某縣城鎮(zhèn)污水處理工程處理工藝選擇分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u19266某縣城鎮(zhèn)污水處理工程處理工藝選擇分析案例 1246871.1城鎮(zhèn)污水處理常用工藝 1291501.1.1A/A/O+MBR工藝 1189091.1.2A/A/O+絮凝沉淀工藝 2244231.1.3改良Bardenpho+生物濾池工藝 2161031.1.4氧化溝+MBR工藝 356321.1.5A/A/O+混凝沉淀過濾工藝 4281831.1.6主要污水處理工藝比選 4212761.2工藝選擇 530451.1.1主體工藝選擇 5232821.1.2主體工藝介紹 6119651.3擬用工藝各種污染物處理去除率估算 61.1城鎮(zhèn)污水處理常用工藝我國城鎮(zhèn)污水處理最常用的工藝為生物處理技術(shù)。這是一種利用的微生物的代謝作用使污水中有機(jī)污染污染物質(zhì)和無機(jī)污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒無害物質(zhì)，最終使污水得到純凈的方法。微生物在自然界中廣泛存在，且處理污染物效果比傳統(tǒng)物理化學(xué)方法好得多。生物處理技術(shù)分為兩種：其中好氧生物處理技術(shù)包含三種方法，分別為生物膜法、活性污泥處理法、氧化塘；另一種技術(shù)是厭氧生物處理技術(shù)。而我國生活污水與工業(yè)廢水混合處理工藝應(yīng)用較多的生物處理技術(shù)工藝有A/O工藝、A/A/O工藝、UCT、AB法、SBR、氧化溝工藝等。1.1.1A/A/O+MBR工藝A/A/O是活性污泥法的代表，強(qiáng)調(diào)利用微生物降解有機(jī)物，其除磷脫氮效果更為顯著[4]。該運(yùn)行過程運(yùn)行價格低，結(jié)構(gòu)簡單，三區(qū)交替運(yùn)行，總水力停留時間短，從而防止了大量絲狀菌的生長，不易膨脹污泥。而且出口剩余污泥較小，沉降速率較好，能有效去除有機(jī)物的同時有效去除氮磷。除此之外，操作系統(tǒng)相對穩(wěn)定，易于管理，易于控制。與其他工藝相比，該工藝相對成熟，技術(shù)風(fēng)險小，易改造，操作靈活。該方法在除磷，除氮等方面也存在矛盾。因此，在同一系統(tǒng)中很難達(dá)到較高的脫氮除磷效率，要想提高效率，就需要對碳源進(jìn)行優(yōu)化利用，控制污泥齡期，調(diào)節(jié)污泥負(fù)荷對水質(zhì)的影響。A/A/O+MBR是指在A/A/O池對應(yīng)的好氧區(qū)增加MBR池，更換第二沉淀池進(jìn)行泥水分離。既能有效節(jié)約用地，又能將泥水與高濃度廢水分離，使前端生化處理工藝段能將污泥濃度提高到8g/L以上，有效提高生化反應(yīng)池負(fù)荷，從而達(dá)到整體節(jié)約用地的目的[5]。埋地式污水處理廠的建設(shè)成本高于以往。選擇節(jié)約用地的工藝可以有效降低建設(shè)成本。因此，隨著城市土地資源的短缺，越來越多的城市污水處理廠選擇MBR膜工藝。圖1.1A/A/O+MBR工藝流程1.1.2A/A/O+絮凝沉淀工藝A/A/O+絮凝沉淀工藝在污水處理過程中先將污水經(jīng)過厭氧工藝反應(yīng)池；利用易生物降解的有機(jī)物將廢水中的聚磷菌轉(zhuǎn)化為優(yōu)勢菌株。然后將廢水置于低氧工藝反應(yīng)池中，利用碳源反硝化菌將廢水中的氮氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)?。最后將廢水送入好氧工藝反應(yīng)池，絮凝沉淀深度處理將反應(yīng)池分為兩部分，各部分的冷凝所耗能不同。反應(yīng)細(xì)胞的第一部分促進(jìn)白斑的增加和致密化。第二部分反應(yīng)槽可以形成大的、致密的、均勻的白斑花，這些白斑花快速進(jìn)入預(yù)浸區(qū)域，大的預(yù)浸區(qū)域減緩了白斑花的移動。所以這樣不僅避免了白點(diǎn)的斷裂，而且避免該區(qū)形成渦流。在其濃縮部分，將剩余污泥從濃縮池的底部排出。圖1.2A/A/O+絮凝沉淀工藝流程1.1.3改良Bardenpho+生物濾池工藝改良Bardenpho工藝流程是由厭氧-缺氧-好氧-缺氧-好氧五段組成，第二個缺氧段是進(jìn)一步利用好氧段產(chǎn)生的硝酸鹽，以及剩余的碳源或者內(nèi)碳源來提高反硝化效果，最后在好氧段進(jìn)行氮?dú)獾拇得?。因?yàn)橄到y(tǒng)脫單效果較好，回流污泥的硝酸鹽量較少，對污泥的釋磷反應(yīng)影響小，所以整個系統(tǒng)有良好的脫氮除磷的功能[7]。