城市污水处理工艺对水质提升效果的比较研究.pdf 58页

'分类号UDC论文题目兰饺÷℃号：‘7：÷{．密级编号城市污水处理工艺对水质提升效果的比较研究专业：环境工程方向：⋯⋯⋯一．2012年5月11日1Ol26w0943818 内蒙古大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所毕交的学位论文，是本人住导师钓指导卜．，独立进行研究r作所取得的成果。除文中已经注明引悄韵内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作鼎成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本卢明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：剑垒兰三指导教师签名：日期：关于论文使用授权的说明懈丝／孝沁日期：坦!互!：Ⅱ，学位论文作者完全了解内蒙占人学有关保留雨i使月学位论文的规定，甚j：研究生在校攻读学位期间论文I：作构矢：识产权单位属内蒙古人学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件承：电子版，允许学位论文被究曼雨：借夏；。誓校可以公布学何论文韵全部或部分内容，可以允许采崩影三『=、绪三『=或其它复与：手段保存、汇绽学何论文。等何论文作者签名：型】≥f兰一目爱：型I生旦二於桦一猫{秒吕爱：w1)·r．I『’ 城市污水处理工艺对水质提升效果的比较研究摘要一包头市是我国北方新型工业城市，同时也是资源型缺水严重城市。近年来，。工业的迅猛发展与水资源紧缺的矛盾日益突出。包头市现有城市污水处理厂大多建设较早，受当时环境、技术等因素制约，所采用的工艺技术相对落后，存在着出水无法稳定达标、中水利用率低等问题。北方地区城市污水处理厂在面对新一轮提标的要求下，升级改造迫在眉睫。改造后的污水厂排放标准将提高到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GBl8918-2002)中的一级A标准。本课题对国内城市污水处理现状和工艺决策方案进行了综述。收集和整理了包头市现有5座城市污水处理厂的处理规模、处理工艺、进出水水质等资料，通过分析不同工艺相似水质污水处理厂的进、出水水质，比较不同处理工艺的处理效果。通过设定相同处理规模及进、出水水质，探讨了不同工艺相同规模污水处理厂的经济性。选择包头市现有五座污水处理厂中最需改造的污水处理厂作为改造对象，结合工程实例，提出推荐改造方案，估算改造工程总投资及运行成本。研究结论如下：1．包头市采用3种不同二级处理工艺的现有污水处理厂对CODcr去除率均在75％以上，其中脱氮除磷效果最佳的为采用水解酸化一二级上流生物滤池工艺的万水泉污水女卜王田厂，T＼、＼小4．_＼、TP的去除率分别达到74．49％、89。91％和 90．89；Jo。而采用传统活性污泥工艺已无法满足脱氮除磷的排放要求。2．在设定处理规模为20000吨／天的条件下，3种不同处理方法的二级处理工艺主体部分工程投资最高的为改良A2／O工艺，投资达到1183．99万元。传统活性污泥工艺和水解酸化T二级上流生物滤池工艺工程投资较接近，分别为741．62万元和767．40万元。3．选择北郊城市污水处理厂作为改造对象，通过工艺比选，确定A／O+BAF+混沉组合处理工艺作为推荐改造方案。新增改造工程总投资为3105．92万元，新增吨废水处理成本为0．237元／吨。关键词：城市污水，升级改造，脱氮除磷，经济性 ComparativeresearchonimprovingwaterqualitybymunicipalwastewatertreatmenttechniqueABSTRACTBaotouisanewindustrialcityinthenorthernChinawhichisseriousshortageofwaterresource．Inrecentyears，thecontradictionbetweentherapiddevelopmentofindustryandtheshortageofwaterresourcebecomesmoreandmoreprominent．Duetotheconstraintoftechnicalandenvironmentalfactors，themostofcitysewagetreatmentplantsinBaotouarelagintechnology，andsomeproblemsstillexist．Suchastheeffluentcouldnotmeettheemissionstandardstably，thereclaimedwaterwithlowreuselevelandSOon．ThecitysewagetreatmentplantsinthenorthernChinaneedtoupgradingandregenerationforthemorestrictemissionstandard．AndtheeffluentswillmeettheI-classAcriteriaspecifiedinDischargestandardofpollutantsformunicipalwastewatertreatmentplant(GB18918．2002)．