探究上海竹园第一污水处理厂污水处理工艺的研究与选择 89页

'7I时测l⑧天率大薯{圄近R第一M^{m程硕士学位论文■■^n瑚Ij：■●lIjJ嗍¨ljjM_0l瞳¨l淞Ija-^■I●】0_领域：叠煎量显——一作看姓名：萎童窒指导教师：赵堑生熬撞企业导师：割缝塞墼撞堡高工工：事+举iⅡ空_士睦2005年7月 中文摘要上海竹园第一污水处理厂，设计规模达170万m3／d，是目前亚洲规模最大的污水处理厂之，而污水处理工艺的研究与选择直接关系到出水各项水质指标能否达到处理要求，关系到工艺是否可靠，管理是否方便及运行成本的高低。因此研究选择适当的处理工艺是建好污水处理工程的关键。本文根据竹园排放口的水质，在磷的去除率要求较高，而氨氮去除率不高的情况下，研究用化学生物絮凝强化一级处理作为竹园第一污水处理厂工艺，使之达到设计的排放标准。这样不仅节省投资和运行费用，为类似的工程提供可借鉴的实例，而且具有一定的理论意义和实用价值。本研究首先对选择工艺进行理论分析，寻找最佳的工况条件，使化学絮凝和生物絮凝两者的优点充分结合起来，减少投药量，提高污水处理效率，减少污泥产量。然后按照理论分析得出的数据进行实验研究，实验目的一是验证选择的工艺在实际运行中是可行的；二是如何控制工况，使化学絮凝与生物絮凝两者在处理效果上相互促进，避免两者相互影响，而使加药量增大、沉淀效果变差。通过实验研究得出结论表明由于系统中存在的生物作用较为明显，各项运行参数明显好于纯化学絮凝工艺，验证了该工艺理论分析的结论是正确的，可行的。本研究成果表明：本项目采用的化学生物絮凝强化一级处理工艺，流程简单，工程投资相对于二级处理和传统的化学絮凝工艺有较大降低，同时在经济有效的条件下，大大减少向水体排放有机污染物，从而防止水体富营养化，具有重大的环境效益和社会效益，具有很好的应用前景。关键词：化学生物絮凝强化一级处理化学除磷方案比较 ABSTRACTThefirstwastewatertreatmentplantofShangHalZhuYuan，withcapacityofl70×】04m’／d．isthebiggestwastewatertreatmentplantinAsia．Whethertheeffluentindexisuppar,whethertheprocessarecredible，whetherthemanagementisconvenient，whethertheruncostislow,arealldirectlyaffectedbytheresearchandselectionoftreatmentprocess．So，researchandselectionofsuittreatmentprocessisthekeypointofagoodtreatmentplant．Thispaperstudiedtheprocessefficiencyusingchemicallyandbiologicallyenhancedprimarytreatmentprocessunderhighphosphorsremovalrateandlowammoniaremovalrateconditionsaccordingtotheeffluentquailtystandard．So，theinvestmentandrnncostcouldbereduced，thereferencedexampleforsimilarprojectwasprovidedandthetheoreticalmeaningandpracticalvaluewasacquired．ThispaperanalyzedthetreatmentprocessatfirstcombinedtheprocessdesignofThefirstwastewatertreatmentplantofShangHalZhuYuan，researchedtheoptimaloperationconditions，andcombinedtheadvantagesofchemicallyandbiologicallyenhancedprimarytreatmentprocess，reducedthedosingquantity,improvedwatertreatmente衔ciency,madreducedthesludgequantity,Andthen，researchthedatafromtheoretica】analysis．Theaimofexperiment：1．validatedtheactualoperationfeasibilityofchoosingprocess，2．facilitatedthetreatmenteffectofchemicalflocculationandbiologicalflocculation，avoidedimprovingincreasingthedosingquantityandaffectingthesedimentationresultthrol=Ighinterruptingofthesetwoprocesses．Theexperimentshowsthatthebiologicalroleisdistinct，everyoperationdataisbetterthanpurechemicalflocculationprocess．So，thetheoreticalanalysisresultiStestifiedtobecorrectandfeasible．Theresearchresultshowsthat：thechemicallyandbiologicallyenhancedprimaryprocesshasfollowingadvantages：treatmentprocessissimple，projetinvestreducedmorecomparedbiologicalsecondarytreatmentandtraditionalchemicalflocculationtechnique．Besides，thedrainageorganiccontaminationisreducedundereconomicandefflcientconditionstoavoidtheeffluentnourishment，hasgreatenvironmentbenefitandsocialbenefit，andhasgoodapplicationforeground．Keywords：thechemicallyandbiologicallytreatmentenhancedprimarytreatmentchemicallyphosphortlsremovalprocesstechniqueandeconomiccompare 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，也不包含为获得墨盎盘堂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：硼年7月／日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解墨鲞盘鲎有关保留、使用学位论文的规定。特授权叁鲞盘鲎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：二鎏f汝导师签名签字日期：叫日年7月7目签字日期：月／日鬟、、一：bt矽棚 第一章概述1．1课题研究背景本课题的研究依托于上海竹园第一污水处理厂工程的工程设计。I海竹园第一污水处理厂，设计规模达170万m3／d，是目前亚洲规模最大的污水处理厂之一。由于该工程规模巨大，在设计上必须从细微处着手，因为处理1方水哪怕节约1分钱，年运行成本将节约620万元，这对于业主来讲无疑是最大的收益；对国家来讲无疑是最大的节约。因此污水处理工艺的研究与选择直接关系到出水各项水质指标能否达到处理要求，关系到工艺是否可靠，管理是否方便及运行成本的高低。为此研究选择适当的处理工艺是建好污水处理工程的关键。本课题研究既是根据竹园排放口的水质，在磷的去除率要求较高，而氨氮去除率不高的情况下，研究采用化学生物絮凝强化一级处理作为竹园第一污水处理厂污水处理：【艺，使之在达到设计的排放标准前提下，尽可能减少投药量，提高污水处理效率，减少污泥产量。这样不仅节省投资和运行费用，同时在经济有效的条件下，大大减少向水体排放有机污染物，从而防止水体富营养化，具有重大的环境效益和社会效益，还可以为类似的工程提供可借鉴的实例，将会具有一定的理论意义和实用价值，以及很好的应用前景。1．2项目的建设背景1．2．1城市概况上海地处长江三角洲边缘，我国南北海岸的中心，其北界长江，东濒东海南临杭州湾，西接江苏、浙江两省，其中心位置位于北纬3l。12’，东经121。29’。 第一章概述伞市面积6340．5km2，南北长度120km，东西宽约lOOkm，陆地面积6218．65bn，水面积121．85km2，市区14个区面积达2081km2。上海市是我国最重要的工业基地之一，也是我国最大的港口和重要的经济、科技、贸易、金融、信息、文化中心城市。几年来，随着改革开放的不断深入，上海市的总体实力已有很大的提高，已逐步成为远东地区国际经济、金融、贸易中心之一。与此同时，随着人们生活水平的提高，人们对生态环境和投资环境的要求也越来越高。而与此相应的城市污水治理设施的投入欠帐较多，远远滞后于经济建设的发展速度，与国际大都市的地位极不相称。国务院在批复上海市城市总体规划时明确指出：要“抓紧治理苏州河、黄浦江污染，消除江河黑臭现象”，因此，抓紧治理城市污水，保护上海水资源，提高}：海城市环境质量已成为上海市建设和发展迫切需要解决的问题之一。近几年政府对环境项目投入了巨额资金，建成了合流污水治理⋯期工程、污水治理二期工程和吴泾、闵行等地区污水外排工程，并且正在建设石洞口污水处理厂、苏州河支流污水截流工程、虹口港、杨浦港旱流污水截流工程，其翻的就是要改善苏州河和黄浦江水质。合流污水一期工程建成后，使苏州河沿岸两侧的污水得到了截流，苏州河黑臭面貌有了较大的改观。但随着城市的发展，将来大量的城市污水直接排放到长江口，必将对其水质环境构成威胁。为了解决这一问题，上海市城市污水综合治理需要有一个比较全面的规划方案和近期建设的设想。作为合流一期工程的续建——上海市竹园第一污水处理厂工程也正是在上海市污水综合治理的大背景下进行的。1．2．2自然条件地形地貌：境内除西南部有少量低于lOOm的山丘外，其余均为坦荡低平的长江三角洲冲积平原，平均高程海拔4m左右。：I：程地质：地区内地下水位较高，潜水位⋯般O．5～1．