鄂州梁子岛污水厂脱氮除磷工艺设计

25建设科技鄂州梁子岛污水厂脱氮除磷工艺设计*邹丹1邵林广1柯国庆2（1.武汉科技大学城建学院，武汉,430070；2.中冶集团武汉冶建技术研究有限公司，武汉,430081）作者简介：邹丹，（1983－），女，武汉科技大学城建学院在校硕士研究生。研究方向：水处理理论与技术。收稿日期：2008年5月29日梁子湖是全国十大名湖之一，是武昌鱼的母亲湖，也是湖北省重点保护水系，是国家环保部门定点监测并向国际环保组织报送监测结果的湖泊。现有的监测数据表明梁子湖水质标准满足GB3838-2002《地表水环境质量标准》中的Ⅲ类标准，水质状况良好。梁子湖水系是鄂东重要的湿地系统，是这一地区生物多样性和生态环境的重要保障，而现有的良好水质则是这一系统的基础，一旦遭到破坏，将危害此区域的环境生态安全。梁子湖核心风景区梁子岛位于梁子湖中，面积约2平方公里，除少数鱼产品加工作坊外，没有污染型工业企业。岛内常居人口2568人，旅游高峰期人口达8000余人。近年来，随着梁子湖核心风景区梁子岛内旅游事业的发展和水资源经济的开发，大量的生活污水与餐饮废水排入梁子湖，严重地影响其水质。梁子岛排水体制为分流制，雨水沿湖分散排放，污水进入即将建设的污水厂进行处理，出水水质要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）规定的一级A标准。1污水生物脱氮除磷工艺比较正在建设的梁子岛污水处理厂位于梁子湖核心风景区梁子岛内，污水处理量为1300m3/d,进水水质为：BOD5=180mg/l；CODcr=360mg/l;SS=160mg/l;NH3-N=25mg/l;TP=4mg/l。根据梁子岛污水厂位置的特殊性，要求污水厂的出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）规定的一级A标准。表1列出了具有一定脱氮除磷效果的污水处理工艺。摘要:针对鄂州梁子岛污水厂污水处理要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）规定的一级A标准。通过技术经济方案比较，采用缺氧—好氧生物脱氮、硅藻精土处理剂强化除磷的处理工艺。通过技术经济分析，证明该工艺技术可靠，经济合理。关键词：梁子岛污水处理厂；生物脱氮；硅藻土除磷比较项目A2/O工艺氧化沟工艺SBR工艺A/O生物脱氮、硅藻精土处理剂除磷工艺投资大较大较大少能耗高较高较高低运行费用较高低高低脱氮效果较好较好较好好除磷效果较好较好较好好二次污染少少少无占地面积很大较大小小操作管理复杂简单复杂简单反应时间长长长短表1几种污水生物脱氮除磷工艺比较从处理效果、投资和运行费用上进行综合分析比较，可以看出，采用A/O生物脱氮、硅藻精土处理剂除磷工艺具有一定的优势。同时，结合梁子岛污水厂水量小的特殊性，A2/O工艺和氧化沟工艺一般应用于大中型污水处理厂中，而本工程污水处理厂规模较小；而CAST工艺虽然不需设二沉池，可减少厂区占地面积，但运行管理上较为复杂，构筑物和设备利用率较低；此外，本设计出水水质指标执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，TP≤0.5mg/l。A2/O工艺、氧化沟工艺或SBR法处理城市污水通常TP难以达标，一般总第127期建设科技中国城镇水网建设科技须采取化学除磷措施；而A/O生物脱氮、硅藻精土处理剂除磷工艺对水量和水质的适应范围相对较广，整体工艺流程简单，运行稳定。因此，选择A/O生物脱氮、硅藻精土处理剂除磷工艺作为梁子岛污水厂处理工艺是适宜的[1]。