某城鎮(zhèn)污水廠設(shè)計方案的比選案例目錄TOC\o"1-3"\h\u32466某城鎮(zhèn)污水廠設(shè)計方案的比選案例 1136231.1設(shè)計資料 1327621.1.1設(shè)計依據(jù) 1270201.1.2水質(zhì)分析 2215531.2常見脫氮除磷工藝 2203241.2.1UCT工藝 2227441.2.2Bardenpho工藝 315361.2.3Phoredox工藝 3127821.2.4CASS工藝 492501.2.5MSBR工藝 4314871.2.6卡魯塞爾氧化溝 5326851.3技術(shù)比選 5247691.1.1CAST工藝 539321.1.2.改良A/O工藝 6287921.1.1.A2/O-MBR工藝 779461.4經(jīng)濟比選 850121.5深度處理方法比較 1149611.6消毒方法的比較 1284901.7污泥處理工藝的選擇 1381771.8構(gòu)筑物選型 13317891.8.1沉砂池選型 13109951.8.2初沉池選型 13114241.8.3二沉池選型 14133911.8.4過濾方法選型 1448781.8.5污泥濃縮設(shè)備的選型 154101.8.6污泥脫水設(shè)備的選型 151.1設(shè)計資料1.1.1設(shè)計依據(jù)（1）設(shè)計水量近期2萬m3/d遠期4萬m3/d總變化系數(shù)Kz=1.45（2）水質(zhì)指標及去除率表1.1水質(zhì)一覽表指標CODcrBOD5SSTNNH3-NTP進水/(mg/L)38012018040303出水/(mg/L)≤50≤10≤10≤15≤5≤0.5去除率/(%)86.891.794.462.581.381.31.1.2水質(zhì)分析（1）可生化在性指標表1.2可生化性B/C比值意義B/C>0.3可降解性良好B/C>0.45可完全降解B/C<0.3較難降解本次工程進水水質(zhì)B/C值為0.32，對照表1.2可知，可生化性較好，采用生物二級處理。（2）碳氮比碳氮比用BOD5/TN表示，在污水處理中要求C/N達到3~5，當比值為4時為最優(yōu)條件。本次工程進水C/N=3，比值偏低，需要投加碳源保證碳源的充足。（3）碳磷比在污水處理中BOD5/TP要求達到17~20，比值越大，說明生物除磷的效果就越好。本次設(shè)計中BOD5/TP=40>17，說明生物除磷的效果很好。1.2常見脫氮除磷工藝1.2.1UCT工藝二沉污泥回流到缺氧區(qū)中進行反硝化去除硝態(tài)氮；缺氧區(qū)混合液回流到厭氧區(qū)中進行釋磷，混合液中硝酸鹽的濃度很低，避免了對聚磷菌的釋磷能力的影響，提高磷的去除率，有效達到脫氮除磷的目的。工藝見圖1.1。工藝特點：（1）回流方式不同；（2）厭氧段提高了有機物的利用率；（3）適合用于原水BOD5/TP低的狀況。圖1.1UCT工藝1.2.2Bardenpho工藝該工藝是在A/O工藝基礎(chǔ)上增加了一個缺氧段和好氧段，增加的缺氧段對于從好氧區(qū)流入的混合液有硝化脫氮作用，后置的好氧區(qū)提高了溶解氧濃度，改善了污泥的沉降性能，其脫氮效率高。工藝見圖1.2。圖1.2Bardenpho工藝1.2.3Phoredox工藝Bardenpho工藝提高了脫氮效率，但是除磷效果仍然很差，為了能夠大幅度的提高效率，在Bardenpho工藝的前面增設(shè)一個厭氧區(qū)。前設(shè)的厭氧段能夠有效的保證磷的釋放，從而增強了聚磷菌在好氧段吸磷的能力，提高除磷的效果。工藝見圖1.3。工藝特點：（1）該工藝有三個池子用于脫氮除磷和脫碳；（2）混合液的回流有兩次；（3）污泥穩(wěn)定，不需要進行消化。圖1.3Phoredox工藝1.2.4CASS工藝CASS是集曝氣、沉淀于一體的工藝，該工藝總共分進水、曝氣、沉淀、潷水、閑置五個階段，在反應(yīng)池后端安裝潷水器，形成連續(xù)進水、間歇排水周期。其運行時厭氧缺氧好氧交替進行，有一定的脫氮除磷的效果。