二级污水处理厂提标改造方案研究 62页

二级污水处理厂提标改造方案研究Researchofupgradingandrenovationschemesinsecondarywastewatertreatmentplants学科专业：环境工程研究生：陈迪嘉指导老师：赵新华企业导师：田庆玲天津大学环境科学与工程学院二零一三年六月\n独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日\n摘要国内很多在建设较早并已投产运行的城市污水处理厂，当时大多采用了比较先进的设计理论，由于在设计时国家尚未发布相应的标准，所以设计出水标准仅能采取较为严格的水质标准。但随着近些年城市的持续发展，很多污水处理厂的出水已不能满足国家新颁布的标准，因此国内很多污水处理厂都不得不面对提标改造的问题。本文就二级污水处理厂升级改造的技术方案进行研究，将对工艺方案改造的比较和确定作为研究重点。为了让说明更加有针对性，选取天津市咸阳路污水处理厂作为工艺改造的实例，通过对该厂工艺上的优化，使这座二级污水处理厂的出水达到一级标准。为实现这一目标，根据该厂的进出水水质和占地情况，通过对生化系统改造工艺、污水消毒工艺、污泥系统改造工艺、除臭系统的比选，最终确定该厂一级B出水采用强化生物脱氮工艺，从而满足出水水质要求。通过对污水消毒系统、污泥系统、除臭系统的现状分析和评估，除了除臭系统以外这些系统单元内的构筑物都未进行改造，充分利用了现有条件，最大程度的减少了项目的投入。这种在处理规模不能减小、用地又紧张的条件下，单独提高出水水质而对污水处理厂进行提标改造的工程实例在国内还不多。―立环氧化沟脱氮工艺‖，在早期建设的污水处理厂升级改造中的应用，是本课题的一个创新点。关键词：升级改造除磷脱氮立环氧化沟工艺改造\nABSTRACTManywastewatertreatmentplantsbuiltupintheearliertimeaccordingtothethennationaldischargingstandardadoptedtheadvanceddesigntheories.Stricterwaterdischargingstandardhadtobetakenasatthattimetheconcernednationalstandardhadnotbeenmadeandannounced.Butalongwiththeurbanrapiddevelopment，manywastewatertreatmentplantscannotmeetthenewnationaldischargingstandard．Now，theyarefacingtheproblemofupgradingandrenovation．Thispaperconcernsaboutthepreliminaryresearchesofupgradingandrenovationschemesinsecondarytreatmentplantswhichemphasesonthecomparisonanddeterminationofthetreatmentprocess．Forclearerexplanation，thepapertakesXianyangluWastewaterTreatmentPlantasanexampleinprocessupgrading.Throughitsprocesstransformation，theplantiseffluenttoattaintotheGradeIdischargingdemandfromthepreviousGradeII．Inordertoreachthisobjective，inaccordancewithitsinfluentqualityandlocation，aftermanyalternatives，finallyaGradeIBwaterdischargingprocessbyenhancingbiologicalnitrogenremovalistaken,bytransformingitsbio-chemicalprocess，forexampledisinfection，sludgeprocessanddeozorization．Afteranalysisandexaminationofthethenconditionsofthewastewaterdisinfectionsystem,sludgeprocessingsystemanddeozorizationsystem,onlythedeozorizationsystemwastransformedandupgraded,othersystemsremainedunchanged.Thisfullyutilizedthethenavailableconditionsandminimizednewinvestment.Tomaintainthesamewastewatertreatingcapacityandwiththelimitedavailableland,theplantwasabletocarryouttheprojectofupgradingthetreatedwater.standard.SuchgoodrenovationprojectisrareinChina．Applicationofverticalringoxidationditchprocessinthetransformationoftheoldwastewatertreatmentplant,shouldbeaninnovationofthesubject.KEYWORDS：Upgradingandrenovation，Nitrogenandphosphorusremoval，Verticalringoxidationditch，Processrenovation\n目录第一章概述.............................................................................................11.1改造的背景与重要性................................................................................11.2国内外研究概况........................................................................................21.3改造目标....................................................................................................31.4设计标准....................................................................................................31.5主要研究内容............................................................................................41.6研究方法....................................................................................................61.7工程实例....................................................................................................7第二章项目背景......................................................................................82.1天津市咸阳路污水处理厂现状及工艺流程............................................82.2对咸阳路污水处理厂进行改造的必要性..............................................102.3工程规模的确定......................................................................................13第三章进出水水质的确定..................................................................143.1咸阳路厂进水水质的确定....................................................................143.2改造后的出水水质..................................................................................183.3污泥水的进水水质..................................................................................193.4污泥处理水的出水水质..........................................................................20第四章改造方案的论证......................................................................214.1总体情况分析..........................................................................................214.2改造工艺的提出......................................................................................264.3生化系统改造工艺的确定......................................................................324.4关于脱氮反硝化碳源的问题..................................................................344.5污泥水处理工艺方案的论证..................................................................354.6污泥处理方案的论证..............................................................................374.7污泥处置方案的论证..............................................................................404.8化学除磷方案的论证..............................................................................434.9出水消毒方案的论证...............................................................................444.10除臭方式的选择....................................................................................464.11咸阳路污水厂改造后流程图................................................................49第五章结论与建议................................................................................501\n5.1结论..........................................................................................................505.2不足与建议..............................................................................................50参考文献...................................................................................................52发表论文和参加科研情况说明..............................................................55致谢...................................................................................................562\n第一章概述第一章概述据建设部的统计，我国现有二级污水处理厂已经超过500座。通常污水厂的设计规模是按照20年的规划年限来考虑，但我们国家近20年的发展速度是前所未有的，因此在目前与不远的将来，污水厂的改造问题都是排水行业面临的重大问题，将涉及政府、地方管理和运行部门及规划设计单位等各方面，本论文针对二级污水处理厂升级改造的方案进行研究。