某經濟開發區城市污水處理工程可行性研究報告(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 止供氧，沉淀期或排水階段都可以發生反硝化。進水初期、高濃度的碳有機物首先消耗池內溶解氧，反硝化以后污水中碳源有機物作為電子供體，將池內NO3N還原為N2，逸出水面，在反應后期，達到硝化階段，污水中含碳有機物濃度已大為減少，這時可減小或停止曝氣，可以利用內源碳進行反硝化。在沉降期和排水期所發生的反硝化也是利用內源碳作電子供體。在選擇區活性污泥也會吸附污水中有機物并以多聚物形式貯存起來。當反應達到部分硝化后，減少或停止向混合液中供氧，則貯存碳源釋放。反硝化菌可以利用釋放的貯存碳源進行CASS系統所特有的利用貯存碳源反硝化。從圖圖6可以清楚看出，可以達到徹底的除氮，氨氮在出水中可以控制在4 mg/l以下，而TKN總量雖也可以在4mg/l以下， 但質量多少仍與潷水時段有關。在靜止沉淀一個半小時后，DO迅速降低（圖8），導致氨氮平衡的動力過程逆轉而使其含量在最后半小時迅速上升。為此，我們再作了SBR反應池內氨氮的空間分布（圖9）。圖中從左至右表示從進水到出水（Y軸則表示池深）。可以看出氨氮從進水到出水指數遞減。在接近污泥層時最高，因此潷水深度在此時了決定出水水質，這顯然有助于設計值的優化。u 磷的動力學過程生物除磷是污水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，產生能量用以吸收有機物，并轉化為PHB（聚β羥丁酸）。當聚磷菌進入好氧條件下時就降解體內儲存的PHB產生能量，隨剩余污泥一起排出系統，從而達到除磷的目的。生物除磷的優點在于不增加剩余污泥量, 缺點是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。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～。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，有機物與磷的比值越大，除磷效果越好。一般的活性污泥法，～2%，采用CASS工藝, 剩余活性污泥中磷的含量可以達到傳統活性污泥法的3倍。由圖11可以發現，磷在與污泥達到動態平衡后其動力過程將主要受制于反應池內的磷的生物循環，外源性磷的貢獻（如果是恒定的3mg/l的話）將極其微弱。從磷酸在選擇池及混合池的時序分布（圖4）可以看出，可溶解性磷相當穩定，~3 mg 之間，而其總量則由污泥生物性貯磷控制。反應池曝氣時降磷菌利用有機物氧化放出的能量，大量吸收混合液中的磷，以聚磷酸鹽的形式儲存于體內，水中的磷轉移到污泥里，沉淀時處于缺氧狀態，除磷菌尚未將吸收的磷大量釋放，即已完成排泥，從而達到去除水中磷的目的。至潷水時污泥層呈厭氧狀，DO和NO3均接近零，除磷菌將體內的聚磷酸鹽水解，釋放出正磷酸鹽和能量，有利于進一步充分吸磷。即使微生物在反應池中不斷地進行厭氧和好氧，交替運行可實現生物除磷。從最終出水水質看，整個生物動力過程仍然可以證實，在通過實驗優化后的CASS反應流程后，磷的去除是十分理想的。在選擇潷水深度，磷酸為恒量(圖7)，這是可以達到除磷的動力學依據。u BOD5的去除污水中BOD5的去除是靠微生物的吸附作用和微生物的代謝作用，然后對污泥與水進行分離完成的。活性污泥中的微生物在有氧的條件下將污水中的一部分有機物用于合成新的細胞，將另一部分有機物進行分解代謝以便獲得細胞合成所需的能量，其最終產物是CO2和H2O等穩定物質。這也就是污水中BOD5的降解過程。在這種合成代謝與分解代謝過程中，溶解性有機物直接進入細胞內部被利用。而非溶解性有機物則首先被吸附在微生物表面，然后被酶水解后進入細胞內部被利用。由此可見，微生物的好氧代謝作用對污水中的溶解性有機物和非溶解性有機物都起作用，并且代謝產物是無害的穩定物質，因此可以使處理污水中的殘余BOD5濃度很低。在污泥負荷≤d時，就很容易做到出水BOD5保持在20mg/L以下。綜觀整個過程，圖11再次顯示內源BOD的重要性。大量的BOD與氮、磷一起被“固定”在反應池內以達到設計所要求的F/M值，從而使微生物在一定的動力強度下有序地運行。這也是CASS工藝設計可以進一步優化的動力學前提。