| 2.3 废水处理系统进、出水水质 2.3.1设计进水水质 本项目园区正在招商,暂无企业入驻,所以现阶段没有确切的排水资料作为水质预测依据,只能根据接管标准和类似园区水质资料进行预测。 ⑴预处理达标后的工业废水 工业园的生产废水以石油化工、精细化工、橡胶产业废水为主。环评要求:进入污水处理厂的生产废水必须分别先在企业内进行预处理,达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)三级排放标准后,有行业排放标准的执行行业排放标准中进入城市二级污水厂的排放要求,含有第一类污染物及重金属的生产废水须处理达(GB8978-1996)中表1标准限值后,再进入本污水处理厂进一步处理。环评还要求企业在原环评审批主管部门进行备案。 根据《四川省彭山经济开发区(南区)总体规划》(2010-2020)对工业园区产业类型的定位,污水来源成分复杂,水质情况难以确定,只能大致预测。根据对仪征化纤污水厂、扬子石化园区污水处理厂进行调研的结果,如:聚酯化纤污水具有COD 浓度高,平均B/C 比为0.3-0.4,经过预处理达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)三级排放标准排放后,其可生化性将会有所降低。根据上述排放指标及水质分析,预测经过预处理后的污水主要水质指标见表2-3-1: 表2-3-1 污水预处理出水水质情况表单位:mg/l 基本控制指标 COD BOD5 SS NH3-N TN TP 数 值 500 200 200 30 40 6-9 其他指标 苯 挥发酚 对-二甲苯 石油类 硫化物 温度 数 值 0.5 2 1 10 1 ≤30℃ ⑵生活污水 为对本项目进水水质提供可靠参考数据,表2-3-2对国内部分城市已建成的城市污水处理厂进水水质实测值进行了统计汇总。 表2-3-2 国内部分已建成城市污水处理厂的进水水质 单位:mg/L 序号 厂 名 BOD5 SS CODcr T-N NH3-N T-P 1 都江堰污水处理厂 150 150 300 / 30 2~4 2 昆明第三污水处理厂 80 200 127 27 35 3 3 新都污水处理厂 160 160 300 25 25 2.3-3.2 4 广汉三星堆污水处理厂 85-178 102-254 156-413 / 20~35 / 5 什邡市污水处理厂 90-180 170-263 160-412 / 25~35 / 6 绵阳市塔子坝污水厂 75-188 / 142-443 28-48 25~30 3.5-4.8 7 重庆市主城区某污水厂 62-177 96-269 141-472 / 25~35 / 8 成都市第二污水处理厂 101-171 97-267 218-425 / 30 4 由表2-3-2可以看出,与本项目同处于川、渝地区7个污水处理厂进水水质范围如下: BOD5 :62~188mg/L;CODcr:141~472mg/L;SS:96~269mg/L;T-N:25~48mg/L;NH3-N:25~35;TP:3.5~4.8mg/L。 由于上述表中的几个污水厂均处在地势平坦地区,地下水水位较高,地下水入渗量比例高,所以污水进水水质对照生活污水平均水质偏低。而本项目污水厂服务范围地处台地地区,受地下水影响不大,根据以上情况,并综合参考《室外排水设计规范》中生活污水水质考虑,确定本项目生活污水的水质见表2-3-3。 表2-3-3 生活污水进水水质情况表单位:mg/l 指 标 COD BOD5 SS NH3-N TN TP pH 数 值 250 150 200 30 40 3 6-9 ⑶进水水质确定 石油化工、精细化工、橡胶产业经过污水预处理后的出水在污水处理中占的比重大,所以对污水处理厂的进水水质影响大,生活污水相对水量影响小。因此需对预处理后的工业废水水量、水质和生活污水的水量、水质进行综合分析。 污水处理厂设计进水水质的主要指标暂定如表2-3-4: 表3-3-4 设计进水水质一览表 序 号 污染物 设计进水水质 1 COD (mg/l) ≤470 2 BOD5 (mg/l) ≤175 3 SS (mg/l) ≤200 4 NH3-N (mg/l) ≤30 5 TN (mg/l) ≤40 6 TP (mg/l) ≤1 7 PH 6~9 8 石油类 ≤10 9 苯 ≤0.5 10 挥发酚 ≤2.0 2.3.2 出水水质 根据国家环境保护总局公告 2006年第21号,为加强对城镇污水处理厂建设和运行的管理,改善城镇水环境质量,现发布《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)修改单,自2006年5月起实施。公告内容如下:城镇污水处理厂出水排入国家确定的重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域时,执行一级标准A标。因此,本污水处理厂出厂水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准(见表2-3-5)。 