ThedomesticpresentsituationofcitysewagetreatmentandprocesstechnologyarereviewedinthisIssue．Thedata，suchasdesigncapacity，processtechnologyandwaterqualityparametersofinfluentandeffluentoftheexisting5citysewagetreatmentplantsinBaotou，wascollecttedtoinvestigatethetreatmenteffectsofdifferentprocesses．Theinvestmentandoperationcostofdifferentprocesswereinvestigated．Andthetechnicalscheme，investmentandoperationcostofthecitysewagetreatmentplantswhichmosturgencyneedtoregeneratewerealsoinvestigated．V ’Fheresultsworeshownasfollow：(1)TheremovalrateofCODinthreedifferentprocesseswereallabove75％Theprocesscombinedwithhydrolyticacidificationandupflowbiologicalaeratedfilter，whichoperatedinWanshuiquancitysewagetreatmentplants，wasmosteffectiveforphosphorusandnitrogenremoval．TheremovalratesofTN，NH+4一NandTPwere74．49％，89．91％and90．89％，respectively．Whiletheeffluentoftraditionalactivatedsludgeprocesscouldnotmeettheemissionsrequirementsofnitrogenandphosphorus．(2)Theinvestmentsofthreedifferentprocessingwereinvestigatedinthesettingofprocessingscaleof20000tonsperday．TheinvestmentsofA2／Oprocess，hydrolyticacidification+upflowbiologicalaeratedfilterprocessandtraditionalactivatedsludgeprocesswere11，839，900．00RMB，7，674，000．OORMBand7,416，200．00RMB，respectively。(3)Thenorthsuburbcitysewagetreatmentplantwasselectastheobjectofmodification．AndtherecommendedprocesswasA／O+BAF+coagulationsedimentation．Theinvestmentoftheaddedprojectwas31,059，200．00RMBwhiletheaddedoperationcostwas0．237BMBpertonKEYWORDS"Municipalsewage，Upgradingandregeneration，Nitrogenandphosphorusremoval，EconomicanalysisVI 目录第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11国内外城市污水处莲现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．12城市污水处莲厂韵I-．-乙b。-组成及特笙⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1．2．1活性污泥法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1．2．2生物膜法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1．3我国城市污水处理厂存在的问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1．3．1污水处理技术落后⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1．3．2氦磷去除率低⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1．3．3管理不到位⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1．3．4资金短缺，投资力度不够⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．14我国城市污水处理技术的发展趋势⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1．4．