工藝見圖1.4。工藝特點：（1）不用設(shè)置初沉和二沉池；（2）運行穩(wěn)定，操作方便；（3）產(chǎn)泥量少，避免污泥膨脹。圖1.4CASS工藝1.2.5MSBR工藝MSBR工藝反應(yīng)器分為三部分：曝氣區(qū)和兩個交替序批處理區(qū)，整個工藝流程中不需要單獨的設(shè)置初沉和二沉池，同時具有SBR和A2/O工藝兩者的優(yōu)點，運行過程中進水和循環(huán)液先混合進行攪拌，在攪拌時需要保持缺氧環(huán)境，進水停止后再攪拌一段時間，開始曝氣循環(huán)，一段時間后不再循環(huán)，進行延時曝氣，最后沉淀后出水排泥。工藝見圖1.5。工藝特點：（1）能夠根據(jù)不同的需求設(shè)計運行；（2）去除率好，適應(yīng)能力好。圖1.5MSBR工藝1.2.6卡魯塞爾氧化溝該工藝是增加了反硝化區(qū)，進水和回流的污泥混合后，在厭氧區(qū)通過聚磷菌的細胞呼吸等作用消耗混合液中的有機物質(zhì)，釋放吸收的磷酸鹽，厭氧時釋放的越多，好氧時吸收的就越多，污水中的磷被轉(zhuǎn)移至污泥中形成富磷污泥排放，缺氧區(qū)中通過反硝化菌的作用進行碳和氮的去除，最終實現(xiàn)脫氮除磷。工藝見圖1.6。工藝特點：（1）污泥齡長，產(chǎn)泥量少；（2）污泥濃度高，處理效果好；（3）出水水質(zhì)好。圖1.6卡魯塞爾氧化溝1.3技術(shù)比選在對同步脫氮除磷的工藝經(jīng)行查閱對比后，結(jié)合本次的水質(zhì)要求，擬選用CAST、改良A2/O工藝、A2/O-MBR工藝三種方案進行比選分析，通過對污水處理工藝的投資費用、運行成本、污泥量、曝氣量、加藥量等各方面進行估算比較，選擇較為經(jīng)濟可行的工藝作為最終的處理工藝。1.1.1CAST工藝（1）工藝流程CAST工藝是曝氣和沉淀為一體的反應(yīng)池，包括生物選擇區(qū)、厭氧、好氧三部分。進水在選擇區(qū)中和污泥混合，利用其吸附作用和酶反應(yīng)快速的去除溶解性物質(zhì)和硝酸鹽等污染物，并將一些難降解的物質(zhì)進行了分解，。厭氧區(qū)是兼氧區(qū)，曝氣量較小，能夠促進釋磷，強化反硝化作用。好氧區(qū)的曝氣和溶解氧需要嚴格控制，確保好氧環(huán)境能夠進行穩(wěn)定硝化和吸磷，整個運行過程同CASS一樣分五個階段。（2）實際運行效果運行結(jié)果見表1.3。表1.3運行結(jié)果表指標去除率/%備注CODBOD5SSTNTP霞山污水廠92~9692~9692~9690~9588~92一期水量10萬噸/天，MLSS控制在4~5g/L，污泥負荷在0.032~0.058kgBOD5/(kgMLSS·d)，溶解氧為2mg/L以下[7]泉州市污水廠90.195.49596.450.4一期水量4.5萬噸/天，碳氮比低[8]浙江某污水廠9595959090限制性曝氣和非限性曝氣結(jié)合運行[9]流程見圖1.7。圖1.7方案一流程圖圖1.8CAST工藝1.1.2.改良A/O工藝（1）工藝流程在A2/O前增設(shè)一個預(yù)缺氧區(qū)，二沉的回流污泥和10%的污水同時進入預(yù)缺氧池中，微生物吸收廢水中的有機物質(zhì)并進行反硝化脫硝，去除硝態(tài)氮，有效的減小后續(xù)進入?yún)捬醭刂袑哿拙屃椎挠绊懀行У厝コ亓魑勰嘀械娜芙庋?，為后面的厭氧環(huán)境提供基礎(chǔ)，剩余的90%的原水和預(yù)缺氧區(qū)的出水混合后一起流入?yún)捬鯀^(qū)，大幅度提高了除磷效果和穩(wěn)定性，缺氧區(qū)進行反硝化作用，好氧區(qū)進行硝化作用和磷的吸收，故該工藝在保證了脫氮效果的同時提高了除磷的效率，但反應(yīng)過程中須在缺氧區(qū)投加碳源。（2）實際運行效果運行結(jié)果見表1.4。表1.4運行結(jié)果表指標去除率/%CODBOD5TNTPSS承德市污水廠[10]81.39079.5547.8390靜樂縣污水凈化中心[11]91.29775.795.692安徽某污水廠[12]8585858590流程見圖1.9。