表2-3-5 本污水处理厂设计出水水质 单位mg/l 污染物名称 BOD5 CODCr SS TN TP NH3-N 设计值 10 50 10 15 0.5 5(8) 污染物名称 苯 (mg/l) 挥发酚 对-二甲苯 石油类 硫化物 粪大肠菌群数 污染物名称 0.1 0.5 0.4 1 1 ≤103 注:括号外数值为水温>12℃ 时的控制指标,括号内数值为水温≤12℃ 时的控制指标。 2.3.3 污水处理程度 污水处理程度见表2-3-6。 表2-3-6 污水处理程度表 单位:mg/l 水质指标 类别 COD BOD5 SS NH3-N TN TP 设计进水水质 475 175 200 30 40 1 设计出水水质 ≤50 ≤10 ≤10 ≤5(8) ≤15 ≤0.5 去除率(%) ≥89.5 ≥94.3 ≥95 ≥83.3(73.3) ≥62.5 ≥50 2.4 污水处理厂处理工艺 2.4.1 污水处理工艺目标 为贯彻《中华人民共和国水污染防治法》,加强对城镇污水处理厂建设和运行的管理,改善城镇水环境质量,现发布《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-2002)修改单,自 2006年 5月起实施。公告内容如下:城镇污水处理厂出水 排入国家确定的重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域时,执行一级标准的 A标。 根据公告的要求,污水厂出水执行一级 A标准,更好的发挥污水厂处理能力,减少对下游环境的影响。 本项目各项指标的去除率:CODcr 去除率≥89.5%,BOD5 去除率≥94.3%,SS 去除率≥95%,T-N 去除率≥62.5%,NH3-N 去除率≥83.3%,T-P 去除率≥50%。 2.4.2 总体工艺流程组成 根据污水处理厂进水水质和排放标准的要求,只有具有除磷脱氮功能的二级生物处理加深度处理才能满足设计要求。因此,本工程污水厂的总体工艺流程包括:预处理单元、生化处理单元、深度处理单元和污泥处理单元。 1、预处理单元 污水在进入生物处理单元前必须进行预处理,以保证后续处理工段的运行。预处理单元包括粗格栅、污水提升泵房、细格栅、沉砂池等。主要去除污水中的砂粒、栅渣、油等。 2、生化处理单元 本工程需采用具有除磷脱氮功能的生物处理工艺,该工艺能将总氮去除率由常规生化处理的20%左右提高到70%~95%,总磷去除率则通过生物合成由15%~20%提高到70%~90%,一般情况下可稳定可靠地运行。 3、深度处理单元 一般情况下,具有除磷脱氮功能的二级生物处理工艺出水能够达到一级B 排放标准。但是要使出水中的SS、T-N、T-P 等污染物质达到一级A排放标准,除了对二级生物处理段强化外,还需要后续深度处理段进一步去除水中SS 和T-P 等污染物。 4、污泥处理单元 由于本工程在生化处理单元需采用生物除磷脱氮工艺,若采用重力浓缩,不仅不利于环境卫生,也会造成污泥在浓缩池内停留时间过长造成磷的二次释放,不利于生物除磷。因此本工程污泥处理单元考虑采用机械浓缩脱水工艺。 2.4.3 生化处理方案论证 2.4.3.1 生化处理工艺论述 生化处理单元是污水处理厂的核心部分,处理工艺的选择对污水处理厂的投资以及运行管理起着举足轻重的作用。由于本工程需采用生物除磷脱氮工艺(强化二级处理)。而常用的生物除磷脱氮工艺分为三类,第一类为按空间进行分割的连续流工艺,如A2/ O工艺和A2/ O的各种改良工艺、氧化沟类工艺等,第二类为按时间进行分割的间歇式工艺,如:SBR、CASS、UNITANK 等工艺,第三类为前两类的不同组合。 一般来讲,A2/ O及其各种改良工艺具有能耗低,运行费用省,且规模越大这种优势越明显,该工艺广泛地运用于世界上各种大、中型污水处理厂。而氧化沟类和SBR类的工艺具有处理设施简单,管理方便,基建费用越低,规模越小总体费用越省等优点,是中、小型污水处理厂的优选工艺。 对于要求脱氮除磷的污水处理厂中,改良A2/ O工艺是目前采用得比较多的生化处理工艺,其技术成熟可靠,运营管理经验丰富。在该工艺中,其碳源不仅要满足反硝化脱氮,也需考虑部分生物除磷,但除磷效果有限,为保证出水中T-P 低于0.5mg/l,必须在二级处理之后辅以化学除磷的方法。该工艺具有比氧化沟类和SBR 类工艺更好的脱氮除磷效果。目前该工艺或类似工艺广泛用于成都第三、四、五污水处理厂、成都新建污水处理厂、南京江宁空港污水处理厂、广州黄阁污水处理厂、贵阳新庄污水处理厂、泸州鸭儿凼污水处理厂等大、中型污水处理厂。因此,将改良A2/ O脱氮除磷工艺作为二级处理的比选方案之一。 除此之外,在国内各中型污水处理厂,采用的较多的是氧化沟处理工艺。