1创新污水处理工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1。4．2提高污水回用量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1．4．3水质控制指标越来越严⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1．5城市污水处理工艺选择的原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．第二章课题研究的内容及意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．92．1包头市环境概况与城市污水现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2．2研究课题的提出及其目的、意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2．2。1选题的目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2．2．2选题的意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2．3研究内容及技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2．3．1．研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。．2．3．2．技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．第三章包头市现有城市污水处理厂工艺比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯123．1包头市现有城市污水处理厂概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3．2包头市现有城市污水处理厂j：艺介绍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3．2．1二级处理工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3．2_2深度处理工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3．3包头市现有城市污水处理厂工艺比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3．3．1不同工艺相似水质处理效果的比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。3．3．2不同工艺相同规模经济性比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。．第四章包头市急需优先改造的污水处理厂改造方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2941最需改造城市污水处莲厂选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4．2，：匕郊城市污水处莲厂处理现状及改造要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。4．2．1污水厂现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4．2．2废水水质水量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4．2．3处理要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4．31：艺选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4．3．1改造设计原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4．3．2工艺流程的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4．3．3改造工艺说明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．V110卫25击石石石石石一■■心pmm¨他他nM墙均挖孙抄如如如引¨”孔∞■；；{{||二==||||；|～；；|||；■；{二二；||| !}．3．4处理效率预测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．344j‘磋!殳计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．344．4．1构筑物及设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。．344．4．2电气设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．384．4．