某县新建污水厂工艺设计说明

4.5污水处理方案4.5.1污水处理工艺选择原则城镇污水处理厂工程建设和运行一般耗资较大，且受到多种因素的制约和影响。污水处理工艺方案的优化对确保污水处理站的运行性能及降低费用至关重要。本工程在选择污水处理工艺时应遵循以下原则：（1）符合国家有关环境保护的政策，符合国家有关法规、规范和标准；（2）符合乡镇实际情况；（3）根据进水水量、水质特点和出水水质标准的要求，采用国内外成熟可靠、先进高效、经济合理的处理工艺，确保出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A排放标准限值；（4）根据技术成熟、经济合理、操作运行方便、维修简单的原则进行总体设计和单元构筑物设计，并充分注意节能、力求减少动力消耗，以节约能源、降低处理成本及运行费用；（5）设计中充分考虑环境问题，设计新颖美观、布局合理，并尽量采取措施减少对站区周围环境的影响，合理控制噪声、气味及固体废弃物，防止二次污染。做到噪声低、基本无异味，不影响周围环境；（6）专用设备的选型进行充分比选，寻求性能价格比最优的产品。设备应运行稳定可靠，效率高，管理方便，维护维修工作量小，价格适中；（7）处理工艺运行安全可靠，操作简单，调节灵活，管理方便；尽量考虑自动化，以提高管理水平，减少人员编制；（8）工程建设完成后，达到社会效益和环境效益的最佳统一。4.5.2污水处理工艺比选近年来，由于土地利用率越来越高，传统的污水处理工艺单位占地面积的局限性逐渐凸显。而污水处理厂所在乡镇为平原地区，对基本农田的保护严格，征地困难；人员技术能力有限，工程建成后的维护管理水平不高。传统的污水处理工艺对项目的施工进展及后期运行管理均不利。根据工程实际情况及业主意见，为了节省土地和提高空间利用率、方便污水厂建成后的运行管理，针对处理规模较小的污水处理厂，本报告拟对现阶段国内应用于中小城镇污水处理项目较成功的几种污水处理工艺进行全面分析。1、MBR一体化工艺MBR一体化技术是膜分离技术与生物技术有机结合的新型污、废水处理技术。它利用膜分离组件将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物截留住，省掉二沉池。因此，活性污泥浓度可以大大提高，水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）可以分别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应和降解。常规好氧MBR工艺能耗较大，运行费用较高，在工程应用上受到了一定程度的制约。一种新型膜生物反应器—一体化组合式EIC-MBR反应器，首次提出并成功开发应用了兼性MBR工艺、气化除磷技术等，在技术上取得了四个方面的成功，即成功建立兼氧环境、成功实现有机污泥近零排放、成功实现污水气化除磷、成功实现同步脱氮。改良型EIC-MBR污水处理工艺兼顾了常规污水处理工艺所具有的对COD，BOD，SS，TN，TP等主要污染物的去除功能，同时还对出水细菌、病原微生物等有明显的隔离功能。EIC-MBR污泥以兼性厌氧菌为主，有机物的降解主要是通过形成较高浓度的污泥在兼性厌氧性菌作用下完成的。大分子有机污染物是被逐步降解为小分子有机物，最终氧化分解为二氧化碳和水等稳定的无机物质。由于兼性厌氧菌的生成不需要溶解氧的保证，所以降低了动力消耗。曝气的主要作用是对膜丝进行冲刷、震荡，同时产生的溶解氧正好被用来氧化部分小分子有机物和维持出水的溶解氧值。兼性MBR技术在实现污水处理回用的同时，实现了有机污泥的大幅度减量，可实现基本无有机剩余污泥排放，成功解决了剩余污泥处置难题。2、CASS工艺CASS法是在间歇式活性污泥法（SBR法）的基础上演变而来的，它是在CASS反应池前部设置了生物选择区，后部设置了可升降的自动滗水装置。其工作过程可分为曝气、沉淀和排水三个阶段，周期循环进行。污水连续进入预反应区，经过隔墙底部进入主反应区，在保证供氧的条件下，使有机物被池中的微生物降解。根据进水水质可对运行参数进行调整。