1.1改造的背景与重要性随着2003年《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GBl8918-2002)的正式实施，我国对污水处理厂的出水水质要求日趋严格，各省市相继出台了更加严格的地方标准，这些标准对新建或已建的城市污水处理厂污染物排放提出更高要求。我国在上世纪八、九十年代建设并投入运行的城镇污水处理厂，其污水排放标准均执行的是《城市污水处理厂污水污泥排放标准》(CJ3025-93)，主要是以去除有机污染物和固体悬浮物为目的，即主要限制化学需氧量、生化需氧量和悬浮物，并且这几项指标甚至没有《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GBl8918-2002)(注：下文所说的排放标准均指此标准)的二级标准严格。目前，污水处理厂排放标准等级普遍由原来的二级排放标准提高到一级B、一级A标准甚至更高，而且限制指标数量也比以前有所增加，除化学需氧量、悬浮物、氨氮等指标更严格之外，也对总氮、总磷、色度等提出了限制指标。因此，国内相当数量的已建污水处理厂普遍将进行升级改造。近年来，随着我国经济的持续发展、人民生活水平的提高、公众环保意识的增强，人民对环境持续改善的需求越来越高。国家环保总局2006年第21号公告规定：―城镇污水处理厂出水排入国家和省确定的重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域时，执行一级A标准；排入GB3838地表水Ⅲ类功能水域（划定的饮用水源保护区和游泳区除外）、GB3097海水二类功能水域时，执行一级标准的B标准‖。天津市环保局响应国家环保总局政策，于2008年1月18日颁布了天津市地方标准《污水综合排放标准》（DB12/356-2008），要求：―新建、扩建城市污水处理厂排水执行GB18918中，水污染物排放标准一级A标准；已建成的城市污水处理厂进行改造，排水执行GB18918中，水污染物排放标准一级标准中的B标准；已建成的城市污水处理厂应在2010年12月31日前达到GB18918中，1\n第一章概述水污染物排放标准一级标准中的B标准‖。1.2国内外研究概况一般来说，污水处理厂的提标改造主要包含以下五方面：一是主体工艺改造以提高出水水质为目标；二是主体工艺改造而造成的附带改造，如污水处理系统改造后，保持污泥消化系统不变的前提下，污泥处理系统也将相应调整，需要增加或者对原有构筑物进行改造；三是污泥最终处置工艺改造，如污泥深度脱水和污泥干化等；四是进行除臭工艺改造；五是设备更新或升级。我国污水处理厂升级改造多以主体工艺改造为主要方面，通常采用：对原工艺进行调整、引入膜处理技术、化学除磷、深度处理工艺等手段。对原有的生物处理工艺进行调整，是国内大多数污水处理厂进行升级改造时普遍采用的方式，也就是将原工艺增加除磷脱氮的功能，其中也不乏一些新型的工艺，如Bardenpho、五段Bardenpho（Phoredox）、UCT(UniversityofCapetown)等工艺。将膜处理技术与活性污泥技术进行组合，在生物反应器中微生物以附着（生物膜）和悬浮（活性污泥）两种生长形态共同存在，对于已建成运行的污水处理厂具有工程量小，无新增构筑物及占地等优点。引入化学处理工艺。碳源不足是国内污水处理厂运行中普遍存在的问题，往往都是由于C/N和C/P比未能达到运行要求，而影响出水水质。所谓化学处理工艺就是在生物系统的某些环节投加化学混凝剂，去除污水中的磷，实现化学除磷。增加深度处理，通过在二沉池出水后增加工艺如混凝、沉淀、气浮、过滤、吸附以及膜处理等来达到提高出水水质或者回用的目的。目前我国常规的深度处理工艺有：混凝沉淀+过滤处理+消毒；微絮凝反应+过滤处理+消毒；微滤+反渗透双膜法处理+消毒；微絮凝反应+转盘式微过滤处理+消毒。而后者在近年来国外污水处理厂的深度处理工艺中比较广泛的采用，因为其投资少，占地省，运行简单，尤其适用于污水厂的升级改造。国内北方地区的污水处理厂主要通过强化二级生物处理工艺来将污水中的有机污染物以及氮磷进行去除。对于A/A/O工艺和氧化沟工艺的污水处理厂经常是采取调整工艺运行方式及运行参数，如控制溶解氧、控制污泥浓度、改变回流比、分点进水等以有效提供氮源等方式来进行优化从而实现工艺的改良，再增设化学除磷、深度处理等单元，能够使出水水质的常规检测项达到一级B标准。总之，实现同样的改造目的可以有很多种方式，而且每种都有着各自的优势和劣势，最终方案的确定取决于限制条件的变化。我国已经建成的污水处理厂采2\n第一章概述用的工艺不尽相同，处理的污水水质差别较大，每个厂改造的目的、重点与限制条件都不一样。任何厂的改造均需要科学全面地分析现有工艺，充分挖掘现有工艺的潜力，很多时候通过工艺的简单调整或是控制方式的优化即可达到改造目的。目前一些新的处理理论的提出，有些已经运用于生产性试验，都为升级改造工程提供了更多选择，如西门子公司运用短程硝化反硝化理论的BNR工艺，还[1]有国内最近比较热的多点进水工艺等，需要对具体情况进行全面的、综合的分析和研究后，才能确定最终采用的改造工艺，并能够平衡好工程投资、施工工期、处理效果、运行成本、环境影响等改造所涉及的各个方面。1.3改造目标通常，污水厂建成运行一段时间后，由于设备损坏、管理不善等原因，污水处理效率会低于设计值，日常的水、电和药耗会增加，同时随着管网的普及和城区的发展，污水量逐步增加，而国家和地方的环境标准也随着人们生活水平的提高而不断提高，因此污水厂改造的目标有四方面：增加处理规模、提高处理标准、提高处理效率以及降低日常运行成本。首先应该充分挖掘已建污水厂的处理潜力，进行适当的改建以达到改造目标，其次才考虑污水厂的扩建。通常污水厂的设计规模均根据规划年限内的服务范围、服务人口以及工商业分布格局等进行设计，同时考虑分期建设。但是实际的城市发展速度会与规划不一致，人口及工商业分布的格局也会不断调整，造成大多数污水厂进水量超出设计值，同时也会有部分污水厂的进水量低于设计值。因此，在进行污水厂改造时，应从较大区域范围对需要改造的污水厂临近的污水收集系统及污水厂进行调查，对相邻污水厂的实际处理量和设计规模进行分析，然后通过对管道收集系统作适当的连接或改造，使各个污水厂的实际进水量重新分配，以最小的投资达到污水处理的目标；或者对污水收集系统进行综合评价，减少污水管网中的地下水渗入量和雨水、地表水等的接入，以及增设调节设施减少进水水力负荷的变化幅度，满足污水厂的[2]处理能力。1.4设计标准1.4.1污水处理标准首先，对于污水厂的管道系统，应该严格执行相关的污水接入下水道的水质标准，特别是对于工业废水中重金属等有毒、有害物质的接入要严格控制，以保3\n第一章概述证污水厂的正常运行。其次，污水厂的出水水质标准应该根据受纳水体的性质、相关的排放标准、出水回用的程度以及规划期限内排放标准提高的可能性综合考[3]虑，一旦排放标准确定，在选择处理工艺和处理程度时，应该采取适当的原则以免造成资源的浪费，例如可以采用对部分污水进行深度处理，然后与常规处理出水混合来达到排放标准；或者根据回用的需要，合理确定再生水的处理规模和处理程度；如果处理合流污水，还要考虑是否在雨季执行单独的排放标准，或者是否需要增设调蓄设施或单独的处理工艺。另外，在实施污水厂改造的过程中，如果涉及已建污水厂的处理设施，会对处理出水的水质产生影响，应当在实施改造前与环保和城建管理部门共同商定临时的排放标准。1.4.2污泥处理标准目前污泥的最终处置方法包括农用、填埋和焚烧。对于农用、土壤改良和绿化的污泥，需要满足病原菌、细菌、重金属含量、农用的频率和负荷等方面的要求，对此美国EPA的法规(40CFRPart503)有明确的规定；进行填埋的污泥，需要达到填埋入场的含水率、重金属及有机成分要求，例如欧盟最新的填埋法令要求进入填埋场的污泥有机成分≤5％；对进行焚烧的污泥，则应根据其是单独焚烧还[4]是与城市垃圾混合焚烧来执行不同的含水率、有机物等要求。1.4.3气体排放标准原先的设计中对于污水处理和污泥处理中产生的臭气没有专门的排放标准，随着污水厂选址的限制以及居民对周围环境要求的提高，许多污水厂需进行除臭设计以满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GBl8918-2002)，另外污泥焚烧产生的尾气排放可以参照《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GBl8485-2001)，或者借鉴欧洲的烟气排放标准，严格控制氮氧化物、二噁英等的排放量。1.5主要研究内容本文主要针对国内二级污水处理厂升级改造问题，对已建成污水处理厂进行调研，结合水质水量历史数据及工艺运行现状，提出包括工艺系统、碳源投加、污泥处理处置、除臭工艺、消毒工艺等工艺单元的改造方案，并比选出最佳改造方案。主要研究内容包括：污水处理厂原污水、污泥处理工艺的改造、新建污泥水预处理系统、除臭、污泥处置系统等。4\n第一章概述1.5.1污水处理工艺改造方案研究通过对污水厂进出水水质状况以及处理程度进行分析和评估，结合污水处理厂升级改造的出水标准，寻找并发现现有污水处理工艺面对升级改造所存在的主要问题，研究提出处理工艺改造方案并进行比选。1.5.2污泥水预处理工艺方案研究以降低污泥处理过程中上清液对污水处理厂的冲击负荷为目的，确定污泥水处理工艺去除指标，研究确定其处理流程，结合污水处理厂实际工况对流程所含括的各环节提出工艺方案并进行比选。1.5.3污泥处理工艺改造方案研究针对污水处理过程中产生的初沉污泥、剩余污泥及化学污泥，以污泥稳定化、减量化、无害化为目的，结合污水处理厂污泥处理现状进行分析研究，选择污泥处理流程，并就污泥浓缩、污泥稳定、污泥脱水等环节提出工艺改造方案并进行比选。1.5.4污泥处置方案研究对目前主流污泥深度脱水工艺进行分析研究，以保证出泥含水率为前提，比选出技术成熟可靠、管理方便的污泥处置处理工艺方案，并确定具体工艺流程。1.5.5化学除磷工艺方案研究对污水处理厂除磷工艺常规使用的除磷药剂的优缺点及使用特性进行研究，选择出适用的除磷药剂，并结合工艺改造方案确定的工艺流程加以研究分析，确选择合适的药剂投加点。1.5.6出水消毒改造方案研究根据处理后污水中病原体类型，分别就物理消毒技术与化学消毒技术进行分析论证，结合项目特点及构筑物单元现状，以投资少，改造范围小，保证效果为前提，对各类消毒工艺进行综合比选。1.5.7除臭工艺方案研究结合项目现状，确定厂区除臭工艺选择的应用原则，对国内污水处理厂广泛5\n第一章概述使用的离子除臭、生物除臭以及化学除臭这三种主流工艺进行分析，研究确定出切实可行的除臭工艺。1.6研究方法首先，通过对污水处理厂的运行资料进行整理，并就其现有工艺的实际情况进行细致全面的分析，在研究过程中充分发掘现状工艺极其附属设备和设施的潜力。结合国内外研究现状，发现污水处理厂目前工艺运行中存在的问题，和有待优化的环节，结合改造工艺的研究进行有机的整合。例如，有资料表明，对传统活性污泥处理系统进行适当改造同时增加回流污泥量和混合液回流系统，能够实现不错的除磷脱碳效果；活性污泥法所去除的氮中约有一半随滤液和上清液重新回到处理系统，建立专门的单元对上清液和滤液进行处理，能够让污水处理系统的处理能力提高15％～20％；运用先进的监测和自动化控制手段可以使污水厂的[5]运行水平和处理能力得到较大提升，例如，对空气管路进行调整和改进，在一些设定的控制点设置空气调节阀，并在生物反应池内设置在线溶氧仪、氨和硝酸盐检测仪等，通过在线仪表反馈实时数据至曝气控制系统，调整空气管路上的调节阀，按照需要形成厌氧、缺氧和好氧区域，实现工况的调整。其次，处理能力验证与工艺优化研究。搜集污水厂实际运行中积累的工艺运行参数(污泥的沉降比、污泥龄、沉淀池的表面负荷和固体负荷、污泥指数等)，作为工艺选择和比对的参考，采用中试或生产性试验对设计参数进行验证，使研究具有针对性和适用性。在制定工艺方案时，优先考虑占地小、投资少，并能满足出水水质要求的新工艺，并进行方案比较。尽量采用集约化、自动化控制程度高、工艺，并且具有较高的工艺灵活性，可以根据需要改变流程或停用个别的处[6]理单体。最后，充分考虑并妥善解决污泥系统对工艺方案的影响。由于采用不同的污水处理工艺，其污泥的性质和产量会不同，例如高效沉淀池加药处理及其他化学除磷工艺均会产生大量的化学污泥，不仅增加了污泥处理规模，对污泥的消化、脱水和干化等工艺都会产生影响，而且污泥处理产生的回流液又会增加污水处理系统的负荷。所以，本课题在工艺必选时，会结合出水水质要求和污泥处理处置深度，将污水处理工艺与污泥处理工艺结合起来进行比对。在选择方案时，以运[7][8]行稳定可靠、投资和运行成本节约为原则进行方案的选择和推荐。6\n第一章概述1.7工程实例以下几章选取天津市咸阳路污水处理厂改造工程作为实例，研究如何通过对工艺的调整，使这座二级污水处理厂的出水水质能基本满足一级标准。另外，在水量不减、用地非常紧张的条件下，单独提高出水水质而对污水处理厂改造的工程实例国内尚不多见。立环氧化沟工艺在已投运的二级污水处理厂改造中的应用，是本课题的一个创新点。7\n第二章项目背景第二章项目背景2.1天津市咸阳路污水处理厂现状及工艺流程天津市咸阳路污水处理厂于2005年底建成并通水运行。收水范围包括咸阳路排水系统内的全部污水及外环线以外西青区的部分地区。近期处理规模为45万立方米/日，出水执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的二级排放标准，厂外配套污水管道21km及两座污水泵站，该项目总投资12亿元。污水处理工艺采用A/O除磷、硝化工艺，污泥处理采用二级中温厌氧消化工艺。自2005投运以来运行状况良好。