5ml除表层土壤或人工填土层外，自上而下依次为褐黄色粘土、灰色粘质粉土、灰色粘土、灰色粘质粉土、灰色淤泥质粘土、灰色粘土、灰色粘质粉土、灰色粘土。上海位于华北地震区的东南边缘，地震强度中等，频度较低，基本烈度6--7度，属非地震活动区，区域稳定性好。．2． 第一章概述气象A．温度本地区位于北亚热带，东亚季风盛行地区，四季分明，冬夏长，春秋短，雨量充沛，光照较足。年平均气温l5．7℃，极端最高气温40．2。C，极端最低气温一12．1℃。B．降雨年平均降水量1087．1mm，平均降雨日13ld，全年总降雨量的70％集中在4-9月份，汛期在6-9月份，平均降雨量为524．9mm，占全年48．3％。9月份雨量最多，占全年的14．9％。汛期最大值为886．4ram(1980年)，最小值为160．Imm(1967年1。历年最大年降雨量为1798．4mm(1999年)，最小年降雨量为728．1mm(1978年)。C．风夏季盛行东南及偏南风，冬季盛行西北及偏北风，各风向平均风速2．9～4．9m／s，由于冷暖空气交替影响，天气变化较复杂，灾害性气候大多出现在7N9月份，为台风多发季节。D．雪年平均降雪4．3日，积雪3、4F：l，最大积雪深度140mm，最大冻结深度在自然地面下80nml。水文条件：上海地处平原河网地区，河网密度平均每平方公里6～7km，多属太湖流域。主要河流黄浦江起源于太湖，自太湖至吴淞口全长113．4km，宽400m左右，深度7～9m，米市渡多年平均流量约300m3／s。是太湖的主要泄水通道。苏州河是黄浦江的最大支流，全长120km，在上海境内长54km，市区段17km，宽50--70m，深2m，在黄浦公园处与黄浦江交汇，黄渡站多年平均流量约10m3／s。上海地区河道属感潮河流，为非正规半日潮。黄浦江一般涨潮历时约5h，落潮历时约7．5h。吴淞站多年平均潮差2．31m，历史上最大潮差4．5m，多年平均潮位2．14m。长江位于市区东北角，距中心区约20km，是上海市最大的过境水资源，江面宽约15kin，多年平均径流量29300m3／s。黄浦江和长江是上海市主要的供水水 第‘章概述源，高桥长江段历史最高潮位5．64m。匕海地区有三个较大岛屿，崇明岛足我国第三大岛，此外还有长兴岛、横沙岛。主要河流水质状况：全市水系受到不同程度的污染，目前，上海市污水排放总量约555万m3／d，其中工业废水约318万m3／d，约占总量的57％，且呈卜降趋势；城市生活污水约237万m3／d，约为总量的43％，呈上升趋势。上述污水约有300多万m3／d的废水经城市污水厂处理或由污水截流管道排放长江外，仍有250多万m3／d污水未经妥善处理排放黄浦江、苏州河及其支流等水系。大量未经处理的废水排放地面水系，已使黄浦江、苏卅|河、虹口港、杨浦港、桃浦港等市区主要河流遭受严重污染，根据近几年的水质监测表明，黄浦江干流上游水源保护区域水质为II类水域，中游准水源保护区水质为IⅡ类水域，市中心和下游江段水质为Ⅳ、V类水域，黄浦江市区支流综合性有机污染指标超过V类水质标准，有的终年黑臭。1．3城市排水现状1．3．1概况上海市区目前已建污水治理设施有西干线、南干线、合流污水一期工程、污水治理二期工程和市区内12座中小型二级污水处理厂等。(1)西区污水输送干管(简称西干线)西干线现名为石洞口污水排放系统(早期名称为：西区污水灌溉工程)，建于七十年代初期。根据目前运转情况，进入西干线新村路泵站的污水量为lO万m3／d左右，在两干线新村路泵站到2≠f泵站之间接入的污水量为5万m3／d，宝钢地区污水为2万m3／d，所以现在整个西干线的污水输送量约为17万m3／d。(2)合流污水治理一期系统合流污水治理一期系统，服务范围为70．57km2，其服务人口255万，合流系统末端晴天时污水设计水量140万m3／d，雨天时合流污水设计水量44．9m3／s，这是解决苏州河地区(丹巴路以东)以及总管沿线44个排水小区的旱流污水与初 第一章概述期雨水的出路。地区污水经截流后，通过连接管系统进入重力流总管，再经设在总管上的(位于彭越浦附近)中途泵站提升后，由压力箱涵输送，通过黄浦江江底倒虹管直至黄浦江东岸的预处理厂经粗、细格栅处理后过沉砂池至出vI泵站，再经压力箱涵管送至竹园附近的出水高位并，通过出口管和竖向扩散喷管，把污水排入K江。合流污水一期工程耗资16亿元，于93年底建成并投入使用，目前，平均污水排放量约150万m3／d左右。(3)南区污水输送干管(南干线)南干线是七十年代建成、八十年代改建的污水输送系统，设计能力55万m3／d，(按现行规范KZ=1．3核算，设计能力调整为50，8万m3／d)，收集浦西徐汇、卢湾及浦东新区的部分污水，并在长江口白龙港水域岸边排放，对边滩造成了严重污染。污水二期工程建成后，已并入白龙港污水预处理厂处理后作深水排放，原边滩的污水黑带已消失。(4)上海市污水治理二期工程上海市污水治理二期工程其服务范围为271．7km2，总服务人口355．75万人，系统末端晴天时旱流污水量为172万m3／d(包括南干线污水量)，雨天时合流污水量为29．7m3／s。近期为解决黄浦江上游吴泾闵行地区，浦西南块(徐汇、卢湾)及浦东新区的污水出路，利用近期水量尚未达到规划水量的时间差，在建平路上设置连接管。建设建平路以西的南线、南支线接纳卢湾、徐汇两区的旱流污水和吴泾闵行及浦东新区的污水，通过建平路连通管入中线；建设建平路以东的中线，再接纳浦东新区陆家嘴、洋泾、花木、金桥、张江等地区近期污水送至污水处理厂预处理后，排入长江。工程总投资达48亿元人民币，工程已于1999年建成通水。(5)吴泾、闵行等地区污水外排工程为了改善自来水水质，保护黄浦江上游取水口水源环境，近期将该地区污水集中收集纳入上海市污水治理二期工程系统，最终纳入白龙港污水排放系统南线总管输送至白龙港(或新和)经处理后排入长江，利用长江口大水体稀释能力解决黄浦江上游地区污水治理问题。工程服务范围92．1km，工程设计污水量为70万m／3d。 第～章概述(6)城市污水处理厂中心城内共有12座二级污水处理厂，其工艺特点均为活性污泥法，绝大多数污水厂都以污水处理为主，有些厂虽然有一些污泥处理、处置设施，但都残缺不齐或因设施不配套，无法运转。目莳，这些污水处理厂合计处理量为35．61万ITl3／d，各处理厂的处理量、规划能力见下表1一l。中心城现有污水处理厂规模一览表表1～l服务面积实际处理量规划能力序号污水厂名称(km‘)(TJm3i乱(万m：’／d)1曲阳污水厂4．275，437．52天山污水厂9674_36753龙华污水厂12．004．72lO．54长桥污水厂4，941．322．25泗塘污水厂l842192．O6吴淞污水厂7．702．384．O7曹阳污水厂2．502．33规划废除8闵行污水厂15．505．475．O9程桥污水厂O．40O．27规划废除lO北郊污水厂2．821．89规划废除11东区污水厂13．003．25规划废除12桃浦水质净化厂3．12．O6．O合计77．7435．6144．71．3．2存在问题上述这些现状和在建的污水治理设施合计处理能力约460万m3／d，但目前处理量仅约300万m3／d。主要原因是有的总管系统未建成及收集系统尚未完善，其次是还未达到设计年限内规划污水量，还有一个原因是部分分流制地区藤、污水混接严重，致使污水通过雨水系统跑失。 第一章概述1．3．3城市排水规划1规划原则(1)、中心城污水收集与处理采用集中与分散相结合，以集中处理外排为主及分散处理、就近达标排放为辅的方式。新城、中心镇、集镇采用组团式就地处理与集中处理外排相结合的方式。(25、充分利用现有的污水处理和排水设施，理顺、完善污水收集系统，提高污水设旌利用率。(3)、坚持从上海的实际出发，以科技为先导，以走可持续发展道路为目标，着眼长远，着手当前，在科学、合理、适度地利用长江大水体的环境容量的前提下，逐步提高污水处理率。保护好城市水源，改善水环境质量。(4)、污泥处理与处置先实现污泥减量，并逐步走无害化、资源化相结合的道路。近期，根据我国目前的经济实力以脱水减量后卫生安全填埋为主，综合利用、消化、焚烧等为辅原则进行，远期，根据综合国力，再予调整。2规划排水系统根据《上海市污水系统专业规划(2020年)》，至2020年全市总人口将达到1600万人，污水排放总量约为850万m3／d。为了进一步改善水环境质量，上海市污水排放系统将统一规划，分期实施。经综合分析论证，上海市中心城的污水治理设施主要由石洞口污水排放系统、竹园第一污水排放系统(合流污水一期工程)、竹园第二污水排放系统、白龙港污水排放系统、新和污水排放系统五大排放系统和市区内规划保留的二级污水处理厂组成。六大部分的规模如下表1—2所示。表1—2上海市中心城污水治理系统一览表～＼规模服务面积服务人口总污水量系统赢＼＼(km‘)(万人)(万m3／d)石洞口污水排放系统1666580竹同第一污水排放系统112235170竹园第二污水排放系统180225135白龙港污水排放系统200282170规划新和污水排放系统300196120 第-章概述、＼规模服务面积服务人口总污水量系统主森＼(km2)(万人)(万m5／d)～＼tmb城污水J‘789045合计10361093720(1)石洞口污水排放系统规划石洞口污水排放系统主要承担宝山区城市化地区(蕴藻浜以北)、嘉定区新城的生活污水和工业废水的排放，服务面积为166km2，规划服务人口为65万人，设计污水量为80万m3／d。处理后排入长江。污水的输送仍沿用原西干线。(2)竹园第一污水排放系统竹园第一污水排放系统即为上海市合流污水治理一期工程，于1993年建成通水，主要承担普陀、长宁、静安、闸北、黄浦【部分)和部分虹口、杨浦、浦东外高桥等地区的合流污水和生活污水，服务面积约为112krn2(包括浦东)，服务人口235万入，预计污水量170万m3／d，雨天截流量49．7m3／s，污水经处理后作深水排放。本工程排水系统示意图见图1—1(3)竹园第二污水排放系统竹园第二污水排放系统即污水治理三期工程总管部分，主要解决苏州河污水截流工程北块地区的生活污水、工业废水、两港地区的合流污水和杨树浦港以东的大定海、长白、控江等6个排水系统的污水、宝山区(蕴藻浜以南)淞南、庙行等地区、闸北彭浦西等以及浦东地区赵家沟以北，合流一期工程尚未解决的地区污水。竹园第二污水排放系统服务面积180km2，服务规划人口225万人，设计污水量为135万m3／d。污水途经汶水路、军工路、嫩江路、洲海路、航津路入竹园第一污水处理厂处理后作深水排放。(4)白龙港污水排放系统自龙港污水排放系统规划上主要解决浦西南市、黄浦，卢湾一部分合流污水以及浦东新区赵家沟以南，川杨河以北大部分地区的生活污水和工业废水，规划服务面积为200kin2，服务人口282万人，设计污水量170万i513／d。近期利j=}j总管空余容量借助建平路污水连接管接纳浦西徐汇、卢湾、吴闵污水外排工程的污水和浦东新区杨思等地区的污水。