如:河南驻马店污水厂一期工程(10万m3/d)采用Carrousel 氧化沟工艺;南京江宁开发区污水处理厂一、二期工程(4万m3/d)采用Orbal 氧化沟工艺,三期工程(4万m3/d)采用双沟式氧化沟工艺;南京江宁科学园污水处理厂一期工程(8万m3/d),采用双沟式氧化沟工艺;南京江宁滨江污水处理厂一期工程(3.5万m3/d),采用Carrousel 2000氧化沟工艺;南京江宁城北污水处理厂一期工程(4 万m3/d),采用鼓风曝气氧化沟工艺;德阳市污水处理厂(10 万m3/d)采用双沟式氧化沟工艺。 氧化沟工艺运行管理简单、抗冲击负荷能力强,在中、小型污水处理厂中得到较广泛的应用。结合目前泸州市的实际情况,考虑到其运行比较简单的特点,本工程拟将Carrousel氧化沟工艺作为二级处理的比选方案之一。 2.4.3.2 污染物去除原理 城市污水中的污染物主要有BOD5、COD、SS、TN、TP等。在常规活性污泥法中,不同的污染物是以不同的方式去除的。 (1)SS的去除 污水中的SS去除主要靠沉淀作用。污水中的无机颗粒和有机颗粒靠自然沉淀作用或靠活性污泥絮体的吸附、网络作用,与活性污泥絮体同时沉淀而去除。 污水厂出水中悬浮物浓度不仅涉及出水的SS指标,出水中的BOD5、COD、TP等指标也与之有关。因为组成出水悬浮物的主要是活性污泥絮体,其本身有机成份就很高,较高的出水悬浮物含量会使得出水的BOD5、COD、TP均增加。因此,控制污水厂出水的SS指标是最基本的,也是最重要的。为了降低出水中的悬浮物浓度,应在工程中采取适当的措施,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、采用较小的二沉池表面负荷、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。在污水处理方案选用合理、工艺参数取值恰当和单体设计优化的条件下,完全能够使出水SS指标达到10mg/L以下。本工程要满足出水SS≤10mg/L。 (2)BOD5的去除 污水中的BOD5的去除是靠微生物的吸附作用和代谢作用,然后对泥水进行分离来完成的。 活性污泥中的微生物有有氧的条件下将污水中的一部分有机物用于合成新的细胞,将另一部分有机物进行分解代谢以便获得细胞合成所需的能量,其最终产物是CO2和H2O等物质。在这种合成代谢与分解代谢的过程中,溶解性有机物(如低分子有机酸等易降解有机物)直接进入细胞内部被利用,而非溶解性有机物则首先被吸附在微生物表面,然后被酶水解后进入细胞内部被利用。由此可见,微生物的好氧代谢作用对污水中的溶解性有机物和非溶解性有机物都起作用,并且代谢产物是无害的稳定物质,因此,可以使处理后污水中的残余BOD5很低。根据国内外有关设计资料,在污泥负荷为0.3Kg BOD5/KgMLSS.d以下时,就很容易使得出水BOD5保持在30mg/L以下。本工程要满足出水BOD≤10mg/L。 (3)COD的去除 污水中COD的去除的原理与BOD5基本相同。污水厂出水中的剩余的COD取决于原污水的可生化性,它与城市污水的组成有关。本工程城市污水主要以生活污水为主,BOD5/COD比值在0.455左右,污水的可生化性较好,出水COD值可控制在较低的水平。本工程要满足出水COD≤50mg/L。 (4)生物脱氮除磷 污水脱氮除磷可选择的处理方法通常有生物处理法和物理化学法二大类。物化法的缺点是药耗量大、污泥多、运行费用高。因此一般只作为城市污水处理厂的辅助处理措施。 ①生物脱氮基本原理 污水中的有机氮、蛋白质等在好氧条件下首先被氨化菌转化为氨氮,而后在硝化菌的作用下变成硝酸盐氮,此阶段称为好氧硝化。随后在缺氧条件下,由反硝化菌作用,并有外加碳源提供能量,使硝酸中的氮还原成氮气从污水中逸出,此阶段称为缺氧反硝化。 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。生物脱氮系统中,硝化菌增长速度较缓慢,所以,要有足够的污泥龄。反硝化菌的生长主要在缺氧条件下进行,并且要有充足的碳源提供能量,才可促使反硝化作用的顺利进行。 按上述原理,要进行脱氮,必须具有缺氧/好氧过程,即所谓的A1/O系统。本工程要求出水TN≤15mg/L。 ②生物除磷基本原理 生物处理过程在厌氧和好氧条件下交替运行,进行生物除磷,其主要原理为:在没有溶解氧与硝酸盐存在的厌氧区,聚磷菌分解细胞内的聚磷,产生能量,用于吸收和存储溶解性的、可快速降解的有机物(发酵产物如脂肪酸、乙酸),同时释放出磷酸盐;在随后的(缺氧区)好氧区,聚磷菌利用存储的有机物进行能量代谢,产生大量能量,用于胞外磷酸盐的超量吸收,在胞内转变成聚磷;利用活性污泥的超量磷吸收特性,使细胞含磷量相当高的细菌群体能在处理系统的基质竞争中取得优势,剩余污泥的含磷量可达到3%~7%,进入剩余污泥的总磷量增大,处理出水的磷浓度明显降低。 生物除磷工艺的关键在于:第一,保证厌氧状态时混合液中即无溶解氧(O2)也无结合氧(如硝酸盐);第二,提供足够的易降解、小分子有机物,为聚磷菌提供足够的“食物”;第三,控制较短的泥龄,通过剩余污泥的排放,将磷最终排出系统。 按上述原理,要进行脱氮,必须具有缺氧/好氧过程,即所谓的A2/O系统。本工程要求出水TP≤0.5mg/L。 