3工程投资估算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．394．4．4新增处理成本分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．414．5本章小绪⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．42第五章结论与建议⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯435。1绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯435．2建议⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。．43参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯45VIII 第一章绪论弗一早三否了匕随着我国社会和经济的高速发展，水环境问题日趋严重，一方面是水资源短缺，另一方面却是大量工业废水和生活污水排入水体，水污染程度持续加深”：。2009年中国环境质量公报表明：长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河和辽河七大水系总体为轻度污染。203条河流408个地表水国控监测断面中，I’-"III类、Ⅳ～V类和劣V类水质的断面比例分别为57．3％、24．3％和18．4％。水体的主要污染指标为五日生化需氧量、高锰酸盐指数和氨氮，也就是以有机污染物为主。其中，长江、珠江水质良好，松花江、淮河为轻度污染，黄河、辽河为中度污染，海河为重度污染。另外，近两年来，黄河水系总体为中度污染，主要污染指标为石油类、氨氮和五同生化需氧量。黄河干流水质总体尚可，但是黄河支流总体为重度污染。针对目前严峻的水污染形势，增加水污染治理投资势在必行。而城市污水具有水量大、水质较稳定，而且就近可得、易于收集、易于处理等特点，因此城市污水处理正在受到人们的普遍关注。1．1国内外城市污水处理现状城市污水系指纳入和将纳入城市污水收集系统的生活污水和工业废水之混合污水。城镇是工业、人口、能源和物流高度密集的地方，随着经济发展，排放的工业废水、生活污水及其他污染物逐年增加出3：，建设城市污水处理厂是控制城市水污染的一条有效途径。城市污水处理厂在发达国家已有较成熟的经验口13。如英国、德国、芬兰、荷兰等欧洲国家均己投巨资对城市水污染进行治理，日本、新加坡、美国、澳大利亚等国家也对城市污水处理给予了较大投资，特别是新加坡并没有走先污染后治理的道路，而是采取经济与环境协调发展的政策。美国平均每5000人就有1座污水处理厂，英国约每7000人1座污水处理厂，瑞’典是目前污水处理设施最普及的国家，平均5000人l座污水处理厂。这些国家经过几十年的努力，污水处理率已经达到了90％以上，成功的解决了来自城市的水污染问题。同时一些国家开始重视污水的回用，如以色列的污水回用率达到了90％。匕世纪末，我国城市污水年增排放量已达24亿吨，而城市污水处理能力仅增加3．3亿吨／年’“，虽然本世纪初的10年，我国城市污水处理能力得到飞速发展，但是相对于城市污水量的增加，我国的城市污水处理能力还是显得捉襟见肘，基础设施依旧薄弱，污水处理设备和技术相对滞后，污水处理需求得不到满足，导致大量污水没有经过污水处理就排入江河流域 和澎i是海洋，对雁边水体环境造成污染。2007年，全国‘‘城考’’城市生活污水集中处理率平均为51．95％，其中有162个城市的生活污水未经二级处理且未达至4排放标准。u：。目前，我国的污水处理厂的实际情况是污水处理率低，很多老城区的排水管网甚至不成系统。城市污水处理能力增速不能满足污水量增速、污水处理率低是造成我国水环境污染的主要原因，由此导致了水环境的持续恶化，并严重制约了我国经济与社会的发展。目前我国绝大多数的城市污水处理厂都采用运行稳定、操作简便、处理费用较低的生化处理工艺m3，包括传统活性污泥法、氧化沟法、AB法以及SBR法等，只有少数城市污水处理厂因其实际情况而选用物理或物化的方法处理磨7k。1．2城市污水处理厂的工艺组成及特征从世界范围看，城市污水处理技术经历了3个发展阶段n¨。在发展的早期，人们认识到有机污染物对环境生态的危害，从而把有机物即碳源生化需氧量(BOD。)和悬浮固体(SS)的去除作为污水处理的主要水质目标。到20世纪60～70年代，随着二级生物处理技术在工业化国家的普及，人们发现仅仅去除BOD。和SS还是不够的。氨氮的存在依然导致水体的黑臭或溶解氧浓度过低，这一问题的出现使二级生物处理技术从单纯的有机物去除发展到有机物和氨氮的联合去除，即污水的硝化处理。到20世纪70～80年代，由于水质富营养化问题的日益严重，污水氮磷去除的实际需要使二级(生物)处理技术进入了具有除磷脱氮功能的深度二级(生物)处理阶段。污水处理所采取的具体工艺与很多因素有关，如迸水水质、出水要求、处理量、投资大小等，甚至还与气候条件有关。虽然污水处理工艺多种多样，但生物法仍是国内外城市污水处理的主体工艺。采用生物法处理城市污水已有悠久历史，其中生物法包括：活性污泥法和生物膜法两大娄。1．2．1活IJ’生污泥法活性污泥法有很多种形式，使用最广泛的主要有：传统活性污泥法，改进型活性污泥法，如A／O、A!／o工艺、氧化沟工艺、SBR工艺、AB工艺等。1．2．1．