城市污水处理工程项目可行性研究报告(编辑修改稿)

城市污水处理工程项目可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

沉砂池在污水处理厂的投资、占地等方面所占的比例不大，但其作用却不容忽视。 若沉砂池除砂 效果不好，大量砂粒将进入后续处理单元，将给污水厂的正常运行带来诸多隐患： （ 1）大量砂粒进入后续工序，将导致排泥管道的堵塞，并对水泵、刮泥机和脱水机等设备造成严重的磨损，使其使用寿命大为缩短。 （ 2）在不设初沉池的处理系统中，大量砂粒将直接进入并沉积在生物池，导致生物池有效容积的减少，同时还会对曝气器产生不利影响。 （ 3）在有污泥消化的系统中，将会有大量砂粒进入污泥消化池，沉积在其底部，减少其有效容积，很难消除。 工程设计中，通常以对 d≥。 现行《室外排水设计规范 》明确规定 “按去除相对密度 、粒径 粒设计 ”。 目前最常用的沉砂池型式有曝气沉砂池和旋流沉砂池。 旋流沉砂池 旋流沉砂池主要有钟氏及比氏两种。 其优点是： 布置紧凑、占地小。 有机物的分离效果也很好。 相对于曝气沉砂池而言，沉砂过程没有污水 “预曝气 ”，不必担心会提高污水的溶解氧浓度和消耗水中的快速降解有机物，对后续的厌氧和缺氧反应池产生不利的影响。 近十多年来，国内污水处理厂大多采用除磷脱氮的强化二级处理工艺，多采用旋流沉砂池。 汪清县县城污水处理工程可行性研究报告 工程方案论证 16 旋流沉砂池的缺点是： 因尺寸小、水力停留时间 较短，对于水量变化或者砂量冲击负荷过大的进水难以适应，应用于分流制系统污水处理效果尚可，不宜在合流制污水系统中应用。 对细小砂粒的去除效果不甚理想。 这种沉砂池的设计条件原是 50目（ ）以上砂粒的去除率均＞ 95％，对 70－ 50目（ ～ ）时，去除率 ≥85％。 达不到我对沉砂池的基本要求。 近年来国内虽多有应用，但少有运行效果令人满意的，各地普遍反映出砂量明显偏少，不同程度地存在砂粒进入后续处理构筑物的情况，其中采用国产设备者问题更显严重，有此多年从未能正常除砂。 没有撇油 、除渣措施，对污水中油脂和浮渣没有去除效果，对于 SBR、UNITANK和三沟氧化沟等不设专门二沉池的污水处理工艺，浮渣在系统内始终无法除去，问题更显突出。 曝气沉砂池 国内应用的比较早的是曝气沉砂池，但 90年代以后，随着国外设备的引进，逐步被旋流式沉砂池所取代。 这种沉砂池的主要优点是： 对细小砂粒的去除率比较高，并可根据进水条件和出水要求改变设计，达到不同的要求。 运行稳定，对流量和砂量的冲击负荷适应性较强。 有机物分离效果高、携带的有机物较少。 有较好的去除油脂和浮渣的作用，可大大减少后 续处理单元管道的堵塞和管理的麻烦。 这种沉砂池的缺点主要有两点： 占地较大 有专家认为曝气过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机物，对后续的厌氧生物池的工作产生不利影响。 虽然这种影响和程度并未见有人作过定量研究的报道。 相反，国内外多处采用曝气沉砂池的污水处理厂多年运行结果并未发有什么明显不利的影响。 汪清县县城污水处理工程可行性研究报告 工程方案论证 17 北京、西南、上海等多家兄弟市政设计院的专家，在这方面看法都基本相同，主张更多的采用用曝气沉砂池。 最近正在紧张施工的 170万 m3/d规模的上海竹园污水处理厂就采用了曝气沉砂池， 而且曾获建设部优秀设计二等奖的青岛团岛污水处理厂也是采用曝气沉砂池。 因此，本工程推荐采用曝气沉砂池。 供气方式采用不锈钢穿孔管，空气由专用鼓风机供给。 刮砂桥工作由 PLC自动控制，可定时刮砂也可连续运行。 缺点是由于溶解氧的作用会去除少部分的有机物。 但通过对一此处理厂运行情况的了解，曝气沉砂池的曝气作用对后续处理构筑物的影响不是很明显。 二级处理工艺 污水处理工艺是污水处理厂的关键，处理工艺的选择是否得当，直接关系到处理厂出水水质、运转是否稳定、运转成本的高低和管理的难易。 因此，必须结合实际情况慎重地选择适当 的工艺，以达到最佳效果。 污水处理厂的工艺选择应根据进水水质、出水要求、污水厂规模、污泥处置方法及当地的温度、工程地质等因素综合考虑后确定。 