圖1.9方案二流程圖1.1.1.A2/O-MBR工藝（1）工藝流程該工藝是將A2/O和MBR聯(lián)用，用擋板將厭氧、缺氧、好氧池進行分隔，池子通過管路在頂部連接，污泥回流管設(shè)置在MBR膜池中，回流到缺氧池中，在好氧池和膜池中需鋪設(shè)曝氣裝置，進行供氧和反沖洗。反應(yīng)池中的微生物通過降解有機物，使硝化菌將氨氮轉(zhuǎn)化，在MBR膜池中進行固液分離使出水達標。該聯(lián)用工藝中膜池的成本較高，同時對膜的反沖洗也需要較大的能耗。（2）實際運行效果運行結(jié)果見表1.5。表1.5運行結(jié)果圖指標去除率/%CODBOD5TNTPSS錦山污水廠[13]9090708695北方某污水廠[14]909080.79794流程見圖1.10。圖1.10方案三流程圖三種方案的優(yōu)缺點見表1.6。表1.6優(yōu)缺點比對表方案優(yōu)點缺點方案一建設(shè)成本低，工藝簡單，運行方便，無污泥膨脹。自控要求高，電耗高，容積利用率低。方案二提高了生物除磷的效率，運行出水更加穩(wěn)定。建筑平面面積大，需要另外投加碳源。方案三建筑平面面積小，出水能夠穩(wěn)定達標，污泥穩(wěn)定性好，運行方便。膜成本高，且污泥容易堵塞造成膜的損失，需要進行大量的反沖洗。表1.7各方案流程一覽表處理單元方案一方案二方案三一級處理格柵+沉砂池+初沉池格柵+沉砂池+初沉池+超細格柵二級處理CAST池改良A2/O池A2/O-MBR聯(lián)合池深度處理氯化鐵混凝沉淀+轉(zhuǎn)盤濾池過濾污泥處理污泥濃縮+脫水1.4經(jīng)濟比選對于上述三種方案中的污水處理工藝，在對比時需要從投資費用、運行費用兩方面來進行比較，通過查閱已有的經(jīng)驗值，對每種方案的總建設(shè)費用進行估算，然后選擇適合的方案，計算結(jié)果見表1.8。表1.8各構(gòu)筑物經(jīng)濟必選表項目方案一方案二方案三中格柵傾角α/(°)606060流速v/(m/s)0.80.80.8柵條間隙0.0150.0150.015b/(m)柵條寬度0.010.010.01s/(m)水深h/(m)0.40.40.4柵槽寬度222B/(m)每日柵渣量1.421.421.42W/(m3/d)格柵選型BLQ-2000BLQ-2000BLQ-2000格柵間面積/(m2)888888細格柵傾角α/(°)606060流速v/(m/s)0.90.90.9柵條間隙0.0050.0050.005b/(m)柵條寬度0.010.010.01s/(m)水深h/(m)0.40.40.4柵槽寬度1.61.61.6B/(m)每日柵渣量2.642.642.64W/(m3/d)格柵選型TGS-1300TGS-1300TGS-1300格柵間面積/(m2)8080080沉砂池設(shè)計水量720720720Q/(m3/h)沉砂直徑2.432.432.43A/(m)表面負荷130.3130.3130.3q/(m3/h·m2)停留時間30.530.530.5HRT/(s)池面積/(m2)60.260.260.2初沉池表面負荷1.21.21.2q/(m3/m2·h)沉淀時間0.50.50.5t/(h)水深h/(m)1.61.61.6容積V/(m3)306306306池面積/(m2)3933393393機械選型HJG15型桁架HJG15型桁架HJG15型桁架式刮泥機式刮泥機式刮泥機生化池CAST改良A2/OA2/O-MBR有效容積36839307.17440V/(m3)需氧量360049562866O2/(kg/d)剩余污泥2181.31991.81912ΔX/(kg/d)池面積/(m2)818.53139.51726投藥量1350(甲醇)/(kg/d)設(shè)備選型RB52型羅茨鼓風機二沉池無2座無表面負荷0.98q/(m3/m2·h)水面面積784.7F/(m2)池直徑D/(m)30機械選型ZXJ-30型中心傳