁殖速度慢，世代時間長。而聚磷菌多為短

世代微生物。Rensink等的研究成果表明：降低泥齡會提高系統的除磷

效率。而生物除磷的唯一渠道是排除剩余污泥，為了保證系統的除磷效

果就必須維持較高的污泥排放量，系統的泥齡不得不相應降低，硝化菌

和聚磷菌在泥齡上存在著矛盾，若泥齡太高，不利于磷的去除；若泥齡

太低，硝化菌無法生存，旦污泥的穩定程度不夠，給污泥的后續處理帶

來了困難。針對以上矛盾，在污水處理工藝設計及運行中，一般采取的

措施是把系統中的泥齡控制在一個比較狹窄的范圍內，兼顧脫氮及污泥

的相對穩定與除磷的需要。這種措施在實踐中被證明是可行的。

2.營養物平衡問題

2

污水中的營養物對除磷和脫氮有至關重要的影響，因為無論是磷的

厭氧釋放，還是氮的缺氧反硝化都必須有充分的碳源作為基礎。所以營

養物的平衡是除磷脫氮順利進行的必要條件。

3.硝酸鹽問題

回流污泥中攜帶的硝酸鹽會抑制厭氧條件下磷的釋放。由于聚磷菌、

硝化菌、反硝化菌及其它多種微生物共同生長在同一個系統內，并在整

個系統內循環，使得從好氧段回流的污泥中含有大量的硝酸鹽，造成厭

氧段中反硝化菌與聚磷菌對基質形成競爭，使得聚磷菌無法得到足夠的

短鏈脂肪酸進行充分釋磷，進而嚴重影響了磷的吸收而導致系統除磷效

率降低。所以在除磷系統設計中，在厭氧段要限制硝酸鹽的濃度，確保

聚磷菌對磷的釋放。

4.水質特性分析

現將本工程進水水質配比指標列表（見表1-1）并予以分析。

表1?1進水水質各污染物配比表

項目BODs/CODcrBOD5/TNBOD5/TP

數值0.444.440

指標0.454.017

(1)BOD5/CODcr

該指標是鑒定污水可生化性的最簡單易行和最常用的方法，一般認

為BOD5/CODcr>0.40時可生化性較好,BOD“CODCr<0.3時較難生化，

BOD5/CODCr<0.25時不宜（難）生化。本廠進水該項指標為0.44,為

提高污水的可生化性，需強化一級處理效果，然后采用生物處理方案。

如何提高BOD5、CODcr的去除率，則需將去除BOD5、CODcr的生物

3

過程與脫氮除磷的生物過程有機統一，選擇合適的污泥負荷及水力停留

時間等。

(2)BOD5/TN

該指標是鑒別能否采用生物脫氮的主要指標。由于生物脫氮的反硝

化過程中主要利用原污水中的含碳有機物作為電子供體，該比值越大，

碳源越充足，反硝化進行越徹底，理論上BOD5/TN>2.86時反硝化才能

進行。實際運行資料表明BOD5"N>4.()時才能使反硝化過程正常進行。

當BOD5/TN=4~5時，氨氮去除率>80%,總氮的去除率>60%。本廠進

水BOD5/TN指標為4.4,采用生物脫氮工藝，脫氮率可以保證，除與

CODcr和BOD5的生物降解過程統一考慮外，關鍵是與除磷過程在時間

或空間上予以分隔。

(3)BOD5/TP

該指標是鑒別能否生物除磷的主要指標。進水中的BODs是作為營

養物供除磷菌活動的基質，故BOD5/TP是衡量能否達到除磷的重要指標,

一般認為該值要大于17,比值越大，生物除磷效果越明顯。分析本工程

進水水質，BOD5/TP=40,可以取得較好的除磷效果。

1.1.3污水處理程度確實

根據確定的進出水水質，污水處理程度詳見表1-2：

表1-2污染物去除率表

項目進水(mg/L)出水(mg/L)去除率(％)

CODcr450<50>88,8

BOD5200<10>95.0

SS300<10>96.7

TN45<15>66.7

4

NH3-N35<5>85.7

TP5<05>90,0

室外排水設計規范中(GB50014-2006)中對污水廠處理效率的一般

規定見表1-3：

表1?3污水處理廠的處理效率

處理效率

處理級別處理方法主要工藝

SSBOD5

一級沉淀法沉淀(自然沉淀)40-5520-30

生物膜法沉淀、生物膜反應、二沉60-9065?90

二級

活性污泥法初沉、活性污泥反應、二沉70-9065?95

根據污染物處理程度分析，本工程對各項污染物去除率的要求均較

高，除TN以外，其余均在85%以上。一般情況下，隨剩余污泥排走的

氮、磷約占1()%?25%,采用生物脫氮除磷工藝總氮去除率可達60%?

