如东县岔河镇污水处理厂改造工程.docx

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如东县岔河镇污水处理厂改造工程

如东县岔河镇污水处理厂改造工程

方案设计

目录

第一章总论1

1.1项目名称1

1.2拟建地点1

1.3项目规模及内容1

第二章工程概况2

2.1编制依据2

2.2污水处理厂现状2

2.3工程建设的必要性7

第三章工程总体方案9

3.2工程用地9

3.3进、出水水质9

第四章工程方案设计11

4.1工艺选择11

4.2工艺流程19

4.3主要工程内容23

4.5劳动定员28

4.6工程达标保障措施28

第五章结论与建议31

5.1结论31

附图：

（1）原有污水平面布置图

第一章总论

1.1项目名称

如东县岔河镇污水处理厂提标改造工程。

1.2拟建地点

本次改造工程仍在厂区现状用地范围内进行，不再另行征地。

1.3项目规模及内容

污水处理厂排放提标至《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A标准（原排放执行一级B标准）。

项目分两期实施，一期建设规模为2500m3/d，二期建设规模为2500m3/d，总建设规模为5000m3/d。

第二章工程概况

2.1编制依据

2.1.1设计依据

（1）污水水质、处理要求、污水处理厂施工图等基础资料

（2）接管企业污水水量、水质基本资料

2.1.2设计标准、规范

（1）《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）；

（2）《污水排入城镇下水道水质标准》（GB/T31962-2015）；

（3）《室外排水设计规范》（GB50014-2006）；

（4）《给水排水设计手册》（GB50014-2006，2014年版）；

（5）《水污染治理工程技术导则》（HJ2015-2012）；

（6）《城市污水处理工程项目建设标准》（建标[2001]77号）；

（7）《城镇污水处理厂污泥处理技术规程》（CJJ131-2009）；

（8）《城镇污水处理厂运行、维护及安全技术规程》（CJJ60-2011）；

（9）其它相关设计规范。

2.2污水处理厂现状

2.2.1污水处理厂基本情况

岔河镇污水处理厂由岔河镇人民政府出资成立的岔河镇污水处理有限公司投资兴建，占地6660m2。

污水处理厂采用CASS处理工艺，处理规模0.5万m3/d，排放出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准，铺设配套污水收集管网16.3km，提升泵站2处，于2010年投入运行，截至目前，大部分机械设备运行、保养完好。