動單管吸泥機混凝沉淀有無投藥量/(L)624624池面積/(m3)127.5127.5轉(zhuǎn)盤濾池有無直徑D/(m)2.22.2過濾面積5.65.6f/(m2)濾盤濾速88/(m/h)廠房面積/(m2)108108消毒池廠房面積/(m2）656565污泥濃縮機械選型帶式濃縮機-1200型濃縮機房/(m3)180180180貯泥池平面面積/(m3)8.38.67.5污泥脫水脫水機房/(m3)270270270機械選型BAJZ20A/800-50型板框壓濾機總面積/(m3)1798.34091.72600.6對于上述三種方案，經(jīng)過查閱資料統(tǒng)計，每種污水處理工藝的成本費用分析大致如下：表1.9經(jīng)濟費用對比表項目建設(shè)費用/(元/m3)運行維護費用/(元/m3)方案一1.3680.774方案二0.7730.54方案三31001.85由于A2/O-MBR工藝中需要大量的使用膜組件，大大提高了其投資費用，且膜組件需要進行大量的反沖洗，綜合考慮該工藝投資運行費用偏高[14]；CAST工藝在已有的實際運行結(jié)果中雖然成本低，但是容易出現(xiàn)容積閑置的情況，并且在低溫等惡劣的環(huán)境條件下運行效果不夠穩(wěn)定；改良A2/O工藝在提高除磷效率的同時還能夠保證原有的脫氮效果，其投資成本介于之間，再加上出水水質(zhì)良好穩(wěn)定，因此選用改良A2/O工藝作為本次設(shè)計中的污水處理工藝。1.5深度處理方法比較廢水經(jīng)過二級處理后未達到要求標準時，為了降低出水中各個指標的濃度，需要對二級處理的出水進行進一步處理。一般常見的深度處理方法為混凝沉淀、過濾、活性炭吸附、離子交換、臭氧氧化、反滲透等，目前最常見的辦法是加藥→混凝→沉淀→過濾→消毒，這種辦法不僅能夠進一步的去除懸浮物，還能夠大幅度的降低二級處理后水中剩余的磷濃度。投加藥劑不同，處理效果也不同。常用的藥劑比對見表1.10。表1.10除磷藥劑的比對藥劑優(yōu)點缺點石灰價格便宜，除磷的同時能夠降低水的硬度。無凝聚功能，需額外添加絮凝劑進行輔助，未溶解部分無法利用，故增大了投加量，對pH值的要求高，要保持一定的值，才能夠有較高的除磷率。鐵鹽同時具有除磷和凝聚作用。水的色度會變大。鋁鹽適用于溶解性磷含量較高的情況，不會改變水的色度。效果低于鐵鹽。深度處理是為了達到更好的出水水質(zhì)，使出水中污染物指標的濃度達到一級A標準，綜合上述，可選用鐵鹽進行混凝沉淀，本設(shè)計采用三氯化鐵進行化學除磷。1.6消毒方法的比較污水在經(jīng)過一系列的處理后，水質(zhì)能夠有效的改善，但水中細菌含量的絕對值仍然很高，甚至有可能存在病原菌，為了防止病原體傳播，對人體健康和環(huán)境造成危害，在排入水體之前需要進行消毒處理。幾種消毒劑得優(yōu)缺點見表1.11。表1.11消毒劑的比較消毒方法優(yōu)點缺點次氯酸鈉次氯酸鈉發(fā)生器用海水或濃鹽水作原料產(chǎn)生。要求有專門的設(shè)備進行投配。二氧化氯效果好，安全可靠。需要現(xiàn)場制備，不能久存。臭氧能夠降解殘留的有機物、色、臭味。成本高，設(shè)備復雜。紫外線不需要使用化學藥劑，操作簡單安全，成本低，效果好。燈具貨源少，效果與進水水質(zhì)有關(guān)，，沒有后續(xù)的殺菌作用。消毒處理是為了最大程度地降低水中的細菌含量，把對人體健康和生態(tài)環(huán)境的危害降到最低，所以要求消毒的殺菌有效性要強，且消毒方法最好不會造成新的污染問題，通過比對可以看出紫外線消毒在以上幾種方法中優(yōu)勢較大，不需要購買藥劑，運行成本較低，且消毒效果較好，因此本設(shè)計中采用紫外線進行消毒處理。1.7污泥處理工藝的選擇在處理污水時，會產(chǎn)生大量的污泥，需要對其進行處理處置，方便后續(xù)的運輸處理和回收利用，在進行污泥處理時要盡量符合“三R”原則，最大程度地回收利用其中的能源，達到節(jié)能減排的目的。