将改性硅藻土用于城市污水的处理是一项新技术,其主要的特点是[1～2]:(1)硅藻土强化处理单元的耐冲击负荷能力强,处理效果十分稳定,不易受到温度、水质、水量变化等的影响,适宜含有较多有毒物质或冲击负荷较大的城市污水的处理；(2)该工艺技术先进,所需设备少,占地面积小,工艺流程简单,操作管理方便,可实现自动化操作,而且该工艺的建设工期短；(3)硅藻土药剂的用量少,投加量为50ppm/m3左右时即可达到40%左右的COD与85～９０%ＴＰ的去除率,药剂费每ｍ３污水处理费用不超过0.10元；(4)硅藻土的脱水性能比一般的生物污泥和其它的化学污泥的要好,可用真空脱水机或带式压滤机将其脱水至含水率为６０%～6５%左右的泥饼。(5)硅藻土污泥的回收利用空间大,因其是一种天然矿物,且稳定性好,经适当的处理,可回用到农业、污水处理或建材等领域,所以是一项无二次污染的技术。2A/O生物脱氮、硅藻精土处理剂除磷工艺技术分析2.1A/O（厌氧/好氧）生物脱氮首先，污水中有机氮在好氧的条件下转化成氨氮，而后在硝化菌作用下变成硝酸盐氮，这个阶段称为好氧硝化。随后在缺氧的条件下，由反硝化菌作用，并有碳源提供能量，使硝酸盐氮变成氮气逸出，这个阶段称为缺氧段反硝化。整个生物脱氮过程就是氮的氧化还原反应，反应能量从有机物中获取。在硝化与反硝化过程中，影响其脱氮效率的因素是温度、溶解氧、PH值以及反硝化碳源。2.2硅藻精土处理剂强化物化过程硅藻在精选过程中把与硅藻共生的杂质分离除去，使硅藻表面本已平衡的电位形成不平衡电位。在水处理过程中，硅藻精土处理剂被微量加入污水中后，在高速搅拌或抽吸污水的水泵叶片旋转下，瞬间散于水体之中，硅藻表面的不平衡电位能中和悬浮离子的带电性，使胶体颗粒的胶团结构的ξ电位减小或为零，从而达到胶体颗粒脱稳作用的目的，促使水中的污染物快速絮凝、沉淀。污水相斥电位受到破坏而与硅藻形成缪羽，电价中和并凝集成较大的絮花,借重力沉淀至底部。另一方面，由于硅藻巨大的表面积、巨大的孔体积和较强的吸附力,把超细微粒物质和油类吸附到硅藻表面，形成链式结构。由非晶体活性二氧化硅组成的硅藻,具有在水体中相聚和自由沉降为硅藻饼的性能。再加上精土被改性后产生的絮凝作用，加快了硅藻等凝聚到水底形成硅藻饼的速度,使硅藻吸附时电位中和，污染物质瞬间下沉与水体分离，再加上由硅藻纳米微孔组成的松散超滤层对上升水流的超滤，使超细微粒组成的胶体及细菌被超滤，清水向上流出。实践表明，硅藻土物化处理过程对污水中COD的去除率在70%左右，对BOD的去除率在70%左右，对SS的去除率＞90%，对TP的去除率＞92%，氮的去除率为30%左右。2.3硅藻精土处理剂强化A/O法生化处理过程以硅藻土作为生化过程内微生物的载体，通过控制生化池停留时间，达到不同的出水指标。硅藻土载体上生长有大量的活性生物，对污水中的CODcr及氨氮的去除起到积极作用。一方面，通过硅藻土颗粒的吸附、絮凝、过滤作用和硅藻土上生物膜的生物去除作用，对CODcr有较好的去除率；另一方面，保证生化过程有足够的停留时间，控制好氧反应池内溶解氧浓度及污泥回流量，硅藻土上生长的微生物将对氨氮及有机氮进行硝化反硝化，并达到很好的去除效果；再一方面，对TP的去除主要是通过硅藻土的吸附、絮凝、过滤和部分生物作用，因此在生化池内适量、定时增加硅藻土，并保证足够的停留时间，即能达到较高的TP去除率。3污水厂工艺设计梁子岛污水厂污水处理工艺流程如图1所示。图1污水处理工艺流程污水厂主要处理构筑物与设备如表2所示。总第127期建设科技中国城镇水网建设科技构筑物名称规格单位数量运行方式备注格栅井回转式机械中格栅渠道宽度＝500mm安装角度＝75°栅条间距＝25mm水深＝0.7m渠道深度＝3.0m套1一用配套集渣小车配电功率为3.0Kw回转式机械细格栅渠道宽度＝700mm安装角度＝75°栅条间距＝5mm水深＝0.7m渠道深度＝3.0m套1一用配套集渣小车配电功率为0.5.kW人工粗格栅渠道宽度＝500mm安装角度＝75°栅条间距＝25mm水深＝0.7m渠道深度＝3.0m个1备用人工细格栅渠道宽度＝0.6m安装角度＝75°栅条间距＝5mm水深＝0.7m渠道深度＝3.0m个1备用铸铁闸门