根据设计出水水质和要求达到的出水水质标准,本工程最合适的处理工艺是生物脱氮除磷工艺,在满足生物脱氮除磷要求的前提下,BOD5、COD、SS的去除都可以满足排放标准要求。 BOD5:N:P的比值是影响生物脱氮除磷的重要因素,氮和磷的去除率随着BOD5/N和BOD5/P比值的增加而增加。 从理论上讲,BOD5/TN>2.86才能有效地进行生物脱氮,实际运行资料表明,只有当BOD5/TN>3时才能使反硝化正常运行。当BOD5/TN=4~5时,氮的去除率大于60%,磷的去除率也可达60%左右。 对于生物除磷工艺,要求BOD5/P=33~100,同时要求BOD5/TN≥4。 根据预测水质,本污水处理厂进厂污水BOD5/TN值,BOD5/P值,能满足生物生物脱氮除磷工艺对可快速降解有机物的要求。 2.4.3.3 污水生物脱氮除磷工艺介绍 目前,用于城市污水处理厂具有一定脱氮除磷效果的污水处理工艺大致分为两大类:第一类为按空间进行分分割的连续流活性污泥法,如A2/O法、氧化沟法;第二类为按时间进行分割的间歇式活性污泥法,如传统SBR法、ICEAS法等。目前昆明地区应用最多的就是A2/O法和ICEAS法,都取得了较好的效果。 (1)A2/O工艺 A2/O工艺即厌氧-缺氧-好氧活性污泥法。污水在流经三个不同功能区的过程中,在不同微生物菌群的作用下,使污水中的有机物、氮和磷得到去除。 本工艺在系统上是最简单的脱氮除磷工艺,总水力停留时间小于其它同类工艺。该工艺包括厌氧段、缺氧段和好氧段。在厌氧段,回流污泥中的聚磷菌释放磷.同时BOD5也得到了部分去除;而进入好氧段,聚磷菌又过量地吸收磷,污泥成为高磷污泥,通过排放剩余污泥的方式将磷去除,污水中有机物在好氧段得到更进一步去除,同时氨氮被硝化;通过含硝酸盐混合液的内回流方式,使其中的NO3-N在缺氧段进行反硝化脱氮,从而使该工艺具有同时生物脱氮除磷的功能。 由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开,有利于不同微生物菌群的繁殖生长,使得微生物对有机物和氮磷的去除率较高。据国内一些污水厂的经验,该工艺对BOD5和SS的去除率为90%~95%,总氮去除率为70%以上,磷去除率为90%左右。 另外,在厌氧(缺氧)、好氧交替运行的条件下可抑制丝状菌繁殖,克服污泥膨胀,SVI值一般小于100,有利于处理后污水的与污泥的分离,运行中在厌氧和缺氧段内只需轻缓搅拌,运行费用低。目前,该法在国内外使用较为广泛。 (2)Carrousel氧化沟工艺 Carrousel氧化沟是60年代末由荷兰DHV公司研制成功的,当时开发这一工艺的主要目的是寻求一种渠道更深、效率更高和机械性能更好的系统设备,来改善和弥补当时流行的转刷式氧化沟的技术弱点。它是一种多沟串联的系统,进水与活性污泥混合后,在沟内作不停的循环流动。 氧化沟内混合液流态系无终端循环流动,沟长较长,池型兼有完全混合和推流的特性稀释能力强,沟内实际存在着厌氧、缺氧及好氧区,所以具有一定的脱磷脱氮效果;沟内采用表面曝气(转刷、转碟、曝气叶轮等),维护管理简单;污泥负荷低,曝气时间长,耐冲击,污泥量少且稳定。 总的来说,传统氧化沟的除磷效果较差,脱氮功能一般,需在氧化沟前增设厌氧池和缺氧池,实际上成了改良型A2/O工艺,才有较好的生物脱氮除磷功能。与A2/O工艺相比,最大的优点是不需要混合液回流系统,但氧化沟采用机械表面曝气,水深不宜过大,充氧动力效率低,能耗较高,占地面积较大,构筑物布置不够紧凑。 (3)传统SBR法 其反应是在同一个容器中进行。在同一容器中进水时形成厌氧(此时不曝气)、缺氧,而后停止进水,开始曝气充氧,完成脱氮除磷过程,并在同一容器中沉淀,再通过滗水器滗水,完成一个程序。这种方法与以空间进行分割的连续流系统有所不同,它不需要回流污泥,也无专门的厌氧区、缺氧区和好氧区,而是在同一个容器中分时段进行搅拌、曝气、沉淀,形成厌氧、缺氧、好氧、沉淀过程。这种工艺,总容积利用率低,一般小于50%,配水不易均匀,因此适用于较小污水量(如某些工业废水的)的处理。 (4)ICEAS工艺即连续进水、间歇操作运转的活性污泥法 与传统的SBR法不同之处在于通过设置多座池子,尽管单座池子为间歇操作运行,但使整个过程达到连续进水、连续出水,其进水、反应、沉淀、出水、待机在一座池子中完成,常用四座池子组成一组,轮流运转、一池池的间歇处理。ICEAS法虽有它的优点,可在一组池中完成脱氮、去除BOD5全过程,但每座池子都需要安装曝气设备、用于沉淀的滗水器及控制系统,间歇排水,水头损失大,设备的闲置率较高,利用率低,投资大,要求自动化程度较高。 (5)BAF工艺 近年来,在污水处理及回用方面出现了一套新兴的工艺―曝气生物滤池工艺(简称BAF工艺)。 该工艺将生物处理单元及回用水深度处理单元有机结合,在同一个反应单元-BAF池内实现了有机物的降解和悬浮物的拦截:利用滤料(大多用用陶粒)上生长的微生物实现对有机物的降解,以及部分氮磷的去除,同时利用填料对废水过滤,截留悬浮物,经过一定时间的运行后,对BAF池内填料进行反冲洗以保持微生物较高的活性和急持填料较好的过滤能力。