生活污水處理廠建設項目污水處理工藝論證

生活污水處理廠建設項目污水處理工藝論證選擇適宜的污水處理工藝應當根據(jù)處理規(guī)模、原污水水質(zhì)、出水要求、用地條件、工程地質(zhì)、環(huán)境等條件作慎重考慮。各種工藝都有其適用條件，因此必須在生產(chǎn)實踐上總結(jié)優(yōu)化，提出適合于具體項目的工藝。一般污水處理工藝選擇原則為：技術成熟，對水質(zhì)變化適應性強，出水穩(wěn)定，污泥易于處理。經(jīng)濟節(jié)約，電耗少，造價低、占地少。易于管理，操作方便，設備性能穩(wěn)定。重視環(huán)境，臭氣防護，噪聲控制，環(huán)境協(xié)調(diào)，清潔生產(chǎn)。污水處理工藝根據(jù)排放標準要求，本污水處理廠處理工藝必須有脫氮和除磷功能。目前常用的工藝有：A2/O同步脫氮除磷工藝、氧化溝工藝、SBR工藝、CASS工藝、生物膜工藝等等。A2/O脫氮除磷工藝，是為防止封閉或緩流水體的富營養(yǎng)化而采用的生物脫氮、除磷工藝。A2/O脫氮除磷工藝在系統(tǒng)上是最簡單的同步脫氮除磷工藝，總的水力停留時間少于其他同類工藝；在厭氧(缺氧)、好氧交替運行條件下，絲狀菌不能大量增值，無污泥膨脹之慮。但是由于污泥增長有一定的限度，除磷效果難于再行提高，脫氮效果也難于進一步提高，另外對周邊生態(tài)環(huán)境影響較大。氧化溝工藝，是在一條閉合的生化反應溝渠中以轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)碟或其它方式充氧的一種處理工藝，流程簡單，延時曝氣時污泥產(chǎn)量少，污泥易于脫水，此外，具有脫氮、除磷功能。經(jīng)過多年演變，目前有多種新型氧化溝，例如：ORBAL氧化溝、CARROUSEL2000氧化溝、三溝式氧化溝、DE氧化溝等等。SBR工藝，是周期性間歇操作的處理工藝。SBR有以下特點：結(jié)構(gòu)簡單，運轉(zhuǎn)靈活，操作管理方便；可抑制絲狀菌生長，不易發(fā)生污泥膨脹，污泥指數(shù)低，剩余污泥性質(zhì)穩(wěn)定，利于濃縮和脫水；系統(tǒng)通過好氧/厭氧的交替運行，脫氮效果較好；系統(tǒng)處理構(gòu)筑物少，布置緊湊、節(jié)省占地。但是SBR工藝屬于間歇性處理工藝，每個SBR池的進水都是通過閥門控制，因此要求閥門質(zhì)量較高，而且要求SBR自控程度較高。CASS工藝是SBR工藝的改進，因此它繼承了SBR工藝的特點，并且還具有自己獨特的特點：在設計CASS池時對其幾何尺寸及內(nèi)墻的位置和隔墻底部的開孔的數(shù)量、面積和布置方式均進行了精心設計，因此當系統(tǒng)停止曝氣后整個反應池成為一個近乎理想的推流式反應器，污水經(jīng)預反應區(qū)后以極小的流速運動，在沉淀階段和潷水階段進入主反應區(qū)的污水不會影響排水水質(zhì)，使CASS池實現(xiàn)連續(xù)進水，因此管道上沒有電磁閥等控制元件，單個池子可以獨立運行。較SBR及其他變種工藝，CASS的連續(xù)進水減小了整個控制系統(tǒng)的復雜程度。生物膜法，是另一種廣為采用的污水生化處理方法。借助于固著在載體上的微生物的代謝來分解水中有機物。諸如生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤以及接觸氧化法等等都是生物膜法。其中新型的上流式曝氣生物濾池是近幾年在歐洲發(fā)展起來的新型工藝，能夠有效地去除SS、CODcr、BOD5、氨氮等，但是，該工藝預處理較為復雜，對操作人員要求較高，而且如果管理不善，容易孳生蚊蟲，造成二次污染。三種典型的、具有脫氮除磷功能的生物處理工藝優(yōu)缺點比較見表。工藝特點氧化溝工藝CASS工藝A2/O工藝優(yōu)點1、出水水質(zhì)好，污泥不膨脹，具有良好的脫氮功能2、管理簡單、方便3、耐沖擊負荷。