u CODcr的去除污水中CODcr去除的原理與BOD5基本相同。本項目的進廠污水是由生活污水及工業廢水組成，兩者比例根據招標文件中擬定的進水指標，其BOD5/，污水的可生化性很好，采用CASS工藝完全能夠達標。 污泥處理工藝選擇及處理方案比較污水處理過程中產生的污泥，有機物含量較高，并且很不穩定，易腐化，含有大量病菌及寄生蟲，若不經妥善處理和處置將造成二次污染，必須進行必要的污泥處理和處置，污泥處理的目的是：（1）減少部分有機物，使污泥穩定化；（2）減少污泥體積，降低污泥后續處置費用。（3）盡可能利用污泥中可用物質，回收能源。目前國內外城市污水處理廠污泥最終處置和利用不外乎農用、衛生填埋、焚燒、拋海以及經必要的處理后作建材利用的幾種途徑，其中焚燒和拋海的方法受到能源消耗、海洋污染、地域等因素的限制不予提倡。污泥利用于建材的試驗，近年來雖進行了不少研究，還停留在試驗階段，尚未進入生產應用階段。因此，目前城市污水廠污泥的出路還是應立足于農業應用以及衛生填埋的方法。城市污水廠污泥由于有機物含量高，有較大的肥用價值，長期以來在污泥農用方面做了大量工作，但是化肥的使用在農業上已相當普及，與化肥相比，污水處理廠污泥由于含水率偏高，在運輸、儲存和使用中帶來諸多不便，同時農用污泥大多不經必要無害化處理，造成了一些環境污染或疾病傳布的問題，影響了農民使用積極性。所以，污水處理廠污泥作為農用必須加強對衛生標準的控制，一般可經過中溫消化處理方法。污泥的衛生填埋是解決污水處理廠污泥的另一途徑。由于填埋處置具有適用范圍較廣、技術、工藝、設備較簡單，運行管理較方便等優點，特別是與城市生活垃圾一起處置更是一種比較經濟可靠的處理方式。選用該方法處置污泥，在實施中必須采用衛生填埋技術，包括:防滲襯層、表層封土及滲出水、氣體的收集處理設施，防止二次污染的產生。城市污水處理廠污泥用衛生填埋的方式處置，則污泥原則上可不考慮中溫消化，但必須進行污泥濃縮及脫水，盡可能減少污泥體積。本工程污泥處置工藝選擇采用衛生填埋。城市衛生填埋是另一系統工程不屬于本項目范圍。根據工程的污泥處理要求，擬采用的污泥處理工藝流程為：剩余污泥→污泥濃縮池→污泥脫水→外運衛生填埋。剩余污泥→污泥濃縮、脫水一體化→外運衛生填埋。根據以上污泥處理工藝，因污泥脫水設備的不同采用以下三個方案進行污泥脫水處理方案比選。帶式壓濾機方案帶式壓濾機是連續運轉的固液分離設備，污泥投加聚凝劑絮凝，經重力脫水，濾布輥輪擠壓脫水后，泥餅隨濾布運行到卸料輥時落下。離心脫水機方案污泥從空心轉軸的分配孔進入離心機，依靠轉筒高速旋轉產生的離心力利用固液比重不同達到分離固液的目的。帶式濃縮脫水一體機方案將濃縮與脫水兩種功能組合在一個系統中進行污泥處理，污泥首先進入濃縮機，在濃縮機入口處形成泥卷，污泥中的水通過重力進入濾出液池，轉鼓內的螺旋輸送機將濃縮后的污泥送至壓濾機進行脫水。由于本工程污泥量較少，經比選污泥處理方案推薦剩余污泥→污泥濃縮、脫水一體化→外運衛生填埋。污泥脫水設備選擇帶式濃縮脫水一體機。 深度處理工藝選擇深度處理工藝段主要包括混凝沉淀，過濾，消毒幾個部分。 混凝沉淀生物除磷是一種相對經濟的除磷方法，所以要達到穩定的出水標準，常需要采取化學除磷措施來滿足要求。在混凝沉淀工藝段利用化學除磷的原理，結合選擇混凝藥劑，即穩定出水中磷指標的控制又去除水中懸浮物的目的，達到一舉兩得的作用。根據化學沉析反應的基礎，為了生成磷酸鹽化合物，用于化學除磷的化學藥劑主要是金屬鹽藥劑和氫氧化鈣(熟石灰)。許多高價金屬離子藥劑投加到污水中后，都會與污水中的溶解性磷離子結合生成難溶解性的化合物。出于經濟原因，用于磷沉析的金屬鹽藥劑主要是Fe3+、Al3+和Fe2+鹽和石灰。這些藥劑是以溶液和懸浮液狀態使用的。二價鐵鹽僅當污水中含有氧，能被氧化成三價鐵鹽時才能使用。Fe2+在實際中為了能被氧化常投加到曝氣沉砂池或采用同步沉析工藝投加到曝氣池中，其效果同使用Fe3+一樣，反應式如式3?！　　　　　　　　l3++PO43→AlPO4↓ pH=6～7　　　　　　　式2　　　　　　　　　Fe3++PO43→FePO4↓ pH=5～　　　　　　式3與沉析反應相競爭的反應是金屬離子與OH的反應，所以對于各種不同的金屬鹽產品應注意的是金屬的離子量，反應式如式5?！　　　　　　　　