某縣縣城污水處理工程可行性研究報告(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ，同時還會對曝氣器產生不利影響。 （ 3）在有污泥消化的系統中，將會有大量砂粒進入污泥消化池，沉積在其底部，減少其有效容積，很難消除。 工程設計中，通常以對 d≥。現行《室外排水設計規范》明確規定 “按去除相對密度 、粒徑 粒設計 ”。 目前最常用的沉砂池型式有曝氣沉砂池和旋流沉砂池。 旋流沉砂池 旋流沉砂池主要有鐘氏及比氏兩種。其優點是： 布置緊湊、占地小。 有機物的分離效果也很好。 相對于曝氣沉砂池而言，沉砂過程沒有污水 “預曝氣 ”，不必擔心會提高污水的溶解氧濃度和消耗水中的快速降解有機物，對后續的厭氧和缺氧反應池產生不利的影響。近十多年來，國內污水處理廠大多采用除磷脫氮的強化二級處理工藝，多采用旋流沉砂池。 汪清縣縣城污水處理工程可行性研究報告 工程方案論證 16 旋流沉砂池的缺點是： 因尺寸小、水力停留時間較短，對于水量變化或者砂量沖擊負荷過大的進水難以 適應，應用于分流制系統污水處理效果尚可，不宜在合流制污水系統中應用。 對細小砂粒的去除效果不甚理想。這種沉砂池的設計條件原是 50目（ ）以上砂粒的去除率均＞ 95％，對 70－ 50目（ ～ ）時，去除率 ≥85％。達不到我對沉砂池的基本要求。 近年來國內雖多有應用，但少有運行效果令人滿意的，各地普遍反映出砂量明顯偏少，不同程度地存在砂粒進入后續處理構筑物的情況，其中采用國產設備者問題更顯嚴重，有此多年從未能正常除砂。 沒有撇油、除渣措施，對污水中油脂和浮渣沒有去除效果，對于 SBR、UNITANK和三溝氧化溝等不設專門二沉池的污水處理工藝，浮渣在系統內始終無法除去，問題更顯突出。 曝氣沉砂池 國內應用的比較早的是曝氣沉砂池，但 90年代以后，隨著國外設備的引進，逐步被旋流式沉砂池所取代。 這種沉砂池的主要優點是： 對細小砂粒的去除率比較高，并可根據進水條件和出水要求改變設計，達到不同的要求。 運行穩定，對流量和砂量的沖擊負荷適應性較強。 有機物分離效果高、攜帶的有機物較少。 有較好的去除油脂和浮渣的作用，可大大減少后續處理單元管道的堵塞和管理的麻煩。 這種沉砂池的 缺點主要有兩點： 占地較大 有專家認為曝氣過程有可能提高污水的溶解氧值，并可能消耗掉污水中部分快速降解的有機物，對后續的厭氧生物池的工作產生不利影響。雖然這種影響和程度并未見有人作過定量研究的報道。相反，國內外多處采用曝氣沉砂池的污水處理廠多年運行結果并未發有什么明顯不利的影響。 汪清縣縣城污水處理工程可行性研究報告 工程方案論證 17 北京、西南、上海等多家兄弟市政設計院的專家，在這方面看法都基本相同，主張更多的采用用曝氣沉砂池。最近正在緊張施工的 170萬 m3/d規模的上海竹園污水處理廠就采用了曝氣沉砂池，而且曾獲建設部優秀設計二等獎的青島團島污水處理廠 也是采用曝氣沉砂池。 因此，本工程推薦采用曝氣沉砂池。 供氣方式采用不銹鋼穿孔管，空氣由專用鼓風機供給。刮砂橋工作由 PLC自動控制，可定時刮砂也可連續運行。缺點是由于溶解氧的作用會去除少部分的有機物。但通過對一此處理廠運行情況的了解，曝氣沉砂池的曝氣作用對后續處理構筑物的影響不是很明顯。 