该工艺处理的污水经消毒后可回用于绿化、景观用水。 该工艺有以下优点:生物处理及深度处理在同一个单元内进行,可省去回用水深度处理单元,节省投资;处理单元内水力停留时间短,占地面积小;曝气量少,能耗低;滤料内存在有不同物微生物种群,且滤料定期进行反冲洗,不易出现污泥膨胀; 但是该工艺也有以下不足:对于低浓度污水处理效果较好,而对高浓度污水处理效果较差;BAF池采用分组运行(一般4千m3/d~6m3/d为一组),分组过多时,控制及运行管理比较困难,因此较适合小型污水厂(<5万m3/d);除磷效果差,除磷主要依靠化学除磷,要取得较好的除磷效果,投药量较大(目前投药主要采用铝盐),药耗较高;脱氮效果差。由于反硝化主要发生在滤料缺氧段,而大量有机物已在好氧段降解,缺氧段内碳源严重不足,反硝化效果差;污泥量大。由于除磷主要采用化学除磷,化学污泥量大;污泥自身氧化程度低,剩余污泥量也大;据相关资料报道,采用BAF工艺产生的污泥一用比普通活性污泥法多40%~50%;污泥臭味大。由于产生的污泥没有进行足够的氧化分解,其中有机物及腐殖质成分多,臭味很大,污泥后续处理较麻烦。 目前国内对BAF工艺普遍的看法是,该工艺作为低浓度小规模的污水处理是一种不错的选择,但不适合高浓度大规模污水(物别是有较高脱氮除磷要求的污水)的处理。结合广汉市经济开发区污水水量水质的实际情况以及处理的要求,本项目不宜采用BAF工艺。 考虑到区域的实际情况,污水处理厂对保护岷江水体至关重要,尾水排放的指标较严,脱氮除磷的要求很高,需要采用二级脱氮除磷工艺。 以下就目前应用较多,运行效果较好的A2/O工艺和ICEAS工艺进行比较。 应该说,间歇式活性污泥法为污水处理领域带来了新的思路,省去了常规的二沉池和污泥回流系统,特别是在有同时脱氮除磷要求时具有一定的优势,在某种程度上说代表了当今污水处理的较高的工艺水平,但是这类工艺最大的缺点是: (1)管理复杂,对设备的依赖性太强,设备一出故障导致系统瘫痪,人工几乎无法操作,必须进行自动控制; (2)同一池子集进水、曝气、沉淀、出水多种功能于一体,脱氮除磷效果不够理想,冲击负荷的能力相对较弱。 (3)由于采用滗水器出水,出水位较高,相应的一次提升扬程较大,能耗较高。 (4)设备闲置率相对较高,池子容积利用率相对较低。 A2/O法作为一种传统的脱氮除磷工艺,需设二沉池,占地较ICEAS法稍大,但对于大型污水厂,单位占地指标仅有小辐度增加;整个工艺需污水污泥回流,但由于回流泵所需扬程较低,对于大型污水厂,扣除相关因素,单位能耗较ICEAS法仅有小辐提高。 A2/O法最主要的优点: (1)出水水质稳定,耐冲击负荷能力强; (2)氮磷(特别是磷)的去除率高,可尽可能利用生物除磷,减少化学除磷,相应降低运行费用; (3)设备利用率高; 四种处理工艺的技术经济比较见表2-4-1。 表2-4-1 四种处理工艺技术性能比较表(规模:5万m3/d) 序号 比较方式 项目 A2/O工艺 ICEAS 工艺 氧化沟 工艺 BAF工艺 1 定性 有机物去除效果 很好 较好 较好 一般 2 脱氮除磷效果 很好 较好 较好 一般 3 承受冲击负能力 较强 一般 较强 较差 4 对自控系统的要求 一般 很高 一般 很高 5 维护工作量 较小 较大 一般 较大 6 构筑物数量 较多 较少 较多 较少 7 能耗 较高 一般 较高 较少 8 占地面积 一般 一般 较大 少 9 工程投资 一般 一般 一般 少 10 定量 直接工程投资(万元) 6897.59 7586.88 \ \ 11 占地面积(亩) 68.2 68.2 \ \ 12 单位水量电耗(kw.h/m3) 0.32 0.35 \ \ 13 单位水量药耗(公斤/m3) 0.0060 0.0060 \ \ 14 单位水量处理成本(元/m3) 0.58 0.62 \ \ 15 总装机容量(kw) 1486 1543 \ \ 2.4.3.4 化学除磷工艺确定 由于处理厂出水中磷的排放标准要求较严格,即总磷小于0.5mg/l,虽然本工程采用的是除磷效果最稳定的工艺,但由于生物除磷受外界及污水内在因素影响较多,不十分稳定。故在本工程处理工艺中考虑两步除磷措施,以生物除磷为主,以化学除磷为辅助(化学除磷混凝剂经比较后拟采用碱式氯化铝),特殊情况下启动化学除磷,从而确保出水水质满足要求。 2.4.4 深度处理方案论证 2.4.4.1 方案概述 适合污水深度处理的工艺包括气水反冲V型滤池、活性砂滤池、纤维球(束)过滤池、D型纤维滤池、纤维转盘滤池等,它们作为水质把关单元,通过去除生化过程和化学沉淀中未能去除的颗粒、胶体物质、悬浮固体、磷、重金属、细菌、病毒等,进一步提高污水处理厂出厂水水质。根据本工程的实际情况,拟将活性砂滤池和D型纤维滤池过滤两种过滤方式作经济、技术比较,以选择适合本工程的方案。 2.4.4.2 方案比较及推荐方案 1、技术比较 活性砂滤池与纤维滤池过滤的技术比较见表2-4-2。 