某城鎮污水廠設計方案的比選案例某城鎮污水廠設計方案的比選案例 1 1 1 21.2常見脫氮除磷工藝 2 2 1.2.3Phoredox工藝 4 4 41.3技術比選 5 51.1.2.改良A/O工藝 6 7 81.5深度處理方法比較 11.6消毒方法的比較 1.7污泥處理工藝的選擇 1.1設計資料(1)設計水量總變化系數(2)水質指標及去除率2萬m3/d4萬m3/d進水/(mg/L)3出水/(mg/L)去除率/(%)(1)可生化在性指標表1.2可生化性意義本次工程進水水質B/C值為0.32,對照表1.2可知，可生化性較好，采用生物二級處理。(2)碳氮比碳氮比用BOD?/TN表示，在污水處理中要求C/N達到3~5,當比值為4時為最優條件。本次工程進水C/N=3,比值偏低，需要投加碳源保證碳源的充足。(3)碳磷比在污水處理中BOD?/TP要求達到17~20,比值越大，說明生物除磷的效果本次設計中BOD?/TP=40>17,說明生物除磷的效果很好。1.2常見脫氮除磷工藝二沉污泥回流到缺氧區中進行反硝化去除硝態氮；缺氧區混合液回流到厭氧區中進行釋磷，混合液中硝酸鹽的濃度很低，避免了對聚磷菌的釋磷能力的影響，提高磷的去除率，有效達到脫氮除磷的目的。工藝見圖1.1。工藝特點：(1)回流方式不同；(2)厭氧段提高了有機物的利用率；(3)適合用于原水BOD?/TP低的狀況。混合液回流混合液回流,氮氣進水缺氧好氧缺氧液回流污泥回流剩余污泥沉淀池厭氧出水該工藝是在A/O工藝基礎上增加了一個缺氧段和好氧段，增加的缺氧段對于從好氧區流入的混合液有硝化脫氮作用，后置的好氧區提高了溶解氧濃度，改善了污泥的沉降性能，其脫氮效率高。工藝見圖1.2。混合液回流一進水一缺氧池好氧池二沉池一出水進水一缺氧池好氧池二沉池一出水本剩余污泥Bardenpho工藝提高了脫氮效率，但是除磷效果仍然很差，為了能夠大幅度的提高效率，在Bardenpho工藝的前面增設一個厭氧區。前設的厭氧段能夠有效的保證磷的釋放，從而增強了聚磷菌在好氧段吸磷的能力，提高除磷的效果。工藝見圖1.3。工藝特點：(1)該工藝有三個池子用于脫氮除磷和脫碳；(2)混合液的回流有兩次；(3)污泥穩定，不需要進行消化。進水一厭氧池缺氧池好氧池缺氧池好氧池二沉池一出水CASS是集曝氣、沉淀于一體的工藝，該工藝總共分進水、曝氣、沉淀、筆水、閑置五個階段，在反應池后端安裝筆水器，形成連續進水、間歇排水周期。其運行時厭氧缺氧好氧交替進行，有一定的脫氮除磷的效果。工藝見圖1.4。工藝特點：(1)不用設置初沉和二沉池；(2)運行穩定，操作方便；(3)產泥量少，避免污泥膨脹。回流回流1.2.5MSBR工藝MSBR工藝反應器分為三部分：曝氣區和兩個交替序批處理區，整個工藝流程中不需要單獨的設置初沉和二沉池，同時具有SBR和A2/0工藝兩者的優點，運行過程中進水和循環液先混合進行攪拌，在攪拌時需要保持缺氧環境，進水停止后再攪拌一段時間，開始曝氣循環，一段時間后不再循環，進行延時曝氣，最后沉淀后出水排泥。工藝見圖1.5。工藝特點：(1)能夠根據不同的需求設計運行；(2)去除率好，適應能力好。排水該工藝是增加了反硝化區，進水和回流的污泥混合后，在厭氧區通過聚磷菌氧區中通過反硝化菌的作用進行碳和氮的去除，最終實現脫氮除磷。工藝見圖工藝特點：(1)污泥齡長，產泥量少；(2)污泥濃度高，處理效果好；(3)出水水質好。9出水口9出水口26葉輪2葉輪1O1.3技術比選在對同步脫氮除磷的工藝經行查閱對比后，結合本次的水質要求，擬選用CAST、改良A2/O工藝、A2/O-MBR工藝三種方案進行比選分析，通過對污水處理工藝的投資費用、運行成本、污泥量、曝氣量、加藥量等各方面進行估算比較，選擇較為經濟可行的工藝作為最終的處理工藝。(1)工藝流程CAST工藝是曝氣和沉淀為一體的反應池，包括生物選擇區、厭氧、好氧三部分。