80%,總磷去除率50%?75%。因此，污水處理廠的污水工藝流程包括

一級預處理段、二級生物處理段處理工段、消毒工段以及生物和化學相

結合的措施。

1.1.4處理重點及難點分析

根據項目的特點及工作內容，本項目的重點、難點主要為以下幾方

面：

(1)工藝的確定

由于本工程為需要達到一級A標準，目前國內可以穩定達到一級A

標準的工藝均較為復雜。這樣占地面積會較大，會增加土建費用，所以

應選擇一種在占地較少同時可以證出水水質穩定達標的工藝是本項目

的重點和難點之一。

(2)設備選型

5

污水處理廠建成后運行是否正常，關鍵取決于設備是否可靠。設備

選用的恰當與否，還直接影響到污水處理廠的運行成本和維護管理的工

作量。因此，設備的選型也是本項目的難點。

1.1.5污水處理方案論述

針對本工程污水水質特點及工程現場客觀條件，結合國內外污水廠

運行經驗，對構成本工程污水處理工藝各個單元的作用和處理方案論述

如下：

1.預處理單元

預處理單元主要包括粗格柵及提升泵房、細格柵及旋流沉砂池、膜

格柵等。

①粗格柵

作用是去除直徑大于20mm的漂浮物和懸浮物，以保護提升泵的正

常運轉，并盡量去掉那些不利于后續處理過程的雜物。粗格柵截留物經

螺旋輸送機送入螺旋壓榨機，壓榨后由小推車送至污泥棚，采用螺旋壓

榨機脫水后送至填埋場。

②提升泵房(即進水泵房)

