5000t污水处理厂设计方案A2O+MBR工艺完整.docx

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5000t污水处理厂设计方案A2O+MBR工艺完整

附件：

总投资估算表

附图：

附图1：

河北省国营海兴农场污水处理项目地理位置图

附图2：

河北省国营海兴农场污水处理项目平面布置图

附图3：

河北省国营海兴农场污水处理项目工艺流程图

一、方案论证

1.1污水处理工艺方案

1.1.1污水处理工艺选择原则

污水处理工艺方案的优化选择是确保污水处理厂运行性能、确保出水水质、降低费用的关键，需要根据确定的污水处理水质标准和一般原则，从整体优化的观念出发，结合设计规模、污水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择切实可行的处理工艺方案。

所要遵循的一般原则包括：

处理效果稳定可靠、工艺控制调节灵活、工程实施切实可行、运行维护管理方便、投资运行费用节省及整体工艺协调优化。

污水处理工艺流程选择是根据原水水质、出水水质要求，污水处理厂规模、污泥处置方法及当地温度、工程地质等具体条件作慎重分析后决定。

各种工艺有其适用条件，应该具体分析以上各要素，确定适用的工艺流程。

根据以往成功工程的经验，在确定处理工艺的过程中应遵照以下原则：

1.采用的工艺运行可靠、技术成熟、处理效果良好，能保证出水水质达到排放标准，从而解决污水对水资源及城市环境的影响。

2.采用工艺投资省、污水处理厂占地面积小，能耗少，运行费用低。

3.安全稳妥的处理处置污泥，既节省投资，又避免二次污染。

4.所采用的工艺应运转灵活，能适应一定的水质、水量的变化。

5.所采用工艺应易于实现自动控制，提高操作管理水平。

6.污水处理工艺的确定应与污泥处理和处置的方式结合起来考虑。

7.提高项目社会效益、环境效益及综合经济效益。

1.1.2水质特性分析

污水厂处理的对象包括CODcr、BOD5、SS、氮、磷等，这就要求在同一污水处理工艺中同时具备多种功能。

一般来说，只要污水中没有大量难降解有机物，CODcr的去除是比较容易实现的。

而氮、磷的去除比较复杂，需要硝化、反硝化、微生物释磷和吸磷等过程。

上述每一个过程的目的不一样，对微生物组成、基质类型及环境条件要求也不一样。

硝化需要长泥龄的硝化菌和好氧环境，反硝化则需要短泥龄的脱氮菌和缺氧环境，释磷需要短泥龄的聚磷菌和厌氧环境，而吸磷则需要好氧环境。

由于各过程的要求不同，在同一污水处理工艺系统中就不可避免的产生了各过程间的矛盾关系。

如何处理好这些矛盾，使各自所需的反应条件有机的结合起来从而达到处理目的，是工艺方案设计的中心环节。

要处理好这些矛盾，特别要考虑以下几个方面：

1.泥龄问题

作为硝化过程的主体，硝化菌通常都属于自养型专性好氧菌。

这类微生物的一个突出的特点是繁殖速度慢，世代时间长。

而聚磷菌多为短世代微生物。

Rensink等的研究成果表明：

降低泥龄会提高系统的除磷效率。

而生物除磷的唯一渠道是排除剩余污泥，为了保证系统的除磷效果就必须维持较高的污泥排放量，系统的泥龄不得不相应降低，硝化菌和聚磷菌在泥龄上存在着矛盾，若泥龄太高，不利于磷的去除；若泥龄太低，硝化菌无法生存，且污泥的稳定程度不够，给污泥的后续处理带来了困难。

针对以上矛盾，在污水处理工艺设计及运行中，一般采取的措施是把系统中的泥龄控制在一个比较狭窄的范围内，兼顾脱氮及污泥的相对稳定与除磷的需要。

这种措施在实践中被证明是可行的。

2.营养物平衡问题

污水中的营养物对除磷和脱氮有至关重要的影响，因为无论是磷的厌氧释放，还是氮的缺氧反硝化都必须有充分的碳源作为基础。

所以营养物的平衡是除磷脱氮顺利进行的必要条件。

3.硝酸盐问题

回流污泥中携带的硝酸盐会抑制厌氧条件下磷的释放。

由于聚磷菌、硝化菌、反硝化菌及其它多种微生物共同生长在同一个系统内，并在整个系统内循环，使得从好氧段回流的污泥中含有大量的硝酸盐，造成厌氧段中反硝化菌与聚磷菌对基质形成竞争，使得聚磷菌无法得到足够的短链脂肪酸进行充分释磷，进而严重影响了磷的吸收而导致系统除磷效率降低。

