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1、I N D U S T R I A L W A T E R W A S T E W A T E R 工业用水与废水 城镇污水处理厂工艺设计及特点分析 沈文 (1 中国市政工程 中南设计研究总院 武汉 熊家晴 2 4 3 0 0 1 0；2 西安建筑科技大学，西安7 1 0 0 5 5)摘 要：广 东省 揭 阳 市 区 污 水 处 理 厂 工 程 近 期 设 计 规 模 为 6 01 0 4 m3 d，采 用 A2 0 处 理 工 艺 设 计 出水 水 质 执行 G B 1 8 9 1 8 2 O 0 2 城 镇污水处理厂 污染物排放标准 中一级 B标准 介绍 了该工程的概 况、工 艺流程、主要
2、构 筑物及 主要设 计参数，总结分析 了工 艺设计的技术特 点、运 行效果及 主要技 术经济指标，工程运行结果表明 该 工艺运行稳 定 处理效 果良好 适合在广 东省地 区推广应用 关键词：城镇 污水：污水处理；A 2 O工艺：工艺设 计 中图 分 类 号：X7 0 3 1；X7 9 9 3 文 献 标 识 码：B 文 章 编 号：1 0 0 92 4 5 5(2 0 1 2)0 30 0 7 70 4 揭 阳市 区污水 处 理厂 是揭 阳市第 一 座污 水处 理 厂服务范围主要为榕江南、北河之间的榕城片区 和揭 阳经济开发试验 区服务面积 7 1 3 9 k m 2 服 务 人 口约 4 0
3、万。污 水 处理 厂 总规 模 为 1 2万 m 3 d 分 2期 实施 每期 规模 为 6万 m 3 d 总 占地 6 7 5 1 0 4 I ll z，近期概 算总投资 约为 1 0 7亿元。2 0 0 5年 1 1 月 开工 2 0 0 9年 1 0月 1日投 产 目前 运行状 态 良好。1设计 水质 及水 量 1 1设计进、出水水质 根据 揭 阳市环 境 监 测 站 检测 资 料 以及 揭 阳 市 区污 水 处理 厂 环 境影 响报 告 书 进 厂污 水 中生 活 污水约 占 7 0 工业污水约 占 3 0 污水处理 厂 受纳水体为榕江北河 根据 广东省地表水环境功 能 区划(试行方案
4、)的规定，该水体 的水质 目标为 类 出水水质执行 G B 1 8 9 1 8-2 0 0 2(城镇污水处 理厂污染物排放标准 一级 B标准，同时依据 揭 阳市 区污 水 处理 厂 环 境影 响报 告 书 确 定 污水 处 理 厂 出水水 质 污水 处 理厂设 计 进、出水 水质 主要 指 标 见 表 1 表 1 设计进、出水水质主 要指标 项 目P(mC ODc,)p(BO Ds)m g L m g。L J L L J p(S S)p(NH 一 N)p(磷酸盐)(mg L )(mg L )(mg L )1 2设计 水量 污 水 处 理 厂 近期 设 计 规 模 为 6万 m 3 d 由 于
5、污水厂服务范围内的榕城片区排水体制为截留式合 流 制(截 流倍 数 n=1)，揭 阳经 济 开发 试 验 区 排水 体 制 为分 流制 且揭 阳经 济开 发试 验 区的污水 量约 为总 污水 量 的 1 5 因此 污水 厂旱 季 平均 时 流量 为 2 5 0 0 m 3 h 总 变 化 系数 为 1-3 则 旱 季 最 大 时 流量为 3 2 5 0 m 3 h；根据污水 中合流、分流水量所 占比例计算 雨季最大时流量为 4 5 0 0 m 3 h 污水 厂 预处理 构筑 物及 构筑 物之 间 的连通 管按雨 季最 大 时 流量设 计：生化 池按 旱季平 均 时流量 设计 供 氧 量按 旱季
6、 最大 时流 量设计：二 次沉 淀池 按旱 季最 大 时流 量设 计 雨季 最大 时流量 校核：接 触消毒 池按 旱季 最大 时流量 没计 2工艺流 程 通过分析污水处理厂进、出水水质指标可知，污水厂对氮和磷的去除率要求较高，同时考虑污水 厂对将 来进、出水 水 质、水 量 变化 的适应 性，在设 计上应尽可能留有余地 主体工艺设计应采用具有 脱 氮、除磷 功能 的污水 处理 工艺。所 有生物 除磷 脱 氮工 艺都 包含 厌氧、缺 氧、好 氧 3个不 同过 程 的交 替循 环 城市 污水 厂 的悬 浮 型活性 污 泥法污 水处 理 工艺主要 有 3个系列 i-2 ：氧化沟系列；A O 系列；序