污水泵選型過去常采用干式污水泵。近年來潛污泵技術發展很快,

應用日益增多。國內近年來很多污水處理廠都選用了潛污泵，建成后運

行情況良好。歸納起來，潛污泵和普通干式污水泵相比有以下優點：

潛污泵不需單獨設水泵間，直接安裝在集水池里，污水提升泵房大

多較深，省去水泵間可節省泵房土建費用20%?4()%。目前潛污泵的效

率已比較高，有些甚至高于干式污水泵，因此運行費用也較省。潛污泵

大多采用自動耦合安裝系統，安裝、起吊方便。因此，本設計推薦采用

6

潛污泵。

圖L1自動耦合式潛污泵

③細格柵

細格柵柵條間隙一般較粗格柵更小，可進一步去除污水中的懸浮物。

④旋流沉砂池

旋流沉砂池主要用于去除污水中的較大無機顆粒。旋流沉砂池主要

利用機械葉輪的旋轉控制進入水流的流速與流態，使砂在離心力與重力

的作用下，沿池壁呈螺旋線加速沉降，同時有機物在水流的作用下，隨

水流飄走，沉入池底的砂經空氣提升后，與少量污水進入砂水分離器中

進行分離后排出，污水回流至粗格柵，從而達到除砂的目的。該工藝占

地面積小，沉砂效果受水量變化影響很小，砂水分離效果好，分離出的

砂含水率低，有機物含量少，便于運輸。

目前國內外普遍采用的沉砂池包括以下幾種：平流式沉砂池、曝氣

沉砂池、旋流式沉砂池（鐘氏及比氏）、多爾沉砂池等。

平流式沉砂池采用分散性顆粒的沉淀理論設計，只有當污水在沉砂

池中的運行時間等于或大于設計的砂粒沉降時間，才能夠實現砂粒的截

留。因此，沉砂池的池長按照水平流速和污水中的停留時間來確定。由

于實際運行中進水的水量及含砂量的情況是不斷變化的，甚至變化幅度

很大。因此當進水波動較大時，平流式沉砂池的去除效果很難保證。

曝氣沉砂池的特點是通過曝氣形成水的旋流產生洗砂作用，以提高

除砂效率及有機物分離效率。當處理VO.6mm的砂粒時，曝氣沉砂池有

著明顯的優越性。對0.2?0.4mm的砂粒，平流式沉砂池僅能截留33%

左右，而曝氣沉砂池則有66%左右的截留效玄，曝氣沉砂池的沉砂效果

明顯要好。另外，曝氣沉砂池中污水中的油脂類物質在空氣的氣浮作用

下能形成浮渣從而得以被去除，可起到預曝氣的效果。從水流特性來看,

曝氣沉砂池的流態并非水平流，由于曝氣產生的上升流速作用，水流以

螺旋狀的流態行進。盡管水平流速因進水流量的波動差別很大，但只要

上升流速保持不變，其旋流速度可維持在合適的范圍之內。曝氣沉砂池

的這一特點，使得其具有良好的耐沖擊性，對于流量波動較大的污水廠

較為適用。

旋流沉砂池為圓形，池中心設有旋轉攪拌槳。進水以切線方向流入

沉砂池，出水則沿徑向或切線流出，通過槳板的攪拌作用，在沉砂池內

形成強制渦流，砂粒與有機污泥分離，在離心作用下被拋向池壁，并沿

池壁下滑進入貯砂區。近年來新建的污水廠中，旋流式沉砂池得到了越

來越多的應用。從運行情況看，用戶反映普遍良好，認為這類沉砂池具

有占地省、除砂效率高、操作環境好、設備運行可靠等優點。旋流沉砂

池如下圖所示。

8

圖L2旋流沉砂池

⑤膜格柵

本工程采用了MBR工藝，隨著膜反應裝置的不斷發展，格柵或孔

徑間隙為3-10mm的傳統格柵已經不能滿足實際需求，為了保證膜裝置

的正常運行，減少維護工作，須提高前面的過濾要求，特別對毛發和纖

維物。因此本工程設置膜格柵，膜格柵屬于精細格柵，采用轉鼓型柵筐

和傾斜安裝，具有過濾面積大，水頭損失小等特點。

2.生物處理單元

(1)單元作用

去除污水中有機物(CODcr、BOD5、NHa-N、TP)、懸浮物及色度。

它是整個污水處理的主體，也是關系到污水廠出水水質、運行費用、建

設投資及管理維護的關鍵。

(2)單元基本流程

經初級處理單元的沉砂池、膜格柵后，污水的漂浮物和砂粒被去除,

然后進入生物池對污水中有機物COD-BOD5、NH3-N、TP進行去除，

本工程生物池應既能有效去處碳源污染物，又具備較強除磷脫氮功能。

9

生物池出水進入二沉池使出水懸浮物濃度達到所要求的排放標準，回流

污泥達到一定的濃度。

(3)BODs的去除

污水中的BODs的去除是靠微生物的吸附作用和代謝作用對其降解,

利用BODs合成新細胞，然后對污泥與水進行分離，從而完成BOD5的

去除。

在活性污泥與污水接觸的初期，會出現很高的BOD5去除率，這是

由于污水中的有機顆粒和膠體被絮凝和吸附在微生物表面所至。但是，

這種吸附作用僅對于污水中的懸浮物和膠體起作用，對溶解性有機物則

不起作用。因此主要靠活性污泥的這種吸附作用去除B0D.5,其出水中

殘留的B0D5仍然很高，屬于部分凈化。對于非溶解性的有機物，微生

物必須先將其吸附在表面，然后才能靠生物酶的作用使其水解和吸收，

從這種意義來講保證活性污泥具有較高的吸附性能是很有必要的。活性

污泥中的微生物在有氧的條件下，將污水中的一部分有機物用于合成新

的細胞，將另一部分有機物分解代謝以便獲得細胞合成所需的能量，最

終產物是CCh和H20等穩定的物質。在合成代謝與分解代謝的過程中，

溶解性有機物直接進入細胞被利用，而非溶解性有機物首先被吸附在微

生物表面，然后被胞外酶水解后進入細胞內部被利用。

由此可見，微生物的好氧代謝作用對污水中的溶解性有機物和非溶

解性有機物都起作用，并且代謝產物是無害的穩定物質。因此，保證污

水處理中的好氧過程可以使處理后污水中殘余的BOD5濃度很低，使得

出水BOD5保持在l()mg/L以下。但是要滿足硝化過程的要求，污水處

理系統必須有足夠的泥齡，因而污泥負荷不能太高，這樣也使得出水

10

B0D5濃度較低。因此，設計B0D5去除率不但與單項污染物去除率的要

求有關，也與污染物去除的總體要求有關。

(4)CODCr的去除

污水中的CODCr去除的原理與BODs基本相同。但是污水廠CODCr

去除率，取決于進水的可生化性，它與污水的組成有關。本工程以接納

工業污水為主，在二級生物處理前設水解調節池，能夠有效的提高污水

的可生化性，這樣出水CODCr可以控制在較低水平，能夠滿足

CODCr<50mg/L的一級A排放標準要求。

(5)污水NH3-N的去除

氮是蛋白質不可缺少的的組成部分，因此廣泛存在于城市污水中。

在原污水中，氮以NHrN及有機氮的形式存在，這兩種形式的氮合在一

起稱之為凱氏氮，用TKN表示。而原污水中的NOX?N含量很少，幾乎

為零。這些不同形式的氮統稱為總氮(TN)O

氮也是構成微生物的元素之一，一部分進入細胞體內的氮將隨剩余

污泥一起從水中去除。這部分氮含量占所去除的BOD5的5%,為微生物

重量的12%,約占污水廠剩余活性污泥的4%。在有機物被氧化的同時，

污水中的有機氮也被氧化成氨氮，在溶解氧充足，泥齡較長的情況下，

進一步氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽，通常稱之為硝化過程。其反應方程式

如下；

+

2NH4+3O2―2NO2―4H++2H2。

2NO2+O2->2NOy

第一步反應靠亞硝酸菌完成，第二步反應靠硝酸菌完成，總的反應

為:

11

NH4++2O2-NO3-+2H++H2O

因為硝化菌屬于自養菌，其比生長率UN明顯小于異氧菌的生長率

UH,生物脫氮系統維持硝化的必要條件是系統的實際泥齡大于硝化要求

的泥齡，也就是說系統必須維持在較低的污泥負荷條件下運行，使得系

統泥齡大于維持硝化所需的最小泥齡。根據實驗數據和運行實例，設計

污泥負荷在0.18kgBOD5/（kgMLSS?d）及以下時，就可以達到硝化的目的。

（6）硝酸鹽（NO「）的去除

氮是藻類生長所需的營養物質，容易引起水體的富營養化，因此,

一般情況下總氮（主要為硝酸鹽）也是污水處理廠出水的控制指標之一。

經過好氧生物處理后的污水，其中大部分的凱氏氮都被氧化成為硝酸鹽

（N03-N）,反硝化菌在溶解氧濃度極低或缺氧情況下可以利用硝酸鹽中

氮作為電子受體，氧化有機物，將硝酸鹽中的氮還原成氮氣（N2）,從

而完成污水的脫氮過程，通常稱之為反硝化過程。其能量來源于甲醇、

甲烷、乙醇或污水中的碳源，反應方程式如下：

3

6NO~+5CH3OH―3N2+5CO2+7H2O+60H^

8NO3-+5CH4T4N2+5CO2+6H2O+80H"

3

10N0"+CioHi903N-5N2+IOCO2+3H2O+NH3+10OH"

在反硝化過程中氫氧根離子與水中的二氧化碳反應生成重碳酸根

離子：

"