4、主體設備可靠程度較高1、流程簡捷，取消初沉池、二沉池，污泥回流系統(tǒng)簡單，回流量少，只有20％2、出水水質(zhì)好，污泥不膨脹3、污泥含水率低。4、耐沖擊負荷，可根據(jù)進水水質(zhì)的變化及出水水質(zhì)的要求調(diào)整運行方式和周期，方便靈活。1、該工藝在系統(tǒng)上為最簡單的脫氮除磷工藝，總水力停留時間少于其他工藝2、絲狀菌不會大量產(chǎn)生，無污泥膨脹之虞缺點1、流程復雜、占地面積大2、土建投資較大1、要求較高的自動化控制水平1、需要混合液內(nèi)回流，增加運行費用2、需要設置單獨的二次沉淀池，總占地面積較大3、在生產(chǎn)運行實踐中，很難協(xié)調(diào)脫氮和除磷兩者關系。污水處理工藝的選擇是污水處理廠建設的關鍵，處理工藝選擇是否得當，不僅影響處理廠的處理效果，而且還影響整個工程的投資多少、處理工藝運行的可靠程度、運行費用高低、管理操作的復雜程度等。因此，必須結(jié)合當?shù)氐乃|(zhì)、水量、氣候、地理、經(jīng)濟等實際情況選擇合適的處理工藝，使出水符合排放標準。根據(jù)高新技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)的實際情況，確定以下兩個比選方案：方案一：微孔曝氣氧化溝工藝方案二：CASS工藝方案三：曝氣生物濾池工藝通過經(jīng)濟技術比較，選擇最優(yōu)方案。微孔曝氣氧化溝工藝微孔曝氣氧化溝工藝是在傳統(tǒng)的氧化溝工藝基礎上，通過改變供氧方式和水力推流方式而產(chǎn)生的。微曝氧化溝將厭氧池、缺氧池和好氧池三個池體合建，對氧化溝池形、工藝組合等方面進行了優(yōu)化創(chuàng)新，在外形上是個大的氧化溝，但是厭氧段、缺氧段、好氧段分別獨立，各池具有不同的優(yōu)勢菌種，分別完成不同的功能，又有機結(jié)合，既可降低能耗又可高效去除污染物質(zhì)。廢水在微曝氧化溝的厭氧段、缺氧段發(fā)生厭氧水解，難生物降解的高分子有機物質(zhì)在厭氧微生物或兼性微生物的作用下轉(zhuǎn)變成易于好氧分解的小分子中間產(chǎn)物，從而提高廢水的可生化性，并且有效去除廢水中的色度；微曝氧化溝的好氧段進行好氧生物處理，大部分的有機物和懸浮物等在好氧微生物的作用下被去除。微孔曝氣氧化溝工藝的特點：（1）在傳統(tǒng)氧化溝的基礎上，采用微孔曝氣方式與水下推流相結(jié)合的方式取代同時起推流及曝氣作用的曝氣轉(zhuǎn)刷（碟）而產(chǎn)生的。在曝氣頭布置方式上做了改進，從而使氧總轉(zhuǎn)移量增大，有效地解決了提高氧利用率并降低能耗的問題；（2）在氧化溝的推流方式上，采用了潛水推進器，由葉輪產(chǎn)生的水流推動直接作用到水中，被推動的水流由下層向上層傳遞，而表曝用轉(zhuǎn)刷或倒傘型曝氣機將水流從上向下層傳遞，大部分的動能變成熱能散失入空中，因而減少了能量消耗，從一般的表曝形式推流所需的能耗5~8w/噸水降至1~3w/噸水；（3）微孔曝氣氧化溝工藝通過厭氧、缺氧與好氧相結(jié)合，可以提高污水的可生化性，有效去除污染物質(zhì)；（4）微孔曝氣氧化溝抗負荷能力強，適合污水水質(zhì)的波動、容易調(diào)節(jié)運行方式。廢水進入氧化溝內(nèi)與溝內(nèi)大量的水流混合，被幾十倍甚至上百倍的循環(huán)流量所稀釋，有效降低工業(yè)污水水質(zhì)的波動對工藝的影響。具體工藝流程框圖見圖3CASS工藝CASS（CyclicActiavatedSludgeSystem）工藝是間歇式活性污泥法的一種變革，它保留了間歇活性污泥法的優(yōu)點，是一種循環(huán)式活性污泥法。其基本操作程序是由以下四個基本過程組成：1)曝氣階段在此階段，曝氣系統(tǒng)向反應池內(nèi)供氧，一方面滿足好氧微生物對氧的需要，另一方面有利于活性污泥與有機物的混合與接觸，從而使有機污染物被微生物氧化分解。