CASS工艺分预反应区和主反应区。在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、pH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。CASS工艺集反应、沉淀、排水、功能于一体，污染物的降解在时间上是一个推流过程，而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物去除作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。经过模拟试验研究，CASS工艺已成功应用于生活污水、食品废水、制药废水的治理，并取得了良好的处理效果。CASS工艺流程图如图：图4-1CASS工艺流程图CASS法主要缺点为：设备闲置率较高，因采用降堰排水，水头损失大；由于自动化程度高，故对操作人员的素质要求也高。格栅沉砂池CASS池调节池进水出水3、IBR工艺IBR生物处理工艺是一种集厌氧、兼氧、好氧反应及沉淀于一体的连续进水、连续出水的周期循环活性污泥法。它同时兼具按空间分割的连续流活性污泥法及按时间进行分割的间歇性活性污泥法的优点，与按空间分割的连续流活性污泥法相比，省去了污泥回流环节，因而节省运行能耗及减少处理设施及投资；与按时间分割的间歇流活性污泥法相比，具备连续进出水的特点，省去了滗水器，增加了处理设施的利用效率。按该工艺设计的反应池利用设置于池底的三相分离器实现单池连续进、出水，间歇曝气。通过调节曝停比营造出污水在反应池中的多级A/A/O状态，使污水在反应池中处于最佳状态的脱N除P工况，以最大限度地去除N和P。在工艺运行过程中，曝停比可根据进水水质、水量、温度、季节的情况进行调节，从而实现最佳量曝气，系统节能的目的。污水处理系统配置的集中自控系统可以根据原污水水质，灵活地控制IBR的运行模式，在保证出水水质的前提下，使工艺的能量消耗最小化。IBR工艺是针对我国城镇污水有机物负荷较低、氮和磷浓度较高的特点，特别研发的低能耗脱氮除磷先进技术。IBR工艺目前是城镇污水处理诸工艺中运行费用低、处理效果好的工艺技术。IBR工艺目前在长江以南地区逐步得到广泛利用。IBR工艺流程图如图：图4-2IBR工艺流程图4、BL水循环处理工艺BL水循环处理工艺（又称BL生化处理工艺）是在常规活性污泥工艺的基础上通过结构优化而产生的一种新型工艺。其主要优化点为导流生化池内安装了可调式双面导流系统，通过导流装置将普通活性污泥法的生化池与二沉池进行有机组合，形成了曝气区、二沉区一体化组合，回流污泥通过BL导流装置，强制沉淀池的活性污泥回流，完成曝气与沉淀、污泥回流循环的污水处理过程。格栅沉砂池IBR调节池进水出水由于BL生化处理池的特殊组合结构和导流装置的特殊构造，沉淀池为变截面，混合液自下而上流过沉淀池，形成流速从大到小的变流速流态，因而，在沉淀区的某深度形成活性污泥悬浮层，由此形成了对混合液的过滤和网捕作用，促使了沉淀区分离的活性污泥颗粒趋大、密度趋高。再通过强制导流装置气体提升，使回流污泥进一步相互碰撞，形成较紧密的污泥颗粒，因而增加了导流生化池的优质活性污泥浓度（可达6000mg/L），提高了导流生化池的处理效率。好氧微生物颗粒优势：常规活性污泥法其微生物絮体尺寸小、比重轻，密度与水接近，在1.002g/mL~1.003g/mL之间，导致其沉降速度很慢，使得污水处理厂沉淀池的占地面积大。针对这一问题，国内外专家学者就利用调控微生物聚集性能实现微生物絮体向颗粒的转变进行了一系列的研究，由此发现，好氧微生物颗粒与活性污泥絮状体相比，具有密实的颗粒结构、优异的沉降性能、较高浓度的污泥持留；多样性的微生物种群，强大的生物截留能力，从而使得系统的处理能力大大提高。这些优点反映在主体工艺上主要体现在：极好的泥水分离效果，较高的反应器单位体积处理能力，能够承受较大的冲击负荷，使得污水处理厂的占地面积减小。BL生化处理工艺具有以下优点：（1）用微动力（气提）实现了污泥混合液可控回流，并不破坏絮状污泥的活性。