該工藝深度處理系統(tǒng)為“絮凝沉淀+纖維轉(zhuǎn)盤過濾”工藝。但Ⅳ類水質(zhì)要求是COD≤30mg/L、BOD5≤6mg/L、TP≤0.3mg/L。因?yàn)檫@個具有不確定性，因此對該工藝工程進(jìn)行改造。由于在工程實(shí)際運(yùn)行中生化去除TN的效率達(dá)到80%，當(dāng)進(jìn)水TN達(dá)到70mg/L時，除生化系統(tǒng)改造導(dǎo)致出水TN穩(wěn)定在15mg/L以下外，還存在風(fēng)險[8]。因此，在對深度處理系統(tǒng)進(jìn)行改造時，必須兼顧有機(jī)物的進(jìn)一步去除和氮的進(jìn)一步去除。因此，在高度處理系統(tǒng)中設(shè)計了一種兼具除碳和除氮功能的新型生物過濾池，采用了脫氮(DN)生物過濾池和AE生物過濾池的組合工藝；反硝化生物濾池(DN)的主要功能是利用填料中的反硝化菌群將生化廢水中殘留的硝態(tài)氮進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為氮?dú)馊コ齌N。需要說明的是，當(dāng)水體BOD5/TN=1.0時，反硝化所需的碳源不足，因此該工藝在建設(shè)碳源投料設(shè)施時，碳源的投料點(diǎn)是生化缺氧池和反硝化生物過濾池中的兩個。反硝化生物濾池(DN)之后是曝氣生物濾池(CN)，其主要功能是在曝氣條件下利用填料中的好氧菌去除殘留的氨氮和有機(jī)物，使最終出水穩(wěn)定在準(zhǔn)Ⅳ級水質(zhì)[9]。圖1.3改良Bardenpho+生物濾池工藝流程1.1.4氧化溝+MBR工藝更換現(xiàn)有奧貝爾氧化溝設(shè)備，拆除沉淀區(qū)，形成生化組合池；其主要組成部分為厭氧區(qū)、缺氧區(qū)和好氧區(qū)，其主要功能是去除污水中的有機(jī)污染物和氮、磷等污染物。[10]首先，經(jīng)過預(yù)處理的出水與缺氧區(qū)的水同時排水，進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，隨之，饑餓高效活性污泥快速吸附原水中的可溶性有機(jī)物，這個方法能夠很好地水解難降解有機(jī)物[11]。同時，在厭氧條件下有效釋放污泥中的磷，提高活性，使污泥在好氧條件下大量吸收磷。反硝化細(xì)菌在缺氧環(huán)境下，以廢水中的有機(jī)污染物為碳源，將回流混合液中的大量硝態(tài)氮還原成氮，完成反硝化過程。同時BOD5濃度降低[12]。好氧區(qū)大量的活性污泥微生物會分解吸附水中的有機(jī)污染物，最終達(dá)到純凈。MBR膜池是利用膜對反應(yīng)池內(nèi)含泥污水進(jìn)行過濾，實(shí)現(xiàn)泥水分離，同時強(qiáng)化系統(tǒng)生化功能[13]。一方面，反應(yīng)池中的微生物被膜截留，大大提高了池中的活性污泥濃度，使污水分解的生化反應(yīng)更快，更充分；另一方面，出水清澈透明，能夠得到優(yōu)質(zhì)的出水水質(zhì)。圖1.4氧化溝+MBR工藝流程1.1.5A/A/O+混凝沉淀過濾工藝A/A/O+混凝沉淀過濾工藝中的A/A/O是由厭氧池、缺氧池、好氧池三部分所組成。混凝通常是飲用水深度處理中非常重要的處理工藝。在水中加入混凝劑或絮凝助劑，可使膠體顆粒或微懸浮物在水中積聚。在絮凝過程中，可采用適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)方法，使穩(wěn)定的膠體顆粒均勻分散，失去動態(tài)穩(wěn)定性、負(fù)荷穩(wěn)定性和溶劑化，便于膠體微粒絮凝和增大尺寸。該工藝流程簡單，污泥在池中交替運(yùn)行，阻止絲狀菌生成，污泥沉降性能好。不僅能夠降低原水的色度、濁度等指標(biāo)，還可以去除水中多種有毒有害污染物。圖1.5A/A/O+混凝+沉淀過濾工藝流程1.1.6主要污水處理工藝比選表2-1主要脫氮除磷污水處理工藝比較工藝方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)A2O+MBR工藝（1）出水水質(zhì)優(yōu)良穩(wěn)定；（2）剩余污泥量少；（3）占地面積較小，不受設(shè)置場合限制；（4）對氨氮及難降解有機(jī)物的去除率高；（5）維護(hù)管理方便，易實(shí)現(xiàn)自動控制。（1）膜較昂貴；（2）易出現(xiàn)膜污染，對操作管理產(chǎn)生影響；（3）能耗處理高。A/A/O+絮凝沉淀工藝（1）處理負(fù)荷較高；（2）占地面積少，使得基建投資降低；（3）可直接投加填料，節(jié)約時間、降低成本。（1）載體顆粒在反應(yīng)過程中容易流失，損耗大；（2）能耗處理高。氧化溝+MBR工藝（1）處理效果較好；（2）占地面積小；（3）抗沖擊能力強(qiáng)。