進水在選擇區中和污泥混合，利用其吸附作用和酶反應快速的去除溶解性物質和硝酸鹽等污染物，并將一些難降解的物質進行了分解，。厭氧區是兼氧區，曝氣量較小，能夠促進釋磷，強化反硝化作用。好氧區的曝氣和溶解氧需要嚴格控制，確保好氧環境能夠進行穩定硝化和吸磷，整個運行過程同CASS一樣分五個階段。(2)實際運行效果運行結果見表1.3。D備注霞山污水廠一期水量10萬噸/天，MLSS控制在4~5g/L,污泥負荷在d),溶解氧為2mg/L以下I?一期水量4.5萬噸/天，碳氮比低限制性曝氣和非限性曝氣結合運行I91流程見圖1.7。濃縮出水污泥回流一污泥回流一厭氧區好氧區出水進水生物選擇區(1)工藝流程在A2/O前增設一個預缺氧區，二沉的回流污泥和10%的污水同時進入預缺氧池中，微生物吸收廢水中的有機物質并進行反硝化脫硝，去除硝態氮，有效的減小后續進入厭氧池中對聚磷菌釋磷的影響，有效地去除回流污泥中的溶解氧，為后面的厭氧環境提供基礎，剩余的90%的原水和預缺氧區的出水混合后一起流入厭氧區，大幅度提高了除磷效果和穩定性，缺氧區進行反硝化作用，好氧區進行硝化作用和磷的吸收，故該工藝在保證了脫氮效果的同時提高了除磷的效率，但反應過程中須在缺氧區投加碳源。(2)實際運行效果運行結果見表1.4。承德市污水廠[10]靜樂縣污水凈化中心!]安徽某污水廠[12]流程見圖1.9。混合液回流一混合液回流一一進水90%一(1)工藝流程該工藝是將A2/O和MBR聯用，用擋板將厭氧、缺氧、好氧池進行分隔，池子通過管路在頂部連接，污泥回流管設置在MBR膜池中，回流到缺氧池中，在好氧池和膜池中需鋪設曝氣裝置，進行供氧和反沖洗。反應池中的微生物通過降解有機物，使硝化菌將氨氮轉化，在MBR膜池中進行固液分離使出水達標。該聯用工藝中膜池的成本較高，同時對膜的反沖洗也需要較大的能耗。(2)實際運行效果運行結果見表1.5。表1.5運行結果圖錦山污水廠13]北方某污水廠14]流程見圖1.10。進水圖1.10方案三流程圖池→消毒池三種方案的優缺點見表1.6。表1.6優缺點比對表優點缺點方案一自控要求高，電耗高，容積利方案二成膜的損失，需要進行大量的表1.7各方案流程一覽表處理單元方案一方案二方案三CAST池改良A2/O池A2/O-MBR聯合池氯化鐵混凝沉淀+轉盤濾池過濾污泥濃縮+脫水對于上述三種方案中的污水處理工藝，在對比時需要從投資費用、運行費用兩方面來進行比較，通過查閱已有的經驗值，對每種方案的總建設費用進行估算，然后選擇適合的方案，計算結果見表1.8。方案一方案二傾角α/(°)流速v/(m/s)柵條間隙柵條寬度水深h/(m)柵槽寬度 格柵選型格柵間面積/(m2)傾角α/°)流速v/(m/s)柵條間隙柵條寬度水深h/(m)柵槽寬度格柵選型格柵間面積/(m2)設計水量停留時間池面積/(m2)222方案一方案二沉淀時間水深h/(m)容積V/(m3)池面積/(m2)機械選型有效容積O?/(kg/d)池面積/(m2)(甲醇)/(kg/d)設備選型水面面積池直徑D/(m)機械選型投藥量/(L)池面積/(m3)直徑D/(m)過濾面積廠房面積/(m2)廠房面積/(m2)機械選型式刮泥機無8式刮泥機改良A2/O2座管吸泥機有8帶式濃縮機-1200型式刮泥機無無無方案一濃縮機房/(m3)平面面積/(m3)脫水機房/(m3)機械選型總面積/(m3)對于上述三種方案，經過查閱資料統計，每種污水處理工藝的成本費用分析大致如下：建設費用/(元/m3)運行維護費用(元/m3)方案一方案二由于A2/O-MBR工藝中需要大量的使用膜組件，大大提高了其投資費用，且膜組件需要進行大量的反沖洗，綜合考慮該工藝投資運行費用偏高[14];CAST工藝在已有的實際運行結果中雖然成本低，但是容易出現容積閑置的情況，并且在低溫等惡劣的環境條件下運行效果不夠穩定；改良A2/O工藝在提高除磷效率的同時還能夠保證原有的脫氮效果，其投資成本介于之間，再加上出水水質良好穩定，因此選用改良A2/O工藝作為本次設計中的污水處理工藝。