2.2.2原设计进、出水水质

原工艺设计进水、出水水质如表2.2-1所示。

设计进水、出水水质表2.2-1

项目

进水

出水

CODcr（mg/L）

500

60

BOD5（mg/L）

180

20

SS（mg/L）

250

20

NH3-N（mg/L）

25

8（15）

TN（mg/L）

40

20

TP（mg/L）

3

1.0

pH

6.5~8.5

6~9

2.2.3污水处理工艺

现状污水处理厂采用CASS工艺为主的污水处理工艺，工艺流程图如下。

现状污水处理厂构筑物及主要设备清单如下所示：

1、土建及主要构筑物

按照前述工艺技术要求，本项目土建及主要构筑物如下表所示。

序号

项目名称

结构尺寸

数量

结构及说明

1

进水调节池

8.5*4.0*5.0m

1

钢筋砼

2

CASS池

40.0*12.0*5.0m

2

钢筋砼

3

接触消毒池

5.6*10.0*3.0m

1

钢筋砼

4

污泥池

Φ9.6*4.0m

1

钢筋砼

5

综合楼

80m2*2层

1

砖混结构

6

综合设备房

70m2

1

砖混结构

2设备及专用材料

本项目使用了一些环保专用设备、材料，设备及专用材料见下表。

序号

设备名称

技术描述

数量

（台）

单机功率

（kw）

服务区域

A1预处理部分

1

自动细格栅

栅条间距：

3mm

格栅宽度：

1.2m

渠深：

5.0m

1

1.5

集水池前

2

进水提升泵

流量：

280m3/h

扬程：

15m

3

（2+1）

22

进水集水池内

A2生物处理部分

3

旋转滗水器

滗水能力：

500m3/h

2

2.2

SBR池

4

排泥泵

流量：

100m3/h

扬程：

15m

2

7.5

SBR池

5

微孔爆气系统

2套

SBR池底部

6

罗茨鼓风机

风量：

29.65m3/min

风压：

49.0Kpa

2

（1+1）

37

SBR池

7

浓缩刮泥机

Φ9.60m

1

0.37

污泥池

8

污泥泵

流量：

12m3/h

扬程：

60m

2

（1+1）

4.0

污泥脱水机房

9

带式污泥脱水机及其附属设施

带宽：

1m

1

9.0

10

螺旋输送机

封闭式

1

2.2

11

加药系统

配套计量泵

1

3.3

2.3工程建设的必要性

2.3.1工程的建设是改善区域废水处理系统的需求

如东县岔河镇地区仅有这一座集中式污水处理厂，为当地的环境保护工作做出巨大贡献。

随着排放标准的提高，现有处理工艺设施、参数无法满足排放标准的需求；加之工业企业排水量占比较大，污水的水质发生变化，导致现有工艺无法满足需要。

为保证出水水质的稳定达标，对污水厂进行技术改造显得迫切而必要。

工艺的优化、技术的改造，将使岔河镇水环境质量得到改善。

2.3.2工程建设是保护水资源的需要

水资源是及其宝贵的，是人类赖以生存和社会持续发展的先决条件。

随着社会发展，人口增多，用水量及排水量也随之增加，这必将给水资源造成一系列的影响和产生一系列水资源问题，如水资源短缺，地下水位下降和水质污染。

如果对此不加以重视，社会的发展必将以牺牲生态平衡为代价来换取。

水资源的开发利用既要满足社会经济发展的需要，又要充分考虑水资源的承受能力，对水资源实施切实可行且有效的保护，使水资源得以持续利用，支持社会的可持续发展，这就要求，首先必须对污水进行处理，进而实现流域治理，改善水环境和生活环境，并使水资源的可持续利用满足经济的可持续发展。

2.3.2工程的建设是当地经济发展与规划的需求

本工程建设完成后，可以很大程度地改善当地人民群众的生活环境，更有利于改善岔河镇内的投资环境，促进对外招商引资，进而促进区域经济可持续发展，是一项民心工程，是十分必要的。

总之，如东县岔河镇污水处理厂工程技术改造不仅是改善当地水环境的主要措施和环节，也是区域性水污染防治的重要组成部分，工程的建设势在必行。

第三章工程总体方案

3.1.4工程规模

污水处理厂现状设计规模为5000m3/d，本次提标改造工程考虑到现状收水量较低，工业废水为主要源强，现有工艺构筑物设计参数不能满足要求，将本次一期工程规模确定为2500m3/d，二期工程规模确定为2500m3/d（视基础配套及收水状况另行实施），远期总规模达到10000m3/d。

