3种新型中小城镇污水处理技术的设计比较 4页

'第1期(总第157期)2012年2月中回彳丛工靠No．1(SenalNo157)CHlNAMUNICIPALENGINEERJNGFeb．2012D引：10．3969／j．i∞n．1004一郇55．2012．01．0113种新型中小城镇污水处理技术的设计比较孙炜宁，王雪松，姚馨源(长春市市政工程设计研究院，吉林长春130031)摘要：在我国新的城市发展战略指导下，中小城镇污水处理项目的建设将成为未来一段时间的研究难点和热点。针对cwsBR、伽0LAK及Bio—D叩p3种国外引进的新型污水处理工艺进行工程化设计．通过经济技术对比，分析各自的特征，为我国中小城镇污水处理项目的工程化决策及推广应用提供参考依据。关键词：中小城镇；污水处理；cwSBR；引OLAK；Bio-Dopp中图分类号：x703文献标志码：A文章编号：1004—4655(∞12)们一0026一0313种新型中小城镇污水处理技术我国一般的城市污水处理厂大都采用传统的活性污泥和生物膜处理工艺。这些工艺对中小城镇污水处理厂来说．均存在一次性投资大、建成后运行成本高等问题⋯。针对中小城镇污水的特殊性。开发了多项新工艺、新技术和新设备。根据城镇技术、管理水平及运行能耗等状况，提出3种适合中小城镇污水处理的工艺方案。这3种工艺都是由国外一些污水工艺引进。经国内公司消化吸收和改良后，采用一体化生化处理综合池。具有运行能耗低、占地面积小，管理操作简便等特点，比较适合国情。1．1CWSBR工艺1)CwsBR(constanlwaIedevelseqlIencingBatchReactors)工艺简介。cwsBR即恒水位序批式反应器．是德国GAA公司研究开发的一项新技术”】。标准cwsBR处理单元模块由进水控制区，混合、反应、沉淀区，出水平衡区等3个部分组成(见图1)。⋯水”’．】倚，0。．。+l、|__．咀机l：，比-?措缆忭0一圈1CWSBR处理单元模块cwsBR工艺通过柔性水力帆的往复运动调节反应池3个区域的体积，保持池内液面不变，在cwsBR单池内连续进水、连续出水，周期性地完成sBR工艺的充水、搅拌、曝气(即缺氧、厌氧、好氧)3个基本控制功能块的任意组合，以及随后的沉淀、滗水过程。可收稿日期：2011一07—3126以根据进水水质情况，单个周期实现反应池的多次进水，并按照脱氮除磷各过程对有机底物、Do的不同要求．最大程度上满足微生物的需求。同时。使用恒水位滗水器进行滗水，在整个运行过程中，生化池内水面保持不变。2)cwsBR工艺特征。cwsBR工艺保留了传统sBR技术工艺简单、控制污泥膨胀、处理效果好等优点；同时克服了传统sBR工艺间歇、变水位运行的不足。该工艺具有处理效果好、运行费用低、工艺流程简洁、土建方式灵活、运行管理方便、污泥稳定、适应寒冷地区运行条件等技术优势。1．2引OLAK工艺1)m0LAK工艺简介。BIOLAK工艺又称悬挂链曝气工艺，由德国冯-诺顿西工程技术有限公司的冯·诺顿西博士发明，具有结构紧凑、处理效果良好，并可以实现同步脱氮除磷功能的综合活性污泥处理工艺。目前全世界已有500多座污水处理厂采用BIoLAK工艺。中国自20世纪90年代引进该项技术以来，已建的BIOLAK工艺污水处理厂有十几座，其中市政污水处理厂有8～9座。B10I|AK工艺采用了土池结构．使用HDPE防渗膜隔绝污水和地下水。系统一般由厌氧区、好氧区、沉淀区以及包含二次曝气的稳定区等4部分组成。曝气系统由浮在水面上的移动式曝气链及其底部悬挂的微孔曝气头组成(见图2)。选隔BlOLAKJ主鹰池图2引OLAK工艺图 中国亏丛z霜孙炜宁，王雪松，姚馨源：3种新型中小城镇污水处理技术的设计比较2012年第1期2)BIOLAK工艺特征。BIOLAK工艺属于活性污泥法的一种，重点在于提高曝气装置的效率和降低工程的土建造价。该工艺节省投资，工艺流程简洁，处理效率高，耐冲击负荷能力强，易于管理，适合于中、小型污水处理厂。1．3Bio—Dopp工艺1)Bio—Dopp工艺简介。