污水二级处理方案选择 汪清 污水处理厂 二级处理进水水质、出水水质和各项污染物的去除率见下表： 指标 BOD5 CODcr SS TN NH4N TP 进水水质 180 320 300 35 25 3 出水水质 20 60 20 20 8 1 处理效率 (%) % % % % 68% % 从上表可以看出，本工程单纯采用 物理方法显然已不能满足处理要求，必须采用带脱氮除磷的生化二级处理来达到预期的处理效果。 污水的脱氮除磷可供选择的处理方法通常有生物处理法及物理化学法二大类。 物理化学法由于需投加相当数量的化学药剂，有运行费用高、残渣量大难处汪清县县城污水处理工程可行性研究报告 工程方案论证 18 置等缺陷，因此，城市污水处理一般不推荐采用。 汪清 污水处理厂二级处理进水水质 BOD5/CODcr 的比值为 ，属于 易 生化范围，另外从 BOD5/TN= 及 BOD5/TP=60 比值来看，采用生物降解法去除 N、 P 是可行的，但要辅以化学除磷。 而生物处理又可分为活性污泥法和生物膜法二种。  活性污泥法：是以活性污泥为主体的污水处理法，它于 1914 年在英国曼彻斯特市建成试验厂以来，已有八十多年的历史。 随着工程实践中的应用和不断改进，特别是近三十多年来，在对其生物反应和净化机理进行广泛深入研究的基础上，活性污泥法得到了很大的发展。 活性污泥法的最基本流程是向污水中注入空气进行曝气，并持续一段时间后，污水中即生成一种絮凝体，这种絮凝体主要由大量繁殖的微生物群体所构成，它易于沉淀分离，并使污水得到澄清，这就是“活性污泥 ”。 它的主要构筑物是曝气池和二沉池。 需处理的污水与回流的活性污泥同时进入曝气池成为 混合液，随着曝气池注入空气进行曝气，使污水与活性污泥充分混合接触，并供给混合液以足够的溶解氧，在好氧状态下，污水中的有机物被活性污泥中的微生物群体分解而得到稳定，然后混合液进入二沉池，在池中，活性污泥与澄清液分离后，一部分回流到曝气池进行接种，澄清液则溢流排放，在整个处理过程中，活性污泥不断增长，有一部分剩余污泥需要从系统中排除。  生物膜法：是土壤自净的人工化，是使微生物群体附着于其它物体表面上呈膜状，并让它和污水接触而使之净化的方法。 利用生物膜净化污水的设备统称为生物膜反应器。 根据污水与生物膜接触形式 的不同，生物膜反映器分为生物滤池、生物转盘及其它生物接触氧化法设备，它们的构造差异很大，但作用的基本原理是相同的。 活性污泥法脱氮除磷，具有处理效率高、处理效果好、运行稳定、运转经验丰富等优点，因此，对城市污水进行脱氮除磷，生物活性污泥法是首选方案之一。 虽然生物滤池是一种先进的处理工艺，在中国已开始使用，但是其工程投资较高、运行管理要求高，一般用于占地紧、环境要求严的场合，本工程不推荐采用。 污水二级处理方案选择的原则  根据进水水质、水量以及受纳水体的环境容量，综合考虑 汪清县 的实际汪清县县城污水处理工程可行性研究报告 工程方案论证 19 情况，选择处理效果好， 具有除磷脱氮功能、低能耗、低运行费、低基建费、操作管理方便、工艺成熟的污水处理工艺。  污水处理过程中的自动控制，力求安全可靠、经济实用，提高管理水平，降低劳动强度，体现出一流的管理水平。  能适应东北地区环境温度低的大规模污水处理工艺，具有很强的抗冲击负荷能力。  工艺成熟、可靠，设备和设施使用年限长，操作和维修简单，具有足够的经验以资借鉴。 生物脱氮除磷工艺 常规生物法能满足 CODcr、 BOD SS 的去除率，但对氮、磷的去除率是有一定限度的，仅从剩余污泥中排除氮、磷，其去除率氮约 10～ 25%，磷 约 12～20%，达不到 本工程 进 、 出水水质和各项污染物的去除率 要求，因此本工程二级污水处理必须采用脱氮除磷工艺。 （一）生物脱氮除磷工艺的历史：  从 60 年代开始，美国曾系统地进行了氮磷物化处理方法研究，结果认为用物化法的缺点是耗药量大，污泥多，处理大量城市污水经济上不合算，因此着手研究生物法脱氮除磷。  从 70 年代开始，采用活性污泥法脱氮已逐步实现工业化流程， 1977 年正式命名为 A/O 法。 A/A/O 法是在其基础上进一步研究开发而成的生物脱氮除磷工艺流程。  我国从 70 年代后期开始开展生物脱氮除磷研究， 在 80 年代后期实现工业化流程，目前常用的生物脱氮除磷处理工艺有 A/A/O 法、 SBR 法及 CAST 法、氧化沟法等，均取得较好效果。 （二）生物脱氮除磷原理： （ 1）生物脱氮 氮是蛋白质不可缺少的组成部分，因此广泛存在于城市污水之中。 在原污水中，氮以 NH3N 及有机氮的形式存在，这两种形式的氮合在一起称之为凯氏氮，用 TKN 表示，在厌氧或好氧条件下，污水中有机氮易被水解成为氨态氮。 