OH"+CO2^HCO3

該污水處理廠對出水總氮或硝酸鹽的去除要求并不算高，但是從上

述硝化和反硝化過程反應方程式可以看出：

①在硝酸鹽還原為氮氣的反硝化過程中，反硝化菌利用硝酸鹽

12

（NO3-）作為電子受體，以污水中的有機物作為碳源提供能量并使之氧

化穩定。每轉化lgN03--N為N2時，需要消耗有機物（以B0D5計）2.86g,

即反硝化1g硝酸鹽可以節省2.86g氧。

②硝化過程有FT產生，要消耗水中堿度，當堿度不夠時，污水的

pH值將下降至維持硝化反應正常進行所需的pH值之下，從而使硝化反

應不能正常進行。每筑化lgNHj?N為NO3=N時要消耗堿度7.14g。而

-

反硝化反應則伴隨有0H一產生，每轉化lgNO3-N為N?時要產生3.57g

堿度，即可以回收3.57g堿度，使硝化過程消耗的部分堿度得到補充。

因此，從降低能耗（利用NCh-N作為電子受體氧化有機物）、P1收

堿度保證硝化過程進行以及改善生物除磷效率的角度來看，在污水處理

廠采用反硝化或部分反硝化的生物脫氮工藝是有利的，其處理程度能滿

足出廠水質要求，也能滿足生化處理工藝本身的需要。綜上所述，根據

該污水處理廠的進水水質和要求達到的出水指標，較好的處理工藝是強

化生物除磷脫氮處理工藝。但需要注意的是，氨氮及總氮的去除受很多

因素影響，在《城市污水處理廠運行控制與維護管理》（王洪臣主編）

中對毒物和抑制物質的分析中指出：某些重金屬離子、絡合陰離子及一

些有機物隨工業廢水排入處理系統后，如果超過一定濃度，會導致活性

污泥中毒，會使其生物活性受到抑制。

反硝化細菌和聚磷菌對毒物及抑制物質的最大劑量要求見表1-4：

表1-4有毒物質對活性污泥的抑制濃度單位：mg/L

毒物抑制濃度毒物抑制濃度

鋁15-26鉛0.1

氨480鈦10

13

碑0.1汞0.1-5

硼（硼酸鹽）0.05-100鐐1.0-2.5

鎘10-100銀5

鈣2500硫酸鹽3000

三價格1-10鋅0.08-10

銅1的200

鐵1000

與反硝化細菌和聚磷菌相比，硝化細菌更容易受到毒物抑制，一些

對異氧菌無毒的物質會對硝化細菌形成抑制。而同一種抑制物質，在某

一濃度水平下，對異氧菌無毒性，而對硝化細菌卻可能有抑制作用。一

些物質對硝化細菌的影響見表1-5和表1-6：

表1?5抑制生物硝化的一些有機物單位：mg/L

有機物產生75%抑制時的濃度

苯胺1

乙二胺1

蔡胺1

芥子油1

酚5.6

硫胭0.076

氨基硫服0.18

表1-6抑制硝化的一些重金屬和無機物濃度單位：mg/L

毒物產生抑制的濃度

六價格0.25

14

銅0.005-0.5

鉛0.5

鎂50

鍥0.25

鋅0.08-0.5

氟化物0.34

硫酸鹽500

為了使硝化及反硝化能夠順利進行，應嚴格控制進水中的重金屬、

有機物及無機物等有害物質的含量，避免產生抑制作用。

（7）磷的去除

污水除磷主要有生物除磷和化學除磷兩大類。城市污水采用生物除

磷為主，必要時輔以化學除磷，確保出水磷濃度滿足排放標準要求，并

盡可能地減少加藥量，降低處理成本。

1）化學除磷

主要向污水中投加藥劑，使藥劑與水中溶解性磷酸鹽形成不溶性磷

酸鹽沉淀物，然后通過固液分離使其去除。固液分離可以單獨進行，也

可在二沉池或初沉池中進行。按工藝流程中化學藥劑投加點的不同，磷

酸鹽沉淀工藝可分成前置沉淀、協同沉淀和后置沉淀三種類型。前置沉

淀的藥劑投加點在原污水進水處，形成的沉淀物與初沉污泥一起排除；

協同沉淀的藥劑投加點在曝氣池出水位置，形成的沉淀物與剩余污泥一

起在二沉池排除；后置沉淀藥劑投加點在二級生物處理（二沉池）之后，

形成的沉淀物通過另設的固液分離裝置進行分離，包括澄清池或濾池。

①投加石灰

向污水中投加石灰，污水中磷酸鹽與石灰的化學反應可用下式表示:

22+3

3HPO4+5Ca+4OH--Ca5（OH）（PO4）1+3H2O

15

由于污水堿度所消耗的石灰量比形成磷酸鈣類的沉淀物所需的石

灰量大幾個數量級。所以石灰法除磷所需的石灰量取決于污水的堿度，

而不是污水含磷量,一般滿足除磷要求的石灰投加量為碳酸鈣堿度的1.5

倍石灰法除磷的pH值通常控制在10以上，過高的pH值會抑制微生物

生長，并破壞微生物酶的活性。因此，石灰法不能用于協同沉淀法除磷，

只能用于前置沉淀法和后置沉淀法除磷，同時需要進行pH值調節，使

排放污水的pH值符合排放標準。

②投加鐵鹽和鋁鹽

以硫酸鋁、三氯化鐵和硫酸亞鐵混凝劑為例，金屬鹽與污水中的磷

酸鹽堿度進行反應。

2+32

硫酸亞鐵混凝：3Fe+2PO4-->Fe3(PO4)