3.2工程用地

工程利用厂区现有的空地，不再进行用地的比选。

3.3进、出水水质

3.3.1设计进水水质

本次方案进水水质具体指标如下：

BOD5

180

mg/L

CODCr

500

mg/L

SS

250

mg/L

NH3-N

25

mg/L

TN

40

mg/L

TP

4

mg/L

pH

6.5～8.5

3.3.2设计出水水质

污水处理厂出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A排放标准，具体指标如下：

BOD5

10

mg/L

CODCr

50

mg/L

SS

10

mg/L

NH3-N

5（8）

mg/L

TN

15

mg/L

TP

0.5

mg/L

注：

括号外数值为水温＞12°C时的控制指标，括号内数值为水温≤12°C时的控制指标。

第四章工程方案设计

4.1工艺选择

4.1.1小城镇污水厂特点

（1）排水纳污面积小，污水量少，因此变化系数大，进水水质、水量波动都较大，冲击负荷大，在选择污水处理工艺时需要选择耐冲击的污水处理工艺。

（2）多数小城镇的工业废水、生活污水合流排放，且由于受到小城镇经济条件的制约，部分工业企业超标排放，给水质造成一定冲击。

（3）污水、雨水没有完全分流，收集的污水还带有一定的雨水入流和地下水的入渗，水质浓度偏低。

（4）所在城市的发展可能出现跳跃式的发展，近期污水量比较少，规划远期污水量较大。

（5）由于小城镇的基础设施不完善,政府财力不足,技术力量薄弱,以往建设大型污水处理厂的工艺不能照搬到小城镇的污水处理中去。

因此,小城镇污水处理应满足经济、高效、节能和简便易行的处理要求。

4.1.2废水性质及污染物分析

综上所述，污水处理厂一期工程主工业废水源占比较高，类型以喷水织机废水及金属加工废水为主，工业废水接管前在厂内都进行了预处理，达到排放标准后接管污水厂，废水中残留了大量生化难以降解的化学浆料和添加剂，废水可生化性差，是极难处理的工业废水。

虽有部分生活污水混合处理，但仍然属于较难处理的综合废水。

4.1.3工艺选择原则

根据污水处理厂现状、规模，污水进水水质和对出水水质要求以及建设方今后的运行管理要求来确定。

总的来说，各种工艺都有一定的使用条件，要因地制宜的采用，要把污水处理厂项目建设好，使其充分发挥作用，必须要坚持以下一些基本原则：

（1）根据实际进水水质、国家排放标准，结合厂内现有工艺流程及总平面布置进行改造；

（2）采用国内广泛采用的技术，工艺成熟、运行稳定可靠的处理工艺；

（3）充分利用原有建构筑物和机电设备，处理流程合理，设备效率高，适应改造后新工艺的要求；

（4）工程总造价低，电耗省，运行成本低，维护管理简单，操作运行可靠；

（5）处理工艺的选择和工程实施应兼顾污水处理厂的正常运转，尽可能减少对服务范围内居民生活的影响；

（6）充分利用原有的污泥处理设备，提高利用率；

（7）设备选型首先立足国内，选用高效、节能、可靠的系列产品和定型产品，关键设备可考虑从国外引进。

4.1.4污染物的去除途径分析

1）BOD5

活性污泥中微生物在有氧条件下，通过合成代谢将污水中一部分有机物合成新的细胞，通过分解代谢将部分有机物分解以获得细胞合成所需要的能量。

污水中的BOD5主要在工艺流程中的曝气池即主反应池内去除，对于要求除磷脱氮的污水处理工艺，曝气池内还要完成硝化作用，由于硝化菌为自养菌，比增长速率比异养菌小一个数量级，因此需要更长的泥龄或更低的污泥负荷，在此条件下，BOD5的去除率很高，处理后出水中的BOD5浓度能够达到一级B排放标准。

但是要使BOD5浓度能够达到一级A排放标准，即BOD5≤10mg/L，需要在常规生物工艺之后增加三级处理，进一步去除BOD5。

2）CODcr

污水中CODcr的去除原理和BOD5基本相同，CODcr的去除率取决于原水中有机物的可生化性，如果原水中有机物的生化性差，需要在常规生物工艺之前增加水解酸化池来提高有机物的可生化性。

3）SS

悬浮物（SS）中大直径的无机颗粒和有机颗粒靠自然沉淀作用即可去除，小直径的有机颗粒靠微生物的降解作用去除，小直径的无机颗粒则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被去除。

常规污水处理工艺出水SS能够达到20mg/L排放标准，但是由于悬浮物的主要成分是活性污泥絮体，絮体中含有有机物和磷，所以较高的出水悬浮物含量将会导致出水的BOD5、CODcr和TP含量增加，因此控制出水中SS指标是最基本的、也是最重要的。

设计中通过选用合适的污泥负荷以保持活性污泥的凝聚及沉降性能，选用幅流式二沉池提高沉淀效果；但是要使SS浓度能够达到一级A排放标准，即SS≤10mg/L，需要在常规生物处理工艺之后增加深度处理进一步去除SS。