鼓风机房进水粗格栅进水泵房细格栅及旋流沉砂池初沉池A/O除磷曝气池配水井二沉池出水泵房大沽排水河栅渣外运初沉污泥泵房回流污泥泵房加氯间初沉污泥剩余污泥上清液污泥处置污泥浓缩池浓缩污泥泵房污泥消化池污泥脱水机房污泥干化系统污泥利用沼气消化污泥泵房、除磷加药间脱琉罐沼气仪表间沼气罐沼气锅炉房沼气燃烧系统图2-1咸阳路污水处理厂工艺流程图2.1.1主要工艺构筑物及设计参数8\n第二章项目背景表2-1咸阳路污水处理厂构筑物清单及设计参数名称主要尺寸（m）单位数量设计参数栅条间隙b=20mm3格栅间与进水泵房合建座1设计流量Q=9.48m/s倾角α=75°3进水泵房座1设计流量Q=9.48m/s扬程H=12.7m3设计流量Q=9.48m/s栅条间隙细格栅间与进水泵房合建座1b=6mm3旋流沉砂池D=5.80m座6设计流量Q=6.773m/s3设计流量Q=54万吨/日=6.25m/s初沉池Φ55×4.7（池边高）座532表面负荷q=2m/m·h沉淀时间t=2h初沉污泥泵房L×B=10.98×10.42m座3污泥负荷Fw=0.18kgBOD/kgMLSS·dA/O反应池L×B×H=74.8×79×6.0座5混合液悬浮物浓度MLSS=3000mg/L回流比50～100%泥龄10天3鼓风机房L×B=42.4×18.3座1总风量114000m/h32表面负荷q=1.42m/m·h（高日平均二沉池Φ45×4.6（池边高）座10时）回流污泥泵房21×13.6座5除磷加药间L×B=16.8×12.3座1加氯间L×B=37×17.2座1加氯量150kg/h，氯库按15天贮氯量浓缩时间h=33.6h进泥含水率98%浓缩池Φ33×4.7（池边高）座22固体负荷57kg/m·d浓缩污泥泵房L×B=7.4×6.9座1消化池Φ22座6进泥含水率96%，消化时间21天消化污泥泵房Φ22.5座1沼气仪表间L×B=22.4×12.4座1沼气锅炉房L×B=29.1×15.4座1脱硫塔座2进泥含水率96%污泥脱水机房L×B=36×12座1工作时间24小时连续工作3沼气罐Φ19.3座2总贮气量7000m9\n第二章项目背景2.1.2原设计的进水指标表2-2咸阳路污水处理厂原设计进/出水水质项目进水水质出水水质BOD5（mg/L）220≤30COD（mg/L）400≤120SS（mg/L）200≤30NH3-N（mg/L）40≤25TP（mg/L）3.5≤1PH7-87-82.2对咸阳路污水处理厂进行改造的必要性2.2.1改善我们的生存环境我们赖以生存的环境正在不断的恶化，这已经是一个不争的事实。在上个世纪中期，我国处于建国初期，工业化程度不高，人口压力也不大，对环境的影响小；随着我国经济的不断发展，人们的生产和生活对生存环境影响越来越大，尤其是对水的依赖性和影响越来越显著。各种各样的水体都有一个自我成长、老化和死亡的过程，同时各种水体受到污染后都存在一种漫长的自我修复功能，这是自然界的特点。我们今天的生化污水处理技术就是利用这一特性发展而来的。天津市地处华北平原下游，处于河道汇集的的入海口。位于河道上游地区的污水经二级污水处理厂处理后排入各河道内，虽然达到了国家的有关要求，但仍造成了各个河道不同程度的污染。而天津市本身又发展极快，在大量用水的同时又产生了大量污水，由于总的排水量不断增加，造成进入水体的污染物总量一直居高不下，环境容量已经是超饱和状态，长时间如此，特别是氨氮和磷的大量排放势必加速各种水体的老化和死亡过程。我们应该尽最大的努力来延缓这种现象的发生，逐步改善生存环境，减少污染物排放的总量是我们的当务之急。为了减少污染物总量的排放，减轻渤海湾的负担，对天津市原有的、水量巨大的二级生化污水处理系统进行工艺革新，减少其排放污染物的总量是一个简便易行、可操作性强的捷径。10\n第二章项目背景2.2.2满足新的国家标准，消减排放的污染物总量的需要原污水处理厂设计出水水质执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级标准（见表2-10），自投产运行以来，出水水质达到了设计要求。天津市《污水综合排放标准》（DB12/356—2008）规定：已建成的城市污水处理厂排水应在2010年12月31日前达到GB18918中―水污染物排放标准一级标准B标准‖。而GB18918一级B标准中主要污染物的排放标准均有所提高。表2-3污水综合排放标准（GB8978-1996）污染因子二级排放标准SS（mg/L）30BOD5（mg/L）30COD（mg/L）120NH3-N（mg/L）25磷酸盐（以P计）（mg/L）1《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）第4.1.2.2规定：城镇污水处理厂出水的受纳水体如是半封闭水域，须执行一级B标准，而大沽排水河和渤海湾均为封闭和半封闭水体，因此目前污水厂出水不能满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）一级B要求。现状污水厂出水水质与GB18918－2002一级B标准出水水质对比见表2-4。N、P属于植物性营养物质，大多数来源于生产或应用含这些物质的工业企业。如果污水中的N、P未经处理大量的进入水体，造成许多不良后果：水体的富营养化，降低水体的透明度、消耗水中的溶解氧、使鱼类死亡并向水中释放有毒物质等。天津市是工业城市，生产或应用含有N、P等物质的企业较多，使用面广，需求量大，造成了排入污水管网的氮的总量大。污水处理厂的进水氨氮有时可达到60mg/L，这样的污水不经过有效的处理排入水体，后果严重，限制N、P的排放，是国家出台新的污水排放标准的一个重要原因。11\n第二章项目背景表2-4水质对比表参数现状出水一级B出水BOD5（mg/L）15-30<20COD（mg/L）50-100<60NH3-N（mg/L）25-50<8TN（mg/L）30-60<20TP（mg/L）<或1<或1SS（mg/L）5-25<20274粪大肠菌群(个/L)10-10<10咸阳路污水处理厂原有的处理工艺，指标均不能满足《城镇污水处理厂污染物排放标准GBl8918—2002》的要求，为此就必须对咸阳路污水处理厂的处理工艺进行改造。2.2.3政策环境提出新的要求2003年国家颁布实施《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002），要求污水厂出水达到一级B标准。2006年，原国家环保总局对2002年标准作出修改，其中明确规定：城镇污水处理厂出水排入国家和省确定的重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域时，执行一级标准的A标准。然而，能达到这一标准的国内污水处理厂却不多，而且所采用的工艺对氮、磷的去除能力不够。因此，让国内的污水处理厂具有的除磷脱氮能力，就需要进行处理标准的提高和改造。2.2.4为污水的回用创造有利条件随着城市发展和城镇化建设进程的加速，水资源需求有了很大的增长。这一形势紧迫要求解决水资源紧缺的现状。污水本身是一种再次利用的资源，随着各地再生水厂的建设，污水回用已经成为循环经济的一个主要手段。而二级污水处理厂经提标改造后，可以向再生水厂提供水质更好的水源，对再生水厂的稳定生产提供更好的条件，所以对污水处理厂进行提标改造有着更深一步的意义。2.2.5总结经验教训，进一步提高技术水平城市污水处理厂污泥系统在污泥处理过程中产生的污泥水虽然流量不大，但水质极其恶劣，总氮负荷约占整个厂区系统的15-25%。我国很多已建、在建甚12\n第二章项目背景至拟建的污水处理厂还在采用回流到进水前端进入生物系统的方法进行处理，这样往往使处理系统实际氮负荷超出设计负荷，使出水水质氮浓度超标。为了保证咸阳路污水厂提标改造后的出水水质达标，削减系统中循环的氮磷总量，缓解进水前端水质压力，减少冲击负荷对工艺运行的造成影响，必须对污泥水单独进行预处理。2.3工程规模的确定2.3.1污水厂规模确定随着咸阳路污水处理厂服务范围内城市建设、地区改造的快速发展，居民对环境质量、节水意识的不断提高，系统内的用水量和污水量发生了较大的变化。目前，咸阳路污水处理厂主城区的服务范围基本没有变化，已接入的密云路、咸阳路、长江道污水系统的污水量约28万吨/天。近年来污水厂外围的新建居住区、科技园区不断扩大，污水厂来水量也将与日俱增。另外，西青区西青新城、、辛口、杨柳青等地的大量工业、生活污水也已排入污水厂，水量也日趋扩大。根据《天津市排水规划》，咸阳路污水厂水量将达到45万吨/天。故咸阳路污水厂处理规模不宜减少，即建设规模45万吨/天。2.3.2污水处理水规模确定经复核，污水处理厂改造后每日产生的污泥水量约为1万立方米。经查勘现场和研究分析后，选用建设阶段为远期预留的浓缩池所在位置作为污泥水处理单元，该区域面积约0.45公顷。该区域与工艺相关联的污泥浓缩池、污泥消化池和进水泵房距离近，便于工艺管路布置和敷设。考虑到污水处理厂改造后几年内污泥水仍不能达到满负荷，初步估算约6000立方米/日。因此本工程污泥水设计水量6000立方米/日，远期污水处理厂达到满负荷时再考虑增加处理能力。13\n第三章进出水水质的确定第三章进出水水质的确定3.1咸阳路厂进水水质的确定咸阳路污水处理厂在投入运行的这些年，其收水范围内的各系统的污水水量、水质与上世纪90年代污水厂筹建时相比已有较大改变，因此设计须分析污水厂实际进水水质以确定本工程进水水质。选择2008-2010年污水处理厂实际进水水质监测结果进行统计分析：表3-12010年上半年咸阳路污水处理厂进水平均水质统计BOD5CODSSNH3-NTNTP时间（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）晚15833119643.2858.365.361月早13928817244.1457.335.07晚15630610156.0665.494.712月早1463319755.2362.934.19晚14334518960.5573.35.343月早13230213760.5174.134.25晚13530919153.6865.824.884月早13129216852.9463.934.17晚24257333452.1673.0112.315月早25053437852.2069.4210.27晚19242826645.0455.497.416月早19441627245.0155.267.34平均值16837120851.7264.516.3014\n第三章进出水水质的确定表3-22009年咸阳路污水处理厂进水平均水质统计BOD5CODSSNH3-NTNTP时间（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）晚1632556751.8059.742.851月早1822718051.2858.972.96晚1732968448.0258.492.282月早1692977447.5559.112.37晚1793089449.9462.453.593月早1793188149.2259.383.55晚1783278257.8068.784.764月早1743359357.3867.904.33晚2113759152.1267.485.125月早1663067352.5267.204.75晚1632867648.8859.615.466月早1352438848.7058.755.17晚15829313046.657.985.997月早16231523046.058.286.63晚12321310052.3561.685.348月早11221610951.9057.645.28晚12425312239.1652.655.549月早13027217638.6750.985.23晚14531412238.6849.594.0710月早14026619238.4447.854.54晚13026013938.8848.05.1711月早12028216140.1449.295.45晚14329422842.3355.265.3012月早13226514243.1555.385.37平均值15428611847.1958.6646.2715\n第三章进出水水质的确定表3-32008年咸阳路污水处理厂进水平均水质统计BOD5CODSSNH3-NTNTP时间（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）晚23861714248.8171.424.481月早21351214748.5368.223.76晚26361416649.2765.345.542月早22749722349.5364.115.36晚22780158847.7766.584.623月早25199280647.9966.265.16晚33776455062.4277.1210.044月早34277835162.1877.5210.30晚36798168453.4269.757.685月早34098479453.6570.018.25晚30884041834.6550.4511.176月早27868046334.9950.6311.24晚22655843132.950.859.577月早18746320833.851.3810.02晚25055336932.6951.738.668月早21041827033.2458.958.44晚18335614840.5853.515.839月早17530413739.8652.895.58晚1893026946.8556.893.9510月早1862778847.0256.884.25晚19431013947.3362.644.9911月早1752849247.5763.474.30晚1512666853.7764.293.5012月早1462347252.4664.113.63平均值23655830946.3462.116.7016\n第三章进出水水质的确定从上述表中可以看出：1、通过以上数据可以看出：2009年进水水质指标明显低于2008和2010年水质指标，分析其主要原因是：2008年污水厂上游的管理部门对上游进入污水厂的污水缺乏有效的监管，致使污水中工业水比例很大，且水质远超过《污水排入城市下水道排水标准》；从2010年数据分析，1-4月各项水质指标基本平稳，而5月份由于张家窝工业区大量集中工业废水偷排入咸阳路污水厂形成冲击负荷，水质指标突然大幅提高；而2009年随着上游生活污水的不断增加，管理部门对工业污染源的监管力度加大，排入污水厂的工业污水量逐渐减少，其进水水质较08年明显降低，基本符合典型城市污水厂污水水质。