本次設(shè)計中，三種方案中二級處理的污泥齡都較長，達到20d以上，污泥的穩(wěn)定性較好，不需要消化，故污泥的處理工藝都采用濃縮→脫水→外運的方式。1.8構(gòu)筑物選型1.8.1沉砂池選型沉砂池是利用物理作用去除水中密度較大的無機物，這樣可以減少后續(xù)處理中對于機械和泵的磨損，防止堵塞管道和曝氣設(shè)備，能夠有效的降低污泥負荷，凈化水質(zhì)。選型比對見表1.12。表1.12沉砂池選型池型優(yōu)點缺點平流式沉砂池截留效果好，結(jié)構(gòu)簡單，除砂效果好，含水率低。需要高架或者挖小車通道，沉砂中有15%左右的有機物，增加了后續(xù)處理的難度。旋流式沉砂池通過調(diào)節(jié)能夠去除其他沉砂池無法去除的細砂，建筑平面面積小，運行穩(wěn)定。排砂需要用高壓水泵進行輔助。曝氣沉砂池效率高，分離效果好，能夠克服平流式的缺點。出水的溶解氧高，不適用于生物脫氮除磷。豎流式沉砂池建筑平面面積小，適用于小水量的情況。除砂效果差。本設(shè)計中進水水質(zhì)BOD5濃度低，且后續(xù)二級處理需采用生物除磷脫氮的工藝，所需碳源較多，故排除平流式和曝氣沉砂池兩種形式，由于豎流式在運行管理方面不夠方便穩(wěn)定，故最終采用旋流式沉砂池進行污水的一級處理。1.8.2初沉池選型初沉池去除格柵處理后還能夠沉淀的懸浮物，降低后續(xù)處理工藝的負荷。污水在進入初沉池后流速迅速減小，懸浮物在重力的作用下沉淀為污泥，不被水流帶走，一般的初沉池可以去除進水中40%~55%的SS和20%~30%的BOD5。各池型比對見表1.13。表1.13初沉池選型池型優(yōu)點缺點平流式建筑平面面積小，施工簡單，沉淀效果好，適應(yīng)能力強，不限處理水量的大小。配水不均，排泥時操作量大。輻流式管理方便，運行可靠，排泥設(shè)備定型。建筑平面面積大，排泥設(shè)備復雜。豎流式建筑平面面積小，不需要刮泥設(shè)備，便于排泥。池深大導致施工困難，建設(shè)成本高，對于池徑的要求較高，過大不利于布水。斜板（管）沉淀效果好，適合用于城鎮(zhèn)污水廠。排泥困難，有時會出現(xiàn)藻類滋長的情況，不便維護。本次設(shè)計中由于進水SS為180mg/L，BOD5為120mg/L，為了去除部分的SS，同時使BOD5的含量不會降低太多，采用高負荷初沉池。綜上所述，選用平流式初沉池，能夠適應(yīng)冬季溫度低的條件，建筑平面面積比較小且施工方便，優(yōu)勢較其他幾種形式大。1.8.3二沉池選型二沉池池型和初沉池一樣，兩者的主要區(qū)別是其處理對象不同，二沉池用于處理生物處理出水的泥水混合液，通過泥水分離，將污泥濃縮分離并回流至生物處理中。原則上初沉池的幾種池型都可用作二沉池，但是二沉中的污泥含水量高、密度小、呈現(xiàn)絮狀，所以在選擇池型的時候要根據(jù)實際情況進行對比后決定，詳見表1.13。斜板管沉淀池在用于二沉池時，因為污泥的黏度大，容易黏附，會影響沉淀效果，一般不建議采用。本設(shè)計中采用機械刮泥，故選用輻流式二沉池。1.8.4過濾方法選型過濾是為了確保出水穩(wěn)定達到標準，去除水中的SS和膠體，同時還能降低其他指標，使出水的濁度和其他指標更低，是污水處理回用系統(tǒng)中必不可少的處理單元。目前常用的過濾方法比對見表1.14。表1.14濾池選型濾池優(yōu)點缺點V型濾池除污能力好，適用于大中型水廠。結(jié)構(gòu)復雜，成本高，投資造價高。流動床濾池連續(xù)過濾，不需要反沖洗，水頭損失小。能耗高，反沖洗水量大，在濾池前需要增加精細格柵，使造價增大，需要定期補料。表面過濾濾池出水水質(zhì)穩(wěn)定，設(shè)備少，投資低，水頭損失小，建筑平面面積小，運行維護方便。過濾介質(zhì)的使用壽命較短，更換時費用較高。綜合上述優(yōu)缺點對比，可以看出相對來說表面過濾濾池的優(yōu)勢較大，表面過濾是使用過濾裝置，有轉(zhuǎn)盤濾池和濾布濾池兩種，都能夠在清洗的同時過濾，屬于高度設(shè)備化的技術(shù)，