1传统活性污泥工艺和其改进型A／O、A2／0工艺传统活性污泥法是应用最早的污水处理工艺，它去除有机物的效率相对化学法很高，而且能耗和运行费用都比较低，因而在早期污水处理厂建设中得到广泛应用一2}。传统活性污泥 法主要盎普通鬻气池、暴气系统、二沉池等部分组成。孩系统有效运行需要合适的进水水质、充足的活性污泥以及必要的巽气、沉淀分离和回流设备等条件。通常情况下，处囊效率分别为：COD。>75％、BODi>85％、SS>85％。近20年来，水体富营养化的危害越来越严重。。"l：，脱氮除磷列入了城市污水处理的目标，由于传统活性污泥法在脱氮除磷方面效果甚微j≯，传统活性污泥法各种改进型工艺应运而生：A／O法、A：／0法及其衍生工艺“⋯8。A／O法是具有脱氮功能的缺氧一好氧组合工艺，将生物反应器分成缺氧和好氧两部分的污水生物处理系统。污水经过预处理后，首先与好氧池回流的混合液一起进入缺氧池，然后再与二沉池回流的污泥混合进入好氧池，通常情况下，处理效率分别为：COD)85％、BODS>90％、SS>90％、总氮>85％，可达到《污水综合排放标准》一级标准要求。A。／0(Anaerobic—Anoxic—Oxic)法则是既脱氮又除磷的工艺。A2／0工艺是在传统活性污泥法基础上发展起来的先进处理工艺，它利用生物处理法脱氮除磷，可获得优质出水。同步脱氮除磷机制由两部分组成，一是除磷，聚磷菌在厌氧环境下DO改良A2／0工艺>传统活性污泥工艺。水解酸化+两级上流生物滤池工艺中水解酸化主要针对来水中工业废水含量较高，废水B／C比较低而设置，可以起到提高废水可生化性作用，同时水解酸化池的设置可以省去初沉池的设置。两级上流生物滤池主要包含缺氧反硝化段和好氧硝化段，对于脱氮有着巨大的优势。。。。”，而对于除磷此工艺效果有限，数据中除磷率达到90．89％主要由预处理段加药混凝去除。新南郊城市污水处理厂废水TKN／COD>5H；--N／COD-54．33／614．00=0．088(水质参数值见表3．2)，传统A2／O工艺要求TKN／COD120C制指标。4。3工艺选择4．3．1改造设计原则根据本项目的实际情况，以及建设单位要求改造设计原则如下：令严格执行各项规定，确保污水处理达到最新标准；◇采用成熟、先进、稳定的处理工艺，尽量降低工程造价和运行成本；◇选用品质优良的工艺设备和电控仪表，并对污水处理站合理布局，尽量采用自动控制系统，减少人为操作失误，使系统的运行稳定可靠，操作管理方便。4．3．2工艺流程的选择4．3．2．1二级处理工艺本工程拟比选出一个投资省、运行费用低、耐冲击性强、技术成熟、处理效果稳定可靠、．运行管理方便、要求操作运转灵活、技术设备先进、运行费用较低、成套性好、便于实施的二级处理改造工艺。根据第三章对包头市现有五座城市污水处理厂处理效果及各工艺经济性分析比较，结合北郊城市污水处理厂实际情况，适用的二级处理工艺有A／0工艺、改良A2／0工艺、水解酸化一二级上流生物滤池工艺等，现对这几种工艺做简单比较，详见表4．4。表4．4处理工艺方案综合比较表改良A2／o方案A／O方案水解酸化一两级上流生物滤池与地(亩)人较大小 项目单位污水耗电卜榉总投资直接运行成本剩余污泥量出水达标技术评价优点改良A2／O方案A／O方案较毫较低亮?氐亮较亮中等较稳定稳定r1．去除有机物弱对可以生1_j艺流程筒警，管理物脱氮除磷；简便；2．污泥较稳定；2．脱氮效果好，出水水3．用于大型污水厂费用较质较好；低。3．运行、操作要求低；水解骏亿·两级上流生1．流程简单，维护方便2．生物脱氮效果好；3．B／C适应范围』。。缺点薮茹茹篡劈囊蒹纛：缺点黧数叛对参寿圣赢勇袅蒜机负蒯氐；操作要求高，且自控程度‘“’4．易堵塞，反冲洗能耗最佳适用条件蕃毫塞銎装鬟癸裳凳巢中小型污水处理厂棠羞鋈箬篓蓑厂，进水磷的大型及较大型污水中小型污水处理厂：．：二募：三二’一。处理厂⋯。。。根据第三章及表4．4的分析，改良A2／0工艺虽然同时具有生物脱氮除磷功能，但一次性投资、运行成本较高；水解酸化+两级上流生物滤池工艺虽然在经济性及处理效果方面皆较好，但是此工艺要求进水有机负荷低，无法胜任北郊城市污水处理厂进水水质要求。经综合权衡，A／O工艺可以适应不同的进水水质，操作简单，运行经验成熟。故北郊城市污水处理厂改造工程选用A／O工艺作为污水二级处理工艺。4。3．2．2深度处理工艺深度处理工艺部分增加曝气生物滤池(BAF)单元。BAF充分借鉴了污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路，集曝气、高滤速、截留悬浮物、定期反冲洗等特点于一体。其工作原理主要有过滤、吸附和生物代谢。滤池工作时，在滤池中装填一定量粒径较小的粒状滤料，滤料表面生长着生物膜，滤池内部曝气，污水流经时，利用滤料上高浓度生物膜的强氧化降解能力对污水进行快速净化；同时，因污水流经时，i虑*,49N判XN，利用滤料粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的大量悬浮物，且保证脱落的生物膜不会随水漂出；此外，填料及附着其上生长的生物膜对溶解鼢～低竞毛氐定獭～骶赡低低靛 性有机物具有一定的吸附作用。运行一定对间后，因水头损失的+，曲Ft{Tri／JH，需对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物并更新生物膜，此为反冲洗过程。BAF正是通过这样反复的周期性运转来处理污水的。