二級處理工藝 污水處理工藝是污水處理廠的關鍵，處理工藝的選擇是否得當，直接關系到處理廠出水水質、運轉是否穩定、運轉成本的高低和管理的難易。因此，必須結合實際情況慎重地選擇適當的工藝，以達到最佳效果。 污水處理廠的工藝選擇應 根據進水水質、出水要求、污水廠規模、污泥處置方法及當地的溫度、工程地質等因素綜合考慮后確定。 污水二級處理方案選擇 XX污水處理廠二級處理進水水質、出水水質和各項污染物的去除率見下表： 指標 BOD5 CODcr SS TN NH4N TP 進水水質 180 320 300 35 25 3 出水水質 20 60 20 20 8 1 處理效率 (%) % % % % 68% % 從上表可以看出，本工程單純采用物理方法顯然已不能滿足處理要求，必須采用帶脫氮除 磷的生化二級處理來達到預期的處理效果。 污水的脫氮除磷可供選擇的處理方法通常有生物處理法及物理化學法二大類。物理化學法由于需投加相當數量的化學藥劑，有運行費用高、殘渣量大難處汪清縣縣城污水處理工程可行性研究報告 工程方案論證 18 置等缺陷，因此，城市污水處理一般不推薦采用。 XX 污水處理廠二級處理進水水質 BOD5/CODcr 的比值為 ，屬于易生化范圍，另外從 BOD5/TN= 及 BOD5/TP=60 比值來看，采用生物降解法去除 N、 P 是可行的，但要輔以化學除磷。而生物處理又可分為活性污泥法和生物膜法二種。 ? 活性污泥法：是以活性污泥為主體的污水處理法， 它于 1914 年在英國曼徹斯特市建成試驗廠以來，已有八十多年的歷史。隨著工程實踐中的應用和不斷改進，特別是近三十多年來，在對其生物反應和凈化機理進行廣泛深入研究的基礎上，活性污泥法得到了很大的發展。活性污泥法的最基本流程是向污水中注入空氣進行曝氣，并持續一段時間后，污水中即生成一種絮凝體，這種絮凝體主要由大量繁殖的微生物群體所構成，它易于沉淀分離，并使污水得到澄清，這就是“活性污泥 ”。它的主要構筑物是曝氣池和二沉池。需處理的污水與回流的活性污泥同時進入曝氣池成為混合液，隨著曝氣池注入空氣進行曝氣，使污水與活性 污泥充分混合接觸，并供給混合液以足夠的溶解氧，在好氧狀態下，污水中的有機物被活性污泥中的微生物群體分解而得到穩定，然后混合液進入二沉池，在池中，活性污泥與澄清液分離后，一部分回流到曝氣池進行接種，澄清液則溢流排放，在整個處理過程中，活性污泥不斷增長，有一部分剩余污泥需要從系統中排除。 ? 生物膜法：是土壤自凈的人工化，是使微生物群體附著于其它物體表面上呈膜狀，并讓它和污水接觸而使之凈化的方法。利用生物膜凈化污水的設備統稱為生物膜反應器。根據污水與生物膜接觸形式的不同，生物膜反映器分為生物濾池、生物轉盤及其它 生物接觸氧化法設備，它們的構造差異很大，但作用的基本原理是相同的。 活性污泥法脫氮除磷，具有處理效率高、處理效果好、運行穩定、運轉經驗豐富等優點，因此，對城市污水進行脫氮除磷，生物活性污泥法是首選方案之一。雖然生物濾池是一種先進的處理工藝，在中國已開始使用，但是其工程投資較高、運行管理要求高，一般用于占地緊、環境要求嚴的場合，本工程不推薦采用。 污水二級處理方案選擇的原則 ? 