Bio—D0pp工艺是1988年德国恩格拜环保技术公司开发的一项污水处理技术。该工艺主要是通过特殊材料制成的可防止堵塞的曝气系统、生物除磷系统、空气提升系统及快速澄清装置，将生物脱氮除磷、有机物的氧化去除、污泥的硝化稳定等各工艺全部协调在同一反应池内同时进行口1(见图3)。图3Blo—Dopp工艺图2)Bi0一Dopp工艺特征。Bio—Dopp工艺把曝气池与二沉池协调组合在单池内，池内各部分完成污水处理的不同工艺过程。该工艺在低溶解氧(0．1～0．3mg／L)条件下实现有机物的需氧降解、同时硝化反硝化生物脱氮、泥水分离、反硝化生物除磷等。该工艺具有工艺流程简单，抗污泥膨胀，耐冲击负荷能力强，处理效率高，运行能耗低，维护管理方便，工程投资省等技术优势，适合中小城镇污水处理厂。2新型污水处理技术的工程化分析上述3种新型处理工艺均为我国近年来引进的先进污水处理工艺，工艺特征突出，技术优势明显。其中BIOLAK技术已在我国实施了多项工程，积累了较多的设计、施工及管理经验；而其他2种工艺则相对缺乏值得借鉴的经验。在相同水质、水量条件下，从技术、经济方面分别对3种工艺进行工程化分析，为中小城镇水厂的工程决策及工艺选择提供参考依据。参考现有中小城镇污水处理厂的设计规模，本次设计进水水量为1．0×104m3／d。设计进水水质参考北方地区中小城镇污水水质情况，出水水质执行GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级B标准(见表1)。表1设计进、出水水质对照表mg／Ll项目CODBOD5SSTNNH3一N邛l进水水质40020045354l出水水质60208(15)l2．1CWSBR工艺工程化分析CWSBR反应池为钢筋混凝土形式，处理规模为1．0×104m3／d，总变化系数K=1．20。采用2座cwsBR反应池。单池尺寸为池长×宽×深=33m×37m×6m，有效水深5．5m，总有效容积14652m3。各技术参数见表2。表2CWSBR工艺反应池技术参数表类别数量性能参数将控制区的污水提升至反应区，Q=反应区进水泵1台1182m3／h，H=0．83m，Ⅳ=10kW，运行时间为0．95h／周期安装在反应区，用于厌氧反硝化搅拌，三低速推流2台叶叶轮直径D=2100mm，转速为31r／IIlin，搅拌器电机功率为4．3kw，运行时问为O．95h／周期控制区与平衡区各安装2台，间歇式工作，叶轮直径D=620mm，转速为潜水搅拌机4台480r／min，电机功率为4．0kw，控制区运行时间为O．95h／周期，平衡区运行时间为O．3h／周期恒水位滗水器1台型号u}500，Q=1400m3／h，电机功率为0．37kW，运行时间为1min／周期经生化处理后的清水通过重力自流到反应区l台出水泵的井筒中，然后由出水泵将清水出水泵提升至平衡区，Q=1125m3／h，日=0．55m，Ⅳ=10kw，运行时问为1h／周期将cwsBR反应区内的剩余污泥排入到剩余污泥泵1台污泥浓缩池，Q=120m3／h，日=8m，Ⅳ=5．5kw，运行时间为O．25h／周期管式曝气器288根Q=8～12m3／h，毋=65mm，三=1000mm水力帆2套尺寸按池形单独设计D0仪1套红外反射仪2套近期鼓风机房尺寸为22m×12m×7．2m，3台Q=43．07m3／min，P=63．7kPa，Ⅳ=鼓风机(2用75kw，运行功率为52．5kw，运行时间为1备)10．88}∥d注：Q为流量，日为扬程，P为压力，Ⅳ为电机功率。2。2BlOLAK工艺工程化分析BIOLAK工艺为地上式砌石反应池形式，处理规模1．0×104m3／d，K=1．20。生化池1座，几何尺寸为79m×38m×5m，有效容积15000m3，停留时间21．72h，有效水深日=4．5m，泥龄L=16d，污泥负荷F。(BOD5／MLsS)=0．079～0．100kg／(蝇·d)，容积负荷F。(BOD)=0．28～0．35kg／(m3·d)，污泥浓度(MLSs)=3500mg／L，氧气需求量为l478kg／d。