表2-4-2 活性砂滤池与纤维滤池过滤的技术比较表 序号 综合比较内容 过滤型式 活性砂滤池 D型纤维滤池过滤 1 工作原理 待处理介质通过进水管进入过滤器内部,并经布水器均匀分配后上向流通过砂滤层出水。位于过滤器中 央的压缩空气将底层截留有污染物的石英砂提至过滤器顶部的洗砂器 中进行连续清洗。 待处理介质通过纤维滤料进行截留接触过滤,固体污染物在纤维滤料表面截留。固体污染物部分或全部穿透纤维滤料层 时需进行反冲洗,由于截留过滤过程损失值大, 故运转应具有一定的水头压力条件。 2 工作 特点 砂滤料采用连续反清洗,无需反冲洗阀门,无需停机反冲洗,过滤流速8m/h左右,反洗过程不影响产水。处 理效果好,且抗冲击负荷强。砂滤料 价格便宜,取材广泛,经久耐用。可采用分体式 E/P 控制,每组之间的控 制互不干扰,维护灵活简便。 根据快滤参数, 滤床主截面流速一般在 15m/h~20m/h左右,反应采用间断或连续 方式进行,反洗时滤池停止运转(当连续循 环冲洗时,不必停止过滤过程)。冲洗周期 长,冲洗水量较小,出水水质的保证率高。 3 使用条件 污水厂出水可以达到 SS≤10mg/L;砂滤料连续冲洗采用压缩空气,只需增加空压机,设备相对较少,系统更简单。 污水厂出水可以达到 SS≤10mg/L;但要增 加气、水反冲洗设备及相应构筑物,使冲 洗更加彻底。 4 占地情况 由于滤速较低,过滤部分占地面积较大,新增空压机房,但无管廊和反冲 洗综合用房。总的占地面积约 550m2, 略小。 由于滤速较大,过滤部分占地面积较小, 但有管廊和反冲洗综合用房。基础承载要 求高,总的占地面积约 660m2,略大,。 5 安装情况 结构紧凑,安装工作量较小,方便快捷。 和常规的V型滤池类似,安装虽较为复 杂,但施工经验丰富,比较方便。 6 开机停机 由于采用连续过滤,出水水质较好。但由于底部是锥形体,应避免大颗粒的 堵塞物进入池体,造成停机。 每次运转初期由于纤维滤料的性质或反 洗过程刚刚完成,出水质量有一定的不稳 定期。但可通过排除初滤水来解决。 7 过滤水头 过滤水头损失约 1.0m,略低,较节能。 过滤水头 1.6m,略高。 8 电耗 0.034 元/m3,略高。 0.03 元/m3,略低。 9 维护 平时需对阀门、设备及滤料进行检查 维护。由于滤器台数较多,管理维护 点较多。另外还需特别注意每台滤器 底部是否出现堵塞问题,若出现时应 及时处理。 平时需要对阀门、设备及纤维滤料进行检 查维护。阀门相对较多,管理维护点较多。 另外,所采用的设备品种较活性砂滤池 多,增加管理维护点。 10 寿命 对池体的使用寿命为 50 年,设备为20 年,滤料需检查补充,或周期性更换。 对池体的使用寿命为 50 年,设备为 20 年,滤料需检查补充,或周期性更换。 2、经济比较 活性砂滤池与D型纤维滤池过滤方式经济比较见表2-4-3。 表2-4-3 活性砂滤池与D型纤维滤池过滤方式经济比较表 序号 项 目 方案一(活性砂滤池) 方案二(D型纤维滤池) 1 处理规模(万m3/d) 1.0 1.0 2 需新增构筑物投资 活性砂滤池:80万元 纤维滤池:20万元 空压机房:8万元 气水反冲洗房:13万元 3 设备及安装费 128万元 57万元 4 合计 216万元 90万元 注:1.构筑物投资为土建的费用,设备费含滤池内部滤料、配套阀门、反洗设备、电气、自控、仪表设备投资,安装费含设备、管道、电气安装费。 从上表可以看出,两种过滤方式的处理效果都较好,日常处理成本都差不多,占地、水头损失都能满足本工程的需要。活性砂滤池具有安装方便,配套修建的建、构筑物相对较少,采用标准化模块,安装工程量较小等优点,但是由于设备单元多,投资较高,后期维护量较大。而D型纤维滤池具有使用时间长,滤速较高,过滤处理效果保证率高的优点,国内使用广泛,投资较省,而且可以通过采用先进的自控技术减少管理工作量,在工程实践中的运用也越来越多,更适合本工程实际情况。 因此采用D型纤维滤池作为本工程推荐深度处理工艺。 2.4.5 尾水消毒方案 2.4.5.1 方案概述 常用的消毒方法有液氯消毒、氯化合物(漂白粉、次氯酸钠及二氧化氯等)消毒、紫外线消毒、臭氧消毒、热处理消毒、膜过滤消毒等。 (1)液氯消毒法 液氯消毒法主要是投加液氯。液氯是迄今为止最常用的方法,其特点是液氯成本低、工艺成熟、效果稳定可靠。由于液氯消毒法一般要求不少于30 min 的接触时间,接触池容积较大;氯气是剧毒危险品,存储氯气的钢瓶属高压容器,有潜在威胁,需要按安全规定兴建氯库和加氯间;液氯消毒将生成有害的有机氯化物,特别是产生的卤化物是具有致突变、致癌、致畸形的三致化合物;同时对杀死捕食动物比消灭致病性的胞囊和病毒更有效;再者对鱼类有毒副作用。因此在国外和我国,污水采用液氯消毒往往是应急措施,只是季节性或疫病流行时使用。 (2)氯化合物消毒法 氯化合物包括次氯酸钠、漂白粉和二氧化氯等。其优点是消毒能力强,在消毒过程中不会产生“三致物质”。其杀菌效果受温度、PH 和有机物的影响较小,杀菌效果稳定,并具有持续杀菌能力,危险性小,对环境影响较小,但运行成本较高。