l3++3OH→Al(OH)3↓　　　　　　　　　　 式4　　　　　　　　　Fe3++3OH→Fe(OH)3　　　　　　　　　　　 式5金屬氫氧化物會形成大塊的絮凝體，這對于沉析產物的絮凝是有利的，同時還會吸附膠體狀的物質、細微懸浮顆粒。需要注意的是有機物在以化學除磷為目的化學沉析反應中的沉析去除是次要的，但在分離時有機性膠體以及懸浮物的凝結在絮凝體中則是決定性的過程。沉析效果是受PH值影響的，金屬磷酸鹽的溶解性同樣也受PH的影響。～，～，因為在以上PH值范圍內FePO4或AIPO4的溶解性最小。另外使用金屬鹽藥劑會給污水和污泥處理還會帶來益處，比如會降低污泥的污泥指數，有利于沼氣脫硫等。 過濾幾種常見的過濾方式深床過濾速砂濾占地面積大，建設投資高縮多孔介質過濾間歇式多孔介質濾料循環式多孔介質濾料過濾篩濾或微濾機濾布過濾過濾微濾、納濾、超濾、反滲透造價高，易污染設計采用濾布過濾工藝中先進的過濾形式，纖維轉盤濾池。其結構如下圖所示：纖維轉盤濾池的運行狀態包括：過濾、反沖洗、排泥狀態。（1）過濾：整個過程為連續；（2）反沖洗：根據液位變化，PLC自動控制，瞬時只有池內單盤2％的面積被反沖洗；（3）排泥：PLC控制，自動排泥。纖維轉盤濾池的優點：1. 濾布選擇——針對不同水質，選擇不同濾布2. 進水堰設計——消能，低擾動3. 出水堰可調節設計——適應不同水質4. 濾盤設計——模具化5. 反抽吸系統的設計——低磨損，保留沉積泥過濾效果6. PLC自控系統——觸摸屏顯示運行狀態及時間、可單、雙洗7. 防止綠藻生長設計 消毒方案的確定常用的消毒方式有液氯、次氯酸鈉、二氧化氯、紫外線等。消毒方法的詳細比較見下表：消毒方法比較表方法分子式優點缺點適用條件液氯Cl2具有余氯的持續性； 價值成本較高；操作簡單、投量準確原水有機物高時會產生有機氯化物，尤其在水源受有機污染而采用折點投加時； 結合氯消毒時產生氯酚味； 氯氣有毒，使用時需注意安全，防止泄漏液氯供應方便的地點漂白粉CaCCl2具有液氯的持續消毒的作用； 投加設備簡單；價格低廉； 漂粉精含有效氯60～70％，使用方便同液氯，將產生有機氯化物和氯酚味； 易受光、熱、潮氣作用而分解失效，須注意貯存； 漂白粉的溶解及調制不便； 漂白粉含量只有20～30％，因而用量大，設備容積大漂白粉僅適用于生產能力較小的水廠，漂白精使用方便，一般在水質突然變壞時臨時投加漂白精Ca(OCl)2二氧化氯ClO2不會生成有機氯化物； 較自由氯的殺菌效果好； 具有強烈的氧化作用，可去除臭、去色、氧化猛、鐵等物質；成本較低易引起爆炸； 操作管理要求高適用于各種類型的水廠通過對各種消毒方式的分析比較，確定采用二氧化氯消毒，接觸池投加。它具有消毒效果較好、投資較少、運行成本低、操作管理方便、投加靈活等特點。 污水處理工藝流程確定 綜上所述，確定某經濟開發區城市污水處理廠工藝流程圖如下圖所示： 除臭方案 臭氣來源根據污水處理的過程，臭氣來源主要分為污水處理系統合污泥處理系統。污水處理系統中臭氣源主要分布在進水泵房、預處理段。污泥處理系統中的臭氣來源主要分布在污泥濃縮、污泥脫水和污泥堆放、外運過程，由于對不穩定污泥進行壓縮、剪切作用，產生蛋白類生物高聚物，其分解產生大量臭氣。污水收集、處理設施中的主要臭氣來源為污水提升泵房、格柵、沉砂池和污泥處理部分的濃縮池、儲泥池、脫水間是除臭的重點；CASS曝氣池負荷低，一般不考慮除臭措施。 臭氣對環境的影響污水處理廠中污水、污泥產生的臭氣主要成分，見表3表32，某些惡臭物質的臭氣強度與濃度的關系，詳見表33。從表中看出一般污水廠的臭氣經過大氣擴散進入空氣中的污染物濃度是較低的，對人們的影響程度是輕微的。因本廠選址靠近生活區、學校，該廠址為對臭氣散發敏感地區。為消除臭氣污染影響，僅設置綠化隔離帶，是無法減少臭氣的污染影響，故必須采用空氣過濾除臭設施。污水產生的主要臭氣種類 表31污水產生的臭氣種類50m100m200m300m氨g/m3級別210硫化氨g/m3級別210污泥產生的主要臭氣種類 表32污泥產生的臭氣種類50m100m200m300m氨g/m321級別321硫化氨g/m3級別321污水產生臭氣的影響范圍 表33臭氣強度0級1級2級3級4級5級嗅覺感受感覺不到臭味勉強可感到臭味易感到微弱臭味感到明顯臭味感到較強臭味感到強烈臭味名 稱濃度PPM氨100甲硫醇硫化氫3甲基硫2甲二硫3三甲胺3丙