7、批式反应器(S B R)系列。在按空间分割 的 连 续 流 活 性 污 泥法 中 A 2 O法 和 D E 型 氧化 沟 法较优越：在序批式活性污泥法 中，C A S S工艺较 优 越。由 于 进 水 的 m(B O D 5)m(C O D。)比值 为 7 7 I N D u s T R I A L w A T E R&W A S T E W A T E R 工业用水与废水 0 4 8，污水可生化性好，综合考虑处理效果、技术 先进程度、运行稳定性、节能以及运行成本等多方 污水 面因素，并对详细的技术经济资料进行比较，确定 该工程采用 A 2 O工艺。工艺流程见图 1。图 1 污 水 处 理 工
8、 艺 流 程 3 主要 构筑 物及设 计参 数 3 1粗格栅 及进 水 泵房 粗 格栅 间土建 及设 备按远 期 1 2万 m 3 d的规模 一次建成 平面尺寸为 1 5 O 0 n l 5 2 0 m格栅 间 深 1 1 3 0 1T I 设 2台回转式格栅除污机 每台宽 1 5 1 TI，安 装角 度 7 5 ，栅 条 间距 2 0 m m。进 水泵 房土 建按远 期 1 2万 m 3 d的规 模一 次建 成 设备按近期 6万 mS d的规模安装。进水泵房 下部采用外径为 2 5 0 0 I n的圆形结构，深 1 3 7 0 I n：上部采用框架结构，平面尺寸为 2 4 4 0 m1 0
9、0 0 m，高 1 0 1 0 I n。为了适应水量 的变化 泵房共设计 5 台立式污水泵 近期安装 2台大泵(变频调速)和 1 台小泵。搭 配使 用 远期 再安装 2台大泵。其 中大 泵 Q=2 8 7 52 5 0 0 m3 h，H=1 4 71 6 7 1T I，N=1 6 0 k W；小 泵 Q=1 3 0 01 1 0 0 m 3 h，H=1 4 7 l 6 7 I T I N=9 0 k W 旱 季平 均 流量 时 运 行 1台大 泵，旱季最大流量时运行 1台大泵和 1台小泵 雨 季最大流量时运行 2台大泵 3 2细 格 栅 及 涡 流 沉 砂 池 细格栅、涡流沉砂池合建，近期设
10、1 组，设计 规模为 6万 12 1 s d，远期再增建 1组。采用转鼓式 细格栅，设 2套，每个格栅直径 1 8 n 1 过栅流速 )m a x=0 7 5 m s，栅条 间隙 b=5 mm栅 前水深 h=1 2 0 n l，安装角度 0=3 5 配用电机功率 2 2 k W。涡流沉 砂池 设计 表面 负荷 9 5 m 3 (m 2 h)采 用 封 闭式，设 置 2座，每座 直径 5 5 I T I，池深(砂斗 以 上部分)2 8 5 IT I，砂斗 直径 1 5 i n，砂 斗深 度 2 2i n。每座池 中间设有 1台可调速的带中空轴的立式浆叶 分离机和 1 个 空气提砂器 气源 由 2
11、台鼓风机提 供，单 台风量 2 m 3 m i n，风压 5 5 k P a。3 3 A2 0 生 化 池 为 3万 m 3 d 远期再增建 l 组。每座 A V0生化池 由选 择池、厌 氧池、缺氧 池和好 氧池 组成。平 面尺 寸为 6 8 4 0 IT I 2 9 2 0 IT I，总高度 6 8 1T I。每座选择 池 内设 2台 3 7 0 mm进 口水下搅拌器 每台功率 2 5 k W：每座厌氧池和缺氧池 内各设 2台 2 5 0 0 m m进 E l 水下搅拌器 每台功率 4 3 k W。好氧池曝 气 器采 用进 口管膜 式微 孔曝气 器 每座 好氧池 设 长 1 0 0 0 m