同時，污水中的NH3-N也通過微生物的硝化作用轉(zhuǎn)化為NOx-N。2)沉淀階段停止曝氣后，微生物繼續(xù)利用水中剩余的溶解氧氧化分解。隨著反應池內(nèi)溶解氧的進一步降低，微生物由好氧狀態(tài)向缺氧狀態(tài)轉(zhuǎn)化，并發(fā)生一定的反硝化作用。3)潷水階段沉淀階段完成后，置于反應池末端的潷水器在程序控制下開始工作，自上而下逐層排出上清液。與此同時反應池內(nèi)因為溶解氧很低仍會發(fā)生反硝化作用。4)閑置階段閑置階段的時間一般很短，有的也可以取消。設閑置階段主要是保證潷水器在此階段內(nèi)上升到原始位置，防止污泥流失。這種工藝按操作周期周而復始反復進行而不斷處理污水，具有以下特點：1)因基質(zhì)（BOD5）和生物體（MLVSS）隨充水和曝氣時間的變化梯度加大而增加了生化反應的動力，處理效率高。2)從污染物的降解過程來看，由于它集曝氣、沉淀、排水于一體，省去了初沉池、二沉池，污泥回流比只有20%，因此工藝流程簡單，占地面積比較小；污泥回流系統(tǒng)比較簡單，并且省去了沉淀池中的刮泥設備，節(jié)省了能耗。3)生化反應池進水端設置了生物馴化區(qū)，有利于絮凝性細菌的生長，抑制了絲狀菌的生長，有效地防止污泥膨脹，從而保證出水水質(zhì)。4)CASS系統(tǒng)在設計時已經(jīng)考慮流量變化的因素，能確保污水在系統(tǒng)內(nèi)停留預定的處理時間才能沉淀排放，而且CASS工藝可以通過調(diào)節(jié)運行周期及各階段的時間分配來適用進水水量和水質(zhì)的變化，因此對沖擊負荷的適應性較強。5)由于CASS工藝的自控程度比較高，因此操作管理較簡單，另外，由于CASS工藝采用了連續(xù)進水，在進水管上不需要電磁閥的控制元件，不需要頻繁切換閥門，因此對閥門等元件的維修較少。具體工藝流程框圖見圖圖氧化溝工藝流程框圖圖CASS工藝流程框圖曝氣生物濾池工藝曝氣生物濾池是２０世紀８０年代末９０年代初在普通生物濾池的基礎上開發(fā)的新工藝，在歐美及日本等發(fā)達國家廣為流行，曝氣生物濾池也可看成是生物接觸氧化法的一種特殊形式，即在生物反應器內(nèi)裝填高比表面積的顆粒填料，以提供微生物膜生長的載體，并根據(jù)污水流向不同分為下向流或上向流，污水由上向下或由下向上流過濾料層，在濾料層下部鼓風曝氣，使空氣與污水逆向或同向接觸，使污水中的有機物與填料表面生物膜通過生化反應得到穩(wěn)定，填料同時起到物理過濾作用。本方案選擇上向流生物濾池。曝氣生物濾池具有去除SS、COD、BOD、硝化、脫氮除磷、除去AOX的作用，其最大優(yōu)點是集生物氧化與截留懸浮物于一體，節(jié)省了二沉池。上向流生物濾池的工藝流程框圖如下：圖1.3曝氣生物濾池工藝流程框圖5工藝比較與選擇方案優(yōu)缺點比較表3-2各方案優(yōu)缺點比較表方案特點方案一微孔曝氣氧化溝工藝方案二CASS工藝方案三曝氣生物濾池工藝優(yōu)點1、出水水質(zhì)好，污泥不膨脹，具有良好的脫氮功能。2、管理簡單、方便。3、耐沖擊負荷。4、主體設備可靠程度較高。1、流程簡捷，取消初沉池、二沉池，占地面積少，污泥回流系統(tǒng)簡單（回流比只有20%）。2、出水水質(zhì)好，污泥不膨脹，具有良好的脫氮除磷功能。3、污泥含水率低。4、耐沖擊負荷，可根據(jù)進水水質(zhì)的變化及出水水質(zhì)的要求調(diào)整運行方式和周期，方便靈活。1、出水水質(zhì)較好、穩(wěn)定。2、占地面積較小。3、污泥產(chǎn)量少且含水率低，同時污泥穩(wěn)定，有利于污泥脫水。缺點1、流程較長，有回流系統(tǒng)。2、占地面積比較大。1、對自控水平要求較高。1、投資最高。2、操作管理復雜，維修量大。3、運營管理不善容易產(chǎn)生二次污染。