BIoLAK生化池包括4个部分：缺氧酸化池、曝气27 中国彳丛z柱孙炜宁，王雪松，姚馨源：3种新型中小城镇污水处理技术的设计比较2012年第1期池、沉淀池和稳定池，各池间以浮动挡墙分隔。功能：生物反应池降解原水中的有机污染物，去除氨氮、磷等污染负荷，同时进行泥水分离，澄清污水。反应池技术参数见表3。表3BIOLAK工艺反应池技术参数表类别性能参数厌氧除磷区有效容积3000m3，水力停留时间2．4h，内设可提升式水下螺旋搅拌器2台澄清区单池设计流量Q=347L／s，有效容积6300m3，污泥负荷g=0．9m3／(m2·h)，有效水深^=4．5“稳定区单池设计流量Q=347Ⅳs，有效容积5840m3，停留时间4．67h罗茨风机，2台(1用1备)，单台风量Q=鼓风机83．8m3／min，风压P=101．3kPa，功率为100kw生物反应区，B10IJAK曝气链8套；澄清区，漂浮式污泥抽取系统2套，每套Q=625m3／h，Ⅳ=12kw，污泥回主要设备流比100％；后曝气，B10LAK曝气链1套；生物反应池回流污泥渠道，剩余污泥泵1台，单台流量Q=72m3／h，扬程日=5m2．3Bio—Dopp工艺工程化分析Bio—Dopp反应池为钢筋混凝土形式，处理规模1．0×104m3／d，K=1．20。采用1座生化池；几何尺寸为46m×23m×6．5m，有效容积6877m3。停留时间fHRT=14．57h，有效水深日=6m，泥龄n=16d，污泥负荷n(BOD5／MLss)=o．04一o．05kg／(kg·d)，容积负荷F，(COD)=0．82kg／(m3·d)，污泥浓度(MLss)=5000—7ooom∥L，需氧量600kg／d，氧传递效率35％，罗茨风机2台(1用1备)，单台风量Q=40．6m3／min，风压P=44．1kPa，功率65kw。Bio—D叩p生化池包括4个部分：快速澄清池、气提区、曝气池、除磷池。33种工艺的技术经济比较经过工程设计，从技术和经济角度对3种处理工艺进行对比分析(见表4)。从表4的技术经济对比可见，在技术上，3种工艺均可以满足GB18918q002中一级B排放标准要求，但Bio—Dopp工艺因耐冲击负荷能力强，运行费用低，且出水稳定可靠等方面更胜一筹。在经济上，Bio—Dopp工艺经济投资及运行费用明显低于其他两种工艺。在占地面积上，Bio—Dopp工艺占地小，明显优于CWSBR工艺及B10LAK工艺。在运行电耗上看，Bio—Dopp工艺也优于其他工艺，符合国家规定的节能减排战略。4结语1)在我国新的城市发展战略指导下，中小城镇的28表4三种工艺经济技术比较表比较内容BLOLAK工艺CwSBR工艺Bio—Dopp工艺1)工艺集约1)采用鼓风曝1)处理效果化，流程简洁，气供氧及维持池佳，运行费用低；占地小，管理方内流速，曝气电耗2)工艺流程简便，维护费量大，占全厂总电洁，监测环节少，用低；耗的60％以上：投资低；2)处理效率2)水池深度较3)运行灵活，高，出水水质工艺浅，施工方便；模块化设计，可好，具有很好的特点3)容易产生污实现不同的处理脱氮除磷效果；泥膨胀，需加生物目标，利于深度3)污泥不会选择器来防止；处理；发生污泥膨胀。4)抗冲击能4)污泥稳定，污泥产量较少，力强；易于处理；污泥稳定；5)构筑物多、5)适应寒冷地4)耐冲击负区运行条件，低荷能力强，处理占地大效果稳定；温脱氮技术优良5)能耗低，运行费用低工程建设费用840l020800／万元单位成本／1．5301．2100．795兀‘m。运行电影0．3520．3050．243kW．h．m一3实际占30562496845地／m2污水处理设施建设将成为未来一段时间内的热点。而中小城镇的特点又决定了这些项目具有投资及占地受限、设计施工及管理经验不足、污水水质水量波动大、冲击负荷高等难点。2)我国中小城镇污水处理技术研究起步较晚，缺乏建设及管理经验，更谈不上规范和标准的指导，因此有必要在吸收引进国外先进处理技术的同时进行系统化的工程技术参数分析，为工程设计和实施提供参考依据。