2、从上述表中的数值基本特点：BOD/COD在0.4以上，符合天津地区生活污水和工业污水混排的特点。3、污水厂进水各年均值数据与80%、90%保证率数值相比有一定的差距，说明实际进水各项指标每天均有较大波动，经常存在的冲击负荷对污水厂运行造成一定的影响。但各月均值相比相对波动不大。4、各表数值均显示NH3-N和TN指标偏高，远超过原污水厂设计数值及《污水排入城市下水道水质标准》及《污水综合排放标准》三级标准。这说明氨氮、TN污染基本未受人为的冲击负荷（如短时间偷排或混合厂区内的生产废水）的影响；与其他城市相比，氨氮值偏高的原因除了生活习惯以外，只能是污染企业长时间、稳定的排污造成的。通过以上分析设计认为：咸阳路污水厂属大型城市污水厂，其进水水质应基本代表典型城市污水的特点，因此本工程将以2009年全年实测进水水质为基础，并考虑2010年上半年的进水水质（5月份数据不在统计范围以内）。另外，考虑到污水处理厂的进水水质存在一定的波动性，故使用90％的保证率的进水水质作为主要分析依据，来分析确定咸阳路污水处理厂的改造设计进水水质。表3-4咸阳路污水厂09、10年90%保证率进水水质BOD5CODSSNH3-NTNTP（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）2009年23243524359.570.66.42010年21446232764.677.77.62平均值22344928562.174.17.0根据上表数据，设计认为咸阳路污水处理厂目前实际设计进水水质：17\n第三章进出水水质的确定表3-5咸阳路污水厂目前实际设计进水水质项目数值（mg/L）COD450SS300TN75BOD5220NH3-N65TP7但本着污水应达标排放的原则，即进水污水指标不超过《污水排入城市下水道水质标准》及《污水综合排放标准》三级标准，确定咸阳路污水处理厂改造设计进水水质：表3-6咸阳路污水厂改造设计进水水质项目数值（mg/L）COD450SS300TN45BOD5220NH3-N35TP83.2改造后的出水水质天津市地方标准《污水综合排放标准》（DB12/356-2008）规定：已建成的城市污水处理厂进行改造，排水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中规定的一级B排放标准。天津市环保局在《天津市建设管理委员会―十一五‖水污染物总量消减目标责任书》中明确要求，新建、扩建、改建的城市污水处理厂出水水质一律要达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中规定的一级排放标准。《关于咸阳路等污水处理厂改造工程设计标准的批复》建计[2008]959号中也明确咸阳路污水厂改造后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中规定的一级B排放标准。18\n第三章进出水水质的确定综上所述，咸阳路污水处理厂提标改造后出水水质将执行一级B排放标准。由于咸阳路再生水厂现状设计水量5万立方米/日，故由污水处理厂1个处理系列（9万立方米/日）的出水作为再生水水源。按照《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）4.1.2.1条中关于污水处理厂出水作为回用水基本要求的规定，咸阳路污水厂的部分出水还应符合―一级A‖标准。由于现状咸阳路再生水厂的设计进水水质仅有NH3-N、TN要求达到一级A标准，其余指标均为一级B标准，再生水厂也根据这一进水水质建成一套严格的再生水生产设施，出水可以满足回用水标准。因此本工程除对NH3-N、TN出水水质达到一级A标准外，其余主要污染物排放仍执行―一级B‖标准。根据以上分析，并根据本工程可研报告及其批复，设计确定咸阳路污水厂改造后，污水排放指标如下：表3-7咸阳路污水厂改造后出水水质指标项目单位正常排放出水供再生水水源CODmg/L≤60≤60BOD5mg/L≤20≤20SSmg/L≤20≤20≤8（水温12℃以上）≤5（水温12℃以上）NH3-Nmg/L≤15（水温12℃以下）≤8（水温12℃以下）TNmg/L≤20≤15TPmg/L≤1.0≤1.044粪大肠杆菌个/L≤10≤10PH6-96-93.3污泥水的进水水质上世纪八十年代，国外研究人员就已经开始关注污泥水处理的问题。通过对污泥水脱氮处理，可使污水处理系统减少15-25％的氮负荷，从而使生物脱氮系统在设计负荷下正常运行，保证出水的达标排放。由于咸阳路污水处理厂没有对污泥水进行监测，故参考纪庄子、东郊、北辰污水处理厂的污泥水的采样分析结果（表3-8），设计确定污泥水原水水质：19\n第三章进出水水质的确定表3-8天津市污水处理厂污泥水水质总氮总磷TSSCOD氨氮检测项目（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）33北仓消化池209892.18×102.55×10171东郊脱水机57068.572551540033东郊浓缩池9415752.612×102.19×1012533纪庄子消化池9152662.135×109.20×10167根据以上数据，并结合其它文献资料，并根据本工程可研报告及其批复，设计确定污泥水指标：表3-9咸阳路污水处理厂污泥水水质指标项目数值COD（mg/L）3000SS（mg/L）2000TN（mg/L）400BOD5（mg/L）2000NH3-N（mg/L）300TP（mg/L）803.4污泥处理水的出水水质对污泥水进行预处理的目的是为了保证污水厂改造工程的出水指标稳定，减少冲击负荷对污水处理厂运行的影响。因此只要高浓度的―污泥水‖的出水可以达到污水处理厂进水的水质，理论上就不会对整个处理系统有任何危害了。由于污泥水中SS包括大量的BOD5和COD及部分NH3-N等，如将污泥水中大部分的SS去除，污染物负荷将大大降低，而如考虑TP、TN的去除则会增加巨大的投资及较高的运行费用，增加污水处理厂的负担，因此本着最大―处理效率‖的原则，本工程污泥水仅考虑SS出水满足《污水排入城市下水道水质标准》，即：SS≤400mg/L。20\n第四章改造方案的论证第四章改造方案的论证4.1总体情况分析4.1.1进出水水质情况分析汇总咸阳路污水厂改造进、出水水质，详见表4-1表4-1污水厂进、出水水质BOD5CODSSNH3-NTNTP粪大肠菌（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）群(个/L)进水22045030035458.08（15）4出水20602020（15）1.0105（8）去除77%91%87%93%56%（67%）88%率（86%）根据上表数据，结合污水厂现状情况进行分析评估，可得出以下结论：1、BOD5及COD（1）出水要求达到―一级B‖指标即BOD5≤20mg/L，一般的活性污泥法只要供氧充足、停留时间足够都可以做到，但需要根据设计水质重新核算反应池池容，如不满足要求仍需增加。（2）一般城市污水当BOD5出水达到―一级B‖的同时，COD也完全可以达到―一级B‖标准，但如果进水中工业水量较多，其中工业水含难降解的有机物多时，出水的COD就无法保证完全达标排放，因此必须对进水中的COD成分做出分析，限制难降解物质的排放。根据目前咸阳路污水处理厂的水质和运行情况，COD和BOD5可以实现同步达标。（3）BOD5/COD该指标是鉴定污水是否适宜采用生物处理的一个衡量指标，一般认为BOD5/COD>0.30的污水才适于采用生化处理，该比值越大，可生化性越好。本工程进水该项指标为0.49，表明可采用生化处理工艺处理。2、SS21\n第四章改造方案的论证根据全国已建成的污水厂的经验及咸阳路污水厂现状运行数据，现有的辐流式沉淀池出水可以达到―一级B‖指标，即SS≤20mg/L，也就是说改造工程将不涉及SS指标。3、NH3-N和TN目前，氨氮的去除主要有生化法和物理法。物理化学脱氮技术的效果比较稳定、操作比较简便，由于工程投资、运行成本等因素的制约，在应用和推广上受[9]到了一定的限制。因此，在大规模水处理工程中不宜采用物理法去除氨氮。根据污水厂现状运行数据及对各构筑物现状分析，使NH3-N和TN出水达到一级标准，必须调整运行工艺、对现状生物反应池进行改造，才能达到出水升级的要求，这是本工程的重点和难点，因此改造工程的重心将倾向于生物脱氮工艺的选择。另外，BOD5/TN是鉴别采用生物脱氮碳源的主要指标。由于生物脱氮的反硝化过程中主要利用原污水中的含碳有机物作为电子供体，该比值越大，碳源越充足，反硝化进行越彻底，理论上BOD5/TN>2.86时反硝化可进行。实际运行资料表明进入生物池的BOD5/TN>4.0时可使反硝化过程正常进行。按照本工程的设计进水水质，BOD5/TN指标为4.8，能够满足生物脱氮要求。但由于初沉池的BOD5去除率为25%，则进入生物池的BOD5/TN指标为3.7，说明反硝化所需碳源并不充分，并且设计进水BOD220mg/L是指一般情况下进入污水处理厂的污水BOD5应在220mg/L以下，以保证出水达标，通过对进水水质进行统计分析，进水BOD5：平均值约160mg/L，最低值约110mg/L，所以咸阳路污水处理厂同国内市政污水性质基本一致，均为低碳源污水。如TN达标排放，还需补充碳源以满足反硝化要求。4、TP除磷工艺可采用生物及化学方法。本工程要使出水TP浓度在1.0mg/L以下，单纯采用生物除磷的手段将不能满足出水要求；并且由于生物除磷将同生物脱氮争夺有限的碳源（一般认为有较好的磷去除率时BOD5/TP>20，该比值越大，除磷效果越好），以致会影响到脱氮效率。因而本工程以生物脱氮为主，为保证除磷效率，在充分发挥生物除磷潜力的基础上还必须增加化学除磷，形成以化学除磷为主，生物除磷为辅，尽量减小仅采用化学除磷的药剂消耗和化学产泥量。5、粪大肠菌群由于原污水厂液氯与出水接触混合的时间依靠厂外长距离出水管道来完成。而根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）要求污水厂出厂前粪大肠菌群达标，必须增加液氯与出水的在厂内接触时间，因此改造工程需增设消毒接触池。22\n第四章改造方案的论证4.1.2脱氮除磷基本原理国外从六十年代就开始系统的脱氮除磷的物化处理处理方法进行研究，结果认为物化法具有耗药量大、污泥多、运行费用高等缺点，城市污水处理厂一般不推荐采用。从七十年代以来，国外开始研究并逐步采用活性污泥法进行生物脱氮除磷。我国从八十年代开始研究生物脱氮除磷技术，并在八十年代后期逐步实现工业化流程。1、生物脱氮原理废水生物脱氮的基本原理就在于，在有机氮转化为氨氮的基础上，通过硝化反应将氨氮转化为亚硝态氮、硝态氮，再通过反硝化反应将硝态氮转化为氮气从[10]水中逸出，从而达到除去氮的目的。在硝化和反硝化过程中，影响其脱氮效率的因素是温度、溶解氧、PH值以及反硝化碳源。生物脱氮系统中，硝化菌增长速度较缓慢，所以要有足够的污泥泥龄。反硝化菌的生长主要在缺氧条件下进行，并且要用充裕的碳源提供能量，才可以使反硝化作用顺利进行。生物硝化工艺属污水生物降解脱氮的一个过程，利用微生物在污水中的代谢作用，以污水中的有机物为基质，自身繁殖从而达到污水净化的目的。其中的生物硝化作用是利用化能自养微生物将氨氮氧化成硝酸盐的一种生化反应过程。硝化作用由两类化能自养细菌参与，亚硝化单胞菌首先将氨氮NH3-N氧化成亚酸盐[11]N02-N，硝化杆菌再将N02-N转换为NO3-N。亚硝化菌和硝化菌都是化能自养菌，能利用氧化过程中产生的能量，使CO2合成为细胞有机质，这一过程需要大量的氧。另外还有一个微生物将有机氮转化为NH3-N的生物过程。一般的异养微生物都能进行高效的氨化作用，在传统活性[12]污泥法工艺中，伴随BOD5的去除，95％以上的有机氮会被氨化成NH3-N。另一个过程是反硝化过程，污水中的含氮的有机物通过好氧硝化反应先在亚硝化菌的作用下形成亚硝氮，再在硝化菌的的作用下此形成成硝态氮，然后在缺[13]氧条件下被反硝化细菌还原成氮气。反硝化菌是兼性异养菌，在好氧状态下，能够发生好氧的生物代谢，并分解污水中的有机物；在缺氧状态下，能够利用硝酸盐中的氧进行有机物的分解，同时将污水中的硝态氮还原成氮气。按照上述原理，要进行脱氮，必须具有缺氧/好氧过程，可组成缺氧池和好氧池，即所谓缺氧/好氧（A/O）系统。A/O系统设计中需要控制的几个主要参数就是足够的污泥龄和进水的碳氮比。传统脱氮理论认为，硝化反应是由自养型好氧微生物完成，而反硝化反应是在缺氧厌氧条件下完成的。近十年来，国内外大量科研人员对反硝化技术进行了深入的研究，取得了大量的成果，并提出了新的脱氮工艺，如同步硝化反硝化和短程硝化反硝化。23\n第四章改造方案的论证同步硝化反硝化，即在同一环境下完成硝化反硝化过程。其微生物原理：由于氧扩散机理的限制，在微生物絮体内产生溶解氧梯度变化，微生物絮体外表面溶解氧较高，以好氧菌、硝化菌为主；微生物絮体内部氧传递受阻及外部氧的大量消耗，产生缺氧区或者厌氧区，反硝化菌占优势。控制系统内溶解氧的变化调整缺氧厌氧微环境所占比例，从而促进反硝化作用，达到同步硝化反硝化脱氮的目的。采用同步硝化反硝化脱氮还可以克服污水中碱度不足的现象，由于反硝化不断产生碱度，补充了微生物对有机物和含氮化合物的降解引起水中PH值下降的部分。目前，工程中应用较多的氧化沟、SBR等工艺均存在同步硝化反硝化，因此其脱氮效果较高。短程硝化反硝化技术，即厌氧氨氧化（ANANMMOX），是厌氧条件氨氮以亚硝酸氮作为电子受体，直接被氧化为氮气的过程。