（2）用强制导流装置取代污泥回流管线，不用机械传送回流污泥混合液。（3）在导流生化池内用污泥收集装置实现了剩余污泥有组织排放并提高污水处理效果。另外，BL生化处理工艺在曝气区的污泥浓度高，污泥粒径相对较大，因而改变了液相粘滞系数，氧压力梯度降低，在污泥颗粒内部形成缺氧区，并形成亚硝化、硝化菌、反硝化菌共存的环境，其脱氮机理与生物膜法类似，具有同程/短程脱氮的功能。根据有关资料报道，与全程硝化反硝化相比，短程硝化反硝化具有如下的优点：（1）硝化阶段可减少25%左右的需氧量，降低了能耗。（2）反硝化阶段可减少40%左右的有机碳源，降低了运行费用，对许多COD/TN比值偏低废水（如焦化和石化废水及垃圾填埋渗滤液等）的生物脱氮处理，短程硝化反硝化显然具有重要的现实意义。（3）反应时间缩短，反应器容积可减少30~40%左右。（4）具有较高的反硝化速率，比全程高63%左右。（5）污泥产量降低（硝化过程可减少33%~35%左右，反硝化过程可减少55%左右）。（6）减少了投碱量。2011年12月由西安建筑科技大学环境与市政工程学院的袁林江教授做的《BL导流生化池（武汉碧蓝环境工程有限公司）净化垃圾渗滤液的实验报告）》中不同时期污泥的生物相可以看出，经过驯养，污泥絮体较大，易凝聚，原生动物种类较多。中国科技大学化学与材料科学学院教授俞汉青发表的《好氧微生物颗粒技术研究与实践》表明与微生物絮体相比，微生物颗粒主要有以下四个方面的优点：相对结实的微观结构；优异的沉淀性能；较高浓度的污泥持留；多样性的微生物种群。这些优点反映在工艺上主要体现在：极好的泥水分离效果，较高的反应器单位体积处理能力，能够承受较大的冲击负荷，使得污水厂的占地面积减小。三峡库区宜昌市平湖污水厂及水田坝污水处理厂工程采用BL水循环处理工艺设计并进行试点建设，2008年7月通过了湖北省发改委、建设厅、环保厅组织的中国市政工程中南设计研究总院有限公司、武汉市政工程设计研究院有限责任公司的专家验收，根据环保部门对该厂运行八年多的长期监测数据表明，各项出水指标稳定达到国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）中的一级标准。陕西省宝鸡市眉县污水厂原采用CASS工艺于2009年投入运行，最大处理能力1.5万m3/d，由于进厂污染物浓度远高于设计浓度，按原有的池体设计及实际进水水质，CASS池将受池容限制，无法保证氨氮等主要污染物的有效去除。再者提标扩容改造面临着土地紧张、资金困难、技术瓶颈等一系列问题，经多方工艺比选及专家评审论证，该项目采用BL水循环处理工艺提标改造，原四组CASS池仅改造三组就能满足设计规模1.5万m3/d。初步设计于2013年通过宝鸡市发展和改革委员会批复（宝市发改投资发[2013]958号）。该方案在原有污水厂池体结构基础上改造后，比采用原CASS工艺改扩建节省工程投资1656万元、占地面积省15亩、人员编制方面少8人。现项目改造工程已于2013年底已完工，出水经检测稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。汉中市江北垃圾填埋场渗滤液处理工程于2012年10月13日由陕西省发展和改革委员会陕发改规划[2012]1738号批复，采用“物化除氨+BL导流生化工艺+膜处理”组合工艺，设计出水水质达到《生活垃圾填埋场污染物控制标准》（GB16889-2008）标准。项目占地6亩，建设规模为200m3/d，于2013年年底建设完工并转入调试和运行工作，出水稳定达到排放标准。根据上面对目前常用的具有除磷脱氮功能的污水处理工艺所作的综述可以看出，各种污水处理工艺都有其适用性及优缺点。从实际运行情况分析，撇除进水水质的影响，各种工艺的处理效果相差不大，主要差别在与流程是否复杂、运行是否稳定、抗冲击负荷的能力大小、维护管理是否简便、工程造价及运行费用高低、占地面积多少等方面。该9个污水处理厂设计规模为不大，为节约用地面积，初步拟定了IBR工艺和BL水循环处理工艺两种工艺在工艺方案技术、经济方面进行了详细的比较。具体详见下表所示。表4-11工艺方案技术比较表评比项目内