三氯化鐵混凝：

3

主反應為：FeCl3+PO4-->FePO4+3Cr

副反應為：2FeCb+Ca(HCO3)2—2Fe(OH)3+3CaCl2+6CO2

硫酸鋁混凝：

主反應為：A12(SO4)3-14H2O4-2PO43~-^2A1PO4+3SO42"+14H2O

副反應為：

2

A12(SO4)3-14H2O+6HCO3-->2A1(OH)3+3SO4-+6CO2+14H2O

可見，鐵鹽和鋁鹽均能與磷酸根作用生成難溶性的沉淀物，通過沉

淀物的去除而去除水中的磷。由于沉析效果受pH值影響，金屬磷酸鹽

的溶解性同樣也受pH值影響。對于鐵鹽最佳pH值范圍為5.0-5.5,對

于鋁鹽為6.0-7.0,因為在以上pH值范圍內FePO4或A1PO4的溶解性最

小。本項目污水的pH值范圍更適合鋁鹽，而且相對鐵鹽鋁鹽具有價格

16

低、無腐蝕的特點，因此推薦采用聚合氯化鋁。

2）生物除磷

生物除磷是污水中的聚磷菌在厭氧條件下，受到壓抑而釋放出體內

的聚磷酸鹽，產生能量用以吸收快速降解有機物，并轉化為PHB（聚|3

羥丁酸）儲存起來。當這些聚磷菌進入好氧條件下時就降解體內儲存的

PHB產生能量，用于細胞的合成和吸磷，形成高濃度的含磷污泥，隨剩

余污泥一起排出系統，從而達到除磷的目的。生物除磷的優點在于不增

加剩余污泥量，處理成本較低。缺點是為了避免剩余污泥中磷的再次釋

放，對污泥處理工藝的選擇有一定的限制。

根據資料介紹，在厭氧段釋放Img的磷吸收儲存的有機物，經好氧

分解后產生的能量用于細胞合成，增殖，能夠吸收2?2.4mg的磷。因

此磷的吸收取決于磷的釋放，而磷的釋放取決于污水中存在的可快速降

解的有機物的含量，有機物與磷的比值越大，除磷效果越好。一般的活

性污泥法，其剩余污泥中的含磷量為1.5%?2%,采用生物除磷工藝的

剩余活性污泥中磷的含量可以達到傳統活性污泥法的2?3倍，在設計

中往往采用4%o生物除磷工藝的前提條件是聚磷菌必須在厭氧條件下

充分釋磷，而后進入好氧階段才能增大磷的吸收量。因此，污水除磷的

處理工藝必須在曝氣池前設置厭氧段。

（8）SS的去除

污水中的SS的去除主要靠沉淀作用。污水中的無機顆粒和大直徑

的有機顆粒靠自然沉淀作用就可以去除，小直徑的有機顆粒靠微生物的

降解作用可以去除，而小直徑的無機顆粒（包括大小在膠體和亞膠體范

圍內的無機顆粒）則要靠活性污泥絮體的吸附、網捕作用與活性污泥絮

17

體同時沉淀被去除。污水廠出水中懸浮物濃度不僅涉及到出水SS指標，

出水中的B0D5、CODCr、TP的指標也與之有關。因為組成出水中懸浮

物的主要是活性污泥絮體，其本身的有機成分較高，而有機物本身就含

有磷，因此較高的出水懸浮物含量使得出水的BOD5、CODCr、TP增加。

因此，控制污水廠出水的SS指標是最基本的，也是很重要的。

目前采用的大多數污水處理工藝都含有生物除磷脫氮技術，生物除

磷技術是靠聚磷菌對磷的吸收作用，形成高含磷量的活性污泥，隨著含

磷污泥的排放而使磷從污水中去除。因此采用生物除磷技術時對出水的

SS指標有較高要求，否則因出水中高含磷量的懸浮物濃度過高就會引起

出水總磷超標。根據分析確定的污水廠進水水質，綜上所述，根據本工

程要求達到的出水指標，最佳的主導處理工藝是生物除磷脫氮工藝。

(9)污水處理工藝的選擇

污水處理工藝的選擇應根據設計進水水質、處理程度要求、用地面

積和工程規模等多因素進行綜合考慮，各種工藝都有其適用條件，應視

工程的具體條件而定。選擇合適的污水處理工藝，不僅可以降低工程投

資，還有利于污水處理廠的運行管理以及減少污水處理廠的常年運行費

用，保證出廠水水質。城市綜合污水處理，目前世界上通用的主要是生

物處理法——利用微生物的好氧和厭氧的特性組成不同的處理方法。根

據進出水水質情況，本工程主要去除的污染物以懸浮物、有機物、氮、

磷為主。因此，要求生化處理需要的處理功能除能夠去除有機污染物外

還需要具有脫氮和除磷功能。生物脫氮除磷技術由于具有同時脫除C、

N、P且處理成本低等優點而得到廣泛應用。

A2/O脫氮除磷工藝Anaerobic—Anoxic—Oxic的英文縮寫，它是厭

18