实现ANANMMOX作用的微生物已经被成功地应用在实验室流化床和SBR反应器中培养、富集，合成培养基氨氮与亚硝酸氮的混合物。ANANMMOX微生物增长率与产率非常低，但氨的转换率却与传统的好氧硝化转换率相当。目前，ANANMMOX反应仅在20℃以上具有较好的活性。实验研究发现：厌氧反应其中-[14]NH4+浓度的降低与NO3的去除存在一定的比例关系。ANANMMOX工艺无需有机碳源，比传统的完全硝化反硝化节省25%的氧量，同时以亚硝酸盐为中心的反硝化较传统反硝化可节省40%的有机碳源，是脱氮工艺发展的方向。2、生物除磷原理生物除磷是通过磷的厌氧释放和好氧吸收两个过程完成的。混合液中的聚磷菌在厌氧条件下会处于抑制状态，会消耗细胞内贮存的聚磷并产生能量，用于维持生命和吸收来自污水中的可快速生物降解的溶解性有机物，并在细胞内把有机物转化成聚β羟丁酸贮存起来。同时，随着聚磷的降解，聚磷菌细胞内多余的磷就被释放到水中。水中没有分子态氧和结合氧是磷厌氧释放的前提，厌氧状态还会由于产酸菌使混合液的PH值发生下降。聚磷菌进入好氧状态后，开始降解体内贮存的聚β羟丁酸，其产生大量的能量用于细胞的合成、增殖和吸收水中的磷，并将磷转化成为聚磷酸盐。在厌氧状态下，磷释放得越充分，聚磷菌体内贮存的聚β羟丁酸也就越多，则进入好氧状态后对磷的吸收量也越大。资料表明，聚磷菌在厌氧状态下每释放lmg的磷，在进入耗氧状态后竟然可吸收2.0-2.4mg的[15]磷。高磷污泥最终通过剩余污泥的形式排出系统，从而完成除磷过程。3、化学除磷原理污水中的磷分为无机的正磷酸盐，聚磷和有机磷，经水解和微生物降解后，有机磷和聚磷都转化为正磷酸盐，它在水中呈溶解状，通过化学沉淀形成难溶的金属磷酸盐并通过物理沉淀使磷得到去除。一般生石灰，硫酸铁、硫酸铝等均可24\n第四章改造方案的论证作为混凝剂。通过投加金属盐类，使正磷酸盐被置换成难溶的磷酸盐，沉淀后随[16]剩余污泥排出系统。磷的化学沉淀分为4个步骤:沉淀反应、凝聚作用、絮凝作用和固液分离。沉淀反应和凝聚过程在一个混合单元内进行,目的是使沉淀剂在污水中快速有效[17]地混合。凝聚过程中,沉淀所形成的胶体和污水中原已存在的胶体凝聚为直径在10～15μm范围内的主粒子。絮凝过程中主粒子相互结合在一起形成更大的粒子—絮体,该亚过程的意义在于增加沉淀物颗粒的大小、使得这些颗粒能够通过典型的沉淀或气浮加以分离。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。按工艺过程中化学药剂投加点的不同,磷酸盐沉淀工艺有前置沉淀、协同沉淀和后置沉淀3种类型。一般认为磷酸盐沉淀是配位基参与竞争的电3-[18]性中和沉淀,即通过P04与铝离子、铁离子或钙离子的化学沉淀作用加以去除。化学法除磷运转控制灵活，可根据污水中磷的超标程度随时调整盐的投加量，效果稳定，保证出水达标。4.1.3咸阳路污水处理厂情况分析随着天津市经济的突飞猛进，城市化进程的加快，城市建设持续向外环线以外扩张，咸阳路污水处理厂毗邻的各区域也在不断开发，厂区以东为侯台工业园区，厂区以南是华苑高科技产业园区及天津城建学院，厂区以西为已规划非农用地，厂区以北是天津第一煤制气厂和中北镇，所以咸阳路污水处理厂升级改造是不具备征地条件的。另外，咸阳路污水处理厂周边交通条件良好、厂内的自来水和热力供应等配套系统比较完善，故具备升级改造的建设条件。咸阳路、密云路泵站与咸阳路污水处理厂相连接的配套管网已经完成，形成了完善的汇水、输水、进水和出水的管道、泵站系统。咸阳路污水处理厂总占地面积约63.6公顷，其中已使用部分：污水处理厂占地34.7公顷，再生水厂占地2.9公顷；远期预留部分占地26公顷，包括预留污泥填埋场20公顷及远期建设（18万吨/天）用地6公顷。改造方案不能占用污泥填埋场预留的20公顷空地，但可利用远期建设预留用地进行布置；另外，厂区地下管路多达数十种，分布密集，情况比较复杂，改造工程可根据最终确定方案调整管线走向，这样有利于建构筑物的布置。其它工艺系统、电气系统、自控系统均运行良好，可以为改造工程提供必要的支持。25\n第四章改造方案的论证4.2改造工艺的提出4.2.1改造工艺选择的原则污水处理工艺的选择应根据设计进水水质、出水指标、用地面积和工程规模等多因素进行综合考虑，各种工艺都有其适用条件，对于改造工程而言，更应该重视的是厂内现状条件，因此选择合适的污水处理工艺，不仅可以降低工程投资，且有利于污水厂的运行管理以及减少常年运行费用，保证出水水质。本工程选择污水处理工艺的原则为：1、污水厂的出水水质应满足国家和地方现行的有关标准、法规，完成出水指标升级改造的任务；2、由于周边条件所限，改造只能在现有厂区内进行，不能扩大征地；3、改造后处理水量保持不变，保持污水处理厂的处理规模；4、污泥浓缩系统、消化系统及污泥干化系统保持不变；5、充分利用现有构筑物和管道设施，减小对原构筑物的改动，将对现有设施运行影响降到最低，改造工程的投资最低；6、尽量缩短施工改造的断水周期与频率；7、积极慎重地采用实践证明行之有效的新技术、新工艺、新材料和新设备。4.2.2处理工艺的提出目前，国内已实施的由二级出水提高到一级的污水厂改造工程基本上有三种途径：1、减少原污水厂处理水量，即减少原处理构筑物的负荷，以达到提高出水水质要求。2、原处理水量保持不变，增加后续处理建构筑物，使出水标准提高，以满足新标准要求。3、优选高效脱氮除磷、节省碳源及能源、减少占地的新理念、新工艺、新技术，争取利用原生物池改造达到水质升级的目标。由于所有的改造工程均比较复杂，因此以上三个方案并不是相对独立，而是相互贯通，灵活选择方案。根据咸阳路污水厂改造工艺处理水量不变，也不能另行征地的原则，工艺的选择也只能通过新增建构筑物和选择先进工艺的途径来完成。设计在考虑占用原设计远期用地（厂区中部、西侧6公顷）作为新建生物处理构筑物用地的基础上，在可研报告中共制定了5套方案，方案一，传统前置反26\n第四章改造方案的论证硝化脱氮工艺；方案二，将初沉池改为缺氧池的脱氮工艺；方案三，曝气生物滤池工艺；方案四，投加填料强化脱氮工艺；方案五，强化生物脱氮工艺。其中，方案一、二、三属于占用远期用地，方案四、五不占用远期用地，采用新型工艺方案，分别简述如下：1、传统前置反硝化脱氮工艺传统的前置反硝化脱氮工艺是活性污泥法脱氮工艺的一种形式，又称A/O脱氮工艺。其特点是将反硝化反应器放置在系统前部，这样可以充分利用水中有机质作为碳源进行反硝化。在前置反硝化生物脱氮工艺流程中，原污水先进入缺氧池，再进入好氧池，并将好氧池的混合液与沉淀池的回流污泥同时回流到缺氧池，使缺氧池得到好氧池中硝化产生的硝酸盐。图4-1前置反硝化脱氮工艺系统简图A/O工艺一般适用于大中型城市污水处理厂，需分别设置污泥回流系统和内回流系统，尤其是内回流系统，其设计回流比往往在200-300%或更大，对管理[19][20]的要求较高，但A/O工艺最大的优势是可以将有限的碳源更大效率地投入到反硝化之中，而得到更高的脱氮效率，该工艺特别适于以脱氮为主，且碳源并不充足污水厂，因此可将该方案作为比选方案。通过核算，采用该方案现状5个系列的处理能力不能达到设计水量，因此需利用远期空地新建2个系列，以减少现状构筑物的负荷。2、将初沉池调整为缺氧池A/O脱氮工艺一般情况下，大型城市污水处理厂均设初沉池，经过初沉池后大约要去除25%的BOD5和50%的SS，以降低后续构筑物的负荷。而污水厂出水的水质提高需要增加生物池容积才能满足，因此改造初沉池，对其进一步挖潜成为目前污水厂改造的主要方案。并且由于污水厂生物脱氮必须要有足够的碳源，而初沉池去除了部分BOD5，可能会造成碳源不足，因此将初沉池改为缺氧池更适用于碳源并不充足污水厂改造。27\n第四章改造方案的论证图4-2将初沉池调整为缺氧池A/O脱氮工艺系统简图将初沉池调整为缺氧池的脱氮工艺，其脱氮原理仍同传统的前置反硝化脱氮工艺，只是利用现有的构筑物增加了池容。通过核算，采用该方案现状5个系列的处理能力同样也不能达到设计水量，因此需利用远期空地新建2个系列，以减少现状构筑物的负荷。3、曝气生物滤池工艺（BAF）曝气生物滤池是在生物接触氧化基础上，引入自来水处理过滤工艺原理基础上发展起来的一种新工艺，可用于去除污水中的有机物，也可通过硝化和反硝化[21]除氮。由于其性能良好，应用范围逐渐扩大，至90年代已日趋成熟，在污水二、三级处理领域中BAF曝气生物滤池发展很快，其中向上流生物滤池是近年来在欧洲发展起来的新一代生物膜污水处理技术。图4-3曝气生物滤池工艺系统简图改造工程可采用曝气生物滤池方案，拟建于污水厂远期用地。保持现状5个系列A/O生物除磷工艺不变，原二沉池的出水经泵房提升后进入新建的曝气生物滤池，先通过硝化的滤池（N池），再通过投加碳源的反硝化滤池（DN池）。氨氮和总氮在生物膜作用下得到去除，SS通过滤料的过滤作用也能达到10mg/l以下。由于后置脱氮工艺脱氮需投加甲醇，增加了运行费用。28\n第四章改造方案的论证4、投加填料强化脱氮工艺传统的生物脱氮工艺（A/O）中仍属于活性污泥法，而活性污泥法与其它工艺相比：投资及运行费用低、系统相对简单、适应性强、运行稳定，但由于本身特点的限制，曝气池混合液的污泥浓度最高只能达到4g/L左右，这就决定了活性污泥法的污泥负荷要远低于生物膜法等其他工艺，同时导致生物反应池的体积增大。如何提高混合液的污泥浓度，增加单位体积的微生物数量，减小反应池的容[22]积一直是研究的一个方向。图4-4投加填料强化脱氮工艺系统简图投加填料法作为强化脱氮工艺，其原理仍与传统A/O基本相同，所不同的就是填料中的高生物量及生物膜内厌氧、缺氧及好氧环境形成同步硝化反硝化，增加了处理效果，并且其生物除磷量较传统的生物脱氮工艺（A/O）要高。生物膜一般具有很长的固体停留时间(SRT)。这有利于在不断的液流流过和基质利用过程中形成较为致密又布满孔隙的生物膜的微型空间结构。尽管生物膜的致密程度由于各方面因素(液流流速，基质浓度，供氧状态等)不同而异，其共同的非整形(FRACTAL)结构特征已被广泛认同。非整形的空隙孔径分布使得不同颗粒粒径的污染物(基质)都能够被生物膜通过不同的途径被捕获和生物降解。生物分解的产物也通过空隙传输到生物膜以外，进入水流中。当生物膜厚度达到基质难以进入最内层时，营养不足将导致生物膜本身被内源分解并脱落，然后再形成新的生物膜。这样，生物膜的厚度不断变化，并处于动态平衡。许多国家都在积极尝试利用生物膜技术与活性污泥法各自的优点，使二者结合起来，形成互补。后来经研究发现，通过在生物反应器中投加特定的生物填料[23]固定生物膜可以有效地将生二者有机进行结合，互相取长补短。由于其很多非常显著的优点是其他工艺所不具备或无法比拟的，故在近年来得到比较广泛的应用。29\n第四章改造方案的论证在相同条件下，投加填料强化的脱氮工艺与传统的A/O脱氮工艺相比具有微生物总量多，池容小、占地省的特点，而且由于有生物膜的存在，氨氮的硝化比较稳定，效果好，适应改造工程可用土地少的具体情况。该方案主要内容：保持现状5个系列的处理水量不变，将现状初沉池改造为缺氧池，在原反应池内投加填料，增加内回流，改造鼓风机房及曝气系统，将原A/O生物除磷工艺调整为强化A/O生物脱氮工艺。5、强化生物脱氮工艺强化生物脱氮工艺具有高效的脱氮功能，在美国已有几十项成功的应用业绩。生物反应池由一个曝气缺氧的立环氧化沟和2级微孔曝气池组成。图4-5强化生物脱氮工艺系统示意图该工艺把生物处理工序分成了三段，每段的DO分别控制在0mg/L、1mg/L和2mg/L，形成溶解氧的一个梯度分布。[24]第一段采用了同步硝化-反硝化技术，即通过对第一级生物反应池内DO浓度的精确控制，实现同步硝化反硝化，得到较高的脱氮效果。主要方案是：将生物反应池前2个廊道改造成为立环氧化沟，并使之串联，形成缺氧曝气区，该[25]反应区的DO值控制在0mg/L，曝气方式改造为转碟曝气。少量的曝气一直使污水中的溶解氧处于不足，DO值接近于零，所以在缺氧曝气区里有机污染物得到降解的同时，硝化和反硝化反应也在同步发生着。一部分溶解氧用于污水中有机物的氧化分解，其他的用于硝化反应去除氨氮，而硝化反应产生的亚硝酸盐和硝酸盐能直接进行反硝化，在这个过程中也消耗一定数量的有机物。所以在缺氧曝气区可以实现氧转移动力、氧转移效率最大，以及零溶解氧。同时，反硝化反应所产生的氧气还可以被硝化反应和有机物氧化分解反应利用，节省生物池曝气30\n第四章改造方案的论证[26]的动力使用。曝气缺氧立环氧化沟出水进入由生物反应池中间的几个廊道构成的一级微孔曝气生物反应区，曝气方式为采用鼓风曝气，DO值控制在0.5mg/L以下，对有机污染物进行进一步的去除，并同时进行硝化反硝化；一级微孔曝气生物反应区的出水进入由最后的几个廊道构成的二级微孔曝气生物反应区，同样也采用鼓风曝气，DO值控制在2~3mg/L，二级微孔曝气池可以作为好氧反应的精处理区。二级微孔曝气池出水进入池后端的周边进水周边出水二沉池，进行泥水分离。前半部分采用机械曝气，后半部分采用微孔曝气。这种混合曝气的方式能够最大程度的提高曝气效率，从而节能。其原因在于：微孔曝气在清水中的氧传输效率最高，而在污水中，需要考虑一个小于1的修正系数a。对于微孔曝气，污水中影响a系数的主要组分是表面活性剂。表面活性剂对气液两相界面的影响相当大，降低了两相界面的表面张力，使传氧更困难。气泡越小，传氧越困难。对于大部分曝气设计，气泡越小，a系数越低，导致污水中的曝气效率越低。而对于机械曝气，表面活性剂的影响是不同的。表面活性剂帮助产生更小的水滴，提高氧传输的可利用表面积，提高机械曝气的曝气效率。而随着表面活性剂在活性污泥工艺中被分解，它们的影响也随之减小。因此，微孔曝气之前设置机械曝气在节能方面具有相当大的优势。[27]强化生物脱氮工艺的主要设计理念是缺氧曝气，影响需氧量的关键因素是设计中采用的DO值，使得需氧量大大降低，氧传递效率大大提高。另外，对于缺氧曝气，通常人们担心这将降低反硝化能力，事实相反，通过预反硝化和同时硝化-反硝化，有助于提高反硝化能力。