(5)新和污水排放系统 第一章概述新和污水排放系统服务范围为苏州河污水截流工程南块地区，闵行、徐汇、卢湾、吴阂污水外排工程以及浦东地区外环线两侧部分已开发地区、浦东航宁城等地区，总服务面积300km2，服务人口196万人，规划污水量120万Ill3／d。新和污水排放系统其排放口根据规划设想设置在江镇新和附近江边，污水经处理后向长江口作深水排放。(6)市区分散处理系统一一污水处理厂中心城范围内的现有设备完好的污水处理厂(2020年前)予以保留，这些 匝艟憔螺幡餐枯*孵1捺圆#H_l匦矧饔料1瓣 第一章概述污水处理厂有：吴淞污水处理厂、泗塘污水处理厂、天山污水处理厂、龙华污水处理厂、长桥污水处理厂、闵行污水处理厂、桃浦污水处理厂和曲阳污水处理厂等，这些厂的总设计污水量约为45万m3／d。卜述五大污水系统及污水厂全部建成并投入使用后，可以解决宝山、嘉定、闸北、普陀、虹口、杨浦、长宁、静安、南市、黄浦、卢湾、徐汇、阂行及浦东新区等地的城市化地区的污水治理与排放问题。1．4项目建设目的及必要性在城市范围内，分布着黄浦江、苏州河、淀浦河、蕴藻浜、大治河、川杨河等连通江海的感潮河道及支流。这些河道为上海的经济发展提供了有利的水运条件，同时也给农业灌溉和城市防汛排水及污水排放提供了出路。但是由于历史的原因，城市基础设施建设特别是污水处理设施的建设速度未能适应城市经济的发展和人民生活水平提高的需要，大量未经处理的城市污水就近排入河道，使上海市区的黄浦江、苏州河及众多支流受到严重污染。水环境污染问题严重影响本市居民生活条件的改善并已成为本市经济实施可持续发展战略的制约因素。近年来，上海市政府加大了对城市环境项目的投入力度，建成了合流污水治理一期工程，对苏州河两岸44个排水系统进行了污水截流、预处理，控制了苏州河的污染，加上已建成的污水治理二期工程和吴泾、闵行等地区污水外排工程，使上海市的污水开始从无序排放向有序排放转化和过渡。但是由于历史上欠帐太多，至今仍未能根本解决水环境污染问题。目前，上海市每天污水排放量达555万mj，其中工业废水318万In3／d，生活污水237万m3／d。而全市二级污水处理厂现有实际处理能力仅45万m3／d，占总污水量的7．8％，未达全国平均水平，污染防治的通知》(国发[2000]36号)距《国务院关于加强城市供水节水和水中提出的“到2005年，50万以上人口的城市，污水处理率应达到60％以上；到2010年，直辖市、省会城市、计划单列市以及重点风景旅游城市的污水处理率不低于70％”的要求相差甚远。这种情况，同上海作为世界著名的国际化大都市的地位极不相称，同上海当前经济发展水平也极不协调。合流污水治理一期工程，主要是为了解决上海市苏州河的污染而进行的中 第一章概述污水处理J有：吴淞污水处理厂、泗塘污水处埋厂、天山污水处埋厂、龙华污水处理厂、长桥污水处理厂、闵行污水处珲厂、桃浦污水处理厂和曲阳污水处理厂等，这些厂的总设计污水量约为45万m3／d。l述五大污水系统及污水J全都建成并投入使用后，可以解决宝山、嘉定、闸北、普陀、虹口、杨浦、长宁、静安、南市、黄浦、卢湾、徐汇、闭行及浦东新区等地的城市化地区的污水治理与排放问题。1．4项目建设目的及必要性在城市范围内，分布着黄浦江、苏州河、淀浦河、蕴藻浜、大治河、川杨河等连通江海的感潮河道及支流。这些河道为上海的经济发展提供了有利的水运条件，同时也给农业灌溉和城市防汛排水及污水排放提供了出路。但是由于历史的原因，城市基础设施建设特别是污水处理设施的建设速度未能适应城市经济的发展和人民生活水平提高的需要，大量未经处理的城市污水就近排八河道，使上海市区的黄浦江、苏州河及众多支流受到严重污染。水环境污染问题严重影响本市居民生活条件的改善并已成为本市经济实施可持续发展战略的制约因素。近年来，上海市政府加大了对城市环境项目的投入力皮，建成了合流污水治理一划工程，埘苏州河两岸44个排水系统进行了污水截流、预处理．控制了苏州河的污染，加上已建成的污水治理二期工程和吴径、闵行等地区污水外排工程，使上海市的污水丌始从无序排放向有序排放转化和过渡。但是由于历史上欠帐太多，至今仍未能根本解决水环境污染问题。目前，上海市每天污水排放量达555刀m3，其中l：qk废水318万一／d，生活泻水237万m3，d。而全市一级污水处理厂现有实际处理能力仅45万m3／d，占总污水量的7．8％，未达全国平均水平，距《国务院关于加强城市供水节水和水污染防治的通知》(国发[2000336号)巾提出的“到2005午，50万以上人I_：1的城市，污水处理率应达到60％以上；到2010年，直辖市、省会城市、计划单列市以及重点风景旅游城市的污水处理率不低于70％”的要求相差甚远。这种情况，同上海作为世界著名的国际化大都市的地位极不相称，同上海当前经济发展水平也极不协调。合流污水治理一期工程，主要是为了解决上海市苏州河的污染而进行的中合流污水治理一期工程，主要是为了解决上海市苏州河的污染而进行的巾 第章概述心城苏州河流域合流污水整治工程，其收集和截流普陀、长宁、静安、闸北以及部分黄浦、虹口、杨浦、浦东外高桥等地区的生活污水和合流污水，服务面积112．Okm2(含浦东)，服务人口235万人，设计规模为140万m3／d，雨天时合流污水量为44．9m3／s，污水经截流管和重力流总管进入彭越浦中途提升泵站，经提升后通过压力箱涵、黄浦江倒虹管至黄浦江东岸的预处理厂。在预处理厂，污水经粗、细格栅和沉砂池，去除漂浮物和较大的砂粒后，在浦东接纳外高桥地区的30万m3／d污水，旱流污水达170万m3／d，一并送至长江深水排放。至此，完成了污水的“治理”。近年来，随着人们环保意识的不断提高，人们越来越认识到，只有“治理”是不够的，还要有“处理”。这是因为：(1)长江口水质不容乐观据有关环境监测评估报告，长江口内到东经122度10分以西区域，杭州湾北岸海域均受到不同程度的污染，南区排污15及附近水域，西区排污口、竹园排污口及吴淞口等水域，污染较严重。总的说，目前长江口水质环境已不容乐观，长江r]水质污染防治工作急待向纵深发展。但随着本市经济的发展和污水管网的完善，直接排入长江口的流量不可避免的还要不断有所增加。例如，合流污水一一期工程近期就要增加虹口和杨浦两港的截流污水量。在这种情况下，只有适当提高污水的处理程度，通过进一步降低其浓度的办法，达到总量控制防止污染的目的。(2)合流污水治理一期工程竹园排放口上游有青草沙备用水源地和陈行水库。污水经简单的预处理，排入长江后，会随潮上溯，对青草沙水源地形成威胁，同时还将影响黄浦江的水质，对上海市容和环境都是很不利的。(3)长江口的水质环境治理是需要长江中下游流域上百座大小城市、村镇共同努力才能奏效的一个系统工程。上海市是全国最大、最发达最有影响的城市，全国看上海，上海搞得好，就会成为其它城市学习的榜样；反之，就会成为其它城市攀比的对象，观望、等待的借口和挡箭牌。因此，上海市应该率先搞好本市的城市污水处理工作，以点带面，带动、促进长江流域乃至全国的污水治理工作，为实现国家2010年全国“重点城市污水处理率不低于70％”的宏伟目标做出自己应有的贡献。综上所述，为了保护上海市长江口饮用水水源免受污染，为了从根本上保 第一章概述护l：海市人民赖以生存的黄浦江和长江的水环境，使上海市走上环境与经济共同发展的良性循环轨道，实现可持续发展，及时地对上海市合流污水治理一期工程进行续建，适当地提高其处理程度，是完全必要的。1．5有关设计参数1．5．1设计水量本项目来水由两部分构成，一部分是合流污水一期工程140万一／d，进厂前在原预处理厂经过粗、细格栅和沉砂池的简单处理，由出口泵站提升后经压力输水箱涵进竹园第一污水处理厂。这部分污水直接进入强化一级处理构筑物；另一部分约为30万m3／d来自外高桥地区分流制排水系统，其中部分来自凌桥地区，直接接入一期总管(出口泵站后箱涵)，另一部分由外高桥地区污水系统3#泵站经单独的压力箱涵进厂，该部分污水在泵站已经粗细格栅简单处理，但没有除砂，为保证后续工序特别是污泥处理的正常运行，这部分污水经计量除砂后再进入强化一级处理构筑物。根据对水量进行分析后结论为，竹园第一污水处理厂设计规模为170万m3／d，其中城市污水量154．54万m3／d，地下水渗入量15．46万m3／d。设计流量：旱季高峰流量25．04m3／s雨季高峰流量49．3212"13／=旱季低谷流量11．81m3／s(平均旱季污水量的0．6倍)1．5．2设计进水水质设计进水水质根据不同来源进厂污水的流量和水质浓度综合分确定。1、合流污水一期根据合流污水一期预处理厂2000年1月～2000年8月的水质监测报告和相应的水量进行加权计算后，其平均BOD5为72．3mg／l、CODer为159．7rrI胡、SS为77．5mg／1、NH3一N为29．3mg／1、TP为2．8mg／l，水质指标普遍较低。2、浦东高桥一-#b高桥地区污水 第一章概述出j二目前实际水量较少，无实测水质数据，从今后收集范围和内容看，水质指标不会偏低。3、粪便污水收集管道化根据《上海市市区粪便污水管道化规划研究》和《彭越浦生活污水预处理厂]：程可行性研究报告》，粪便水丰要污染物指标如下：BOD56000mg／1CODcr14000m∥lSS120001339／1NH3一N2000rn∥l4、曹阳污水厂的废除曹阳污水厂废除后其服务范围内的全部污水将纳入合流污水一期系统进入本，处理。根据曹阳污水厂1999年1月~2000年9月迸水水质监测资料，其主要水质指标如下：BOD5482ITI∥1CODcr1035mg／1SS533mg／lNH3一N51m∥lTP7．4mg／l5、新江湾城污水新江湾城规划污水量8．16万m3／d，为现代化居住示范区，产生的污水绝大部分为生活污水，其水质可能与曹阳厂较接近。暂按BOD5540mg／l、CODcr900mg／1、SS500mg／1考虑。6、处理厂设计水质综合以上影响因素，并考虑到合流污水一期工程范围内老排水系统目前地下水渗入量较大，今后随着系统改造(如低标准系统的改造)、管材更新，地下水渗入量将较大幅度减少，而城市污水量所占比例将有所增加，因而进厂实际水质浓度的发展趋势是逐步增大。根据从实际出发，适当留有余地的原则因此设计进水水质确定如下：BOD5：120mg／1 第一章概述CoDcr：250me-／lSS：150mg／lNH3--N：30In∥lTP：4mg／l1．5．3设计出水水质竹园第一污水处理厂的处理程度，既要考虑到长江水质环境已经受到一定程度的污染，亟待治理的需要，同时也应当充分注意到长江源远流长，水量充沛，水流运动强烈，水动力强劲，泥沙丰富，具有较强的污水净化能力这一有利条件，合理、适度地利用环境容量。人类主要去处理水体不能净化掉的污染物，其余的应有条件地留给大自然去处理。对于这一问题，多年来上海市很多专家已做了大量积极有效的研究。