12、m 的曝气器 7 8 4个 长 7 5 0 mm的曝气器 9 8 0 个，曝气器出气量均为 9 m 3 (n l h)，溶解氧的质 量浓度控制在 2 0 m g L左右：每座好氧池还设 3台 混合液 内回流泵(2用 1备)。Q=1 2 5 0 m V hH=0 5 m，N=7 k W。A V0生化池污泥回流 比：选择池约 2 5 缺 氧池约 7 5；污泥负荷 O 1 2 k g B O D 5 (k g E ML S S d)；污 泥 浓 度 P(M L S S)=3 5 g L；污 泥 龄 1 3 0 d；最大供气总量 1 2 0 0 0 m 3 h，气水 体积 比 4：1：有 效水 深 6
13、 0 1T I：A V0生 化池 总停 留时 间约 8 5 h 其 中选择池停 留时间 0 3 h 厌氧池停留时间 1 2 h，缺氧池停留时间 1 5 h，好氧池停留时间 5 5 h 3 4鼓风 机房 鼓风机房土建按远期 1 2万 mVd的规模一次建 成，设备按近期 6万 mS d的规模安装。鼓风机房 平面尺 寸为 3 2 8 0 I n1 1 5 0 m主体部分 高 8 8 0 m。近期选用 3台进 口高速单级离心鼓 风机(2用 1 备)，每 台鼓风机风量为 6 6 0 0 m 3 h 压差 为 7 X 1 0 P a，配套电机功率 1 6 0 k W。远期增加 2台同型 号鼓风机 鼓风机的
14、出风量可通过调节进 口导流叶片角度 进行 自动 调节，调节 范 围为 4 5 1 0 0。3 5 污泥 泵房 近期设 1 组 2座 A 2 O生化池，每座设计规模 座，7 8 污泥泵房与二次沉淀池配水井合建 近期设 1 设计规模为 6万 m3 d，远期再 增建 1座。平 一 一 瓣 ：一 一 一 流 一 涡 一 栅一 一 泵一 一 栅一 一 格 水 格一 沈文，熊家晴：城镇污水 处理 厂工艺设计及特点分析 面 尺 寸为 1 1 9 0 m 8 6 0 m，污 泥 泵 房 内设 4台潜 污泵用于污泥 回流。Q=7 0 0 5 6 0 m3 h H：5 5 8 0 m，轴 功率 1 8 5 k W
15、；另设 2台潜 污泵 用 于排 除 剩余污泥，Q=2 3 3 4m 3 h，H=1 0 07 0 m：1 5 k W。回流 污 泥 量 根 据 A 2 O 生 化 池 污 泥 浓 度 控 制 并采用变频装置控制泵的流量 剩余污泥泵与污泥 浓缩脱水机协调运行 3 6二 次 沉 淀 池 近期设计流量 Q=3 2 5 0 m 3 h，校核流量 p 一=4 5 0 0 m 3 h。设计流量时表面负荷 0 8 3 m3 (m 2 h)校 核 流量 时表 面 负荷 1 1 5 m 3 (m2 h)近期 设 1 组 2座二次沉淀 池，采用 中心进水、周边 出水辐流 式，池内径 5 0 m，有效水深 3 6
16、i n，总高度 4 4 m，采用平底设计 沉淀池采用环形集水槽 双侧溢流 堰出水 设计堰上负荷为 1 5 3 L (s m)沉淀池 内 设 1 台周边传动的全桥式刮吸泥机 刮吸泥机由沉 淀池与生化池协调连续运行 排泥与污泥泵房协调 运 转。3 7接 触 消毒 池 考 虑 污 水 处 理 厂 的场 地 布 置 接 触 消 毒 池 按 远 期 1 2万 m 3 d的规 模一 次建 成 近期 设计 流 量为 3 2 5 0 m3 h。接触消毒时间为 1 0 h：远期设计流量 为 6 5 0 0 m3 h 接触消毒时间为 0 5 h 平面尺寸为 3 2 5 0 m2 7 2 5 m水 深 4 5 0
17、m，总 高 度 4 9 0 m 采用封闭式设计 池内设置 2台潜污泵 将消毒处 理 后 的尾 水送 至 厂 区，用 于洗 车、冲刷道 路 以及绿 化灌溉和污泥浓缩脱水机的滤带冲洗 3 8加 氯 间 加氯间土建工程按远期 1 2万 m3 d的规模一次 建成 设备按近期 6万 m 3 d的规模安装 平面尺寸 为 2 1 9 0 IT I 1 1 3 4 m 采用液氯消毒 设计流量为 3 2 5 0 m3 h 平 均 投加 量 为 7 m g L近 期选 用 2台 真空 式 加 氯机，p=2 0 k g h，l用 1 备，远期 再 增 设 1台，加氯 问与氯库分开，氯库面积为 1 3 0m z。3