4）NH3-N和TN

NH3-N的去除主要在好氧生化池内完成，在溶解氧充足的条件下，亚硝酸菌先将氨氮氧化成亚硝酸氮，接着硝酸菌进一步将亚硝酸氮氧化成硝酸氮。

由于硝化菌是化能自养菌，比增长速率比异养菌低一个数量级，所以必须延长生化池泥龄达到充分硝化的效果，因此硝化过程是控制好氧生化池设计的主要因素。

要控制出水中TN的含量，必须进行反硝化脱氮。

反硝化是在缺氧的条件下，反硝化菌利用有机物作为电子供体，将硝酸盐还原成N2的过程。

具有脱氮功能的污水处理工艺通常能够使污水中氮达到一级B排放标准，如果进一步去除污水中氮，达到一级A排放标准，通过在二级处理之后增加物化处理单元的办法很难实现，因此必须强化硝化和反硝化过程，设置缺氧池的A/O处理工艺，在内回流比达到200％时脱氮率很高，出水NH3-N和TN能够达到一级A排放标准。

物理化学方法脱氮工艺主要有折点氯化法去除氨氮，选择性离子交换法去除氨氮和空气吹脱法去除氨氮。

反渗透法也能去除氨氮。

但实际上，近20年来城市污水脱氮处理中采用物化方法的并不多或者说基本上不作为城市污水脱氮的主要工艺。

只有当气候条件不适合生物脱氮或者污水中NH4-N浓度非常高时才采用物化方法去除氨氮。

对于物化法脱氮，目前缺乏成功的工艺设计知识，运行操作复杂，费用昂贵。

目前城市污水脱氮处理的主要内容是生物脱氮。

5）TP

生物除磷是聚磷菌在厌氧条件下释放出体内的磷酸盐，在好氧条件下过量吸收污水中的磷，形成高含磷的活性污泥，随剩余污泥排出而达到去除污水中磷的目的。

具有生物除磷功能的污水处理工艺通常能够使处理水中磷含量低于1.0mg/L。

由于MLSS含磷量为2.3％～7.0％,要求出水TP达到一级A排放标准（TP≤0.5mg/L），必须辅以化学除磷或完全采用化学除磷，严格控制出水中SS值，确保出水中磷满足排放标准。

化学除磷的基本原理是通过投加化学药剂形成不溶性磷酸盐沉淀物，然后通过固液分离将磷从污水中除去。

固液分离可单独进行，也可与初沉污泥和二沉污泥的排放相结合。

按工艺流程中化学药剂投加点的不同，磷酸盐沉淀工艺可分为前置沉淀、协同沉淀和后置沉淀三种类型。

可用于化学除磷的金属盐有钙盐、铁盐和铝盐。

TP的排放要求为1mg/L时，在常规二级处理工艺中投加药剂即可满足要求；要求出水TP低于1mg/L时，则需要设置三级处理设施，投加药剂以去除含磷悬浮固体。

4.1.5总体工艺流程的组成

根据前述污水厂进水水质和出水水质的要求，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机械处理段、二级生物处理段、深度处理段和污泥处理段。

（1）机械处理段

污水在进入生物处理单元之前必须进行预处理，以保证后续处理工段的运行。

预处理段，即机械处理段包括粗格栅、进水泵房、细格栅、沉砂池等。

（2）二级生物处理段

具有除磷脱氮功能的生物处理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%，一般情况下可以稳定可靠地满足处理要求。

3）深度处理段

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，但是要使出水中悬浮物、氮和磷等污染因子达到一级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出水中SS和TP等污染物。

4.1.6生物处理工艺方案论证

生物处理段是污水厂的核心部分，生物处理工艺的选择对污水厂的投资以及运行管理起着举足轻重的作用。

传统活性污泥法、A/O、A2/O法由于能耗低，运营费用省，规模越大这种优势越明显，目前在世界上绝大多数国家的大型污水厂较多应用。

氧化沟和SBR工艺具有处理设施简单，管理方便，基建费用低，规模越小总体费用越省等优点，是中小型污水厂的优选工艺。

从脱氮角度来说，为了使出水中氮含量达到一级A排放标准，考虑到A/O工艺具有比氧化沟和SBR工艺更好的脱氮效果，从除磷角度来说，必须在二级处理之后辅以化学除磷方法，现选出A/O工艺和CASS工艺（SBR变形工艺）两种方案作对比。