这些研究成果表明：1．天然水体的净化功能，以降解溶解性可生化有机污染物为主。而颗粒性不可生化降解物质只有稀释和沉积，没有实质性的降解，这一部分污染物的处理应当作为城市污水处理厂的重点。2．影响水体的富营养化的决定性因素是水中的氮和磷的含量。最适合水中藻类繁殖的氮、磷比是16：1。当磷含量处于低浓度时，氮浓度对藻类生长的影响比之磷处于高浓度的影响为低。从藻类对氮、磷需要的关系上看，磷的需要往往更为重要，生产力受磷的限制更为明显，因此减少磷的含量有利于降低长江口发生富营养化的可能性。3．竹园第一污水处理厂的受纳水体是长江口。长江是我国第一大河流，是中华民族的母亲河，长江口的水质规划目标是1I类水体(环境影响评价大纲r,22)。国家《污水综合排放标准》规定，“I、II类水域和III类水域中划定的保护区，GB3097中一类海域，禁止新建排污门，现有排污口应按水体功能要求，实行污染物总量控制，以保证受纳水体水质符合规定用途的水质标准。”根据在项目前期阶段按照上述原则对不同处理程度工艺方案进行的技术经济分析论述结果，以及上海市环境科学研究院针对本项目所进行的《上海竹园第一污水处理厂项目环境影响报告书》所得出结论，确定竹园第一污水厂处理出水水质控制原则为：近期以除磷为目标，远期达到国家二级排放标准，其出水水质标准为： 第一章概述近期出水水质标准为：CODcr一2．5～3％山泥含同率>／2．0％圆形重力浓缩池4座直径：D=28m9、污泥脱水机房污泥处理量：320tDs／d污泥处理量2551DS／d进泥浓度：2．5～3％进泥浓度：2．0％出泥含固率I>35％出泥含周率≥35％脱水机型类：高干度离心脱水机脱水机类型：高干度离心脱水台数：6台(其中一台备用)机单机生产能力110m3／h台数：6台(其中一台备用)单机生产能力110m3／h10、加药间及药库投药量：液体PAC：156m酣投药量：液体PAC：120m∥lPAM：0．5rag／1PAM：0．51I"L∥l2．4．2方案技术优势对比化学生物絮凝工艺的技术优势是-38． 第二章1叮吲污水厂污水处理1．艺的选择A通过化学作用、生物絮凝作用、不完全氧化作用及污泥回流，可以改善沉淀池的工作状况，提高处理效果。上。B与单纯的化学絮凝相比，絮凝剂的投加量明显降低，药剂量节省20％以C由于生物氧化作用和药剂投加量的减少，使系统的污泥生成量减少20％左右。D具有很大的灵活性。2．4．3方案的经济比较两个方案的工程估算总投资、年电费、药剂费、污泥处理费及生产成本等可比经济指标如表2—3。两个方案的经济指标表2-3—＼方案化学絮凝化学一生物絮凝内容、、＼f方案一)(方案二)——＼工程投资(力兀)98199．5596950．4电费年耗电量36243575．4f万kWh)年电费2174，42145．24(万元)曲剂费PAC97。000PAC74．500年药剂量(t)PAM780PAM680年药荆费7346．005901．00污泥处置费污泥产量(t／d)320255年污泥处置费453．83361．66(TY元1占地(ha)37．70年生产成本(月y6)21830．051836087单位水量生产成本(元／m3)0．3520．296注：(1)药剂费包括污水处理药剂和污泥脱水药剂。(2)污泥处置费仅指污泥脱水和外运费用。通过比较，可见方案二在经济方面整体上占有较大的优势。 第一章竹园污水厂污水处理j：艺的选择2．4．5方案的运行管理比较A．方案二在运行过程中具有很大的灵活性。正常情况下，可按化学一生物絮凝强化一级处理工艺运行。当进水水质TP较低时也可停止加药，按纯生化絮凝工艺运行。必要时还可以作为单纯化学絮凝工艺来运转，此时，曝气系统就单纯地作为气动搅拌系统。就水的混凝技术来讲，气动搅拌混合和反应也是一种较好的方式。有资料表明，设计合理的气动搅拌具有控制简单，运行维护工作量小、效果好、药剂量少的优点。B．在单纯的化学絮凝沉淀处理工艺中，从理论上，絮凝剂的投加应同进水TP成正比。但实际上进水TP是极不稳定的，波动的幅度也较大，而这种波动值又是难以预测的。因此，药剂的投加控制将会比较复杂。而化学一生物絮凝法，反应池中污泥浓度较高，对于进水水量和水质的变化具有明显的缓冲作用：处理系统巾实际的金属离子同P的摩尔比可以得到有效的稳定和控制，投药量可按进水平均TP和最佳摩尔比来确定，从而减少了耗药量，降低了运行费。C．从运行管理和维修工作量上看，方案=的机械设备要少得多，因而管理和维护工作量也少得多。2．5结论经过上述多方面的综合比较，对于本工程的设计条件来讲，方案二具有明显优势，推荐方案二：化学生物絮凝强化一级方案为竹园第一污水处理厂的推荐：L艺。 第三章竹园第污水处理厂污水处理。『艺的试验’7研究结果第三章竹园第一污水处理厂污水处理工艺的试验与研究结果通过上一章的详细论述，确定了污水处理工艺为化学生物絮凝工艺。但是对如此规模的污水处理厂国内还没有现成的工程可以借鉴，为了达到经济、高效、适用的目的，必须针对设计的进水水质及出水要求进行系统、仔细、深入的研究，根据现场水质情况通过试验得出推荐工艺的优化设计参数。试验结果同时将为今后的运行过程提供优化运行参数。3．1试验装置的设计及研究方法3．1．1试验装置的设计通过在合流一期污水预处理厂进行50m3／d规模的中试连续流试验，模拟推荐工艺参数进行研究，以验证该工艺对竹园污水的处理效果；在验证工艺结束后，进行各种工况的优化试验研究，包括化学及生物絮凝的协同作用的各种运行参数，如加药量的多少对去除率的影响等，为以后工程的操作提供优化的运行参数，确保选择的工艺能在设计进水水质条件下达到排放要求。具体研究路线如下：用合流一期污水预处理厂建造的50m3／d规模连续流试验装置，进行中试第一阶段试验，以便以实际污水进行连续流试验分析，在水力和模型上更接近于实际情况，减少相似性误差，以验证推荐方案的可行性，在验证结束后，进行各种工况的优化参数研究。 第三章竹嘲第一污水处理厂污水处理T艺的试验与研究结果出水图3．150m3／d规模试验装置流程50m3／d规模的试验装置的设计参数主要参照设计院提供的竹园第一污水处理，‘设计参数，同时可进行灵活调整，进水取自合流一期预处理厂的沉砂池，经提升、计量后进入污水处理试验装置，空气搅拌快速混合池最大停留时间60s，采用空气作为快速混合的动力，池底部布置带3mm布气孔的穿孔管，空气搅拌絮凝池最大停留时间35min，采用微孔曝气管曝气，分三段推流回转式布置，阶梯式速度梯度变化，每段可独自调节曝气量以改变速度梯度，且可单独计量，曝气采用三叶式小型回转鼓风机，絮凝反应池与沉淀池问采用穿孔配水墙，沉淀池设计水力停留时间1．5h，采用三角堰出水，多斗重力排泥。试验用药剂无机混凝剂或有机高分子絮凝剂，首先用溶药箱配置成一定的浓度后，采用美国MILTONROY计量泵定量加药，加药点可移动，一般无机混凝剂投加点在混合池，高分子絮凝剂投加点在反应池的第三个廊道的首端。污泥回流采用污泥潜水泵或气提方式，剩余污泥计量采用容积法，每天固定时间排泥(一般每天排泥一二次)，化学污泥或化学生物系统剩余污泥排至特制的、带液位标尺的面积为1．0m2的污泥计量箱内，在计量排放容积后，搅拌均匀，取样100ml测定MLSS浓度及MLVSS浓度，该工况系统稳定后，再进行污泥脱水性能分析。3．1．2研究方法首先进行实验室试验研究，根据不同原污水的特点选择试验原污水，原污水 第三章竹园第一污永处理厂污水处理T艺的试验与研究结果水质的差异可能导致截然不同的结论，这也是为什么同一种工艺在两个运用场合会产生／{；同的处理效果一样。第一步确定试验源水，根据竹园污水排放I_|近年的数据及未来预计，竹园第一污水处理厂的水质在近年内不会有大的改变，因此，中试试验装置放在合流⋯期顸处理厂内。在合流一期预处理厂的试验现场，首先按照推荐方案的工艺参数进行化学生物絮凝强化一级处理研究，模拟推荐工艺的投药量、曝气强度，在验证阶段拟采用120mg／L及逐渐递减的加药量，同时投加0．5ppm的PAM作为助凝剂，反应池采用逐级降低曝气强度方式，分三级不同的反应速度梯度，实现搅拌及生物供氧作用，回流污泥不进行曝气再生，回流比采用设计院推荐的20％．50％，以验证竹园第一污水处理厂推荐工艺的可行性，在此过程中测试指标主要有COD。BOD5、NH3一N、SS、TP、pH、MLSS、MLVSS等。在完成初步验证工作之后，进行各种工况的优化研究，具体可分以下几种情况：A．单纯化学混凝的优化研究：在此过程中以化学混凝为主，加药量以TP含量与药剂中A1的摩尔比值与TP去除率的关系作为评价指标，此时反应器中曝气以搅拌作用为主，生物作用为辅；在污染指标的去除方面重点考核工艺对TP及COD。，的去除效果，考察不同化学药剂及不同投药量条件下的运行效果，化学药荆主要研究目前使用普遍且效果较好的聚合氯化铝等。B．单纯生物处理的优化研究：此优化阶段主要研究不加化学药剂的条件F，仅通过短时的生物作用对竹园水质的处理效果。通过改变曝气强度(不同气水比)及曝气方式(渐减曝气)，实现生物一级强化研究。c．化学+生物絮凝+污泥回流工艺优化研究：为本项目的重点，在取得几种工况的稳定运行数据以后，控制验证后的污泥回流量，改变化学药剂投加量及曝 第三章竹矧第一污水处理厂污水处理T艺的试验与研究结果气梯度不变，以考察化学生物絮凝工艺中生物作用对曲剂投加量的影响。3．1．3技术关键本项目的技术关键在于寻找最佳的工况条件使化学混凝和生物絮凝两者的优点充分结合起来，在处理效果上使两者相互促进，需要绝对避免是两者效果不但没有很好发挥，反而相互影响，使加药量更大，沉淀效果更差。3．1．4监测分析测试项目见表3-1，水质测试指标的分析方法按国家规定的方法进行，详细见表3-2。表3．1分析测试项目构筑物分析项目进水CODcr、BOD5、SS、pH、氨氮、水温、总磷混合池DO、气量、MLSS、MLVSS、微生物培养试验沉淀池出水CODcr、BODs、SS、pH、氨氮、总磷污泥脱水性能、含水率表3．2水质测试指标的分析和方法水质指标分析方法Do便携式溶氧仪CoD。，重铬酸钾法BODs标准稀释倍数法TP过硫酸钾消解，钼锑抗分光光度法氨氮纳氏试剂光度法MLSS过滤烘干水分后称重MLVSS500|。C灼烧30分钟后称重 第三章竹园第--FJ水处理厂污水处理f：艺的试验与研究结果3．2试验研究过程及主要结论3．2．1工况设计化学——生物絮凝强化一级处理是利用化学混凝和生物絮凝联合作用强化沉淀的污水处理工艺。生物强化一级处理由一个停留时间较短(30分钟左右)的曝气池和沉淀池构成。在此系统中，溶解性的有机物可以快速得到降解，进水中的可沉固体可以得到活化，使其具有絮凝吸附作用从而沉降性更好。而以化学混凝作用为主的单纯化学强化一级处理，以去除颗粒状的和胶体状物质为主，对溶解性的COD。