3)CwsBR、BIOLAK及Bio—Dopp3种新型处理工艺均为我国近年来引进的先进污水处理工艺，工艺特征突出，技术优势明显，对中小城镇污水处理厂较为适用。4)经过工程设计和技术、经济对比分析，3种处理工艺均可以达到GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级B标准，其中Bio—Dopp工艺耐冲击负荷能力强、占地面积小、工程投资及运行费用低、且出水稳定可靠，更胜一筹。5)本文仅根据一般性意义上的中小城镇污水处理项目进行工程化分析。我国地域广阔，城镇发展建设条件迥异，各项工程仍需根据各自特征进行单独研究，并进行适当改进，从而优选各自适用的工艺方案。(下转第31页) 中回彳政工靠肖涛：南昌市沿江中、北大道连通工程排水设计2012年第1期南泵房雨水泵选用Q800—15—55型水泵5台，4用l备，每台泵流量800m3／h，扬程15m，电机功率55kw。北泵房雨水泵选用Q360—15—30型水泵4台，3用1备，每台泵流量360m3／h，扬程15m，电机功率30kw。2座泵房的废水泵均选用Q36—20一5．5型水泵2台，1用1备，每台泵流量36m3／h，扬程20m，电机功率5．5kw。根据GB50014—2006《室外排水设计规范》规定，雨水泵房集水池容积按最大1台泵开30s抽升水量计算，但考虑水泵间距、安装、检修方便等因素，最终集水池的有效容积约为最大1台泵开15min的抽升水量，满足最小容积的要求。集水池前进水渠上各设置人工格栅1台，用以保护泵机运行安全，格栅有效宽度2．5m，栅条净距30mm，安装角度60。。图2为南泵房进水方向剖面图。由知茄苫．2113轴流风机19．7m20．7m．．■■穗∈■I19．2王。2⋯⋯20·2m(轨底)f0藓泵房门前现场控制室嬲挈设检修用港湾停靠站闸阎、。伸缩节及止画商14．9m／时js．!m‘，——?废水收集明沟：——R=75格栅操作平台，1Q：!卵耍沓泵位9．1I旷9．O粤’——姆警聪汾：蝴霎淼秉位l=8×Ⅳ=l800×1000-相邻隧道来水——一．z：i{511—15幺．5mr弼耳～25007000图2南泵房进水方向剖面图泵房内设有一体化液位计、自动控制设备，所有水泵均采用就地、自动和管理房远程控制3种运行模式。泵房内同时设有消防、通风、监控系统。(上接第28页)参考文献：[1]张晓明．论中小城镇污水处理[J]．北方环境，2010，22(1)：10一12．另外，由于隧道沿线外部原有排水系统为截流式合流制排水系统，为提高隧道的防涝等级，同时避免对外部截污系统造成太大冲击，通过1根专用雨水管道将2座泵房的雨水就近向南排至抚河；废水泵(消防废水、冲洗废水、结构渗入水)出水管就近接人外部截污管道。图3为北泵房出水方向剖面图。24．60m7K历孓历孓衮0瓜巧孓_氐巧孓巧i云子衮-贰-忒巧孓衮-燹通过隧道专用排水管排至抚河排至外部截污管图3北泵房出水方向剖面图4结语本工程于2010年9月开工建设，2011年9月正式竣工通车。排水系统目前运行良好，暴雨时无积水现象，特别是隧道内收水系统较为隐蔽、美观，且不影响行车舒适性。不过也发现一个问题，由于4股隧道均为单向通行隧道，所以设计的废水收集系统理想化地仅在隧道暗埋段的横坡较低侧设置了半圆弧排污明沟，但是隧道横坡较高侧局部点难免渗水，虽然该渗水最终可以通过横坡流至较低侧的排污沟，可是局部路面有流水痕迹，影响美观。经过后期改造，在横坡较高侧增设了排污沟，将其就近引入已有排水系统。因此在类似隧道的设计中，建议不论隧道横坡为单向坡或双向坡，均须在两侧设置排水沟。[2]王德河，唐立军，沈小维．cwsBR工艺处理市政污水工程的设计与运行[J]．中国给水排水，2009，25(16)：29—32．[3]BERENDSD，HSALEMs，VANDERROESTHF，eta1．B00stingnitri矗cationwithtlleBABEtechnology[J]．watersciTechnol，2005，52(4)：63—70．31'