两种工艺的技术经济比较表表4.1-2

A/O工艺

CASS工艺

总投资

相当

相当

运行成本

相当

相当

除磷

脱氮

效果

充分利用进水中有机物实现反硝化，脱氮效果很好

通过周期循环，在时间次序上交替产生缺氧与好氧环境，当进水碳源（BOD5）充足时，有较好的除磷脱氮效果

系统

概况

连续进水，连续出水，需设独立的泥水分离和污泥回流系统，还设内回流

间段进水，间断出水，污染物去除与泥水分离在同一池中不同时间依次进行，不需污泥回流

运行

状态

反应池在稳态下运行，各单元内同一空间点在不同的时间工况基本一致，同一单元各不同空间点在同一时间的工况也基本一致，即呈完全混合状态

非稳态下运行，反应池内各空间点在同一时间工况各异，同一空间点在不同的时间工况也不相同

污泥

处理

污泥沉降性能较好，但稳定性一般，需设厌氧消化工段或采取其它的污泥稳定措施

污泥沉降性能好，但污泥的稳定性一般，大型污水厂需设污泥消化工段

设备

及

维护

采用鼓风曝气，微孔曝气器均布池底，供氧效率与动力效率均较高，由于系统一直在稳态下运行，设备工况基本一致，因此效率高，维护量少

采用鼓风曝气，微孔曝气器均布池底，供氧效率较高。

采用静止沉淀，泥水分离效果好。

设备及执行机构较多，启动频繁，运行逻辑关系较复杂，必须依靠自动化系统运行

设备利用率低，管理较复杂

非稳定状态对鼓风机和曝气器运行产生不利影响，动力效率较低，维护量大

工艺

评价

工艺成熟，可满足出水要求，有一定的运转经验

工艺成熟，可满足出水要求，有一定的运转经验

与后续深度处理流程结合简便

由于变水头运行，且排水时间远小于进水时间，因此与后续深度处理构筑物（如絮凝沉淀、过滤等）衔接困难

能耗

一般

水头损失大，大型污水处理厂能耗高

占地

占地面积较大

占地面积较小

江苏地区城市污水普遍C/N比偏低，即使分流制比较完善的无锡、常州也是如此，在进厂水COD已达到500mg/L左右时，根据实验结论，要达到反硝化效果，碳源仍嫌不足，而生物除磷脱氮需要合适的C/N、C/P比，有限的碳源优先满足脱氮，在碳源富裕的前提下，考虑生物除磷。

因此，生化处理段基本运行模式为缺氧－好氧，即A/O，也可能转为厌氧－缺氧－好氧，即A2/O。

上述两种方案比较表明，本方案推荐A/O工艺作为处理工艺，计划将原有CASS工艺改为A/O工艺。

另外，为避免工业废水水质水量波动所造成的冲击，同时提高废水的可生化性，方案计划在AO之前增加水解酸化池，通过水解酸化作用将污水中难降解的有机物转为易于生化降解的中间体，为后续的A/O提供脱氮除磷所需的碳源。

4.1.7污水深度处理工艺方案论证

为了使出水达到一级A排放标准，必须在二级处理之后增加深度处理单元，进一步去除水中溶解性有机物、TP和SS等污染物。

深度处理也叫三级处理，是进一步去除常规二级处理所不能完全去除的污水中杂质的净化过程，如营养型无机盐氮磷、胶体、细菌、病毒、微量有机物以及影响出水的溶解性矿物质等。

在污水深度处理工艺上，目前较多地采用混凝沉淀、BAF（曝气生物滤池）这几种工艺或组合处理工艺。

本方案为保障废水达标，本设计采用BAF+混凝沉淀的组合处理工艺。

曝气生物滤池的应用范围较为广泛，其在深度处理、微污染源水处理、难降解有机物处理、低温污水的硝化、低温微污染水处理中都有很好的、甚至不可替代的功能。

曝气生物滤池最大的特点是集生物氧化和截留悬浮固体与一体，节省了后续沉淀池（二沉池），并具有容积负荷、水力负荷大，水力停留时间短，所需基建投资少，出水水质好，运行能耗低，运行费用少等优点。