廢水經過二級處理后未達到要求標準時，為了降低出水中各個指標的濃度，需要對二級處理的出水進行進一步處理。一般常見的深度處理方法為混凝沉淀、過濾、活性炭吸附、離子交換、臭氧氧化、反滲透等，目前最常見的辦法是加藥→混凝→沉淀→過濾→消毒，這種辦法不僅能夠進一步的去除懸浮物，還能夠大幅度的降低二級處理后水中剩余的磷濃度。投加藥劑不同，處理效果也不同。常用的藥劑比對見表1.10。表1.10除磷藥劑的比對藥劑優點缺點無凝聚功能，需額外添加絮凝劑進行輔助，未溶解部分無法利用，故增大了投加量，對pH值的要求高，要保持一定的值，才能夠有較高的同時具有除磷和凝聚作用。效果低于鐵鹽。造成危害，在排入水體之前需要進行消毒處理。幾種消毒劑得優缺點見表1.11。優點缺點次氯酸鈉次氯酸鈉發生器用海水或濃能夠降解殘留的有機物、色、紫外線單安全，成本低，效果好。1.8構筑物選型表1.12沉砂池選型池型優點缺點需要高架或者挖小車通道，沉砂中有15%左右的有機物，增加了后續通過調節能夠去除其他沉砂池無排砂需要用高壓水泵進行輔助。曝氣沉砂池效率高，分離效果好，能夠克服平出水的溶解氧高，不適用于生物脫豎流式沉砂池建筑平面面積小，適用于小水量的除砂效果差。本設計中進水水質BOD5濃度低，且后續二帶走，一般的初沉池可以去除進水中40%~55%的SS和20%~30%的各表1.13初沉池選型池型優點缺點豎流式建筑平面面積小，施工簡單，配水不均，排泥時操作量大。建筑平面面積大，排泥設備復斜板(管)斜板(管)本次設計中由于進水SS為180mg/L,BOD5為120mg/L,為了去除部分的SS,同時使BOD?的含量不會降低太多，采用高負荷初沉池。綜上所述，選用平流式初沉池，能夠適應冬季溫度低的條件，建筑平面面積比較小且施工方便，優勢較其他幾種形式大。二沉池池型和初沉池一樣，兩者的主要區別是其處理對象不同，二沉池用于處理生物處理出水的泥水混合液，通過泥水分離，將污泥濃縮分離并回流至生物處理中。原則上初沉池的幾種池型都可用作二沉池，但是二沉中的污泥含水量高、密度小、呈現絮狀，所以在選擇池型的時候要根據實際情況進行對比后決定，詳見表1.13。斜板管沉淀池在用于二沉池時，因為污泥的黏度大，容易黏附，會影響沉淀效果，一般不建議采用。本設計中采用機械刮泥，故選用輻流式二沉池。過濾是為了確保出水穩定達到標準，去除水中的SS和膠體，同時還能降低其他指標，使出水的濁度和其他指標更低，是污水處理回用系統中必不可少的處理單元。目前常用的過濾方法比對見表1.14。表1.14濾池選型優點缺點結構復雜，成本高，投資造價能耗高，反沖洗水量大，在濾池前需要增加精細格柵，使造出水水質穩定，設備少，投資低，水頭損失小，建筑平面面綜合上述優缺點對比，可以看出相對來說表面過濾濾池的優勢較大，表面過濾是使用過濾裝置，有轉盤濾池和濾布濾池兩種，都能夠在清洗的同時過濾，屬于高度設備化的技術，不需要考慮其他因素，確定出需要的濾盤數量和規格，就能夠設計水池進行安裝。本次設計采用轉盤濾池。污水處理產生的污泥含水率很高，一般能夠達到99.5%以上，不方便輸送和處置，通過濃縮可以使污泥初步減容，濃縮后再進行脫水能夠減少脫水機的臺數，后續進行處理時難度減小。濃縮方式比對見表1.15。優點缺點建筑平面面積大，臭味大，需離心濃縮噪聲較大，電耗較高，運行維帶式濃縮濃縮效果好，水力停留時間電耗較高，基建費用高，管理通過優缺點的比對，相對來說帶式濃縮地優勢較大，帶式濃縮使用帶式濃縮機，一般用于污泥含水率大于98%時，濃縮后污泥含水率可以達到93%~95%,本次設計中選用帶式濃縮機進行污泥的濃縮。污水處理時產生的污泥含水率為97%~99.6%,體積大，難以處置，濃縮主要去除