18、9 污泥 浓缩 脱水 车 间 剩余污泥量 1 1 0 0 m3 d 含水率 9 9 3 停留 时间 3 O m i n 剩余污泥的干重 7 8 0 0 k g d 需浓缩 脱水污泥量 1 1 0 0 m3 d(含水率 9 9 3)浓缩脱水 后污泥量 3 0 m 3 d(含水率 7 5 8 0)，絮凝剂(聚 丙 烯酰胺)投 加 量 3 4 k g t。污泥浓缩脱水车间土建按远期 1 2万 m 3 d的规 模 一 次 建 成，设 备按 近期 6万 m 3 d的规 模 安 装 平 面尺 寸 为 3 O 4 0 1T I 1 6 1 5 i n 设 贮 泥池 1 座 每 座 平 面尺 寸 为 3 5
19、0 m3 5 0 m，高 2 9 0 i n 池 内设 1台搅拌器，功率为 3 0 k W。近期选用一体化带式 浓缩脱水机 2台，单机脱水能力 5 0 m 3 h 带宽 B=2 0 13 3。4工程设 计特 点 4 1优 化 的 A2 O生化 池 工艺设计 由于原 污 水 中生 活 污水 量 占 7 0 因此水 量、水质不易产生突变 冲击负荷不会很大 考虑脱氮 除磷的技术要求 同时为减少设备配置 节约运行 成本 采用鼓风曝气改 良型 A 2 0技术 好氧池采 用推 流式 池型(1)A 2 0工 艺 中 由于厌 氧 区居前，回流 污 泥 中 的硝 酸盐 会对 厌氧 区产 生不利 影 响 为 了解
20、决 此 问题 保证除磷和硝化效果 在厌氧池进水端分格 设选择池并采用 回流污泥分段回流的设计 选择 池和缺氧池的进水采用调节堰控制污泥 回流 比 来 自二 沉 池 约 2 5 的 回流 污 泥 和 1 0 0 的进 水 进 入 选择 池 停 留时 间约为 2 0 m i n 在 此 区域 内混 合液 的基 质浓 度很 高 局部提 高了 F M在选择池 内 造 成一 种 强化 吸附作 用 从而有 利 于聚磷 菌对 基质 的摄取 提高除磷效果。(2)厌、缺氧池内共有 3 h污水量容积的完全 混合型流态 能耐受一定的冲击负荷。(3)好 氧 池 为 推 流式，由微 气 泡 上 托 活性 污 泥 不设水
21、下搅拌器，可降低运行能耗。(4)基于大、中气泡 曝气氧利用率低、电耗 高，微孔曝气易堵塞，维修、更换麻烦等因素，采 用进 口管膜式曝气管 管膜式曝气管采用高质量的 合成橡胶薄膜材料，具有强度大、弹性好、氧利用 率 高、电耗低、浮力小、不堵塞、不产生污水倒 灌、易 安装 和维 修等特 点。4 2不 设 初 沉 池 初 沉 池 为 生 化 处 理 系统 前 的 预 处 理 构 筑 物 之 一原污水中的污染物在初沉池 中去除率较高的依 次为 S S、B O D 和 C O D o，这将使 m(B O D )re(N)和 m(B O D )m(P)比值 下 降，且停 留时 间越 长，比值 下降越多。系
22、统 的脱氮除磷效果也越差 3 1。该工程 设 计 进水 为低 浓 度 污水。对 脱 氮 除磷 效 果 要 求 较 高 原污水 中有 机物(碳 源)的减少不 利 于污水 的脱 氮 除磷 因此不 设初 沉池。污 水 由沉 砂池 直接进 入 7 9 I N D u s T R I A L w A T E R&w A S T E W A T E R 工业用水与废水 反 应池 使 活性 污泥 系统边 界条件 发生 变化，不仅 提高了活性污泥浓度，改善 了污泥沉 降性能，增 强了系统的适应能力 而且强化了整个系统的脱氮 能力 保证 了系统有效除磷。4 3设 置 涡 流 沉砂 池 在沉砂池的设计 中一方面要
23、考虑保证后续脱 氮 除磷 的厌 氧、缺 氧状 态，同时保 持碳 氮、碳 磷质 量 比，另一方面亦要统筹考虑占地、工程投资和运 行费用等诸多因素因此。工程采用比氏涡流沉砂 池 4-5 涡 流沉 砂 池 的 进水 是 以切 线方 向进 入，再 通 过位 于水 池 中心 的叶轮慢 速搅 拌 形成平 面 的旋 流 砂粒与水 的密度不 同在旋流状况下得到分 离 由于完全利用水力和机械搅拌形成旋流 无曝 气设施 故能保证进入后续处理的污水处于厌氧或 缺 氧状态 4 4强化 悬浮物去 除效 果 由于该厂进水浓度较低 不设初沉池，为降低 二沉池 S S负荷 需要选择一种固液分离效率高和 S S去除率高 的细格