所以在除磷系统设计中，在厌氧段要限制硝酸盐的浓度，确保聚磷菌对磷的释放。

4.水质特性分析

现将本工程进水水质配比指标列表（见表1-1）并予以分析。

表1-1进水水质各污染物配比表

项目

BOD5/CODcr

BOD5/TN

BOD5/TP

数值

0.44

4.4

40

指标

0.45

4.0

17

（1）BOD5/CODcr

该指标是鉴定污水可生化性的最简单易行和最常用的方法，一般认为BOD5/CODcr＞0.40时可生化性较好，BOD5/CODCr<0.3时较难生化，BOD5/CODCr<0.25时不宜（难）生化。

本厂进水该项指标为0.44，为提高污水的可生化性，需强化一级处理效果，然后采用生物处理方案。

如何提高BOD5、CODcr的去除率，则需将去除BOD5、CODcr的生物过程与脱氮除磷的生物过程有机统一，选择合适的污泥负荷及水力停留时间等。

（2）BOD5/TN

该指标是鉴别能否采用生物脱氮的主要指标。

由于生物脱氮的反硝化过程中主要利用原污水中的含碳有机物作为电子供体，该比值越大，碳源越充足，反硝化进行越彻底，理论上BOD5/TN＞2.86时反硝化才能进行。

实际运行资料表明BOD5/TN＞4.0时才能使反硝化过程正常进行。

当BOD5/TN=4~5时，氨氮去除率＞80%，总氮的去除率＞60%。

本厂进水BOD5/TN指标为4.4，采用生物脱氮工艺，脱氮率可以保证，除与CODcr和BOD5的生物降解过程统一考虑外，关键是与除磷过程在时间或空间上予以分隔。

（3）BOD5/TP

该指标是鉴别能否生物除磷的主要指标。

进水中的BOD5是作为营养物供除磷菌活动的基质，故BOD5/TP是衡量能否达到除磷的重要指标，一般认为该值要大于17，比值越大，生物除磷效果越明显。

分析本工程进水水质，BOD5/TP=40，可以取得较好的除磷效果。

1.1.3污水处理程度确实

根据确定的进出水水质，污水处理程度详见表1-2：

表1-2污染物去除率表

项目

进水（mg/L）

出水（mg/L）

去除率（%）

CODcr

450

≤50

≥88.8

BOD5

200

≤10

≥95.0

SS

300

≤10

≥96.7

TN

45

≤15

≥66.7

NH3-N

35

≤5

≥85.7

TP

5

≤0.5

≥90.0

室外排水设计规范中（GB50014-2006）中对污水厂处理效率的一般规定见表1-3：

表1-3污水处理厂的处理效率

处理级别

处理方法

主要工艺

处理效率

SS

BOD5

一级

沉淀法

沉淀（自然沉淀）

40~55

20~30

二级

生物膜法

沉淀、生物膜反应、二沉

60~90

65~90

活性污泥法

初沉、活性污泥反应、二沉

70~90

65~95

根据污染物处理程度分析，本工程对各项污染物去除率的要求均较高，除TN以外，其余均在85％以上。

一般情况下，随剩余污泥排走的氮、磷约占10％～25％，采用生物脱氮除磷工艺总氮去除率可达60％～80％，总磷去除率50％～75％。

因此，污水处理厂的污水工艺流程包括一级预处理段、二级生物处理段处理工段、消毒工段以及生物和化学相结合的措施。

1.1.4处理重点及难点分析

根据项目的特点及工作内容，本项目的重点、难点主要为以下几方面：

（1）工艺的确定

由于本工程为需要达到一级A标准，目前国内可以稳定达到一级A标准的工艺均较为复杂。

这样占地面积会较大，会增加土建费用，所以应选择一种在占地较少同时可以证出水水质稳定达标的工艺是本项目的重点和难点之一。

（2）设备选型

污水处理厂建成后运行是否正常，关键取决于设备是否可靠。

设备选用的恰当与否，还直接影响到污水处理厂的运行成本和维护管理的工作量。

因此，设备的选型也是本项目的难点。

1.1.5污水处理方案论述