BAF属第三代生物膜反应器，不仅具有生物膜工艺技术的优势，同时也起着有效的空间过滤作用。

经过前面两级的生化处理后，若想进一步提高去除效果，需对水质本身进行改善,混凝沉淀工段通过投加絮凝剂和混凝剂，将废水中不可溶解的悬浮物质及部分残留有机物沉淀去除，保障废水达标排放。

综合考虑了投资、运行管理、能耗及保险措施，本设计拟采用“曝气生物滤池+混凝沉淀”作为深度处理工艺。

4.2工艺流程

4.2.1工艺流程

根据提标的目标，并结合已建项目的实际运行现状，推荐污水处理厂一期改造工程的工艺流程见图4.2-1。

图4.2-1推荐工艺流程（绿色框为新建设施）

（1）水解酸化池可大大提高废水的可生化性，同时对进水起到均值均量的作用，减轻后续生物处理系统的负荷。

（2）强化生物除磷脱氮，将间歇排水的CASS工艺改为连续进水、出水的A/O工艺，远期在池内增设悬挂填料，增大池内微生物量，运行稳定，将CASS池改造为A/O池后，在A/O池后设置二沉池实现泥水分离。

（3）根据国内污水处理的工程案例，结合类似废水处理的设计、运行实践，废水经传统生化工艺处理后，出水COD一般在60mg/L左右波动，难以达到出水标准要求的≤50mg/L的要求，因此必须采用恰当的深度处理单元，方可满足出水标准要求。

深度处理流程采用“曝气生物滤池+混凝沉淀”工艺。

在混凝沉淀池进水投加PAC及PAM，进一步去除进水中的COD、SS、TP等污染物，具有占地面积小，运行管理简单等特点。

4.2.2废水处理工艺可行性分析

目前，国内以纺织企业为主的园区污水厂基本采用以下处理方法：

文献报道纺织工业园区废水处理情况表4.2-1

序号

文献名称

处理工艺

进出水指标

1

纺织废水集中处理厂升级改造关键技术（2009年）

厌氧+水解酸化+好氧+二沉+混凝沉淀池+曝气生物滤池

进水COD=650~750mg/L，氨氮≤15mg/L；

出水达到《太湖地区城镇地区水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》，COD≤50mg/L，氨氮≤5mg/L

2

两级混凝/水解酸化/好氧生物处理纺织工业园区废水研究（2009年）

混凝沉淀+水解酸化+好氧+二沉+混凝沉淀

进水COD约1000mg/L，色度约500；

出水COD≤100mg/L，色度≤40。

可见，国内以纺织企业为主的园区污水厂处理工艺大都采用含有水解酸化、好氧、混凝沉淀等工艺的组合处理工艺，为达到更高标准，需要利用曝气生物滤池作为二级生物处理工艺，保障废水达标排放。

目前，国内工业的集聚区污水厂基本采用以下处理方法：

文献报道工业集聚区废水处理情况表4.2-3

序号

文献名称

处理工艺

进出水指标

1

许昌某产业集聚区污水处理厂升级改造工程（2015年）

水解酸化+好氧+二沉+混凝沉淀池+普通快滤+消毒

进水COD约1300mg/L，氨氮≤15mg/L；

出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A标准，COD≤50mg/L，氨氮≤5mg/L

2

山东某工业集聚区污水厂难降解COD深度处理实验研究（2014年）

水解酸化+氧化沟+二沉+混凝沉淀+芬顿氧化（或臭氧氧化）

出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A标准，COD≤50mg/L，氨氮≤5mg/L

可见，国内一些工业集聚区污水厂处理工艺也都采用含有水解酸化、好氧、混凝沉淀等工艺的组合处理工艺，为达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A标准，需要利用曝气生物滤池等手段进行把关处理。

综合上述分析可知，方案针对如东县岔