氧一缺氧一好氧生物脫氮除磷工藝的簡稱（即厭氧一缺氧一好氧活性污

泥法，亦稱A-A-0工藝），是七十年代發展起來的新工藝，它是在厭氧

一好氧除磷工藝基礎上增設了一個缺氧池，并將好氧池流出的部分混合

液回流至缺氧池，具有同步脫氮除磷功能。目前在我國城市污水處理中，

已得到廣泛的應用，其主要的特點是該工藝能同時去除污水中含有氮、

磷等污染物。處理出水水質好，出水氮、磷含量低。

A2/O法的可同步除磷脫氮機制由兩部分組成：一是除磷，污水中的

磷在厭氧狀態下（DO<0.3mg/L）,釋放出聚磷菌，在好氧狀況下又將其更

多吸收，以剩余污泥的形式排出系統。二是脫氮，缺氧段要控制

DO<0.7mg/L,由于兼氧脫氮菌的作用，利用水中BOD作為氫供給體（有

機碳源），將來自好氧池混合液中的硝酸鹽及亞硝酸鹽還原成氮氣逸入

大氣，達到脫氮的目的。

A2/O工藝較適用于對氮、磷排放指標均有要求的城市污水處理，其

特點歸結如下：

a.厭氧、缺氧、好氧三種不同的環境條件和不同種類的微生物菌群

的有機配合，能同時具有去除有機物、脫氮除磷功能。

b.各處理單元功能明確，運行及操作管理較為簡便。

c.該工藝在厭氧、缺氧、好氧環境下交替運行，有利于抑制絲狀菌

的膨脹，SVI一般小于100,改善污泥沉降性能。

d.該工藝不需要外加碳源，厭氧、缺氧池只進行緩速攪拌，節省運

行費用。

e.該工藝脫氮效果受混合液回流比大小的影響，除磷效果受回流污

泥夾帶的溶解氧和硝態氮的影響。

19

f.進入沉淀池的混合液通常需要保持一定的溶解氧濃度，以防止沉

淀池中反硝化和污泥厭氧釋磷。

由于本工程出水要求執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》

(GB18918-2002)中的一級A標準，單獨二級生物處理很難達標，需增

加深度處理工藝。

常規的深度處理技術有：①直接過濾；②微絮凝過濾；③絮凝

一助凝一過濾；④絮凝一沉淀一過濾；⑤MBR處理工藝等。深度處理

工藝需基于二級生化公理出水的水質情況選擇，若二級處理出水的氨氮

或TN能夠穩定達標，但SS、TP不穩定時，一般采用絮凝—沉淀—過

濾工藝；若出水水質好，TP基本達標而SS不穩定時，可以采用直接過

濾、微絮凝過濾、絮凝一助凝一過濾等工藝。

本工程生化處理出水后續處理主要去除污水中的COD、SS、氨氮、

總磷等指標，因此深度處理工藝采用MBR處理工藝。

MBR工藝(膜一生物反應器)是一種將膜分離技術與傳統污水生

物處理工藝有機結合的新型高效污水處理與回用工藝，近年來在國際水

處理技術領域日益得到廣泛關注。在國內再生水處理工程中也得到了較

大的推廣和應用。

一體式膜一生物反應器具有出水水質好、占地面積省的特點。該技

術通過膜組件的高效分離作用，大大提高了泥水分離效率，并且由于曝

氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中優勢菌的出現，提高了生化反應速

率。同時，該工藝能大大減少剩余污泥的產量，從而基本解決了傳統生

物方法存在的剩余污泥產量大、占地面積大、運行效率低等突出問題。

在膜生物反應器中，由中空纖維膜組成的膜組件浸放于好氧曝氣區

20

中，由于中空纖維膜0.04微米的孔徑可完全阻止細菌的通過，所以將菌

膠團和游離細菌全部保留在曝氣池中，只將過濾過的水匯入集水管中排

出，從而達到泥水分離，各種懸浮顆粒、細菌、藻類、濁度和COD及

有機物均得到有效的去除，保證了出水懸浮物接近零的優良出水水質。

由于微濾膜的近乎百分之百的菌種隔離作用，可使曝氣池中的生物濃度

達到l()()()()mg/L以上，這樣不僅提高了曝氣池抗沖擊負荷的能力，提高

了曝氣池的負荷能力，而且大大減少了所需的曝氣池容積。池容積的縮

小又相應大比例降低了生化系統的土建投資費用。

通過和傳統的活性污泥法及生物膜法比較。MBR工藝有以下特點：

A、出水水質標準高，品質穩定。膜生物反應器膜片平均孔徑只有

0.04微米，能夠高效地進行固液分離，懸浮物和濁度接近于零，可直接

回用；

B、運行控制更加靈活穩定。膜的高效截流作用，使微生物完全截

流在反應器內，實現了反應器水力停留時間(HRT)和污泥齡(SRT)