根據進水水質、水量以及受納水體的環境容量，綜合考慮 XX 縣的實際汪清縣縣城污水處理工程可行性研究報告 工程方案論證 19 情況，選擇處理效果好，具有除磷脫氮功能、低能耗、低運行費、低基建費、操作管理方便、工藝成熟的污水處理工藝。 ? 污水處理過程中的自動控制，力求安全可靠、經濟實用，提高管理水平，降低勞動強度，體現出一流的管理水平。 ? 能適應東北地區環境溫度低的大規模污水處理工藝，具有很強的抗沖擊負荷能力。 ? 工藝成熟、可靠，設備和設施使用年限長，操作和維修簡單，具有足夠的經驗以資借鑒。 生物脫氮除磷工藝 常規生物法能滿足 CODcr、 BOD SS 的去除率，但對氮、磷的去除率是有一定限度的，僅從剩余污泥中排除氮、磷，其去除率氮約 10～ 25%，磷約 12～20%，達不到本工程 進、出水水質和各項污 染物的去除率 要求，因此本工程二級污水處理必須采用脫氮除磷工藝。 （一）生物脫氮除磷工藝的歷史： ? 從 60 年代開始，美國曾系統地進行了氮磷物化處理方法研究，結果認為用物化法的缺點是耗藥量大，污泥多，處理大量城市污水經濟上不合算，因此著手研究生物法脫氮除磷。 ? 從 70 年代開始，采用活性污泥法脫氮已逐步實現工業化流程， 1977 年正式命名為 A/O 法。 A/A/O 法是在其基礎上進一步研究開發而成的生物脫氮除磷工藝流程。 ? 我國從 70 年代后期開始開展生物脫氮除磷研究，在 80 年代后期實現工業化流程，目前常用的生物脫氮 除磷處理工藝有 A/A/O 法、 SBR 法及 CAST 法、氧化溝法等，均取得較好效果。 （二）生物脫氮除磷原理： （ 1）生物脫氮 氮是蛋白質不可缺少的組成部分，因此廣泛存在于城市污水之中。在原污水中，氮以 NH3N 及有機氮的形式存在，這兩種形式的氮合在一起稱之為凱氏氮，用 TKN 表示，在厭氧或好氧條件下，污水中有機氮易被水解成為氨態氮。而原汪清縣縣城污水處理工程可行性研究報告 工程方案論證 20 污水中的 NOXN（包括亞硝酸鹽 NO2和硝酸鹽 NO3在內）幾乎為零。 氮也是構成微生物的元素之一，一部分進入細胞體內的氮將隨剩余污泥一起從水中去除。這部分氮量約占所去除的 BOD5的 5%。因為氮在水體中是藻類生長所需的營養物質，容易引起水體的富營養化，因此氮是污水處理廠出水的主要控制指標之一。 在有機物被氧化的同時，污水中的氨氮在溶解氧充足、泥齡足夠長的情況下被進一步氧化成硝酸鹽或亞硝酸鹽。反硝化菌在缺氧的情況下可以利用硝酸鹽（ NOxN）中的氧作為電子受體，氧化有機物，將硝酸鹽中的氮還原成氮氣（ N2）或 N2O，從而完成污水的脫氮過程。 由此可見，要達到生物脫氮的目的，完全硝化是先決條件。因為硝化菌屬于自養菌，其比生長率 μn明顯小于異養菌的比生長率 μh，生物脫氮系統維持硝化的必要條 件是 μn≥μh,也就是說系統必須維持在較低的污泥負荷條件下運行，使得系統的泥齡大于維持硝化所需的最小泥齡。 反硝化必須在硝化反應完成后進行，但是按照硝化 → 反硝化的順序進行反應，即采用后置反硝化的形式，反硝化時，微生物主要依靠內源細胞成分作為反硝化碳源，使得反硝化速率很低。為了提高反應速率必須另向污水中投加碳源，例如甲醇，以增加反硝化速率。采用外加碳源的后置反硝化的優點是能夠達到很高的脫氮率，使得出水中的 TN 含量很低。