特别是二氧化氯消毒在国内外得到了较普遍的应用。如在法国,离海岸较近的部分污水排放口和南部的几个排河二级污水处理厂采用了二氧化氯消毒。近年来,我国也重视二氧化氯消毒在污水处理厂出水消毒方面的应用。二氧化氯消毒法的最主要问题是其具有爆炸性和剧烈的腐蚀性,且长时间贮存难度大,必须现场制备,立即使用。 (3)紫外线消毒法 紫外线是近十多年来发展得最快的一种方法。在一些国家,紫外线有逐步取代氯消毒、成为污水处理厂主要消毒方式的趋势。紫外线是近十多年来发展得最快的一种方法。在一些国家,紫外线有逐步取代氯消毒、成为污水处理厂主要消毒方式的趋势。 紫外线消毒的基本原理为:紫外线对微生物的遗传物质(即DNA)有畸变作用,在吸收了一定剂量的紫外线后,DNA的结合键断裂,细胞失去活力,无法进行繁殖,细菌数量大幅度减少,达到灭菌的目的。因为当紫外线的波长为254mm 时,DNA对紫外线的吸收达到最大,在这一波长具有最大能量输出的低压水银弧灯被广泛使用,在水量较大时,也使用中压或高压水银弧灯。 紫外线消毒的主要优点是灭菌效率高,作用时间短,危险性小,无二次污染等。并且消毒时间短,不需建造较大的接触池,建消毒渠即可,占地面积和土建费用大大减少。 缺点是设备投资高,灯管寿命短,运行费用高,管理维修麻烦,抗悬浮固体干扰的能力差,对水中SS浓度有严格要求。目前在北美,已有1000多套紫外线消毒装置在运行;在欧洲,有一些紫外线装置正在试运行中;国内重庆北碚污水厂采用紫外线消毒已投入运行,深圳的南山、横岭污水处理厂、广州的沥滘污水厂也采用了紫外线消毒。 (4)臭氧消毒法 氧化剂可以作为二级处理出水的消毒剂,最常用的是臭氧。臭氧消毒是杀菌彻底可靠,危险性较小,对环境基本上无副作用,接触时间比加氯法小。缺点是基建投资大,运行成本高。目前,一般只用于游泳池水和饮用水的消毒。北美个别污水处理厂采用O3 消毒污水。 (5)热处理法 热处理法是最彻底的消毒方法,也是最昂贵的方法。为保证可靠的灭菌效果,废水要在高压、100℃以上的条件下加热一定时间,排放前又要降低到排放要求的温度,能耗很高。运行方式常为间歇运行方式,水量较大时也采用连续运行方式。一般都安装了热交换器,回收余热。目前,该法只用于一些要求高、危险性大的废水。在德国,热处理法用于医院、基因工程工厂、动物尸体销毁站的废水消毒。 (6)膜过滤法 膜过滤法主要用于饮用水和特种工业用水的消毒处理,用于废水消毒的只有英国和澳大利亚,各有一个厂在运行,德国有几个厂在试验中。该法的特点是除消毒外,还可去除其它杂质。由于孔易堵塞,膜易积垢且冲洗困难,能耗高,化学药昂贵,成本也高,目前无法推广。 上述几种消毒法的比较列于表2-4-4中。 表2-4-4 各种消毒技术的比较 类 型 液 氯 含氯化合物 臭 氧 过醋酸 紫外线消 毒 热 理 膜过滤 应用范 围 自来水和各种 废水 自来水和各种废水 饮用水和游泳池水 各种废水 自来水和经 二级或深度处理的废水 医院、屠 宰场等含 病原菌的污水 饮用水和特 种工业用 水 应用国家 各界各国 法国 北美 英国 北美和欧洲 德国 英国、澳大利亚、德国 优 点 工艺成熟、处理效果稳 定,设备投资和运行费 用低 处理效果稳定,设备投资少,对环境影响较液氯小 占地面积 小,杀菌效 率高,并有 脱色和除 臭效果,对 环境影响 小 占地面积 小,杀菌效 率高,并有 除臭和控 制污泥膨 胀的效果 占地面积小, 杀菌效率高,危险性小, 无二次污染 杀菌彻底 可过滤其他 杂质,无危险性,无副作用 缺 点 占地面积大,有潜在危险性和二次污染 占地面积大,运行费用比液氯高,有二次 污染 设备投资大,运行费用高 运行费用高 设备费用高,受水质、水量影响大 能耗大,操作复杂 效果不稳定,操作复杂,运 行费用高 基建投资 中 低 高 低 高 高 高 运行费 低 中 高 高 中 高 高 2.4.5.2 本工程出水消毒方案 经以上初步比较,尽管紫外线消毒法一次性投资较高,但其占地面积小、杀菌效率高、安全、无二次污染、运行管理简单、运行费用低。建设部在《建设事业“十一五”推广应用和限制禁止技术(第一批)》(建设部公告第659 号)中也推广应用该技术。因此,本报告推荐采用紫外线消毒法。 2.4.6 中水回用方案 我国是水资源短缺的国家,人均水资源仅占世界平均水平的1/4。因此合理利用污水厂处理后的尾水回用是解决水资源短缺问题的有效手段。尾水可以回用于农田灌溉、工业用地、市政杂用、地下回灌等。如:北京高碑店污水处理厂回用规模为30万m3/d,回用的目的主要是河湖补水、城市绿化、喷洒道路和热电厂冷却用水;成都新建污水处理厂回用规模50万m3/d,用于河流补水、城市绿化、喷洒道路等;天津纪庄子污水处理厂回用规模2000m3/d,用于厂内回用;南京仙林污水处理厂回用规模为10万m3/d,其出水先通过生态湿地净化后再送至城区补充河道、城市绿化、喷洒道路等。 根据项目区域的具体情况,目前考虑回用水用于大型工业用水大户的条件尚不成熟,因此近期只考虑回用于污水处理厂自身的绿化和冲洗用水。