的完全分離；

C、對水質水量的變化適應力強，耐沖擊負荷強。解決了傳統活性

污泥法造成的沉淀部分對最大生物濃度的限制，反應器內的微生物濃度

高，是傳統方法的2?3倍，可提高至5000?12000毫克/升，在進水有

機物濃度較低的情況下，污泥濃度可以控制在3000?4000亳克/升。尤

其是在冬季進水水溫條件較低的條件下，依靠高濃度的微生物，依然可

保持較強的生物活性；

D、有機物去除率高。膜分離使污水中的大分子難降解成分，在體

積有限的生物反應器內有足夠的停留時間，有利于專性菌的培養，大大

21

提高了難降解有機物的降解效率，COD去除率高；

E、模塊化設計易于擴容，具有很高的靈活性；

F、系統采用PLC控制，可實現全程自動化控制，運行管理方便；

G、膜材質為聚偏氟乙烯，壽命長，抗污染性強，易清洗，適于污

水處理。化學性能穩定，抗氧化性強，可采用常用氧化性藥劑清洗；

H、污泥量少。污泥齡長，膜分離使污水中的大分子難降解成分在

生物反應器內有足夠的停留時間。反應器在高容積負荷、低污泥負荷、

長泥齡條件下運行，剩余污泥排放量不到傳統方法的70%o

I、容積負荷高，不需要配套污泥沉淀池，占地少。

J、啟動快，不受污泥膨脹的影響。

新建好氧MBR池，進一步進行去除有機物的氧化和氨氮的氧化，

出水同時通過膜的過濾截留作用，確保出水懸浮物、有機物、氮、磷等

各污染物指標均達到排放標準。

1.2污泥處理方案

1.2.1污泥處理的目的

污泥是污水處理廠和污水處理的必然產物。污水處理過程中產生的

污泥，有機物含量較高，但很不穩定，易腐化，并含有大量的病菌和寄

生蟲，未經恰當處理處置的污泥進入環境后，直接給水體和大氣帶來二

次污染，不但降低了污水處理系統的有效處理能力，而且對生態環境和

人類的活動構成了嚴重的威脅。

(1)污泥含水率高。未脫水污泥含水率大于90%,初步脫水污泥含

水率也高達80%,造成運輸成本高、堆放面積大，擠壓垃圾填埋場庫容，

堵塞垃圾滲濾液管等問題；

22

（2）細菌滋生。不僅造成視覺污染，而且為其他有害生物的滋生提

供了場所；

（3）大氣污染。污泥堆放在露天散發出臭氣和異味，日哂風刮，污

染物顆粒會造成大氣污染；

（4）污染水體。經水浸泡、溶解，污染物伴隨污水流入河道，會污

染地表水，進入地下水；

（5）含有重金屬。如不加以控制，則可能污染土地。

因此，污泥處理是污水處理系統的重要組成部分，必須予以充分重

視。污泥處置的目的：

1）減少有機物，使污泥穩定化；

2）減少污泥體積，降低污泥后續處置費用；

3）減少污泥中有害物質；

4）利用污泥中可用物質，化害為利；

5）減少病原菌及寄生蟲的數量；

6）作為肥料可改善土壤，不會板結。

1.2.2污泥處理設計原則

（1）根據污水處理工藝，按其產生的污泥量、污泥性質，結合當地

的自然環境及處置條件選用符合實際的污泥處理工藝。

（2）根據城市污水廠污泥排出標準，采用合適的脫水方法、脫水后

污泥含固率大于20%o

（3）妥善處置污水處理過程中產生的污泥，避免二次污染。

（4）盡可能利用污泥中的營養物質，變廢為寶。

1.2.3污泥處理工藝

污水處理廠的剩余污泥一直是一個難以解決但又必須解決的棘手

23

問題，國內外均如此。污泥具有含水率高、易腐爛、有惡臭、含有大量

寄生蟲卵與病原微生物等特點，如不加以妥善處理，將會造成二次污染。

國內外以降低含水率為主要目的污泥處理工藝很多，如隔膜板框壓

濾脫水、污泥熱水解技術、加鈣穩定干化技術、厭氧消化技術、污泥熱

干化等。根據各種污泥處理工藝的技術經濟性能和本工程的建設規模、

進水特性和處理要求，污泥處理初選方案隔膜板框壓濾脫水工藝與加鈣

穩定干化技術進行比較，推選出更適合本工程的處理工藝。

1、隔膜板框壓濾脫水工藝

隔膜板框壓濾脫水技術是將高壓板框壓濾機應用于污泥高效脫水,

利用過濾板、橡塑彈性體隔膜濾板和特種濾方組成的可變濾室隔膜壓榨

過濾單元，在油缸緊壓濾板的條件下，用進料泵壓力對污泥進行首次脫

水，并在進料結束后，采用可變濾室隔膜壓榨技術對首次脫水后污泥進

行二次壓榨脫水，使污泥含水率達到50%以下，達到污泥顯著減量化和

穩定化，并可直接進行無害化和資源化后續處置目的，是污泥機械脫水

技術的重大突破。

(1)工作原理

板框壓濾機是用于固液分離的工業裝備，屬于通用機械的分離機械

類別。板框壓濾機主要由五個部分組成：機架、濾板、濾布、液壓和控

制。濾板作為板框壓濾機的主要部件，從結構上看，先后經歷了板框式、

廂式、可變濾室隔膜壓榨式三階段的發展；從材料上看，從最早的木質

到各種金屬，再到現在最常用的增強聚丙烯。可變濾室隔膜壓濾機濾板

有三種形式：橡膠隔膜濾板、組裝式聚丙烯隔膜濾板、一體式可變濾室

高壓隔膜濾板。

24

包架

控制桁

迸料口

進氣口液壓系統

1機座及支攆速板及造布壓素板I機座及支樨

圖1-3板框壓濾機構造示意圖

隔膜式板框壓濾機在進泥后，添加一定的調節劑，使污泥破壁脫水,

利用隔膜壓榨泵往壓濾機隔膜板中注入高壓水，利用隔膜張力對污泥進

行強力擠壓脫水。濾液透過濾布排出，固體物質被濾布阻隔，形成含水

率較低的干物質。

（2）工藝特點

1）可變濾室濾板采用增強聚丙烯襯板和橡塑彈性體膜片整體熔焊

結構，具有優良的耐化學性、抗疲勞性能，可承受高溫、高壓。

2）可變濾室濾板雙面可鼓起的隔膜片采用模壓一次成型技術，其過

濾流道為等距凸點呈散射狀分布，顯著增加膜片強度及鼓起