污水经过二级处理工艺之后，有机负荷及SS都降到一定范围，将BAF处理单元设置在深度处理工艺中，即保证出水有机污染物及SS满足排放要求，同时也能克服BAF自身易堵塞、能耗高的缺点。综主所述，北郊城市污水处理厂改造方案如图4．2所示。．进水二级处理出水PAC加药外运图4．2北如城市污永处理厂改造工艺流程图力口氯4．3。3改造工艺说明污水厂目前的出水水质基本可满足二级标准，对COD。，、BODj的去除率达到90％以上，但氨氮、总磷不能稳定达标。为实现出水水质执行一级A标准的提标任务，必须对现有工艺进行改造。改造的思路有2条：第一：针对出水提标到一级A标，以现有的深度处理工艺无法完成对COD、BOD进一步去除，因此在保证现有工艺的正常运转上，需上一套三级生化处理措施，以去除污水中的 COD等，使出水能达标排放。第二：针对氮、磷等无法稳定达标的情况，必须调整现有工艺，将原来的传统活性污泥法改为具有良好脱氮效果的A／O工艺，除磷功能主要通过后续深度处理的混凝沉淀工艺实现。以保证出水的氮、磷水质参数达标。A／O工艺脱氮原理：水中有机氮化合物在氨化菌的作用下，分解、转化为氨态氮，氨态氮在硝化菌的作用下，分解氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，此过程为硝化过程；亚硝酸盐氮和硝酸盐氮在反硝倦菌的作用下，被还原成气态氮，从而达到脱氮目的，此过程为反硝纯过程。由于反硝化菌为异养兼性厌氧菌，需要充足碳源，所以反硝化过程通常前置以利用进水中原有碳源。化学除磷原理：通过铝盐(如，PAC、Al：(S0。)。等)与正磷酸离子化合生成磷酸铝沉淀，反应如下，A1孙士P0；3一一A1PO。{，从而达到除磷目的。本项目改造工程预处理不做改动。项目的难点是去除有机物、氨氮等，因此生化处理采用A／O法。深度处理采用：曝气生物滤池(BAF)一混凝沉淀。其它处理单元沿用污水厂现有构筑物及设备。4．3．4处理效率预测各处理单元处理效率预测见表4．5。表4．5预期处理效率pHCODc。BOD；SSTNTPl：艺单元。mg／LE％mg／LE％mg／LE％mg／LE％mg／LE％进水泵房沉砂池初沉池A／0+二沉池BAF混凝沉淀消毒池4．4工程设计4．4．1构筑物及设备(1)进水泵房利用现有构筑物及设备。(2)细格栅及沉砂池一K义¨吼一l17O59&孓i吼m～一m∞加一卯强弛如巧他眩一卯帖一加卵一0O0)妻|耄Ⅲ姒如加m—m％卯如．O5O)娥兰暑撇如m7一m加黔∞药一0O0O)5碱|誊至|三∞钙989¨乳扣n融卜。 利角现有的构筑物及设备。(3)初沉池利用现有的构筑物及设备。(4)A／O生化反应池A／O生化反应池是本次改造的重点，有机物在该工序得到充分降解稳定，硝化脱氮在此进行。’A／0池好氧段利用现有的曝气池，新建一座A／o池的缺氧竣。沉砂池出水连续进入A／o．池，好氧段设硝化液回流泵，将硝化液回流至缺氧段，回收反硝化产生的碱度，为反硝化提一供所需要的硝酸盐，反硝化菌在缺氧段将污水中的硝酸盐氮转化为氮气从污水中释放入大气。来自污泥泵房的回流污泥进入生化池，提高除氮效率，保存硝化菌污泥量。主要设计参数设计流量：70000m3／d：污泥负荷：0．145kgBOD。／kgMLSS·d；污泥浓度：3．Og／1；污泥产率：0．49kgMLSS／kgBOD。·d；泥龄：15d；水力停留时间：17．3h；有效水深：5．5m：污泥回流比：100％；混合液回流比：100～300％：水温：10℃；供氧方式：鼓风曝气，曝气量4000m3／min；缺氧池有效池容20237m“。尺寸规格：缺氧段L×B×H=60．0×62．0×6．0m，有效水深5．5m；好氧段，利用现有构筑物。结构形式：钢砼结构，半地上式。新增配套设备：≯缺氧池潜水搅拌机，16台，X=7．5kW；≯管膜式微孔曝气系统，服务面积3720m2，单个管膜式曝气器规格为67*t000mm；>内回流泵，8台，9-1050m‘／h，tt=1．Om，X=15kW； ≯鼓风机，利用现有设备在线PH计，4套。(5)二沉池、污泥回流泵房利用现有构筑物及设备。污泥回流比为100％。(6)深度处理调节池利用现有构筑物。_配套设备：-『。_i二>BAF进水泵，6台，4用2备，Q-800m1／h,H=15m,N=55KW。(7)曝气生物滤池BAF设计水量为70000m3／d；滤池表面水力负荷(滤速)：1．5m／h；设计进水COD=100mg／L，出水COD=60mg／L；COD进水负荷：1．5kgCOD／m3·d；滤池有效容积=4680m3。鉴于本池需要具有较高的碳化和硝化效果，设计滤料高度为3m，则BAF所需面积为A=4680／3=1560m2，考虑池体单格不宜过大，设置为12格，利于运行，则单格面积为1560／12=130m2。有效停留时间：HRT=I．96h；空气冲洗强度：15L／m2·S；水冲洗强度：5L／m2·S；尺寸规格：L×B×H=39．0×40．0X6．0m；结构形式：钢砼，半地下式。配套设备：>球形轻质多孔生物滤料性能参数：粒径①4～6mm(滤料高度3。Om)数量：4680m。堆积密度：0．7～1．Og／cm。>滤板规格：960×960X100mm 数量：1560块滤头密度：36套／块>滤池专用防堵长柄滤头量：56160套性能参数：滤头契型缝隙2。2mm，滤缝数量28条，滤头长度405mm≯单孔膜空气扩散器量：56160套。i性能参数：单孔膜孔径1．2mm一>鹅卵石承托层量：480m3其中：160m3(①16～32mm，H--100mm)160m3(①8～16mm，H=100mm)80m3(①4～8mm，H=50mm)80m3(①2．