该工艺更多的是同时反应而非循环反应，氨硝化成亚硝酸盐，亚硝酸盐直接反硝化，而省略了转化为硝酸盐，这种短程反[28]应减少了反硝化1/3的需碳量，当BOD5/TN较高时，这种短程反应显示不出优越性，但当BOD5/TN≤4：1时，这种短程反应的优势就体现出来了，可以不投加碳源或少投加碳源。引入ORP（OxidationReductionPotential）参量对系统各个工况段的溶解氧进行精确控制。同时在生物处理工段中形成溶解氧梯度，使各工段溶解氧的浓度不同，既提高氧传递速率，又使得硝化-反硝化在系统中同步进行，并实现短程硝化-反硝化生物脱氮，也可称为不完全或称简捷硝化-反硝化生物脱氮。另外，该工艺还有多种变形，如可以配合厌氧生物除磷及在碳源并不充足的条件下进行进一步改良优化，如可以在第一个立环氧化沟前增加厌氧段，提高生物除磷效果；在末端廊道增设缺氧段，增加系统反硝化程度；并且可以结合反应[29]池多点进水以节省反硝化外加碳源。咸阳路污水处理厂第三系列已引入该工艺进行试验，目前试验效果良好。该31\n第四章改造方案的论证方案主要内容：保持现状5个系列的处理水量不变，在反应池内增加内回流，改造曝气系统，将原A/O生物除磷工艺调整强化生物脱氮工艺，改造后污水处理工艺流程为：除磷甲醇间鼓风机房加药接触加氯间间池强化脱粗格栅进细格栅及出水进水初沉池氮生物配水井二沉池大沽排水河水泵房旋流沉砂池泵房池栅渣外运回流污泥回流污泥泵房3系列出水再生水厂图4-6改造后污水处理工艺流程4.3生化系统改造工艺的确定第一、二、三方案均为传统脱氮工艺，占用厂内预留远期用地，新、扩建生物处理构筑物，进行硝化、反硝化反应，完成污水厂出水升级目标，工艺虽少新意，但安全可靠。前已述及，咸阳路污水厂周边已无扩展余地。根据排水规划，厂内将建污泥处置厂，担负纪庄子等污水厂的污泥处置任务，同时咸阳路再生水厂也需按照规划扩建，达到30%的污水再生的规模，所以厂内远期预留用地不得在本次升级改造中占用，且通过技术经济分析以上方案也不占优势，因此方案一、二、三已不适用。方案四是活性污泥法和生物膜复合工艺，将生物载体直接投加到生物池，提高生物池生物量，增强硝化、反硝化功能，不但能很好的去除污水中的有机污染物和磷，还具有脱氮功能。其主要优点为：1、系统稳定，抗冲击复合能力较强；2、硝化过程中附着相微生物能发挥相当作用，且硝化菌在附着相微生物与悬浮活性污泥中的比例相当，填料的投加可以强化硝化能力；3、生物填料对空气有一定的切割作用，能够显著提高氧的转移效率；4、活性污泥的沉淀和凝聚性能得到改善，能够避免污泥膨胀的发生。32\n第四章改造方案的论证主要问题和缺点：1、填料的选择比较苛刻。生物系统内微生物菌群的生长受填料影响较大，以悬浮式填料为例，如果在厌氧区没有搅拌混合，那么填料和污水之间就无法进行有效的接触；如果进行搅拌，又容易剥落生物膜，影响脱氮除磷效果；2、脱氮、除磷实现的条件存在一定的差异，两者是一种竞争关系，对于如何优化各运行条件，使脱氮和除磷在最佳去除效果上达到一种平衡还需要更为细致的探索；3、在磷不能完全靠生物手段去除时，需要投加除磷药剂，造成运行费用的增加；4、需要更高的生物量和气水比，也意味着曝气量的增加，对鼓风系统和电力系统的匹配性提出更高的要求。方案五是采用立环氧化沟脱氮工艺，新型缺氧曝气强化脱氮除磷引入了溶解氧控制强化脱氮除磷理论，是在A/A/O工艺、Orbal氧化沟工艺的基础上形成的[30]一种新工艺，本工艺通过曝气方式的改变和对溶解氧的精确控制实现高效脱氮除磷，工艺中采用的溶解氧控制强化脱氮除磷调控生物池DO的更迭，实现同步硝化反硝化，达到节省脱氮过程中的碳源、能源、减少占地、高效脱氮的目标大[31]大节省了脱氮过程中碳源的消耗量。除了以上特点外，该工艺还有如下优点：1、采用同步硝化反硝化工艺对城市污水进行试验研究表明，同步硝化反硝化工艺出水水质稳定性，抗冲击能力强；2、污水处理过程中应用了同步硝化反硝化机理，减少了碳源的投加量；3、系统具有较强的硝化能力，在缺氧曝气条件下也能使NH3-N稳定达标，和传统工艺相比节约了运行成本；4、立环氧化沟工艺的引入，可充分利用现状构筑物进行改造，使表曝和底曝相结合，无需新建构筑物。主要问题和缺点：1、溶解氧的精确控制相应提高了对曝气的控制水平，加之在线测量仪表的大量使用对于自动化控制系统及操作人员素质也提出了更高的要求；2、未来需纳入自控系统的现状设备如何并网实现远程控制以及系统内设备联动的精确与准确程度都将是挑战；3、由于进水中有较高的磷，而该系统的生物除磷功能对磷的去除还不能完全达到设计的出水水质要求，而采用化学除磷作为补充方式则需要新建专用设施投加除磷药剂，相应也造成运行成本的增加。方案四、五已在东郊污水厂、咸阳路污水厂进行了试验，试验结果证明了工艺的先进性、可行性，也取得了丰富的试验数据，积累了可靠的设计参数，并据33\n第四章改造方案的论证此分别进行了技术经济分析，结果最终显示强化生物脱氮工艺在生物处理单元无新增占地、单位电耗、新增成本、管理难易程度及生产定员这些方面上拥有比填料曝气更大的优势，所以推荐强化生物污脱氮工艺为污水处理改造工艺。表4-2比选工艺技术经济比较表项目填料曝气工艺强化生物脱氮工艺有机物处理程度合格合格总氮处理程度合格合格生化部分新增占地无无现有构筑物利用率高高剩余污泥量多较多单位电耗0.420.4运行成本1.030.99管理难易较简单简单生产定员不增加不增加4.4关于脱氮反硝化碳源的问题通过对咸阳路污水处理厂进水水质的分析表明，设计认为污水厂来水碳源并不充裕，不能完全满足脱氮所需的碳源，因此为保证出水水质，减少运行费用，设计进行了大量的调研工作，提出了有助于增加碳源，促进反硝化能力的可能方案：1、调整原污水处理系统的运行工况，对污水中的碳源进一步挖潜。2、外加碳源，采用甲醇或制糖厂、淀粉厂、酿造厂等工业企业废水作为外加碳源。方案一，可对污水厂初沉池进行改造，将其调整为缺氧池，可节省由于SS的去除而失去的约30%的碳源；也可保持原初沉池不变，调整其运行方式，每天少排泥或多天排泥一次，增加底泥在初沉池的停留时间，使污泥中的有机物水解，以提高污泥中的BOD5，同时也可通过减小初沉池的沉淀时间减少BOD5的去除量。以上两种方式均可提高系统中的碳源，如将初沉池改造为缺氧池，需增加搅拌器、回流系统及拆除原吸泥机等，工程量比较大，影响改造工期，并且通过现场试验，如完全取消初沉池，也会造成二沉池出水SS不能达标；而仅通过调整排泥增加碳源或通过管路系统部分超越初沉池，不需增加设备，土34\n第四章改造方案的论证建工程量小，更适于改造工程，因此本工程将保持初沉池不变，运行时改变排泥方式，且改造初沉池超越系统。方案二，增加外加碳源，咸阳路污水厂周围没有制糖厂、淀粉厂、酿造厂等工业企业，且外如来水BOD5较低，加碳源需要量较多，因此需要长期稳定的碳源需求，而工业甲醇价格相对较低，适宜作为外加碳源。4.5污泥水处理工艺方案的论证污泥水处理的主要污染物为SS，而SS去除主要采用混凝+反应+沉淀工艺，去除效率高，管理简单，投资低，运行费用低。4.5.1混合目前混合方式主要有：水泵混合、管式静态混合器混合、机械混合等。水泵混合是在一级泵房水泵吸水管的进口处设置混凝药剂的加注点，通过水泵的吸力将混凝药剂和原水一并起吸入水泵，使药剂在叶轮的高速旋转下与原水混合均匀。此种混合形式混合效果好，无额外能量消耗，无需新增装置，适用于范围广泛。缺点是絮体形成早，在管道中容易破碎，难以重新聚合，对后续的絮凝会产生一定的影响，也容易在低流速时在管中沉淀。管式静态混合器具有快速高效，低能耗的管道螺旋混合。管式静态混合器一般为三节组成（也可根据混合介质的性能增加节数）。每节混合器有一个180°扭曲的固定螺旋叶片，分左旋和右旋两种。相邻两节中的螺旋叶片旋转方向相反，并相错90°。两种介质经过混合器时，不断激烈掺混扩散，达到混合目的。管式静态混合器具有良好的混合效果，而且构造简单，安装维修方便。但其水头损失比较大，且混合效果在水量过小时会明显下降。机械混合用驱动搅拌器在混合池内对混合液体进行搅拌，使药剂在水中分散均匀。此种混合方式由于混合效果可根据进水流量和浊度变化通过调整搅拌器的搅拌速度调节，以达到最佳混合效果。由于这种混合方式混合效果好，不受水量变化影响，能用适用于各类型的污水处理厂。其缺点是有新增设备，增加了运行和维修的工作量。污泥水的水量虽然不大，但波动较大，为了确保取得较好的混合效果，经比较最终选用机械混合方式。35\n第四章改造方案的论证4.5.2反应反应池，也称絮凝池，目前在国内污水处理厂应用较多的主要有隔板絮凝池、折板絮凝池、机械絮凝池。机械絮凝工艺，就是将多个单独的机械絮凝池进行串联，通过安装在每个絮[32]凝池内的搅拌器对水流进行搅拌。每个絮凝池的搅拌强度按序逐渐降低，以满足絮凝体形成结大的要求，从而使得絮凝G值由大变小。机械絮凝池的各个絮凝池的搅拌强度可根据水量、水质的变化随时进行调节，这样的操作可以获得最佳的絮凝G值，实现最佳的絮凝效果。因此，絮凝效果好，消耗能量少，可适用于各种规模的水处理厂。缺点是絮凝所需时间较长，需新增机械设备，不仅增加了投资，同时也增加了维修维护的工作量和成本。折板絮凝池是在隔板絮凝池的基础上发展起来的。根据水量的大小可以设计成单通道或者多通道。整个絮凝池的设计一般分为三段，依次布置异波折板，第二段布置同波折板，第三段布置平板。各段絮凝容积可大体相等。水流进入絮凝池时，在三段中先后分别产生缩放流动、曲折流动和直线流动。水流产生的紊动程度、水流质点间产生碰撞的机率、产生的水头损失都会由大逐级变小，导致絮凝G值也因此由大变小，从而满足絮凝体增长结大的要求。折板絮凝池具有较高的能量利用率与容积利用率，很好的影响了水流中速度梯度的分配状况。因此，絮凝效果比较好，絮凝迅速，水头损失小。缺点是安装维修比较困难。小型水处理厂不适合采用这种絮凝池。由于水量非常小的时候，廊道过于浅或过于窄，都带来建造、管理和维修上的难度。隔板絮凝池主要有往复式和回转式两种形式。往复式隔板絮凝池内水流作180度转弯，会在局部产生比较大的水头损失。而该能量的消耗却对絮凝的效果作用并不大。因为水流急剧转弯会加大絮体破碎的可能，这种可能往往发生在絮凝的后期。回转式隔板絮凝池是在往复式隔板絮凝池的基础上进行了改进，池内内水流作90度转弯，局部水头损失相对往复式有了大幅减小，也得到了更好的絮凝效果。隔板絮凝工艺是一种应用历史非常悠久被广泛应用的一种水力搅拌絮凝工艺。隔板絮凝池具有结构简单，运行方便的特点优，在流量变化不大的条件下可以取得很好的絮凝效果。其也有絮凝时间比较长长，要求较大的絮凝池容积，絮凝效果容易受水流变化影响等缺点。隔板絮凝池工艺不适合被采用于小型污水处理厂鉴于污泥水的水量较小，因此本工程推荐采用机械絮凝反应池工艺。36\n第四章改造方案的论证4.5.3沉淀目前我国多采用平流式沉淀池、斜（板）管沉淀池。平流沉淀池结构简单，施工难度低、造价低、运行方便，对冲击负荷和水温变化的适应能力强，缺点是占地面积大、操作工作量大。斜（板）管沉淀池，占地面积小，去除率高，停留时间短，适用于各型污水处理厂，缺点是斜管（板）易结垢，维修工作量大、管材和板材寿命短，对冲击[33]负荷适应性不强。受占地面积限制，因此本工程推荐采用斜管沉淀池。4.6污泥处理方案的论证4.6.1污泥处理的目的污水处理过程中产生的大量初沉污泥、剩余污泥及化学污泥通过适当的工艺措施，降低其有机物含量及含水率，减少污泥体积，同时杀灭部分致病菌和寄生虫卵，避免形成二次污染，保证污水处理厂的正常运行，达到污泥的―减量化、稳定化、无害化‖的目的。4.6.2污泥处理流程的选择1、城市污水处理厂完善的污泥处理工艺流程。污泥经污泥浓缩初步降低含水率，再进行污泥稳定化处理，最后进行污泥脱水进一步降低含水率形成泥饼。（1）污泥浓缩由沉淀池排出的剩余污泥含水率高达99％～99.2％。将污泥经过浓缩处理后，其含水率可降为95％～97％，体积大为减少，从而也可大大地减轻后续处理构筑物和设备的工作负荷，提高处理效率。浓缩的主要方法有间歇式和连续式的重力浓缩、机械浓缩和气浮浓缩。一般大型污水处理厂多采用连续式重力浓缩或机械浓缩。重力浓缩池通过中心柱上的进水口和圆形的配水井进行配水。固液混合物沿径向进入到浓缩池中，浮渣和漂浮物由表面刮渣器收集到池边的浮渣箱，并由浮渣管排出。较重的固体沉淀到池底由耙架收集并由排泥管排出池外。上清液由池边溢流，充足的停留时间使得固体得到很好的沉淀。机械浓缩是采用污泥浓缩机对污泥进行脱水。重力浓缩和机械浓缩方案的对比见表4-3。37\n第四章改造方案的论证表4-3重力浓缩和机械浓缩方案对比表方案优点缺点1、浓缩机械比较简单；1、停留时间长；2、能耗低。2、排泥含固量低；重3、有臭味，影响环境；力4、占地大；浓5、后续处理设施容量大；缩6、会出现厌氧状态，污泥中的磷将会被大量释放出来，上清液中磷的浓度很高。7、化学污泥沉淀效率较低1、调节简单；1、能耗较高；机2、排泥含固率较重力浓缩高；2、设备费用较高。械3、无恶臭、对周围环境影响小；浓4、占地小；缩5、适应各种污泥。由于污水厂原设计采用的是重力浓缩，剩余污泥及初沉污泥同时进入浓缩池进行浓缩处理，而改造后污泥总量大大增加，现有的浓缩池及后续处理构筑物已不能满足要求，因此本着充分利用现有构筑物的原则，现有重力浓缩池保持原设计能力不变，即全部初沉污泥、部分剩余污泥、部分化学污泥进入浓缩池处理，其余剩余污泥及化学污泥采用机械浓缩处理。（2）污泥稳定污泥稳定的工艺措施有：好氧稳定与厌氧稳定。好氧稳定：好氧稳定是指对泥龄较长的剩余活性污泥，充分曝气，使泥中的物料充分消耗，活性污泥达到合理的生物相，接近内源呼吸，这时污泥的化学性质相对稳定，不易发生腐化变质。一般污泥泥龄大于25天时，有机养料降解比较彻底，可认为已基本好氧稳定。厌氧稳定：厌氧稳定的方式就是污泥厌氧消化，在消化过程中产生沼气可用于发电，加热锅炉，加压后还可用于消化池污泥搅拌，也可直接用于驱动机械设备节约污水厂电耗。由于咸阳路污水处理厂原设计采用的是厌氧稳定，并且根据改造工程工艺选择原则，污泥消化系统保持处理能力不变，即本工程仍保持厌氧消化工艺。