24、栅。因此设计 时采用 水损小、S S去除率高的转鼓式细格栅。此外 为了降低 出 水中的 S S浓度 工程 中采取适 当的强化措施 例 如采用适当的污泥负荷以保持活性污泥的凝聚及沉 降性能 采用较小的二次沉淀池表面负荷C ，采用 较低 的出水堰 负荷 充分 利用 活性 污泥悬 浮层 的 吸 附网络作用等 4 5节 能措施 采 用技术 先 进且成 熟 的污水 处理工 艺 微孔 曝 气，氧利用率提高到 2 3 充氧动力效率高。鼓 风机采用离心式涡轮鼓风机 可根据好氧池中溶解 氧浓 度 的变 化 自动调 节导 向叶 片角度 从 而改变 出 风量大小 在保证处理效率的前提下 使供气量最 小，降低能耗。水
25、泵采用高效立式污水泵，效率高(达 8 0 以上)，能耗较低，节省 占地空间。污泥 处理采用带式浓缩脱 水一体机。简化工艺、电耗 低、药耗低，减少了投资和运行成本。全厂采用技 术先进的微机测控管理系统 各种设备均可根据污 水水质、流量等参数 自动调节运转 台数 和运行 时 间，可使整个污水处理系统在最经济状态下运行 使运行费用最低 通过采取上述节能措施 水泵效率提高 曝气 充氧动力效率提高 能耗大大下降 污水处理厂单 位水量耗 电量 为 0 2 2 1 k W h m s 低 于 国家标 准 8 0 0 2 8 k W h m。5 运 行效 果及技 术经济 指标 揭 阳市区污水处理厂 自2 0
26、0 9年 1 0月投入运行 以来 处理效果 良好，出水水质稳定。从运行数据 可 以看 出 各 项 指标 均 达 到 G B 1 8 9 1 8-2 0 0 2中的 一级 B标 准，实际 出水水 质见表 2。表 2 污水厂实际出水水质 工程 近期总投资约 1 0 7亿元 单位水量投资 1 7 8 5元 m3 用 地指 标 0 5 6 7 5 m 2 m。年 运 行 费 用 0 2 7 5元 m 3 单位水量 电耗 0 2 2 1 k W h m s 去除 单位 B O D 电耗 1 8 k W h k g B O D 5 ，单位聚丙烯 酰胺用量 3 0 k g m 6 结语 广东省 揭 阳市 区
27、污 水处 理厂 工艺设 计是 在全 面 分析了该地区自然环境、城镇污水水质特性 以及实 地考察了其它类似污水处理厂的运行情况和管理经 验的基础上经反复研究确定 的 设计过程 中全面考 虑了 A VO处理工艺的技术特点、经济效益和节能 等 因素 该 工艺经济实用 运行期间 出水水质稳 定 适合在广东地区推广应用。参 考文献：1 赵 书华，姬红 小 城 镇污 水 处理 工 艺选 择 J 北 方 环境，2 0 1 1，2 3(2)：5 6 6 0 2 张华伟，陈文华，刘贤斌重庆市唐家沱污水处理厂三期扩建 工程工艺设计 J 给水排水，2 0 1 1，3 7(3)：3 8 4 1 3 赵欣萍，刘继先，王
28、姬芳，等无锡市芦村污水处理厂升级改 造工程设计 总结 J 中国给水排水，2 0 1 0，2 6(1 2)：3 6 3 8 4 董以广，任 向锋深圳市滨河污水处 理厂改造工程 J 中国给 水排水，2 0 1 1，2 7(2)：8 2 8 6 5 1耿震，沈文华，李大成，等高淳 污水处 理厂二期工程工艺设 计 J 中国给水排水，2 0 1 0，2 6(1 6)：3 2 3 5 6 夏能宏朱家桥 污水处理厂采取的节能措施 J 工业用水与废 水 2 0 0 1，3 2(4)：2 9 3 0 作者简介：沈文(1 9 6 8 一)，男，湖北武汉人，高级工程师，主要 从事 城市 给水 排 水工 程设 计，(电话)0 2 7 8 2 4 2 3 0 4 1(电子信 箱)s y wy 1 31 1 6 3 c o rn。收稿 日期：2 0 1 2 0 3 1 4(修回稿)