～．4mm，H=50mm)填装要求：从下至上从大到小按级配填装>在线D0仪12套。》滤池放空泵6台，3用3备，Q=300m3／h，H=7m，N=llkW。BAF实现全自动控制，操作阀门选用质量可靠的电动阀门。(8)混凝沉淀、V型过滤利用现有构筑物及设备。(9)清水池储存处理出水，同时提供BAF反洗水源。利用现有构筑物。新增配套设备：>滤池反洗泵，5台，3用2备，q=B00m3／h，H=15m，N=55kW(10)污泥浓缩池利用现有的构筑物及设备。(11)附属建筑控制室、办公楼、污泥脱水间、泵房等附属建筑利用现有建筑物。风机房除原有建筑外，新建风机房一座，用于安放曝气生物滤池BAF所需的风机设备。新增配套设备： 户BAF工艺风机，6台，4用2备，型号C130一1．60，Q--．130m’／miI"i，H--6．Om，＼=185KWBAF反洗』xI机，1台，，型号C1201．6。，Q=120mi／mim，H=6．Om，＼=185KW≯LX电动单梁悬挂起重机：起重量10吨，＼=2x0．4kW，配套电动葫芦一套，型号CDil0—18D，N=4。9kW。(12)水质监测系统及化验分析在污水提升泵房内设在线水质分析检测仪表，j检测遴厂_污水SS、CQ既r、FI_H、温度等。。在污水脱水间内设在线水质分析检测仪表，检测山一：一／J≮S文CODc÷：．氨氮等一』二述参数就地显示，同时信号进入污水厂PLC系统，在中心控制室显示记录。在综合楼设置水质分析间，对污水进水和污水出水水质进行每日检测。进水水样和出水水样均每日连续二十四小时使用自动采样设备采集水样。采样设备采样间隔两小时。每日于九时提取采样设备采集的混合水样进行检测。4．4．2电气设计(1)设计范围本工程电气设计范围以污水处理厂变电所lOkV开关柜电缆头为界的厂区内因改造而新增供配电系统，厂区照明，各工段车间配电，建筑物防雷，接地系统及全厂通信系统，电缆头以外属当地供电部门的工作范围。(2)供电电源本工程用电负荷属二类负荷等级，需双路电源供电。本工程按双路lOkV电源进行设计。两路电源一用一备，每路电源均可带全厂全部用电负荷。(3)负荷计算工程新增电气设备总装机容量为2258．90kW，运行负荷为1635．90kW，理论日耗电量为29328．49kWh，功率因数0。80，则实际日耗电量为23462．79kWh。分项统计结果见表4．6。 表4．6主要新增设备周电负荷估算表序设各数鼙单机功塞号名称运行／装机(KW)装机功室运j了功室运行薯间理论电量(KW)(h)(kWh)I潜水搅拌机16台／16台7．50120．00120．OO121440．002内同流泵8台／8台18．50148．00243552．003BAF迸水泵4台／6台55．00330．00220．00245280．004滤池放空泵3台／6台¨．0066．oo33．00266．005滤池反洗泵3台／5台55．00275．00165,004660．006BAFjl：艺风机4台／6台185．001lm00740．002417760．007BAF反洗风机1台，『1台t85．00、185．00i85，002370．008起重机1套／1套4．90O．1O．499照明一20．oo20．0020。0010200．002258．901635．9029328．49(4)照明站内各建构筑物内部采用节能型荧光灯为主，室外照明采用节能型荧光灯或高压钠灯。(5)保护接地根据国家规范，确定污水处理厂按第三类防雷保护设计，在主要建筑物上设置避雷带做防直击雷保护。变电所、污泥脱水间及综合楼防雷在屋面女儿墙设置避雷带，接地系统利用建筑物基础做接地系统，并将整个厂区接地系统连接，其它建筑物不设防雷系统，接地系统为在建筑物基础外3．5～5米处沿建筑物四周做人工接地系统，并相互连接，使整个厂区形成统一接地系统，采用TN—C—S制接地系统，接地电阻要求小于1欧姆。电气及字控仪表共用一套接地系统。(6)电缆敷设室内照明线路采用铜芯塑料线穿硬质阻燃PVC管暗敷，室外照明采用铠装电缆直埋地敷设。室内电力线路采用电缆沿桥架敷设或穿钢管明敷或暗敷。室外电力线路采用铠装电缆直埋地敷设或穿钢管暗敷。(7)控制操作方式参与工艺过程的用电设备，其控制方式采用机旁就地控制、PLC集中控制及中心控制室控制的三级控制方式。在所有用电设备附近均设有机旁控制箱，用于就地控制方式。4．4．3工程投资估算(1)投资估算说明工程投资估算内容包括废水处理站内新建、新增的各构筑物、商肭S丁Lg蜘TJ、设备、材料、管 道、电气仪表等项目。不包括土地征用、青苗补譬、场地拆迁平整等辅助费用。(2)编制依据1)定额(指标)国家给排水工程研究中心编制的《给水排水工程概算与经济评价手册》；类似工程结算资料。2)材料价格采用近款市场信息价。o3)设备价格工艺设备及通用设备价格根据设备制造厂近期报价、定货价及其他类似工程的设备价格资料进行计算。(3)新增土建投资估算表4．7新增土建投资估算费用单位：万元说明：土建投资估算不含地基处理及井点降水等特殊处理费用。(4)新增设备投资估算 》2456表4．8新增设备投资估算费用单位：万元1．艺单元名称单侮数量单价总价缺氧池滞水搅拌机套164．800076．8000A2／O生化反应池管膜曝气系统套1148_0000内同流泵套85．600044．8000在线PH计套4o．80003．2000深度处理诵“tJ⋯?FzJ,BAF进水泵台57．