，和BOD5的去除率不高，但对磷的去除效果很好，只是所需投药量较大，运行费用亦较高，特别是污水中总磷含量较高时，效果更好。根据化学强化一级处理及生物絮凝强化一级处理的特点，它们各有特色，如果将两者有机结合起来，从理论上分析，可以得到加药量少、污泥产量少、运行成本低、处理效果好的化学生物絮凝强化一级处理工艺，在相结合的新的处理工艺中，可考虑灵活的运行操作方式，根据具体水质情况选择偏向生物絮凝强化一级处理或化学混凝强化一级处理。圜囡r7V灌巍霞嚣蓊憨懿溺藤黼蘸蘑箍鋈鬃黼瓣黼鬻黧霾鬻麟餮i|l囊蕤捌逶鎏固窭圈团日响圈萤殛国蕊誉》增加洮凝剂投加量，减少曝气量增加曝气量，减少混凝剂投加量图3-2化学生物絮凝工艺的灵活运用方式 第三章竹园第一污水处理厂污水处理i．艺的试验与研究结果试验研究装置的设计参考了化学生物絮凝法的运行特点，同时考虑可灵活调整运行方式，试验装置于2001年7月中旬开始加工，8月14n进场，24门现场组装完毕，25日进水试运行，3-1：始3天为无回流的空气搅拌化学混凝处理法，化学生物絮凝工艺是从8月28日丌始，为了考察刁i同的回流条件下、不同药荆及同种药剂，不同的加药量等多种因素对运行效果的影响，课题分别进行了如表3_3中的各种工况试验研究。加入量mg，lPAM加入量污泥剜流比工况嚣絮混凝舞l静类(箍号内荧茎注编号搬醋(％)At203量)10018．29。9．7P_A1．Fe0．550％加药点在混合池(1I)10029．8-9．2eP姨1．Fe§．525％鸯瓣蕊点在混仑漶flj)100加药点在混合39．21．9．28P峻CO．520％一25％池，考察不同煳(ji)药量粕药点在涟会8049．29．10．5PACO．520％一25％池，考察不同加(8．8)药量翱骜点在游会60510。6-10．21PIAC0．520％-25％淑。考察不阐加(6．6)药量加药点在混台706il。22一{{。25≠谴eO．5∞％～25％涎，谯诧热药缀，(7．7)考察污泥产生缀加药点在混台80711．26_】2。7pACO+S20％--25％漶，纯化加蕊爨，(8，8)考察污嚣产生截抽药点在溉台100812．8．12．15n～C0．520％一一2S％池．优化加药蠼。《11)考察污涯产，毫爨 第i章竹同第污水处理厂污水处理工艺的试验与研究结果l况加入量mg，l队M加入量污泥回流比编号日期混凝剂种类(括号内为备注m∥】(％)A1203颦)加药点改在第三100912．16．1223PACO．520％～2S％廊道首，考察不(11)同加药点的效果加药点在混合901012．24．12．31fIAC0．520％～25％池，优化加药量，r9．91考察污泥产生量02．02．23，02．70继续进行优化加14PAC0．520％．．25％03．10(7．7)药量研究改变同流方式，02．03．29—02．6015PACO．530％左右絮凝反应池浓度04．29(6．6)维持在2朗。在絮凝反应池浓O．5度维持在29几02．04-30．02．7016PAC0．2530％左右时，适当增加加05．24(7．7)05约量，同时调整PAM浓度3．2．2各工况运行效果汇总二ri况1至工况10及春节后的工况14至工况16均以化学生物絮凝工艺运行处理效果汇总见表3-4表3-4化学生物絮凝工艺各工况运行效果汇总表工主要运行平均COD。，平均平均TP平均平均SS平均况条件(mg／1)去除(m∥1)去除(mg／t)去除备注号进水出水率％进水出水率％进水出水搴％PAIFe：100】15661592．10。4976PAM：O．5PAC：lOO213948642．470．4282PAM：O．5PAC：100313247642．5O．581PAM：O．5PlAC：80414152632．40．484PAM：0．55PAC：6017584592．621．0l62 第三章竹同第一污水处理厂污水处理工艺的试验与研究结果㈦主要运行平均COD。，平均平均TP平均平均SS平均条件(m∥1)去除(m∥1)去除(mg／1)去除备注号进水出水率％迸水出水摩％进水}i{水率％PAM：05PAc：706污泥I)AM：0．5接种PAC：80717393462．631．37481302978影响PAM：O．5P_AC：1008】5780502．15O．68671272578PAM：O．5加药PAC：100点位9136536l2．51．23521243571PAM：O．5于第三格队C：901017867602．730．87651403078PAM：O．5PAC：70142006l692．54O．7570】481390PAM：0．5PAC：6015221866l3．1】．2631851890PAM：O．5PAC：701617650702．37O62742171888PAM：O．53．2．3对主要运行数据分析经过近一年时间多个工况的化学生物絮凝工艺研究运行，可以得出以下几点结论：A．在冬季进行化学生物絮凝最佳加药量试验研究发现，在回流比为20％一25％时，混合液污泥浓度在O．89／g一1．09／n时，当进水CODcr浓度在136mg／L到258m／的高浓度范围内，加药量为90mg／L时，对CODcr的平均去除率为60％；迸水TP浓度在2．09mg／L到4．Omg／g之间时，出水TP浓度平均为O．87mg／L，说明90mg／L的液体PAC加药量(A1203：9．9mg／L)，加药点在混合池时，出水水质最佳，一方面由于混合污泥浓度较低，微生物较少，另一方面由于水温较低，微生物的活性也不高，最终结果导致冬季的加药量比夏季要高出20％左右。 第三章竹同第一污水处理厂污水处理工艺的试验与研究结果B．在其它季节进行化学生物絮凝试验时，不论是50％回流比，还是25％回流比，只要絮凝池混合液污泥浓度2．Omg／L左右，当进水COD。浓度在93mg／L到325mg／L范围、TP浓度在I．Img／L到3．58mg／L、SS浓度在57mg／L到240rag／L(个别400—500rag／L)范围，当加药量为70mg／L液体PAC(A1203：7．7rag／t,)时，对CODc，的平均去除串维持在60％以上，对TP的去除率均在65％pA上，SS平均出水浓度低于40mg／L，出水COD。，、TP、SS等主要污染指标均可以达到排放标准。C，工况16与工况4相比，絮凝反应池的生化性能更趋完善，单位混凝剂去除磷酸盐浓度相同，但单位混凝剂去除有机物的量工况16比工况4要高出30％。D．通过改变加药点以试验不同加药点对去除效果的影响研究结果发现，同样的加药量，如将加药点改在絮凝池第三格首端时，由于絮凝反应的不完全，各种污染指标的去除率有所下降。3．3化学生物絮凝工艺运行中的生物作用3．3．1耗氧速率试验法通过简易装置对不同系统的耗氧速率进行研究，从耗氧速率曲线中找出微生物作用的直接依据。主要仪器有特制密封反应器、充氧气泵、磁力搅拌器、雷磁JPB--607型便携式溶氧仪和秒表等。A．试验过程：取1000ml不同的试验水样放入反应器中，用气泵向反应系统中曝气3～5min，使试验用水的溶解氧达到基本饱和；取出曝气头，将带有溶氧仪的反应器盖拧紧，在强磁力搅拌条件下连续记录反应系统的溶解氧浓度，绘制系统的耗氧曲线。B．不同模拟反应系统设计：根据研究目的，设计了不同的试验研究系统，如表3—5所示。．49． 第二章竹园第一污水处理厂污水处理I：艺的试验与研究结果表3—5设计研究的不同模拟反应系统上：况系统组成试验目的11000ml竹园污水考察污水本身对溶解氧的消耗1000ml竹园污水+80mg／LPAC+0．5mgm模拟无污泥回流的空气搅拌化学混凝2PAM系统对溶解氧的消耗750ml竹园污水+250ml网流污泥，不曝模拟有污泥回流的非空气搅拌混凝系3气直接读取DO统对溶解氧的消耗模拟有污泥回流的化学污泥混凝系统4750ml竹园污水+250ml化学混凝污泥对溶解氧的消耗750ml竹囝污水+250ml上海曲阳污水厂模拟己知活性污泥+竹园污水系统对5回流污泥溶解氧的消耗模拟竹园第一污水厂反应系统对溶解6750ml竹园污水+250ml中试回流污泥氧的消耗71000ml中试装置絮凝池第一廊道混合液中试装置第～廊道混合流耗氧曲线81000ml中试装置絮凝池第二廊道混合液中试装置第二廊道混合流耗氧曲线c．试验结果与讨论工况1结果表明，竹园污水本身对溶解氧的消耗很少，从8mg／L左右开始读数到12min时，溶解氧浓度降低还不足Img／L；工况2是加入了化学混凝剂，其溶解氧是从6mg／L左右开始读数到20min时，溶解氧浓度变化也不足1mg／L；工况3由于是模拟的非空气搅拌工艺，其开始溶解氧就不足lmg／L，20min后的变化值也不足lmg／L。以上工况说明：在没有污泥回流情况下，即使在混凝过程中进行曝气，其系统对溶解氧的消耗很少，而有污泥回流时，如不采用空气曝气．系统对溶解氧的消耗也很少，说明以上三种模拟工况中都很少存在微生物好氧呼吸作用。工况4模拟回流化学污泥进行空气搅拌混凝作用，其20rain对溶鳃氧的消耗在2,8mg／L左右，说明尽管不是活性污泥，但由于污水和化学污泥中有一些菌类，在曝气条件TX,J溶解氧是有一定消耗的，即系统有一定的微生物分解作用。 、型※耳鐾{安第三章竹园第一污水处理厂污水处理工艺的试验与研究结果工况5～工况8的溶解氧消耗曲线如图3-3一图6-6所示。。。守、?◇Ⅸ釜赢／。二矿◇◇≥{趟《琢琏媲。Q4、j5。’。、、p母◆母测定时间／min图3-3竹园污水与已知活性污泥系统的耗氧曲线图3—4模拟化学生物絮凝工艺耗氧曲线o0审口e～白0审测定时问／Ⅲiz1ob白嘻々h白。测定时间／min3-5中试装置絮凝池第一廊道耗氧曲线图3-6中试装置絮凝池第二廊道耗氧曲线从图3-3可以看出，当采用较好活性的上海曲阳污水厂回流污泥模拟化学生物絮凝系统时，由于其微生物活性好，表现出较好的耗氧效果；而图4是采用竹同中试装置的回流污泥进行模拟，可以看出有一定耗氧效果，但比工况5要差一些；而图3．5和图3-6表示的实际运行的竹园中试装置第一、二廊道的耗氧情况8765432●0《目＼趟蛙1骞琏鞋 第三章竹园第一污水处理厂污水处理二1．艺的试验与研究结果均较模拟效果要好，由此可以判断在竹园中试研究装置中存在较好的生物作用。3．3．2化学生物絮凝工艺运行过程中的微生物镜检结果在试验过程中定期使用光学显微镜进行镜检，并定期利用数字生物显微镜进行微生物摄影，主要观察反应池混合液、剩余污泥中的微生物情况，主要几种镜检结果如下：对不同阶段絮凝池内的污泥进行微生物观察，其结果列于表3-6中。表3-6絮凝池内污泥的微生物镜检结果时间结果备注10月12日有少许游离微生物，有活性，但活性不强工况510月25曰游离性微生物有一定活性，在絮凝池末端发现有接种期大量的绿草履虫及少量线虫11月14日有游离微生物活动接种期11月29日镜下游离微生物较活跃J二况712月13日池中污泥絮体不紧密，微生物活性变差工况812月17日有活跃微生物，未见明显指示性生物工况912月20日污泥絮体中仍能见微生物工况912月24日在第一廊道的微生物最为活跃，且数量多，菌胶工况9团紧密，镜F有许多草履虫，有少量的屋滴虫群体：第二廊道出发现有草履虫，微生物较为活跃：第三廊道微生物活性较差。