500×500ｍｍH=1.4m套4二用二备手动进水泵房潜水推流搅拌器直径＝1200mm转速＝40rpm配电功率＝1.5kW套2二用液位控制潜水泵50WQ20-15-1.5自耦式安装Q＝20ｍ3/hH＝15mP=1.5kW台4三用一备液位控制旋流沉砂池钢制成套泵抽除砂设备D＝1.0m，P＝1.1kW套2一用一备A/O生物池潜水搅拌器直径＝260mm转速＝960rpm配电功率＝1.5kW台1一用出水井潜水搅拌器直径＝260mm转速＝960rpm配电功率＝1.5kW台6六用缺氧区曝气头D＝192mmQ＝2.3m3/h个210好氧区潜水泵50WQ25-10-1.5自耦式安装Q＝25ｍ3/hH＝10mP=1.5kW台7台六用库备一台混合液回流水力澄清池浆式搅拌器D=700mmP＝0.37kW套2二用表2污水厂主要构筑物与设备鄂州梁子岛污水厂脱氮除磷工艺设计2008年第14期中国城镇水网＝25ｍ3/hH＝10mP=1.5kW台3二用一备污泥回流浆式搅拌器直径＝600mm转速＝35rpm配电功率＝0.37kW套1一用消毒池潜水泵50WQ25-30-5.5自耦式安装Q＝25ｍ3/hH＝30mP=5.5kW台1一用调节池、生物池消泡、消毒水射器鼓风机房罗兹鼓风机Q＝3.5m3/minH＝0.6barP＝5.5kW台3二用一备脱水机房切割泵Q＝5～15m3/hP＝1.5kW台2一用一备污泥进料泵Q＝10ｍ3/hH＝10mP=0.75kW台2一用一备离心脱水机Q＝6～14ｍ3/hP=15kW台1一用无轴螺旋输送机Q＝1.2ｍ3/hP=1.5kW台1一用手动悬挂起重机T＝2t，H＝6m套1一用表3为设计各处理构筑物处理效率。表3设计各处理构筑物处理效率一览表项目BOD（mg/l）η（%）COD（mg/l）η（%）SS（mg/l）η（%）NH3-N（mg/l）η（%）TP（mg/l）η（%）pH进水浓度180360160253旋流沉砂池15514286211103122122.3236～9A/O反应池1292637842626590.8656～9水力澄清池101749228814330.4506～9二氧化氯消毒间820458840.46～9出水浓度89645888954840.4876～9城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）≤10≤50≤10≤5（8）0.56～9总第127期建设科技中国城镇水网万元，单位吨污水投资1476.15元，低于国内同类污水厂单位吨污水投资1800～２０００元。4.2运营费（1）药剂费：硅藻精土处理剂单价2000元/吨；污泥调质剂单价3.5万元/吨。硅藻土污水处理剂：年药剂用量×单价＝Q×0.00005×0.2万／吨=(1300m3/d×0.00005×365日)×2000元/吨=5.475万元/年；污泥处置费：年产泥量×处理单价=0.85m3×365×35元/m3=1.09万元；（2）电费：年耗电量为14.72万KWh，电费单价为0.60元/KWh，年电费为10.09万元；（3）水费：年耗用水60m3/a，水单价为2.1元/m3，年水费为0.01万元；表4为运行成本分析表。根据以上计算得出年处理污水量47.45万m3，年平均运行成本17.92万元，单位运行成本为0.38元/吨，加上污泥处理处置费，年经营成本19.01万元，经营成本为0.40元/吨污水，低于国内0.5～0.7元/吨污水的经营成本。5结语梁子岛污水厂采用硅藻精土处理剂强化A/O法处理净化技术，出水可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）规定的一级A标准。且该工艺具有投资省、经营成本低等优点。参考文献：[1]于澜,包亚芳.硅藻土在污水处理中的应用.中国矿业,2003,11(2):33～36.[2]彭书传.硅藻土复合净水剂处理印染废水.环境科学与技序号