（1）成本較大；反沖洗系統(tǒng)要求高；（2）易出現(xiàn)膜污染，操作管理要求高；（3）耗能較大。改良Bardenpho+生物濾池工藝（1）處理效果較好；（2）啟動快；（3）容積負(fù)荷較高；（4）運(yùn)行可靠，抗沖擊能力強(qiáng)。（1）水頭損失較大；對進(jìn)水懸浮物要求較高；（2）對反沖洗系統(tǒng)要求高，成本增加；污泥穩(wěn)定性差；（3）占地面積大。A2/O+混凝+沉淀過濾工藝（1）脫氮除磷效果較好；（2）出水水質(zhì)穩(wěn)定；（3）沉淀效果好、運(yùn)行可靠；（4）抗沖擊能力強(qiáng)；（5）技術(shù)發(fā)展比較成熟。（1）對反沖洗系統(tǒng)要求高，成本增加；（2）占地面積大。在確保出水水質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的情況下，最大程度地降低運(yùn)行成本和投資，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上合理設(shè)計，運(yùn)行管理方便，在利于近、遠(yuǎn)期結(jié)合的原則上，最終，選擇A/A/O+混合+絮凝沉淀+過濾工藝處理該縣城污水，建成適合該縣城鎮(zhèn)污水水質(zhì)的實(shí)際城鄉(xiāng)污水處理系統(tǒng)，從而有效改善我國城市污水處理問題。1.2工藝選擇1.1.1主體工藝選擇根據(jù)以上對原水的水質(zhì)資料以及進(jìn)水水質(zhì)的分析，可以得出本設(shè)計的特點(diǎn)：（1）BOD5/CODcr=210/200=0.58>0.3，污水可生化性能比較好，宜于進(jìn)行生物處理；（2）BOD5/TN=210/38=5.26>3.0、CODcr/TN=200/38=9.08>7，不需要另外加碳源，滿足反硝化需求；（3）BOD5/TP=210/4=50>20、CODcr/TP=200/4=50>30，生物除磷效果較好；（4）出水水質(zhì)達(dá)到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，對CODcr、SS等污染物的去除率都相對較高。針對該產(chǎn)業(yè)園污水水質(zhì)特點(diǎn)，以及工程成分與后續(xù)維護(hù)運(yùn)行分析，本設(shè)計采用的方案為預(yù)處理+A/A/O生化處理+混合+絮凝沉淀+過濾工藝。內(nèi)回流好氧池缺氧池厭氧池沉砂池初沉池污水泵房細(xì)格柵中格柵好氧池缺氧池厭氧池沉砂池初沉池污水泵房細(xì)格柵中格柵進(jìn)水反沖洗水污泥二沉池混凝池排水混凝劑回流二沉池混凝池消毒池濾布濾池消毒池濾布濾池污泥泵房泥餅外運(yùn)剩余污泥污泥泵房污泥堆場池脫水機(jī)房池貯泥池污泥濃縮池污泥堆場池脫水機(jī)房池貯泥池污泥濃縮池除磷除磷池上清液圖1.1污水處理廠工藝流程1.1.2主體工藝介紹本設(shè)計擬采用A/A/O工藝去除COD、BOD、N、P等污染物。A/A/O工藝，利用微生物降解有機(jī)物，其除磷脫氮效果更為顯著。該運(yùn)行過程運(yùn)行價格低，結(jié)構(gòu)簡單，三區(qū)交替運(yùn)行，總水力停留時間短，從而防止了大量絲狀菌的生長，不易膨脹污泥。[15]不僅如此該工藝比傳統(tǒng)活性污泥多了混合液回流（即內(nèi)循環(huán)），電耗較小，運(yùn)行費(fèi)用低。取該污水處理廠的二級出水進(jìn)行水質(zhì)分析，進(jìn)行加藥混凝+過濾實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示深度處理工藝去除效果指標(biāo)主要集中在SS和總磷。若欲去除總磷，需投加適量混凝藥劑，如硫酸鋁、聚合氯化鋁（PAC）、氯化鐵。實(shí)驗(yàn)分別檢測不同投加量下，混凝+過濾工藝后的出水，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，聚合氯化鋁（PAC）對去除總磷效果較好。因此，本設(shè)計采用聚合氯化鋁（PAC）進(jìn)行加藥混凝+過濾的深度處理，進(jìn)一步去除污水中的SS濃度和有機(jī)物濃度，從而達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)。1.3擬用工藝各種污染物處理去除率估算表2-2污水處理工藝各工段對污染物去除效率估算表單位mg/L指標(biāo)工段SSCODcrBOD5NH3-NTNTP預(yù)處理進(jìn)水15034521027384去除率5%出水141.534521027384初沉池進(jìn)水141.534521027384去除率45