3月28日菌胶团松散，有较多的厌氧硫细菌，无原生动物工况155月21日回流污泥中发现大钟虫和几条游泳型小钟虫工况163．33一级强化处理工艺过程微生物照片化学混凝污泥、二沉淀排出的剩余污泥、回流污泥及化学絮凝池的污泥通过数码显微系统进行了微生物镜检，从中可以明显看出，在化学强化一级的试验阶-52— 第三章竹园第一污水处理厂污水处理r艺的试验与研究结果段，化学混凝污泥和沉淀池污泥镜检中主要为絮状絮凝体，基本没有发现原生或后生动物，而在化学生物强化一级试验阶段的回流污泥和反应池污泥中均发现了生物处理系统中常见的原生动物——纤毛虫和钟虫等，这说明在反应池内已有微生物发生生物作用。化学混凝污泥图片剩余污泥镜镜检图片化学生物絮凝池污泥絮体图片(红色圈内为纤毛虫)回流污泥絮体图片(红色圈内为钟虫)回流污泥絮体图片反应池中微生物图片(钟虫)(钟虫、漫游虫) 第三章竹园筇～污水处理厂污水处理r：艺的试验与研究结果3-3．4反应池内混合液微生物培养试验研究为了更进一‘步地了解生物作用的微观情况，研究还对反应池内混合液进行了微生物培养试验研究，取一定量的混合液在相同的培养基中进行培养，24小时后进行计数，其结果列于表3—7中：表3—7几种样品的微生物培养试验结果样品编号样品说明细菌总数(个，m1)。合流一期原水2．5x1042纯化学污泥4．2x105。竹园反应池污泥1．6×106从表3．7可以清楚地看出，竹园污水处理优化工艺反应池污泥中的细菌总数明显高于纯化学污泥的细菌总数，进一步说明化学生物絮凝中试装置中存在生物作用。33．s生物作用对污染物去除的贡献3．3。5．1生物作用对COD。，及TP去除总量的影响根据研究的多个工况的试验数据进行统计，将加药量相近的几个工况的数据列于表3-8中：表3—8几种工况的主要污染物去除统计液体加药量进出水COD。。浓进出水TP浓度差_l=况编号备注(mg，L)度差值(m妒。)值(m∥L)12801151．92化学混凝工艺13701041．48化学混凝j二艺1470139．61．79化学混凝工艺1560140化学混凝工艺1670125．21．75化学混凝丁艺 第三章竹吲第一污水处理厂污水处理J。艺的试验与研究结果从表3-8可以看出，单纯化学混凝工艺的工况13的加药量为70mg／L，而化学生物絮凝工艺的工况】4和15分别是70mg／L和60mg／L的加药量，两对应单位混凝剂的有机物的去除量相差约35％，对单位体积内TP污染物的去除相差约20％，说明在同样的加药量条件下，由于生物和化学的协同作用，使得工艺对污水中污染指标的去除效率比单纯的化学混凝工艺的去除效率提高20％左右，也就是说，要想达到同样的去除效率，采用化学生物絮凝工艺可使药剂量减少20％左右。3．3．5．2生物作用对进出水BODs／COD。，比值的影响在试验研究过程中，定期对进出水进行BODs测试，现将部分结果整理列于表3-9中：表3-9试验过程中中进出水BOD5和cODcr值样品编号CODcrmBOD5mB／C$CODcfmBOD5目B／Cm】(T况5)】43．534．24O．2468．55】5．96O．232(1况5)163．371．94044113320．63O．183(工况7)16076．50．488430O．364(上况7)1617l0．4410634．5O．325(J2况8)】3971．3O．5258．737．30．646(工况10)164750．469225．90．28—7(I况14)140．870O，5053．321．80．418(工况14)174．878．780．45109．621．2l0．199(工况15)325．793．88O．296617．3O．2610f二【．况15127996．280_3594．822．740．2411(T况15)25075．70．308614．10．1612(工况15)207．398．6O．4878．7300．3813(Z况16)186．9760．4l87．526．2O．3014(T况16)29078．98O．2759．615．20．26 第三章竹园第一污水处理厂污水处理【．艺的试验与研究结果样品编5}CoDcr#BoD5mB／CmCoDcrn，BOD5mB／Cml5(LF况16118510905961621．4O．3516(工况16)246．587．5O．3531_81404417(d2况16116368O．4223．98．10．34平均值198．878．4O．475．O22．1O．3从表3-9可以看出，所有工况的进水BOD5／COD。，比值平均为0．4，出水变为O’3，由于生物作用的结果，使出水的BOD5／CODer比值比进水的下降了25％。根据表中数据还可以计算出，这些化学生物絮凝工况对BOD5的平均去除率为72％。这是一般纯化学混凝工艺所不可能达到的；另外还可以计算出，在工况10之前由于生物作用发挥的不是很理想，其对BOD5的平均去除率为58％，当生物作用得到充分发挥后，从工况14-．工况16，其对BOD5的平均去除率达到了77％，这说明系统经过逐步稳定以后，生物作用越来越明显，使工艺对溶解性的BOD5去除得以大大提高。3．3．6化学生物絮凝工艺生物作用的结论1．化学生物絮凝工艺试验装置的回流污泥和反应池污泥中均发现了生物处理系统中常见的原生动物一一纤毛虫和钟虫等，说明在反应池内有微生物作用；2．细菌培养研究结果表明，竹园污水处理优化工艺反应池污泥中的微生物总数明显高于纯化学污泥的细菌总数，说明系统中的生物作用较好；3．同样的加药量条件下，由于生物和化学的协同作用，使得化学生物絮凝工艺对污水中污染指标的去除效率比单纯的化学混凝工艺的去除效率提高20％以E；4．生物作用得到充分发挥后，化学生物絮凝工艺对BOD5的平均去除率达到了72％，这是一般纯化学混凝工艺很难达到的；5．不同模拟工艺耗氧速率试验结果表明，合流一期污水本身、模拟机械搅．56． 第三章竹园第一污水处理厂污水处理r艺的试验与研究结果拌化学工艺以及有回流污泥的非空气搅拌工艺均未表现生物活性，而模拟化学生物絮凝处理系统及现场试验系统本身耗氧速率明显，表现出较好的生物活性。3．4单独生化法处理工艺的优化研究为了考查生化作用对化学生物絮凝工艺的具体贡献，在加药量优化工艺完成后，从5月24日开始进行生化法的优化研究，具体方法是停止PAC和PAM两种药剂，适当提高曝气量使反应池内的溶解氧浓度均在I-2mg／L、增加回流比f维持反应池内MLSS浓度在29，L或以上)，这实际上相当于AB法的A段运行参数，水力停留时间为35min，在刚刚停止加药的一两天时间内，可以认为系统的污染物的去除量与化学生物絮凝工艺中通过生化作用去除的污染物质量相当。运行结果总结如下：3．4．1单独生化法对COD。，的去除效果生化法对COD。，的去除情况列于图3．7中：测定次数图3．7生化法对CODe，的去除效果琶糌篮粕从上图可以看出，该段期间进水COD。，在80mg／L-230mg／L之间，平均达到164mg／L，仅经过35rain的生化降解过程其平均去除率达到了51％，平均出水浓．57-伯暑}∞阳∞∞∞∞船 第三章竹嗣第一污水处理厂污水处理l‘艺的试验与研究结果度为80mg／L，说明在水温较高(平均水温26。C)，微生物作用发挥好的情况下，仅靠生化作用即能使COD。，出水浓度达到排放要求。3．4．2生化法对TP的去除效果对TP的去除效果列于图3-8中：43·53孑’5曹2商，5毪，卜0-5O测定次数图3—8生化法对TP的去除效果从图可以看出，仅经过35min的生化处理对TP的去除不好，进水平均浓度为2．6mg／L，出水为2．1mg／L，平均去除效率为20左右，很难达到lmg／L几的排放要求。另外，研究结果表明，仅靠生化法对悬浮物的去除也是不能达到40mg／L的排放标准的。由此可以得出结果，如果竹园污水的进水COD。，和总磷浓度不高，且国家要求的排放标准有所放宽的条件下，是可阻仅采用生化段运行，保证出水达到相应的排放标准的。3．4．3单独生化法处理工艺的研究小结一晕一龉笾书伸暑；∞加∞∞柏∞∞ 第三章竹园第一污水处理厂污水处理工艺的试验与研究结粜经过竹园污水试验装置35min的纯生物降解工艺研究结果表明，在水温较高，系统运行正常的情况下，仅靠生化作用就可使COD。，出水浓度达到排放要求，磷的去除率可达到15—20％，但出水SS很难达到40mg／L的要求，从侧面说明化学生物絮凝工艺中生物作用对COD。，和总磷均有一定的去除效果。3．5污泥特性研究3．5．1竹园中试装置污泥沉降性熊试验研究本研究的目的是为沉淀池的设计及今后的运行管理控制提供依据，主要研究内容是：进行沉降试验，得出相应的污泥沉降曲线，在试验过程中还对研究条件下的污泥SVI指数和SV30指数进行了测试。3．5．1．1试验方法A．污泥沉降性能加工一有机玻璃的沉降柱，采用以毫米为刻度，沉降柱高2000毫米，柱内径48nma，沉降柱底部有放空管，以便取样和放空，底部还设计有一曝气穿孔管，以便使混合液均匀混合；上部有溢流管，且上端安装有齿轮电机，带动搅拌柱，以模拟沉淀池沉淀过程，最外边线速度不大于Icm／s，因此对该齿轮电机要求相当严格。通过污泥潜水泵从絮凝池末端取絮凝池出水混合样，同时取样测试悬浮物浓度，并另取混合样按下面方法测试SV30。在从絮凝池向沉降柱抽取混合样的过程中，将沉降柱下端的曝气开关稍许打开，以保证混合液充分混合，待混合液开始从溢流孔溢出时，停止注入，关闭曝气管，打开搅拌机开关，开始记录固液分界面的高度，初始阶段每2分钟记录一个高度，随着沉降速度的减慢，每5或10分钟记录一个液面高度，直到液面高度己基本不再降低为止，此时取沉降柱 第三章竹尉第‘污水处理厂污水处理工艺的试验与研究结果上清液和沉降底泥分别测试其悬浮物浓度，『司时测试一级强化处理工艺的进水悬浮物浓度，根据试验数据绘制沉降曲线。B．SV30测试在进行沉降性能试验取混合水样的同时，取l升混合水样于1000ml刻度量筒中，30分钟后，读出悬浮物所占的体积即为SV30。C．SVI测试该指数是通过计算得出的，在测试SV30的同时，测试该混合液的悬浮物浓度值，通过下式计算：跽。=器篇蒜舞3．5．1．2试验结果与讨论A．无污泥回流时污泥沉降试验结果该工况所加药剂为聚合氯化铝(PAC)，加入量为液体lOOmg／L，PAM加入量为0．5mg／L，中试试验进水悬浮物浓度为99mg／L。该工况的SV30值为40mg／L，经测试其混合液悬浮物浓度为430mg／L，则SVI=40×l000／430=93沉降结束后，上清液悬浮物浓度为65mg／L，底泥悬浮物浓度为6．