针对本工程污水水质特点及工程现场客观条件，结合国内外污水厂运行经验，对构成本工程污水处理工艺各个单元的作用和处理方案论述如下：

1.预处理单元

预处理单元主要包括粗格栅及提升泵房、细格栅及旋流沉砂池、膜格栅等。

①粗格栅

作用是去除直径大于20mm的漂浮物和悬浮物，以保护提升泵的正常运转，并尽量去掉那些不利于后续处理过程的杂物。

粗格栅截留物经螺旋输送机送入螺旋压榨机，压榨后由小推车送至污泥棚，采用螺旋压榨机脱水后送至填埋场。

②提升泵房（即进水泵房）

污水泵选型过去常采用干式污水泵。

近年来潜污泵技术发展很快，应用日益增多。

国内近年来很多污水处理厂都选用了潜污泵，建成后运行情况良好。

归纳起来，潜污泵和普通干式污水泵相比有以下优点：

潜污泵不需单独设水泵间，直接安装在集水池里，污水提升泵房大多较深，省去水泵间可节省泵房土建费用20%~40%。

目前潜污泵的效率已比较高，有些甚至高于干式污水泵，因此运行费用也较省。

潜污泵大多采用自动耦合安装系统，安装、起吊方便。

因此，本设计推荐采用潜污泵。

图1.1自动耦合式潜污泵

③细格栅

细格栅栅条间隙一般较粗格栅更小，可进一步去除污水中的悬浮物。

④旋流沉砂池

旋流沉砂池主要用于去除污水中的较大无机颗粒。

旋流沉砂池主要利用机械叶轮的旋转控制进入水流的流速与流态，使砂在离心力与重力的作用下，沿池壁呈螺旋线加速沉降，同时有机物在水流的作用下，随水流飘走，沉入池底的砂经空气提升后，与少量污水进入砂水分离器中进行分离后排出，污水回流至粗格栅，从而达到除砂的目的。

该工艺占地面积小，沉砂效果受水量变化影响很小，砂水分离效果好，分离出的砂含水率低，有机物含量少，便于运输。

目前国内外普遍采用的沉砂池包括以下几种：

平流式沉砂池、曝气沉砂池、旋流式沉砂池（钟氏及比氏）、多尔沉砂池等。

平流式沉砂池采用分散性颗粒的沉淀理论设计，只有当污水在沉砂池中的运行时间等于或大于设计的砂粒沉降时间，才能够实现砂粒的截留。

因此，沉砂池的池长按照水平流速和污水中的停留时间来确定。

由于实际运行中进水的水量及含砂量的情况是不断变化的，甚至变化幅度很大。

因此当进水波动较大时，平流式沉砂池的去除效果很难保证。

曝气沉砂池的特点是通过曝气形成水的旋流产生洗砂作用，以提高除砂效率及有机物分离效率。

当处理＜0.6mm的砂粒时，曝气沉砂池有着明显的优越性。

对0.2～0.4mm的砂粒，平流式沉砂池仅能截留33%左右，而曝气沉砂池则有66%左右的截留效率，曝气沉砂池的沉砂效果明显要好。

另外，曝气沉砂池中污水中的油脂类物质在空气的气浮作用下能形成浮渣从而得以被去除，可起到预曝气的效果。

从水流特性来看，曝气沉砂池的流态并非水平流，由于曝气产生的上升流速作用，水流以螺旋状的流态行进。

尽管水平流速因进水流量的波动差别很大，但只要上升流速保持不变，其旋流速度可维持在合适的范围之内。

曝气沉砂池的这一特点，使得其具有良好的耐冲击性，对于流量波动较大的污水厂较为适用。

旋流沉砂池为圆形，池中心设有旋转搅拌桨。

进水以切线方向流入沉砂池，出水则沿径向或切线流出，通过桨板的搅拌作用，在沉砂池内形成强制涡流，砂粒与有机污泥分离，在离心作用下被抛向池壁，并沿

池壁下滑进入贮砂区。

近年来新建的污水厂中，旋流式沉砂池得到了越来越多的应用。

从运行情况看，用户反映普遍良好，认为这类沉砂池具有占地省、除砂效率高、操作环境好、设备运行可靠等优点。

旋流沉砂池如下图所示。

图1.2旋流沉砂池

⑤膜格栅

本工程采用了MBR工艺，随着膜反应装置的不断发展，格栅或孔径间隙为3-10mm的传统格栅已经不能满足实际需求，为了保证膜装置的正常运行，减少维护工作，须提高前面的过滤要求，特别对毛发和纤维物。

因此本工程设置膜格栅，膜格栅属于精细格栅，采用转鼓型栅筐和倾斜安装，具有过滤面积大，水头损失小等特点。

2.生物处理单元

（1）单元作用

去除污水中有机物（CODcr、BOD5、NH3-N