（3）污泥脱水由于改造工程污泥量增加很多，直接机械浓缩后的污泥及消化后的污泥都需38\n第四章改造方案的论证进一步进行脱水处理，以减少容积。目前常采用的脱水工艺有自然干化与机械脱水。自然干化是将稳定处理后的污泥（含水率96%～97%）排放至干化场进行渗漏和蒸发，即自然干化，渗漏在污泥进场2～3天后完成，含水率降至85%，由于稳定处理后的污泥中仍有部分有机物未充分降解，其中挥发性固体含量一般在50%左右，夏季蚊蝇滋生对环境影响恶劣，且干化场占地面积大，污泥需人工定期清除，劳动强度大，加之滤水设施易遭腐蚀损坏，故现代化污水处理厂一般不采用此工艺。虽然咸阳路污水处理已预留污泥处置用地，但由于厂区周围的建设发展，采用自然干化已不现实，因此本工程污泥脱水将不采用自然干化方案。大型市政工程常用机械脱水有板框压滤机、带式压滤机和离心机。经过技术经济比较，这三种脱水方法都能达到较好脱水的目的，板框压滤机间歇运行、带式压滤机含固率相对较低，且卫生条件不好，虽然离心脱水机可以连续24小时运转，基建投资少、占地稍小，处理能力大，但受离心机只有进口设备可以满足工艺要求的限制，且国产设备目前在技术上上海不过关，如设备出现问题，维修周期长，影响污水厂的正常运行，且离心机电耗较大，而带式脱水机国产设备已基本成熟，完全可以适应污水厂污泥脱水要求，电耗较少，因此本次工程污泥脱水设计推荐采用带式脱水机。脱水后的部分污泥在厂内进行处置，部分污泥将随天津市污泥规划确定的污泥处置方案另行处理。39\n第四章改造方案的论证表4-4各类脱水机对比分析脱水方式优点缺点适用范围板1、间歇脱水；1、滤饼含固率高；1、间歇操作、过滤能1、其它脱水设备不适框2、液压过滤。2、固体回收率高；力较低；用的场合；压3、药品消耗少，滤液2、基建设备投资大。2、用于需要减少运滤清澈。输、干燥或焚烧费用，机降低填用地的场合。带1、连续脱水；1、机器制造容易，附1、聚合物价格贵、运1、特别适合于无机性式2、机械挤压。属设备少，投资、能行费用高；污泥的脱水；压耗较低；2、脱水效率不及板框2、有机粘性污泥脱水滤2、连续操作，管理简压滤机；不宜采用。机便，脱水能力大。3、开放设计，有臭味。1、连续脱水；1、基建投资少、占地1、目前国内多采用进1、不适合密度差很小2、离心力作少，设备紧凑；口离心机，价格昂贵；或液相密度大于固相用。2、化学药剂投加量较2、电力消耗大，污泥的污泥脱水。离少，处理能力大且效中含有砂砾，易磨损设心果好，总处理费用较备；机低；3、有一定噪声。3、自动化程度高，操作简便、卫生。4.7污泥处置方案的论证4.7.1工艺选择的原则采用技术成熟可靠、管理方便的处理工艺方案；出泥含水率满足要求的前提下，尽量减少工程投资和日常运行费用。4.7.2咸阳路污水处理厂污泥干化工艺污泥的深度脱水的目的是：减量化、稳定化、无害化。目前污泥干化深度脱水的方法主要有：热式干化设备和加药机械压滤设备。1、热式干化设备热式干化设备根据设备的不同包括多种工艺，主要有：转鼓干化工艺、流化40\n第四章改造方案的论证床干化工艺、得利满二级干化工艺及带式干化工艺等。转鼓干化工艺的特点是污泥与空气直接接触，能耗较低，转鼓内无旋转部件，[34]空间利用率高，干化污泥呈颗粒状，粒径可以控制，但所有的循环气体均需进行处理，除尘装置规模较大，气体含氧量控制要求高。污泥需要进行返混，出泥含固率不能调整。流化床干化工艺的特点是其结合了接触干化和对流干化，干化效果好，处理量大，干化机本身无动部件，故几乎无维修。但干化颗粒的粒径无法控制，间接加热，需要单独的热媒系统。流化床内颗粒需要呈―流化状态‖，气体流量大，除尘、冷却等处理设施复杂、规模大。得利满二级干化工艺的最大特点是其采用了专门的能量回收装置，能耗比其它干化工艺要低，且工艺安全性较高，产品干化度可以调整，但是由于设备较多，增加了可能的故障环节，另外投资也是最高的。带式干化工艺具有装置结构简单、操作安全、不产生高压粉尘以及产品干化度调节方便等优点，但由于采用的是中、低温干化，因而其缺点是对致病菌及病原体的杀灭作用较高温干化弱，另外装置占地很大。通过以上分析可以看出污泥的热干化处理均需热能运行，可将污泥从含水率80%降低到60%甚至10%以下。主要优点是占地相对较小，减量效率高。主要问题是设备投资较高，运行成本也较高，进口设备占绝对技术优势。但综合考虑安全性、建设运行经验，特别是运行成本，热干化工艺并不适合本工程。2、加药机械压滤加药机械压滤工艺已经在萧山东片污水处理厂、杭州七格、四堡污水处理厂得到应用，并取得了很好的效果，其技术主要内容如下：经脱水后的湿污泥进入污泥料仓，经计量后，用螺旋输送机送到转化车间；湿污泥在转化车间内与结合水转化剂反应，使污泥中的大部分结合水转化为自由态水，污泥转化为流动态；同时投入除臭剂，使污泥中的恶臭成分被消除或驱赶出来，尾气进入吸收系统处理达标后排放；经转化、除臭后的流动污泥进入稳定化车间；在稳定化车间，通过投入稳定剂，将污泥中的有机物与重金属物质重新结合并稳定化，使有机物与重金属物质等稳定在污泥中；同时，投入改性与助凝剂改善流动泥脱水性能；经稳定化处理后的流动泥经用离心泵将污泥压入脱水机房内的压滤机，使污泥中的水份以液态的形式分离，分离滤液为返回污水处理厂处理；脱水后的干泥输送到干泥仓库，以备它用。含水率80％的湿污泥经深度脱水处理，湿污泥可减量60～70％，干泥含水率为45％左右。该工艺主要特点：（1）一般的污泥干化处理需要采用加热工序，因而干化设备易发生粉尘爆41\n第四章改造方案的论证炸事故，而该技术则不会发生此类事故；（2）干污泥为压滤机压缩制成，泥饼整体结构密实，不易吸收环境中的水分，因而便于储存；而污泥热干化技术生产的干污泥为颗粒状，结构松散、比表面积大，易于吸收环境中的水分，因而不便于储存；（3）燃料、动力消耗低，明显低于热干化、焚烧技术燃料、动力消耗（4）设备全部国产化，工艺零配件加工方便、供货及施工工期相应较短。该技术主要工艺流程图：计量去污水厂系药剂仓统尾气处理废水贮存输送计量输送污泥仓转化车间稳定化车间脱水车间干泥输送干泥外运干泥仓库图4-7污泥深度脱水流程图图4-8干泥堆房以上两种方案出泥含水率均可满足要求，但热干化方案投资高、动力消耗大、运行费用高，且一般均需选用进口设备，而加药机械压滤方案投资低、动力42\n第四章改造方案的论证消耗低、运行费用较少，且为国产设备，维护费用少，因此污泥干化深度脱水设计推荐采用加药机械压滤方案。4.8化学除磷方案的论证4.8.1化学药剂的选择化学除磷工艺投加的药剂主要有铁盐、铝盐和石灰三类。1、铁盐常用于化学除磷的铁盐主要包括三氯化铁、氯化亚铁和硫酸亚铁三种。这三种铁盐都可以在市场批量购买。由于是腐蚀性液体，氯化铁运输、贮存和处理等方面存在较多问题，在使用中对人员有一定的危险性，且对构筑物也有一定的腐蚀作用。硫酸亚铁粉剂性质相对比较稳定，在环境湿度比较大的条件下，硫酸亚铁具有腐蚀性。三氯化铁、氯化亚铁应用也比较广泛。铁盐的共性是在固液分离不理想时，出水会呈一定程度的红色，相应导致出水色度的升高。2、铝盐硫酸铝和聚合氯化铝是化学除磷中常用的药剂。硫酸铝价格适中，但会增加污水中碱度的消耗，影响后续的生物工艺运行，而且其反应后所产生的化学污泥浓缩和脱水性能均较差，不利于污泥的处理。聚合氯化铝为无机高分子化合物，具有较好的溶解性，絮凝速度快，易于沉降，效率高，是目前被广泛采用的一类除磷药剂。3、石灰石灰法除磷一般应用于在初沉池或者二级处理后的三级处理。石灰法除磷实际上就水的软化，污水的碱度是确定石灰投加量的唯一依据，石灰投加量与含磷量无关。磷酸钙的溶解度直接影响除磷的效率，因此反应器的除磷效率可以通过[35]利用pH和磷酸钙浓度关系进行优化。石灰法建设投资大，运行和维修费用高，污泥产量大，不具备经济优势。通过对以上几类药剂进行综合比选，可以看出铝盐的综合性能比较显著。考虑到硫酸铝耗药量大，需要更大的库存空间，而现场又不具备扩建条件，且聚合氯化铝性能稳定，处理效果佳，运行费用与硫酸铝基本相同，故选用聚合氯化铝作为化学除磷药剂。4.8.2药剂投加点的选择化学沉淀除磷主要有前置沉淀、同步沉淀和后置沉淀三种主要类型，其主要43\n第四章改造方案的论证取决于工艺处理流程中除磷药剂投加点位置的不同。前置沉淀的药剂投加点是在初沉池前端，产生的沉淀物质随初沉污泥排出。同步沉淀的药剂投加点设在生物反应池中、生物反应池出水或二沉池的进水的位置，产生的沉淀物质随剩余污泥排出。后置沉淀的药剂投加点设置在二沉池之后的混合池，产生的沉淀物质通过专门的固液分离装置进行去除。1、投加于初沉池之前在一级处理中投加药剂除磷时，必须保证良好的混合和絮凝以保证最佳处理效果，相比投加于二级处理和三级处理，此法通常需要的药剂投加量大大增加，这在一定程度上增加了污水处理成本和运行管理难度。2、投加于二级处理中将投加点设在曝气池内或曝气池与二沉池之间是通常采用的方法。这种方式很好地利用了药剂所具备的投加方式的灵活性，能够通过调整加药点位置来保证最佳的混凝条件。但对于完全混合和良好的混凝来说，在速度梯度、紊流水平等方面上还不够理想。3、投加于二级处理之后在二沉池工艺后端增加设置除磷系统。二沉池活性污泥中一部分回流到曝气池，一部分排入除磷系统，剩下的剩余污泥则进入污泥处理系统。本工程设两个药剂投加点，分别在曝气池出水口和二沉池的配水井，改造工艺采用同步沉淀法，这两处水流流速高，有利于水和药剂进行混合。同时也在曝气池最后一个廊道设置了投药点，可以给运行时提供参考。除磷过程产生的化学污泥随剩余污泥排出。4.9出水消毒方案的论证根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的规定，污水处理厂出水必须进行消毒处理。污水中的病原体大致分为三类：病原性细菌、肠道病毒和蠕虫卵。具体分类详见表4-5。消毒是指通过投加消毒药剂或采用其他的消毒手段，以杀灭水中病原微生物为目的，防止疾病扩散的水处理方式。消毒与灭菌是的区别在于，消毒并不是杀灭所有的微生物，而是对病原微生物进行杀灭；灭菌是要求杀灭全部微生物。消毒方法主要采用物理方法和化学方法。物理方法主要有热力、光照、电离辐射、微波等方法。化学方法是利用各种化学消毒剂进行消毒，常用的化学消毒剂有氯、二氧化氯、卤素、臭氧、氯胺、重金属离子、阴离子表面活性剂及其它药剂。液氯、二氧化氯消毒和紫外线消毒这三种技术是污水处理厂普遍采用的消44\n第四章改造方案的论证毒技术。表4-5污水中病原体分类表病原体病原性细菌肠道病毒蠕虫卵沙门氏菌属、结核杆菌、痢疾传染性肝炎病毒、腺病毒、埃志贺氏菌、布备氏菌属、炭疽苛病毒、柯萨苦病毒、脊髓灰吸血虫卵、钩虫卵、蠕虫卵杆菌、霍乱弧菌、病原大肠杆质炎病毒、RED病毒菌表4-6几种主要的消毒技术对比项目液氯二氧化氯紫外线照射使用剂量(mg/L)10.02~5-接触时间10~3030短对细菌有效有效有效对病毒部分有效部分有效部分有效对芽孢无效无效无效杀菌效果好，便宜、成熟、有后续消优点无气味，快速、无化学药剂毒作用有定型产品对某些病毒芽孢无效，维修管理无大规模应用,对浊缺点残毒，产生臭味要求较高度要求高中水及小水量用途常用方法国外应用日益广泛工程以上三种方法均可满足消毒要求。采用液氯、二氧化氯均需新建接触池，采用紫外线也需新建出水消毒渠道，新建接触池所占用地略大于紫外消毒渠道，但两种新建构筑物均会影响原处理系统水力高程，新建紫外消毒渠道所产生的阻力45\n第四章改造方案的论证损失大于接触池。根据本项目的特点，目前咸阳路污水厂已建加氯间，设计处理能力45万立方米/日，如采用紫外线、二氧化氯则会造成原系统的浪费，增加改造投资；而原污水厂已采用液氯消毒，技术成熟，且对于大型污水厂处理成本最低，并且根据可研报告及其批复，设计推荐原消毒工艺不变，仍采用液氯消毒。4.10除臭方式的选择污水处理厂新建、改造部分建构筑物中容易产生臭气，特别是增设污泥处置设施，臭气量大为增加，臭气已经成为咸阳路污水处理厂改造的重要组成部分。改造的污泥因此需设置除臭设施。经净化后的气体需符合《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)或《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中厂界标准值中二级排放标准，最后以扩散气流的形式排入大气中。表4-7污水厂厂界（防护带边缘）废气排放最高允许浓度控制项目控制值3氨15mg/m3H2S0.06mg/m甲烷1%臭气浓度（无量纲）20目前应用较为广泛的除臭工艺有：离子除臭、生物除臭以及化学除臭。1、离子除臭离子除臭是利用离子氧去除异臭味的方法。离子氧群中的原子氧等具有极强的氧化能力，其氧化能力是氧气的上千倍，可以将氨、硫化氢、硫醇类、VOC等污染物和其它产生恶臭异味的污染物在常温常压下迅速氧化。同样,离子氧群中的离子氧也有很强的氧化能力，而且寿命在数秒内，可以在管道里充分发挥氧化作用。离子氧群可由氧气分子（O2）吸收放电的能量生成。利用高科技高压静电装置，在常温常压下产生高能脉冲放电，将空气中的氧分子电离成原子氧(O)，羟基自由基(•OH)、单线态氧(1O2)和带正、负电荷的离子氧等离子氧群。空气中的氧分子在通过离子氧发生装置时，受到一定能量的电子的碰撞而形成正负氧离子及氧离子群，迅速与各种致臭物质分子碰撞，通过打开致臭物质分子的化学链直接将其破坏；此外，高能离子氧激活空气中的氧分子产生二次离子氧群，继续与46\n第四章改造方案的论证致臭物质分子发生一系列反应，并利用自身反应产生的能量维系氧化反应的进程。在离子除臭装置中，经过预处理的恶臭气体在风机的抽吸下，被导入高浓度离子氧发生区域，在离子氧群强大的氧化作用下，致臭污染物迅速地被氧化降解成二氧化碳和水以及其它小分子，最后通过排出管道直接排入大气。离子除臭具有以下特点：（1）处理效率高，离子除臭成套装置能有效去除硫化氢（H2S）、氨（NH3）、甲硫醇（CH3SH）等特定的污染物，以及各种异（臭）味，处理效果都很好。（2）安全可靠、能耗低，无臭氧等二次污染物产生，风阻小，寿命长，电耗极小。（3）纯物理法原理，氧化反应在常温常压下进行，投资小，易实施。