759／L，该工况的沉降曲线如图3-9所示。 第三章竹园第一污水处理厂污水处理。[艺的试验与研究结果t占．超；耳昧飞】3k飞’●＼、·～◆、．·-一．．0102030{O5080708090】00时向抽in)图3-9无污泥回流时的沉降曲线该工况的沉降曲线由于悬浮物浓度较低，在前30分钟沉降过程中界面不是很明显，30分钟后的最下层液固界面较为明显，但在界面以上仍有一些悬浮的不能完全沉降的悬浮物，从总的趋势可以看出，反应混合液在沉降柱中经过40min的时间已基本上达到了完全沉淀的目的。B．28％～32％污泥回流时污泥沉降试验结果该工况所加药剂为聚合氯化铝(PAC)，加入量为液体80mg／L，PAM加入量为o．5mg／L，污泥回流比为28％-32％，中试试验进水悬浮物浓度为98mg／L。该工况的SV30值为30mg／L，其混合液悬浮物浓度为280mg／L，则：SVI=30×1000／280=107．1沉降结束后，上清液悬浮物浓度为40mg／L，底泥悬浮物浓度为7．59／L几，该工况的沉降曲线如图3．10所示。啪啪啪蝴啪咖湖鼢邶瑚。 第二章竹园第一污水处理厂污水处理上艺的试验与研究结累名占．喧坦∞岳l1．"1^’、^k．一一．一．0102030405060708090]00时问(min)图3—1028％～32％污泥回流时的沉降曲线该工况的沉降曲线由于悬浮物浓度较低，在前20分钟沉降过程中界面不是很明显，30分钟后的最下层液固界面较为明显，但在界面以上仍有一些悬浮的不能完全沉降的悬浮物，这可能是由于混合液在从反应池抽到沉降柱的过程中被打碎的原故C．21％～25％污泥回流时污泥沉降试验结果该工况所加药剂为聚合氯化铝(PAc)，加入量为液体80mg／L，PAM加入量为0．5mg／l，污泥回流比在21％～25％之间，中试试验进水悬浮物浓度为160mg／L。该工况的SV30值为20mg／L，经测试其混合液悬浮物浓度为300mg／L几，则：SVI=20×1000／300=66．7沉降结束后，上清液悬浮物浓度为24mg／L，底泥悬浮物浓度为6．679／L，该1况的沉降曲线如图3—1l所示。㈣蝴啪蝴獬啪啪㈣枷瓣。 第三章竹园第一污水处理厂污水处理工艺的试验与研究结果2000180016001400苣1200耀1000曩8006004002000、^，】1＼il．·～．—一．-I．0lO2030405060708090100时闻(1ia)图3-1121％～25％污泥回流时的沉降曲线该工况从20分钟到25分钟过程中的变化较大，上清液与下层界面之间悬浮状絮体较多，只能以下层沉降较好的界面读数。通过以上几种工况的污泥沉降性能研究可以初步得出以下结论：a．不论是空气搅拌的化学法工艺，还是有回流存在的空气搅拌化学生物絮凝工艺，在处理合流一期污水时产生的污泥的沉降性能均较好，一般在40min左右均能达到稳定的固液分界面；b．三种沉降试验的SV30值在20．50／1000ml之间，SVI在67—1lO之间，更进一步说明其污泥沉降性能较好；C．由于沉降试验所取的混合液是通过泵从反应池中抽到沉降柱中的，有可能在这一过程中将反应形成的絮体打碎，导致沉降过程中的上清液Ss有时超过40mg／L的现象，而同期的沉淀池出水的SS均在40mg／L以下，说明这厂过程与沉淀池的流态是有区别的，设计好沉淀池完全能克服这一现象。3．5．2污泥产量为了对生物化学絮凝工艺和化学混凝工艺的产泥量进行定量比较，我们对两种工艺的产泥量进行特殊计量，设计加工了一固定面积的污泥计量池，每次排泥时将排出的泥排入污泥计量池内，读取其体积，并测定其污泥含水率，由此可计．63． 第二章竹园第～污水处理厂污水处理工艺的试验与研究结果算出每天的产泥量。其污泥产生量及含水率列于表3—10中。表3-10两种工艺的产泥情况指标化学生物絮凝上艺化学生物絮凝T艺化学混凝工艺日平均产泥量4．6kg／d4kg／a4．5kg／d(干固体)污泥含水率99．5％左右99，2％左右99．4％左右_[况数44(春节后工况)2从上表及试验数据我们得出结论，在前期试验阶段化学生物絮凝工艺的产泥量与化学混凝工艺的产泥量相近，两种工艺所产生污泥的含水率也非常相近，在污泥回流装置改进后，采用优化工艺使反应系统中的污泥浓度维持到一定程度，使生物作用得以发挥，经过近两个月的试验表明，在生物作用明显发挥的条件下，化学生物絮凝工艺的产泥量为每天4kg干泥(进水量为50m3／d)，与化学工艺相比，其产泥量减少10％～15％。3．6竹园第一污水处理厂污水处理工艺的试验与研究结论3．6．1结论经过多工况近一年时间的运行，对竹园第一污水处理厂污水处理工艺优化研究可得出如下结论。A，竹园第一污水处理厂污水以化学混凝法强化一级处理方式运行时，在冬季运行条件下，进水c0Dc，、TP等主要污染指标浓度较低时，聚合氯化铝液体投加量为70～80mg／L(折算A1203：7．7～8．8m∥L)即可使出水COD。，、TP和ss等主要污染指标达标排放；B．采用空气搅拌代替机械搅拌完全能完成化学混凝的反应过程，且运行稳 第二章竹园第‘污水处理厂污水处理1．艺的试验与研究结果定，无水下机械故障，维修和维护工作量低。c．在冬季进行化学生物絮凝最佳加药量试验研究发现，当进水COD。，浓度在136mg／L到258mg／L的较高浓度范困内，加药量为90mg／L时，对COD。，的平均去除率为60％；进水TP浓度在2．09mg／L到4．0mg／L之间时，出水TP浓度平均为0．87mg／L，说明90mg／L的液体PAC加药量可保证出水达标，此时单位药剂污染物去除量相近。另外由于混合液污泥浓度1．09／L以下，微生物较少，且水温较低，微生物的活性不高，使冬季加药量比夏季略高。D．在其它攀节进行亿学生物絮凝试验时，不论是50％瞬流院，还楚25％瞄渡比，只要絮凝池混会滚污泥浓度在2．09／L左右，当溅承COD。，浓度谯93mg／L到325mg／L范围、TP浓度在1．1mg／L到3．58mg／L、SS浓度在57mg／L到240mg／L(个鄹400-500mg／L)范围，当加药量为70mgm液体PAC(A1203：7．7mglL)粒，对COD,：,r黪乎均去涂率维持在60％以上，瓣即鲍去除率均在65％以上，SS平均出水浓度低于40mg／L，出水COD。TP、SS等主膜污染指标均可以达到排放标准。￡，遮羞系绫求滠懿舟裹及蓉绞长拜雩润豹恣续运行，纯学生甥絮凝工艺懿絮凝反应池的生化性能越趋完善，单位混凝剂去除有机物的量比化学混凝法要高出30％，对TP的去除要离出20％左右。间样的加药量条件下，化学生物絮凝工艺怼污承中污染豢拣兹去貔效率魄单纯憨纯学辊凝工艺斡去除效率提高20％以上。F．通过改畿加药点以试验不同加药点对去除效果的影响研究结果发现，同样的加药量，如将加药点改在絮凝池第三格首端时，由于絮凝反应的不完全，各耪污染指标豹去除率有掰下降。G从回流污泥和反应池污泥镜检分析及微生物培养分析蓊出，化学生物絮凝强化一级处璁试验装蹬的反应池内存在较多微生物，污泥有活性；所有工况的窭隶BOD5／COD。平均馕魄遂承下降了25％，生物{睾躅褥到充分发挥爱，化学生 第三章竹蚓第1。污水处理厂污水处理L艺的试验与研究结果物絮凝[艺对BOD5的平均去除率达到了77％，耗氧速率测定亦表明化学生物絮凝反应池中存在明显生物活性作用。H污泥试验结果表明，化学法及化学生物一级强化工艺所产生的污泥脱水性优于常规二级处理的剩余活性污泥，甚至优于污水厂初沉污泥。在生物作用明显发挥的条件下，化学生物絮凝工艺的产泥量为每天4kg干泥(进水量为50m3／d)，与化学工艺相比，其产泥量减少10％～15％。I．经过竹园污水试验装置35rain的纯生物降解工艺研究结果表明，在水温较高，系统运行正常的情况下，仅靠生化作用就可使COD。，出水浓度达到排放要求，磷的去除率可达到15％一20％，但出水SS很难达到40mg／L的要求，从侧面说明化学生物絮凝工艺中生物作用对COD。和总磷均有一定的去除效果。J．总而言之，经过对设计的进水水质及出水要求进行系统、仔细、深入的研究，设计推荐工艺的相关设计参数通过试验得到验证。说明本项目选择的化学生物裂凝工艺，达到经济、高效、适用的目的，在本项目中应用是完全可行的。3．6．2建议A．化学混凝沉淀、化学生物絮凝沉淀及纯生物化学法在不同季节运行时可以有所侧重，污水处理厂设汁时，在不同的运行方式之间应能灵活调整。B．35分钟的纯生化法运行即可使目前的进水COD。,等主要指标达标，但磷酸盐始终是影响出水水质的重要因素，建议污水处理厂设计时完善自控设计，以出水磷酸盐浓度控制加药量应该是最佳的运行方式。 第四章竹园第一污水处理厂工艺设计污水处理厂设计规模：170万m3／d旱流平均污水量170万m3／d旱季高峰流量25．04rn3／s雨季高峰流量49。32m3／s早时低谷流量11．81m3／s(平均旱流污水量的0．6倍)说明：外高桥部分污水中有4万m3／d的污水直接接入合流一期的箱涵中，因此外高桥入流井设计流量为26万m3／d，变化系数为1_3。旱季高峰流量3．91m3／s；合流一期入流井设计流量为174万m3／d，雨季高峰流量45．41m3／s。厂区总平面设计见图4．1，水利高程设计见图4-2。4．1合流一期污水入流井设计流量按雨季晟大流量设计：Q=49．32m3／s合流污水一期工程总管实施时，已在海徐路附近的箱涵中预留了入流井的地下结构设施。本方案设计利用上述原有设施，将原入流井改建成高位切换井，安装插板闸门。污水厂建成后，原箱涵可作为污水厂事故超越管。 p魁村一一．一寄爿*蛏抟匿#塔哥转 p巷翊-～葺文*￡拣霉￡黯丑搽 第四章竹园第一污水处理厂1．艺设计4．2细格栅去除外高桥污水系统中漂浮物及直径大于10ram的较大固体物质，以保证生物处理及污泥处理系统正常运行。选择4套进口螺旋鼓式格栅。单机宽度：B=2200ram。4．3旋流沉砂池去除原水中比重大于2．65，粒径大于O，2ram的无机砂粒，以保证后续流程的正常运行。设4座旋流沉砂池。直径：D=5480mm。4．41#切换井将合流污水一期入流井与外高桥入流井的污水混合后进入1#切换井，切换井内设溢流堰，雨季台流污水流量超过旱季最大水量25，04m3／s时发生溢流，溢流后污水经超越管进入出口泵房。切换井同时兼有配水井功能，未溢流污水经配水后进入混合反应沉淀池。井体尺寸：27．6x29xllm，溢流堰长度：60m，堰上水头：0．37m。4．5快速混和池在提供足够空气条件下实现污水与药剂完全混合。单池尺寸L×B×H=3．1X1．5X6．5m3。主要设备穿孔曝气管。4．6化学生物絮凝池功能：通过化学生物方式实现磷酸盐沉淀、化学絮凝、生物絮凝去除水中有机及无机污染物，以达到水质要求的目的。 筛四章竹园第一污水处理厂L，艺设计类型：矩形推流式半地下式钢筋砼构筑物池数：共48池，分4组，每组12池每池分3个廊道单格尺寸：B×L=9．