各方案技術經(jīng)濟比較表表3-3經(jīng)濟比較表方案特點方案一氧化溝工藝方案二CASS工藝廠內(nèi)總投資(萬元)項目總占地（×104m2）1.32運轉(zhuǎn)功率(kW)63直接處理費用（元/m3）0.470.56從上優(yōu)缺點表和經(jīng)濟技術比較表看，在總投資微孔曝氣氧化溝工藝最低；直接處理費用微孔曝氣氧化溝工藝最低；微孔曝氣氧化溝工藝每天的運行功率最低；曝氣生物濾池工藝占地最小，微孔曝氣氧化溝工藝的占地面積最大，但微孔曝氣氧化溝工藝操作管理容易。綜上所述，推薦采用微孔曝氣氧化溝工藝為優(yōu)選方案。1.3出水消毒工藝選擇沉淀池上清液除大腸菌群數(shù)可能未達標外，其他指標均已達到設計指標，因此須采取消毒措施，一般消毒方法包括液氯、臭氧法、二氧化氯法、紫外線法、漂粉精法及氯片法等。其中漂粉精和氯片的購買和儲存不易，且處理效果不穩(wěn)定，在此不作比較與介紹。液氯目前在我國液氯仍然是水處理過程中應用最多的消毒劑，這主要是由于它應用歷史長，積累了豐富的運行管理數(shù)據(jù)，并且成本低、運輸方便、在管網(wǎng)中可保持一定的持續(xù)殺菌效果的原因。但隨著全球環(huán)境污染的加劇，在對一些遭受污染的水源進行處理時，氯化處理常需投加過量的氯氣，研究證明這往往易生成大量的有機鹵化物（如三氯甲烷）而造成水體的二次污染，對人體的健康產(chǎn)生潛在的危害。另外一些中小型水廠或污水處理廠采用氯氣消毒，不僅占地面積大，而且由于管理不善常產(chǎn)生一些人身傷害事故。因此，近年來各國都在研究替代氯氣進行消毒的新一代消毒劑。臭氧臭氧是一種優(yōu)良的消毒劑，其殺菌效果好，且一般無有害副產(chǎn)物生成。但目前臭氧發(fā)生裝置的產(chǎn)率通常較低，設備昂貴，安裝管理復雜，運行費用高，而且臭氧在水中溶解度低，衰減速度快，為保證管網(wǎng)內(nèi)持續(xù)的殺菌作用，必需和其它消毒方法協(xié)同進行，應用上有如下優(yōu)點：1)有效殺滅各種病毒，脫色、除臭效果好。2)處理后，水中檢測不到三鹵甲烷等致病物質(zhì)。3)反應時間短，效果好且穩(wěn)定。缺點包括：1)設備復雜、造價高、一次性投入大。2)電耗大、運行成本高。3)臭氧無法貯存和運輸，須邊生產(chǎn)邊使用。4)剩余臭氧消失快，不能保持殺菌持續(xù)時間。紫外線消毒紫外線消毒是近年來發(fā)展的一種新型消毒方法，它是通過對水體進行紫外線輻射，將水中的有害菌殺死，同時不改變水的物理化學性質(zhì)，且不產(chǎn)生氣味和其它有害的鹵代甲烷等副產(chǎn)物，它是一種高效、安全、環(huán)保、經(jīng)濟的技術。因此，在凈水、污水、回用水和工業(yè)水處理的消毒中，紫外線消毒逐漸發(fā)展成為一種最有效的消毒技術。紫外線具有廣譜殺菌性，紫外線消毒是通過光化學作用破壞病原體的核酸（DNA和RNA）,從而有效阻止它們合成蛋白質(zhì)和細胞分裂。最終病原體不能夠復制、不能傳播而最終死亡。二氧化氯二氧化氯是一種強氧化劑和高效殺菌劑，自從美國尼亞加拉水廠最早將其作為消毒劑以來，在歐洲及美國得到廣泛應用。在水處理中使用二氧化氯，主要有如下優(yōu)勢：1)消毒效果好而且具有持續(xù)消毒、殺菌作用。2)消毒效果不受氨的影響。3)在堿性條件下，殺菌效果不受影響。4)對病毒具有強力的殺滅作用。5)不會形成致癌物如鹵化烴。制備二氧化氯的原料在運輸和儲存方面具有較大的危險性，在制備的過程中會產(chǎn)生氯酸根、次氯酸根離子，也具有致癌作用，且日常運行費用也較高，據(jù)我國運行經(jīng)驗，二氧化氯消毒技術在城市污水處理中的運行費用約為元/噸污水。幾種消毒劑的比較表項目液氯臭氧紫外線二氧化氯消毒效果較好很好很好很好除臭去味無作用好無作用好PH的影響很大小、不等無小水中的溶解度高低無很高THMs的形成極明顯當溴存在時有