因此，对于污水处理行业运行过程中产生的较少气量低浓度的恶臭气体，采用离子除臭成套进行治理具有明显的优越性，是污水处理行业恶臭气体治理的简便易行、安全可靠的优选方案。2、生物除臭发源于德国的生物滤池除臭工艺是一种仿效大自然自净化原理的工艺，工艺所用除臭原材料完全取自于原生态自然物质，在国际上被誉为治理恶臭气体污染的绿色环保工艺，在迄今所有除臭工艺中被认为最环保、投资运行成本低、除臭效率高、无二次污染的一种绿色除臭工艺。至今，德国生产的生物滤池除臭装置已成功运行在世界各地的污水、垃圾、粪便等各个行业，业绩有千例之多。生物滤池除臭工艺的核心是微生物除臭。生物滤池除臭技术利用生物填料充分和巨大的内外表面积上生长的大量的微生物吸附、吸收致臭物质，并将其转化为无毒、无害、无味的简单物质。为了使微生物保持高活性，必须为之创造一个良好的生存环境，适宜的湿度、pH值、氧气含量、温度和营养成分等。生物除臭具有以下特点：（1）一体化生物滤池污水臭气处理系统，除臭效率高，在任何季节都能满足严格的环保要求。（2）采用自然的方法将污染物分解成CO2和H2O，无二次污染。（3）既适应连续运行，也适合间歇运行的条件。微生物能够依靠填料中的有机质生长，无须另外投加营养剂。（4）生物滤池对臭味的缓冲容量大，能自动调节浓度高峰使微生物始终正常工作，耐冲击负荷的能力强。3、化学除臭在主流的各类化学除臭工艺中，湿式吸收氧化法是一种被广泛应用于恶臭控制，非常成熟、稳定，有效的工艺方法。湿式化学吸收工艺采用传统的筛孔板塔，47\n第四章改造方案的论证在塔内气、液两相呈错流形态相接触，采用垂直填料塔进行喷淋可以促进气、液的多向接触，压降相对较低，处理效率比较高。该法的填料塔的外壳通常选用玻璃钢或PVC等材料，这些材料都具有强度高、耐腐蚀性好的特点，在内部则填装着专用的填料，通过在线pH仪表和氧化还原电位计来进行药剂投加量控制，并以输送药液的循环泵、风机等进行配合。在湿式吸收氧化法处理工艺中，恶臭气体先后被药剂吸收和氧化，该气体在药剂溶液中的溶解度大小直接影响该工艺的除臭效果。而多级吸收系统的采用往往是针对着恶臭气体中同时含有硫化氢、氨气、其他含硫的气体的情况，依次是先去除气体中的氨气，通常采用水或者硫酸进行吸收，然后再用氢氧化钠提升pH值，再由次氯酸钠等氧化剂溶液吸收和氧化其余的恶臭气体。最后经过除雾装置进行最终处理，与空气混合稀释或直接排放到大气。该系统对气流量和浓度变化的适应可以通过调节加药量及溶液循环流量等参数进行，操作弹性比较强。湿式吸收氧化法借鉴化工单元操作理论，结合了实践经验，具有技术上的成熟性和实践上的可靠性、实用性，还具有占地小的优点。湿式吸收氧化法的主要缺点是：需要有连续水源、耗水量巨大、系统产生的化学废液需要进行妥善和安全的处理，否则会造成二次污染。在大气量应用场合，常用的后续单元活性炭吸附，带来的活性炭使用量与费用将是一个较大的负担。4、除臭方案的选择根据污水处理厂的除臭要求、单体构筑物的除臭气量计算结果和污水厂除臭装置安装场地的实际情况，除臭方案拟采用效果明确、运行稳定、管理方便、维护保养简单的工艺。根据就地原则进行除臭设计，并根据现场构筑物单元布置情况配置适用的除臭装置。污泥浓缩脱水机房及储泥池由于空间相对小，气味相对也较少，而且独立性较强，因此采用离子除臭；目前现状的污泥干化加药机械压滤工艺所配套的化学除臭技术及其装置经实际应用已经比较成熟，故除臭方案仍采用化学除臭。48\n第四章改造方案的论证4.11咸阳路污水厂改造后流程图除磷甲醇间鼓风机房加药接触加氯间间池强化脱粗格栅进细格栅及出水进水初沉池氮生物配水井二沉池大沽排水河水泵房旋流沉砂池泵房池回流污泥栅渣外运回流污泥泵房初沉污泥泵房再生水厂剩余污泥剩余污泥储池污泥处置浓缩浓缩池系统污泥消化系统消化污泥储池脱水污泥干化系统污泥利用机房调节池及提升机械混凝池絮凝反应池沉淀池管道混合器泵房加药间图4-9咸阳路污水厂改造后工艺流程图49\n第五章结论与建议第五章结论与建议5.1结论针对国内污水处理厂普遍进行升级改造这一背景，结合天津咸阳路污水处理厂的提标改造方案研究，本文对二级污水处理厂的升级改造及主要以生物膜+活性污泥复合工艺、强化生物脱氮工艺等为主的改造思路进行了研究和论证，并总结如下：1、研究并确定了各处理单元的升级和改造方案。根据咸阳路污水处理厂水质的特点要求核心处理工艺必须具有硝化及脱氮的功能。本着节约投资，充分利用现有构筑物的原则，对基本符合条件的处理工艺进行了比选，最终确定强化生物脱氮工艺作为咸阳路污水处理厂工艺改造的推荐处理工艺，污泥处置工艺采用加药机械压滤工艺。2、生物系统处理工艺由立环氧化沟工艺和缺氧曝气理论组合而成，具有一定的先进性和实用性。该工艺方案引入梯度溶解氧的分布概念，并采用同步硝化和反硝化技术，脱氮能力强，氧的利用率高，可以少投加或者不投加碳源。强化生物脱氮工艺由于立环氧化沟的采用，对现状构筑物予以了最大程度的保存和利用，改造范围小，造价相对较低，工期短，可以广泛应用于已建成的污水处理厂升级改造工程中。3、在污泥深度脱水方案的研究中，主要以建设、运行、维护成本角度考虑，选择了加药机械压滤工艺。其具有投资少、运行安全稳定、操作简单、维护简单方便等特点，尤其是设备国产化程度高，相比污泥热干化等存在技术壁垒的工艺在国内有着一定的应用优势。5.2不足与建议二级污水处理厂升级改造都要根据污水厂自身的特点，有针对性地制定改造方案，以尽可能少的投入取得尽可能大的社会、经济效益。根据对咸阳路污水处理厂提标改造方案研究的结果，也提出一些问题和建议：1、从目前掌握的一些上游排水水质资料来看，个别时段水质超标比较严重，一定程度上存在工业污水冲击的情况，故目前采用的设计进水水质仍旧存在一定的风险性。在强调加强对上游工业水进行整治的同时，在今后的研究中也要进一50\n第五章结论与建议步对工艺系统的抗冲击能力进行发掘。2、立环氧化沟工艺在国外已有若干成功案例，但在国内应用不多，所能获得和参考的资料也有限，对其工艺特性和实际运行效果尚不够系统，但其技术思路对已建成污水处理厂的提标改造具有很好的实用性。今后将对该工艺进行更广泛的关注和更深入的研究，结合国内工程实际，使其在应用上更加成熟。3、在污水处理厂需要进行提标改造时，有针对性地对国内外同类型污水厂的升级改造进行广泛的调研和分析是非常重要的，也有着很好的指导意义，随着国内外污水处理厂越来越多的进行升级改造，可供参考和研究的项目经验也相应增加，那也就需要更全面和深入的调查和研究。51\n参考文献参考文献[1]王伟，王淑莹，王海东等.连续流分段进水生物脱氮工艺控制要点及优化[J].环境污染治理技术与设备，2006，7(10)：83-87.[2]李春光.污水厂改造设计中应注意的几个问题[J].中国给水排水，2006,22(4)：34-36.[3]BrownJA，SadickTE.UpgradingandRetrofittingWaterandWastewaterTreatmentPlants[M].NewYork:McGraw-Hill,2005．[4]SorensenJ，AndersenJ，AndreasenK，etal.Experiencewiththeupgradingof14treatmentplantstoN&PremovalinthemunicipalityofAARHUS[J].WatSciTech，1998，37(9)：20-208.[5]AnderssonB，AspegrenH，NybergU，etal．Increasingthecapacityofanextendednutrientremovalplantbyusingdifferenttechniques[J].WatSciTech，1998，37(9)：175-183．[6]DavidS，KeithB.Optimisewhatyouhavefirst!lowcostupgradingofplantsforimprovednutrientremoval[J].WatSciTech，1999，39(6)：127-134．[7]朱石清，GeorgeL．大型污水处理厂工艺优化及改造案例分析[J].中国给水排水，2007，23(14)：29-32．[8]朱石清，唐建国．美国SouthBermuda污水厂的升级改造[J]．中国给水排水，2006，22(4)：3l-33．[9]郑兴灿，李亚新.污水除磷脱氮技术[M].北京：中国建筑工业出版社，1998．[10]娄金生，谢水波.生物脱氮除磷原理与应用[M].长沙：国防科技大学出版社，2002．[11]赵玉林，徐蕾.污水处理厂生化系统的脱氮除磷运行分析[J].三峡环境与生态，2009，2(5)：37-39.[12]高廷耀，周增炎.生物脱氮工艺中的同步硝化反硝化现象[J].给水排水，1998，24(12)：6-9.[13]孙笙，刘月.污水厂增加和完善硝化功能的工艺改造探讨[J].中国市政工程，2006，122(4)：59-61．[14]张中和，城镇排水[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.[15]张学洪，李金城，刘荃.A2/O工艺生物除磷的运行实践[J].给水排水，2000,26(4)：14-17．52\n参考文献[16]高廷耀，周增炎.一种适合当前国情的城市污水脱氮除磷新工艺[J].同济大学学报，1996，24(6)：647-651.[17]刘云根，江映祥，周平.污水化学除磷技术的现状和进展[J].云南环境科学,2005，24(7)：45-48.[18]邱维，张智.城市污水化学除磷的探讨[J].重庆环境科学，2002，24(2)：81-84.[19]王社平，于莉芳.A/O工艺分段进水生物脱氮技术分析[J].工业用水与废水，2006，37(1)：7-9．[20]王涛.多级A/O废水处理工艺的理论研究[J].环境科学与技术，2003，26(4)：8-9．[21]朱正齐，姜佩华，陈季华.曝气生物滤池（BAF）的研究进展[J].净水技术，2005，24(1)：57-62.[22]张建琴.改良型A2/O工艺的生产运行效果[J].水处理技术，2007，33(5)：82-84．[23]于鸽方，王方德.高负荷活性污泥处理技术及对脱氮除磷效果的研究[J].青岛理工大学学报，2005，26(6)：45-51.[24]冯业成，王建龙.同时硝化反硝化的实验研究[J].上海环境科学，2002，23(9)：527-529.[25]Da-WenGao，Yong-ZhenPeng，HongLiang，etal.Usingoxidation–reductionpotential(ORP)andpHvalueforprocesscontrolofshortcutnitrification-denitrification[J].JournalofEnvironmentalScienceandHealth，PartA：Toxic/HazardousSubstancesandEnvironmentalEngineering，2003，38(12)：2933-2942.[26]KerrnJ，HenzeM.Biologicalphosphorusuptakeunderanoxicandaerobicconditions[J]，WatRes，1993，27(4)，617-624.[27]刘保成，李峥，安丽.缺氧曝气+絮凝沉淀+压力曝气工艺在垃圾渗滤液处理中的应用[J].天津科技，2011，4(6)：23-24.[28]KubaT，VanM，HeijnenJJ，etal.PhosphorusandnitrogenremovalwithminimalCODrequirementbyintegrationofdenitrifyingdephosphatationandnitrificationinatwo-sludgesystem[J].WatRes，1996，30(7)：1702-1710.[29]姚重华，王国华，谭学军等.两点进水在倒置AAO流程除磷中的作用[J].环境污染与防治，2010,15(12)：24-27.[30]郑平，徐向阳，胡宝兰.新型生物脱氮理论与技术[M].北京：科学出版社，2004.53\n参考文献[31]SuZ，ZuoJ，KangJ.Theresearchanddevelopmentoftheshortcutbiologicalnitrogenremoveltechnology[J].TechnologyofWaterTreatment，2011，37(10)：15-20.[32]高鹏.絮凝反应池工艺的研究及探讨[J].科学之友，2009，15(5)：4-5.[33]罗岳平，邱振华，李宁等.用斜管（板）沉降系统改造矩形平流沉淀池[J].净水技术，2003，22(5)：45-48.[34]王罗春，李雄，赵由才等.污泥干化与焚烧技术[M].北京：冶金工业出版社，2010.[35]MoutinT，GalJY，HalouaniH，etal.Decreaseofphosphateconcentationinahighratepondbyprecipitionofcalciumphosphate：theoreticalandexperimentalresults[J].WatRes，1992，26(11)：1445-1450.54\n发表论文和参加科研情况说明发表论文和参加科研情况说明发表的论文：无参与的科研项目：无55\n致谢致谢本论文是在我的校内导师赵新华教授和企业导师田庆玲副高级工程师的悉心指导下完成的，导师严谨务实的治学态度和精细求精的工作精神使我受益匪浅。在此衷心感谢这三年来两位导师对我的关心和指导。两位导师对我的科研工作和论文都提出了很多宝贵的指导意见，明确了我的研究方向，并及时指出研究中存在的问题，在此表示由衷的感谢。还要感谢咸阳路、北辰污水处理厂的各位同事及天津市华淼给排水设计研究院的高振伟。他们在我论文撰写期间，对我论文中的资料数据的收集研究及改造工艺方案的研究工作提供了很大的支持和帮助。另外也要感谢家人，他们的理解和支持是我不断进取的动力，也使我能够在学校专心完成我的学业。56