而原汪清县县城污水处理工程可行性研究报告 工程方案论证 20 污水中的 NOXN（包括亚硝酸盐 NO2和硝酸盐 NO3在内）几乎为零。 氮也是构成微生物的元素之一，一部分进入细胞体内的氮将随剩余 污泥一起从水中去除。 这部分氮量约占所去除的 BOD5的 5%。 因为氮在水体中是藻类生长所需的营养物质，容易引起水体的富营养化，因此氮是污水处理厂出水的主要控制指标之一。 在有机物被氧化的同时，污水中的氨氮在溶解氧充足、泥龄足够长的情况下被进一步氧化成硝酸盐或亚硝酸盐。 反硝化菌在缺氧的情况下可以利用硝酸盐（ NOxN）中的氧作为电子受体，氧化有机物，将硝酸盐中的氮还原成氮气（ N2）或 N2O，从而完成污水的脱氮过程。 由此可见，要达到生物脱氮的目的，完全硝化是先决条件。 因为硝化菌属于自养菌，其比生长率 μn明显小于异 养菌的比生长率 μh，生物脱氮系统维持硝化的必要条件是 μn≥μh,也就是说系统必须维持在较低的污泥负荷条件下运行，使得系统的泥龄大于维持硝化所需的最小泥龄。 反硝化必须在硝化反应完成后进行，但是按照硝化 → 反硝化的顺序进行反应，即采用后置反硝化的形式，反硝化时，微生物主要依靠内源细胞成分作为反硝化碳源，使得反硝化速率很低。 为了提高反应速率必须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优点是能够达到很高的脱氮率，使得出水中的 TN 含量很低。 缺点是增加了投加设备和投加有机碳的费用；要得 到较高的反应速率需要投加过量的有机碳，使得出水中有机碳的含量增加，往往需要进行脱碳处理；外加有机碳使得剩余污泥量有所增加。 为了克服后置脱氮的缺点，目前常用前置脱氮工艺，如 A/O 法，其原理是将硝化好的富含硝酸盐的混合液回流至曝气池前端的缺氧段，利用进水中的有机物作为碳源进行反硝化。 因为进水中的碳源充足，反应速率较高，在脱氮的同时还可以使污水中大量的有机物氧化分解，使有机物的降解和脱氮在工艺流程上得到统一。 所以技术上是合理的，运行上是经济、可靠和高效的。 （ 2）生物除磷 生物除磷是处理系统中的聚磷菌在厌氧条件 下，受到压抑而释放出体内的磷酸盐，产生能量用以吸收低级脂肪酸等快速降解有机物，并转化为 PHB（聚 β羟基丁酸）储存起来。 当这些聚磷菌进入好氧条件时就降解体内储存的 PHB 产汪清县县城污水处理工程可行性研究报告 工程方案论证 21 生能量，用于细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统，从而达到除磷的目的。 生物除磷的优点在于不投加化学药剂，不增加剩余污泥量，处理成本较低。 缺点是除磷效果不如化学法彻底，为了避免剩余污泥中磷的再次释放，对污泥处理工艺的选择有一定的限制。 据文献介绍，在厌氧段释放 1mg 的磷吸收储存的有机物，经好氧分解后产生的能量用于细胞合 成、增殖，能够吸收 2～ mg 的磷。 因此磷的吸收取决于磷的释放，而磷的释放取决于污水中存在的可快速降解的有机物的含量，一般来说，这种有机物与磷的比值越大，除磷效果越好。 一般的活性污泥法，其剩余污泥中的含磷量为 ～ 2%，采用生物除磷工艺的剩余活性污泥中磷的含量可以达到传统活性污泥法的 2～ 3 倍，通过排放剩余污泥从而达到除磷目的。 生物除磷工艺的前提条件是聚磷菌必须在完全的厌氧环境下进行磷的释放，而后进入好氧阶段才能增大磷的吸收量。 因此，污水除磷的处理工艺必须在曝气池前设置厌氧段。 厌氧磷释放和缺氧反硝化与 好氧段进行的有机物降解、硝化、磷的吸收相结合，即形成了目前国内外广泛应用的 A/A/O 及各种变形工艺。 （ 3）本污水处理厂采用生物除磷脱氮的可行性 BOD5： N： P 的比值是影响生物除磷脱氮的重要因素，氮和磷的去除率随着BOD5/N 和 BOD5/P 比值的增加而加大。 只有 BOD5/N3 时反硝化才能正常运行。 在 BOD5/N=4～ 5 时氮的去除率 60%，磷的去除率也可达 60%左右， BOD5/N=7 时氮的去除率 70%，磷的去除率 70%。 对于生物除磷工艺，要求 BOD5/P=33～ 100，且 BOD5/N≥4。 汪清 污水处理厂二级处理设计平均进水 BOD5=180mg/L、 COD=320mg/L、SS=300mg/L、 TN=35mg/L 、 NH3N=25mg/L， TP=3mg/L，进水 B。