9m×18m有效水深：tto=6．5mPAC投加量：120mgOPAM投加量：O．5mg／1主要设计参数：设计流量Qmax=25．04m3／s污泥负荷Ls=2．5kgBODs／kgMLSS‘d名义水力停留时间：t=35min污泥浓度：29／l供气量：O．3k902／kgBODs池型：矩形推流式主要设备：曝气头类型：膜片式不堵塞曝气头数量：共8800个性能：q=3m3／hD=225mm4．7平流沉淀池4．7．1构筑物功能：将化学生物絮凝池混和液进行固液分离，排除剩余污泥，达到最终去除污水中污染物，使污水达标排放。．71． 第四章竹园第一污水处理厂l‘艺设计类型：矩型钢筋砼平流式沉淀池池数：48池，分成4组，每组12池单池尺寸：B×L=9．91Tlx76m有效水深：Ho=3．75m设计参数：没计流量：Q=25．04m3／s设计水力负荷：旱流最大流量时q=2．5m3／m2·h平均流量时q=2．0m3／mLh设计水平流速：V=13mm／s设计停留时间：t=1．5h4．7．2主要设备A．刮泥机类型：进121链条式刮泥机数量：每池一套，共48套设计参数：Ho=3．75mB=9．9mL=76mB．横向刮泥机类型：进口链条式刮泥机数量：8台设计参数：B=6mL=40mC，浮渣槽数量：48套一72． 第四章竹园第一污水处理厂T艺设计设计参数：DN400L=10mD．浮渣一体化分离机数量：8台设计参数：Q=100m3／hN=1．1KW4．82#切换并近期将雨季合流污水溢流的暂时同处理后污水混合经超越管进入出口泵房。并为远期生物滤池及污水消毒工艺预留出口。在井内设回用水泵用于厂内绿化。井体尺寸：19x8，4x13m。4．93#切换井为远期生物滤池及污水消毒工艺预留入口。井体尺寸：9．8x8．4x9．4m34．10出口泵房当长江高水位时将来自污水处理厂的出水，提升后送往排放管高位井内作深水排放。根据全厂水力计算的结果，在长江口水位不高于五年一遇高潮位f5．15)，同时污水流量不大于旱季平均流量(19，68m3／s)，或在长江口水位不高于1．58m，污水流量不高于设计合流污水流量(49．32m3／s)时，污水不需提升可靠重力经深水排放管正常排放。否则，即需对出水进行提升。主要设备：采用8台导叶式轴流泵。设计流量：5．91～6．56m3／s，扬程：5．OOm。 第四章竹园第一污水处理』¨‘T艺设计4．11鼓风机房鼓风机房内设6台高速离心鼓风机，向化学一生物絮凝池提供低压空气。建筑尺寸：LXB=42．5mX14，74m。鼓风机流量Q=225m3／min，出口压力：P=7000ram水柱，轴功率：N轴=370kW。4．12回流及剩余污泥泵将沉淀后污泥提升至化学生物絮凝池，维持其所必需的固体和活性污泥浓度，完成化学与絮凝反应，同时将剩余污泥排除系统外。泵房与反应沉淀池合建。设4座回流及剩余污泥泵房，分别同4组反应沉淀池相对应。主要设备：设24台回流污泥潜水泵，最大回流比R=50％计，Q。ax=6．25m3／s。单台流量：Q=O．63m3／s，扬程：H=3．5m，轴功率：N轴----30kW；设12台剩余污泥潜水泵，剩余污泥量：255tDS／d，污泥含水率：99—99．2％，单台流量：Q=170m3／h，扬程：H=15IIl，轴功率：N=10kW。4．13污泥浓缩池浓缩沉淀池污泥，减少污泥体积以保证污泥脱水装置的正常运行。设4座直径为30米的浓缩池。4．14污泥脱水机房降低污泥含水率，以减少污泥体积，便于污泥贮存、外运及污泥的再利用。污泥二F固体O=255000kg／d，进泥含水率：97％，出泥含水率：65％，出泥量：Q=729n13／d，加药量：69／kg污泥。选用6台高于度离心脱水机。 第四章竹园第一污水处理厂_r=艺殴计4．15加药问及贮药罐污水处理工艺的絮凝剂为液体聚铝(PAC)；f11阴离子型聚丙烯酰胺(PAMl，PAM溶液制备和投加装备，放在污泥脱水机房，在加药间只有PAC的溶液制备和投加系数，液体PAC的存贮在加药问外面单独的药库里，PAC原液经输药泵送到加药问进行调配和投加。目前，絮凝剂按液体聚铝计，比重1．235，A1203含量1l％，商品到厂价500元／t，投加量120rag／l(相当于A13+同进水TP的摩尔比为2；1)。PAM投加量为O．5mg／1。工程实施时，建议考虑在厂内自制絮凝剂厂，成本可降至400元／t。每天的加药量：204t(商品PAC)／d。设储药罐6座。储药时间：10天，单罐容积：D=8m，H=Ilm。4．16主要技术指标污水处理厂占地33．79公顷。年耗电量3575．4万度。竹园第一污水处理厂工程投资96950．4万元。年生产成本：18360．87万元。单位水量生产成本：O．296元／立方米。 第五章研究结论5．1成果与创新A．根据竹园排放口的水质，拟采用强化一级处理工艺来处理竹园第一污水处理厂的污水，预计在氨氮浓度不高的情况下，能达到设计的排放标准，这样可以节省投资和运行费用。同时强化一级处理符合上海市污水处理的“总体规划、分期实施、滚动推进”的基本原则。B．上海竹园第一污水处理厂工程，由于其规模巨大，在设计上我们从细微处着手，因为处理1方水哪怕节约1分钱，年运行成本将节约620万元，这对于业主来讲无疑是最大的收益；对国家来讲无疑是最大的节约。C．化学一生物絮凝强化一级处理是华北设计院在上海竹园第一污水厂设计中率先推出的一级处理工艺，机理是利用化学混凝和生物絮凝联合作用强化沉淀的污水处理工艺。D．从理论上化学生物絮凝工艺的技术优势是：a．通过化学作用、生物絮凝作用、不完全氧化作用及污泥回流，可以改善沉淀池的工作状况，提高处理效果。b．与单纯的化学絮凝相比，絮凝剂的投加量明显降低，药剂量节省20％以上。C．由于生物氧化作用和药剂投加量的减少，使系统的污泥生成量减少20％左右。d．具有很大的灵活性。E．经过方案的技术经济比较，化学生物絮凝工艺比纯化学投资节省1250 第五章研究结论万元；年药剂量PAC节省22500吨、PAMl00吨：年药剂费节省1400万元；年生产成本节省3470万元。F．通过在合流一期污水预处理厂进行50m3／d规模的中试连续流试验，模拟推荐工艺参数进行研究表明：a．化学生物絮凝工艺试验装置的回流污泥和反应池污泥中均发现了生物处理系统中常见的原生动物～一纤毛虫和钟虫等，说明在反应池内有微生物作用；b．细菌培养研究结果表明，竹园污水处理优化工艺反应池污泥中的微生物总数明显高于纯化学污泥的细菌总数，说明系统中的生物作用较好；c．同样的加药量条件下，由于生物和化学的协同作用，使得化学生物絮凝工艺对污水中污染指标的去除效率比单纯的化学混凝工艺的去除效率提高20％以上；d．生物作用得到充分发挥后，化学生物絮凝工艺对BOD5的平均去除率达到了72％，这是一般纯化学混凝工艺很难达到的；e．不同模拟工艺耗氧速率试验结果表明，合流一期污水本身、模拟机械搅拌化学工艺以及有回流污泥的非空气搅拌工艺均未表现生物活性，而模拟化学生物絮凝处理系统及现场试验系统本身耗氧速率明显，表现出较好的生物活性。f经过竹园污水试验装置35rain的纯生物降解工艺研究结果表明，在水温较高，系统运行正常的情况下，仪靠生化作用就可使COD。出水浓度达到排放要求，磷的去除率可达到15-20％，但出水Ss很难达到40mg／L的要求，从侧面说明化学生物絮凝工艺中生物作用对COD。，和总磷均有一定的去除效果。g．采用优化工艺使反应系统中的污泥浓度维持到一定程度，使生物作用得以发挥，在生物作用明显发挥的条件下，化学生物絮凝工艺的产泥量为每天4kg干泥(50m3／d的水量1，与化学工艺相比，其产泥量减少10％～15％。h．采用空气搅拌代替机械搅拌完全能完成化学混凝的反应过程，且运行稳 第五章研究结论定，无水下机械故障，维修和维护工作量低。G．经过对设计的进水水质及出水要求进行系统、仔细、深入的研究，没计推荐工艺的相关设计参数通过试验得到验证。说明本项目选择的化学生物絮凝工艺，达到经济、高效、适用的目的，在本项目中应用是完全可行的。H．本工程的建设将对保护长江的水质环境起到较大的作用，并可带动长江流域各城市环境保护工作的发展，为我国经济实现可持续发展做出较大贡献，具有明显的环境效益、社会效益和潜在的经济效益。I．本研究成果将为上海市乃至全国的污水处理厂寻找、论证及提供合适的污水处理途径和方法，提供优化的设计参数和运行参数。本项目的工艺简单，工程投资相对于二级处理工艺有较大降低，研究结果应用于污水处理厂的建设将为上海市节约大量资金，如全国其它城市的污水性质与该水质相似而采用该研究工艺，与二级处理相比将可节约约一半的投资和运行费用。在经济有效的条件下，大大减少向水体排放有机污染物，从而防止水体富营养化，具有重大的环境效益和社会效益。J．该工艺在生产科研实践中，有较大的技术性突破，解决了化学混凝和生物絮凝有机结合这一重大关键技术性难题，填补了国内外污水一级强化处理领域的空白。5．2问题任何工艺也不是完美无缺的，虽然化学生物絮凝工艺经过理论和试验证明：具有高效、低耗、灵活多变的优势，但是对这种高效的处理工艺，在运行中必须密切加以监控，随时掌握系统的运行工况，以保证化学混凝沉淀、化学生物絮凝沉淀及纯生物化学法在不同季节运行时可以有所侧重，在不同的运行方式之间灵活调整。避免在不同季节由于生物絮凝效果不佳导致处理效果下降、或者错误地 第五章研究结论低估了生物作用，造成药剂投加量增加，增加运行成本的问题出现。同时，目前出水磷酸盐的控制将是影响污水厂出水水质的重要因素，建议污水处理厂设计运行时完善白控设计，以出水磷酸盐浓度控制系统，在不同的运行工况条件下寻找最佳的运行方式，从而使污水厂的运行真正达到高效、低耗的目的。 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致谢致澍本沧文的工作是在我的导师赵新华教授的悉心指导下完成的，赵新华教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我板大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来赵老师对我的关心和指导。赵新华教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向赵老师袁示衷心的谢意。刘绪宗总T对于我的科研r作和沧文都提m了许多的宝贵意见，存此表示衷心的感谢。在实验室r作及撰写论文期间，t海同济大学的夏四清老师及其学生对我论文中的实验研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我的父母、爱人、儿了，近i午的时问我的周术和业余时间仝部用于攻读学业，足他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。'