420037．】000球形轻质多孔生物滤料m346800．100046810000’。一滤扳块i560o．150023&0000．滤池专用防堵&柄滤头套56160O．0025140．4000曝气生物滤池单孔膜扩散器套56160O．001584．2400鹅卵石m34800．100048．0000在线溶氧仪套121．500018．0000滤池放空泵台62．250013．5000清水池滤池反冲泵台57．420037．1000BAF：[艺风机台622．6900136．1400新建风机房BAF反洗风机台l21．42002l。4200电动葫芦套14．1800管道阀门套l40．0000总图电气自控系统套160．0000防腐保温套115．0000小计：1629．8800±建，l：程费设备材料费运输安装费设计费调试培训费税金程总费崩(2)×10．0％r1-2)×3．O％(1—2)×1．5％r1—2—3—4—5)x4．O％1072．001629．88162．9981．0640．53】19．463105．924．4．4新增处理成本分析(1)新增动力费E．处理水量按70000t／d计算。新增电耗29328．49KWh／d，综合电价按0．70元／度，功率因素取0．80。 新增动力费E：=29328．49×0．70×0。80／700000．234元／t废水。(2)新增药剂费E。本项目改造使用的药剂及材料种类及用量同现有工艺相同，主要为污泥脱水时所使用絮凝药剂。则新增药剂费：E。=0。(3)新增人工费E一。。『』。．，?污水厂改造完成后，管鲤臻箨犬员茬藤看盼配客塞越茎，i新增操作i3入。I|枣蓊芏凌接2000元7人·只诗人工费=(2000×3)÷30／70000-0．003元／吨废水(4)新增总费用E新增吨水处理成本为：E=E。+E：+E。=0．237元／t废水。由于实际运营费用受诸多因素影响，以上运营费用计算仅供参考。4．5本章小结本章通过比较包头市现有五座城市污水处理厂进、出水水质情况，确定最需改造的城市污水处理厂，将其作为改造对象。根据第三章对包头市现有五座城市污水处理厂处理效果及各工艺经济性分析比较，结合北郊城市污水处理厂实际情况，确定改造推荐方案，估算改造推荐方案新增工程总投资及新增处理成本。1)分析包头市现有五座城市污水处理厂进、出水水质，得出北郊城市污水处理厂出水水质全部不达标，尤其氮、磷水质超标严重。将北郊城市污水处理厂作为改造对象。2)比较改良A2／O工艺、A／O工艺、水解酸化+两级上流生物滤池工艺，确定A／O工艺作为改造推荐方案的二级处理工艺，同时在深度处理工艺中增加BAF处理单元，保证出水有机污染物及ss稳定达标排放。3)改造推荐方案新增工程总投资为3105．92万元，新增处理成本为0．237元／吨废水。 第五章结论与建议5．1结论本课题首先分析了包头市五座城市污水处理厂运行情况，通过不同工艺相似水质处理效果比较、不同工艺相同规模经济性分析，得出包头市现有城市污水厂中处理效果、经济性最优的处理工艺。然后比较五座城市污水处理厂进、出水水质情况，选择最需改造水厂作为改‘造对象。最后根据包头现有污水处理厂中处理效果、经济性最优的处理工艺，结合改造水厂：实际进水水质及排放要求，确定改造推荐方案，估算改造推荐方案新增工程总投资及新增处，理成本。总要结论如下：1)包头市采用3种不同二级处理工艺的污水处理厂对CODcr去除率均在75％以上，其中脱氮除磷效果最佳的为采用水解酸化+二级上流生物滤池工艺的万水泉污水处理厂，TN、NH*4-N、TP的去除率分别达到74．49％、89．91％并H90．89％。而采用传统活性污泥工艺已无法满足脱氮除磷的排放要求。2)在设定相同污水处理规模20000吨／天情况下，3种二级处理工艺主体部分工程投资高的为改良A2／0工艺，达到1183．99万元；传统活性污泥工艺、水解酸化+二级上流生物滤池2种工艺的主体部分投资较接近，分别为741．62万元和767．40万元。吨废水处理成本最低的是水解酸化十二级上流生物滤池，其吨废水处理成本为1．oo元邝屯废水。4)分析包头市现有五座城市污水处理厂迸、出水水质，得出北郊城市污水处理厂出水水质全部不达标，尤其氮、磷水质超标严重。将北郊城市污水处理厂作为改造对象。5)根据分析得出的包头市现有五城市污水处理厂处理效果、经济性最优的处理工艺，结合北郊城市污水处理厂实际进水水质及排放要求，确定A／O工艺为二级处理工艺，BAF十混沉一V型过滤作为深度处理工艺。．6)估算北郊城市污水处理厂改造推荐方案的新增工程总投资为3105．92万元，新增处理成本为0．237元／吨废水。5．2建议目前包头市五座城市污水处理厂中，除2009年投产运营的万水泉城市污水处理厂外，均存在水质处理不达标的情况，尤其氮、磷指标超标最为突出。若将包头市城市污水处理厂排 放标准从《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标提高到一级A标的话，目前现有工艺更是不堪重负，所以升级改造势在必行。在选择改造工艺时，不能直接将现有处理效果最好、经济性最优处理工艺直接照搬使用。要结合实际改造对象的进水水质及排放要求，参照现有运行达标的处理工艺，选择最为适合的作为改造方案的工艺。同时加强城市污水处理厂管理人员和操作人员的业务培训，好的处理工艺爨有由业务水平较强的人员管理和操作才4能充分发挥其功能_。i、 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