缺點是增加了投加設備和投加有機碳的費用；要得到較高的反應速率需要投加過量的有機碳，使得出水中 有機碳的含量增加，往往需要進行脫碳處理；外加有機碳使得剩余污泥量有所增加。 為了克服后置脫氮的缺點，目前常用前置脫氮工藝，如 A/O 法，其原理是將硝化好的富含硝酸鹽的混合液回流至曝氣池前端的缺氧段，利用進水中的有機物作為碳源進行反硝化。因為進水中的碳源充足，反應速率較高，在脫氮的同時還可以使污水中大量的有機物氧化分解，使有機物的降解和脫氮在工藝流程上得到統一。所以技術上是合理的，運行上是經濟、可靠和高效的。 （ 2）生物除磷 生物除磷是處理系統中的聚磷菌在厭氧條件下，受到壓抑而釋放出體內的磷酸鹽，產生能量用以吸 收低級脂肪酸等快速降解有機物，并轉化為 PHB（聚 β羥基丁酸）儲存起來。當這些聚磷菌進入好氧條件時就降解體內儲存的 PHB 產汪清縣縣城污水處理工程可行性研究報告 工程方案論證 21 生能量，用于細胞的合成和磷的吸收，形成富含磷的污泥，以剩余污泥形式排出系統，從而達到除磷的目的。生物除磷的優點在于不投加化學藥劑，不增加剩余污泥量，處理成本較低。缺點是除磷效果不如化學法徹底，為了避免剩余污泥中磷的再次釋放，對污泥處理工藝的選擇有一定的限制。 據文獻介紹，在厭氧段釋放 1mg 的磷吸收儲存的有機物，經好氧分解后產生的能量用于細胞合成、增殖，能夠吸收 2～ mg 的磷。因此磷的 吸收取決于磷的釋放，而磷的釋放取決于污水中存在的可快速降解的有機物的含量，一般來說，這種有機物與磷的比值越大，除磷效果越好。一般的活性污泥法，其剩余污泥中的含磷量為 ～ 2%，采用生物除磷工藝的剩余活性污泥中磷的含量可以達到傳統活性污泥法的 2～ 3 倍，通過排放剩余污泥從而達到除磷目的。 生物除磷工藝的前提條件是聚磷菌必須在完全的厭氧環境下進行磷的釋放，而后進入好氧階段才能增大磷的吸收量。因此，污水除磷的處理工藝必須在曝氣池前設置厭氧段。厭氧磷釋放和缺氧反硝化與好氧段進行的有機物降解、硝化、磷的吸收相結合，即 形成了目前國內外廣泛應用的 A/A/O 及各種變形工藝。 （ 3）本污水處理廠采用生物除磷脫氮的可行性 BOD5： N： P 的比值是影響生物除磷脫氮的重要因素，氮和磷的去除率隨著BOD5/N 和 BOD5/P 比值的增加而加大。 只有 BOD5/N3 時反硝化才能正常運行。在 BOD5/N=4～ 5 時氮的去除率 60%，磷的去除率也可達 60%左右， BOD5/N=7 時氮的去除率 70%，磷的去除率 70%。 對于生物除磷工藝，要求 BOD5/P=33～ 100，且 BOD5/N≥4。 XX 污水處理廠二級處理設計平均進水 BOD5=180mg/L、 COD=320mg/L、SS=300mg/L、 TN=35mg/L 、 NH3N=25mg/L， TP=3mg/L，進水 BOD5/TN 約為， BOD5/P 約為 60，是能夠達到要求的處理程度的。 污水二級處理方案的確定 從國內外污水處理技術的發展來看，改良 A2/O工藝、氧化溝工藝、 CAST等諸多工藝不僅具有去除有機污染物功能，而且還具有不同的除磷脫氮效果。建設部、國家環境保護局、科技部印發的《城市污水處理及污染防治技術政策》中汪清縣縣城污水處理工程可行性研究報告 工程方案論證 22