绿化用水量以1.3m3/d 计、冲洗用水量(含道路及污泥脱水系统冲洗用水量)以1.3m3/d计,故中水回用规模为Q=2.6m3/d。 污水处理厂每日尾水排放量较大,中水回用可以有效利用水资源,节约成本,本工程中水需要量约为2.6m3/d,污水厂处理后的尾水可直接满足《城市污水再生利用 城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)标准,处理后的尾水可直接回用。 2.4.7 污泥处理方案 1、污泥消化 污泥消化可分为好氧消化和厌氧消化两种形式,好氧消化需要消耗大量的能源,一般采用较少。目前使用得较多的是厌氧消化。污泥消化的最大优点就是使污泥得到充分的稳定,避免在处置过程中造成二次污染。污泥消化同时也存在如下缺点: (1)污泥消化池系统中,由于污泥停留时间长、消化池产生的沼气需设沼气罐储存,所以占地大,另外对消防、防爆要求高。对于生物除磷工艺,还会导致磷的二次释放。 (2)消化池系统投资高、管理复杂,目前已建成的消化池系统的投资折合成贷款,其利息及管理费就使沼气成本每m3超过1元。 (3)沼气商品化存在困难。由于其产量不稳定、产气率低,无法作为商品燃气供应市场;另一方面,由于其成本高,作为商品无利可图,目前大部份有消化池的污水处理厂的沼气,多是自用和放空。 (4)要求污泥达到灭菌和无害化,必须采用高温消化,而高温消化,污泥必须加热。加热系统不但需要资金,而且管理也麻烦,系统的维护工作量大。目前国内有些建有消化池系统的污水处理厂,采用常温消化(设计为中温消化),这种消化系统不能使污泥达到灭菌和无害化。 就本项目而言,采用污泥消化的费效比相当低,实际上国内也有专家指出,对于规模小于10×104m3/d的污水厂,污泥采用厌氧消化都是不经济的。另一方面,在污水处理中,反应池系统泥龄(硝化及反硝化)>12d,好氧泥龄约10d,可以认为污泥已得到基本的稳定。同时国内许多已建成的污水处理厂,采用生物脱氮除磷工艺,产生的污泥直接浓缩脱水,其效果(主要指泥饼含水率)与经消化后脱水相近。因此经过好氧稳定的污泥,直接浓缩脱水是可行的。由于该种方式总体效果较好,目前已在中、小型城市污水处理厂中得到广泛应用。 综上所述,本项目污泥拟采用直接浓缩脱水,不经消化。 2、污泥处理工艺 不须消化的污泥处理工艺有两种方式,一是重力浓缩、机械脱水;一是机械浓缩、机械脱水。两种方式比较见表2-4-5。 表2-4-5 污泥浓缩脱水方式比较 项 目 机械浓缩、脱水 重力浓缩、机械脱水 主要构(建)筑物 1.污泥贮泥池 2.浓缩、脱水机房 3.污泥堆棚 1.污泥浓缩池 2.脱水机房 3.污泥堆棚 主要设备 1.污泥浓缩、脱水机 2.加药设备 1.浓缩池刮泥机 2.脱水机 3.加药设备 占地 小 大 总絮凝剂用量 3.5~5.5kg/T·DS ≤3.5kg/T·DS 对环境影响 无大的污泥敞开式构筑物,对周围环境影响小 污泥浓缩池露天布置,气味难闻,对周围环境影响大 总土建费用 小 大 总设备费用 一般 稍大 对剩余污泥中磷的二次污染 无污染 有污染 从比较表中可以看出,采用机械浓缩、脱水处理工艺在占地、环境保护、投资以及除磷方面具有比较明显的优势,因此本工程推荐采用机械浓缩、脱水工艺。 污泥排放标准参照国家城镇建设行业标准城市污水处理厂污水污泥排放标准》(CJ3025-93),其中污泥排放按照在厂内经稳定处理后的城市污水处理厂污泥宜进行脱水处理,其含水率最好小于60%。 一般大中型污水处理厂均采用机械脱水。脱水机的种类很多,就机械浓缩脱水而言,主要有两种形式,一是浓缩、脱水一体机;一是机械浓缩机+机械脱水机。采用浓缩、脱水一体机的优点是设备紧凑、单一,无需中间过度,环境条件好,药耗省,较适合中、小型污水处理厂。采用机械浓缩机+机械脱水机这种形式的优点是处理效果好,脱水后污泥的含固率相对较高,但缺点是系统较为复杂,管理的环节较多,占地面积相应较大,较适合大、中型污水处理厂。由于本工程属于中、小型污水处理厂,近期规模较小,因此根据本工程的特点,推荐采用机械浓缩、脱水一体机。 常用的机械浓缩、脱水一体机有带式浓缩脱水机、离心浓缩脱水机、叠螺式浓缩脱水机等。这三种脱水机各有优势,其中带式浓缩脱水机设备和运行费用较低,国内制造技术成熟,运行稳定可靠,日常维护维修方便,运行经验丰富,缺点是运行时需要有人值守,工人劳动强度较大,冲洗水量较大,设备往往为敞开式,有气味散发。而离心浓缩水机和叠螺式浓缩脱水机均为封闭式结构,卫生条件好,不需要有人值守,冲洗水量也较少。但叠螺式脱水机为近年来开始使用的新型脱水设备,其运行和管理的成熟程度较离心脱水机低。根据泸州市城东污水处理厂和当地的运行情况,为减少工人劳动强度,并保证脱水间的环境良好,本工程拟选用目前运行和管理更加成熟的离心浓缩脱水一体机为污泥处理工艺主要设备,可通过直接加药的方式对污泥进行脱水,所产生的污泥具有污泥稳定、产量少的特点,经机械浓缩脱水后含水率能达到60%以下,完全能满足污泥排放标准中的有关要求。 |