1、高车埗涌污染治理项目流域污染治理项目污水处理技术方案本科论文高车埗涌污染治理项目技术方案二0一六年十月一、总论1.项目概况1.1项目位置高车埗涌位于三水乐平镇，其走向如下图深蓝色线条所示，其源头位于南边工业区，末端连接左岸涌，全长1500m，总水域面积为（含预处理鱼塘）10000m2。图1-1：项目位置及纳污点分布图1.2纳污情况河涌中下游两岸基本为农业养殖业，主要养殖的种类是鱼、鸭、鹅、鸡、羊等；上游为南边工业区，主要企业为手套厂；西侧有一座南丰劳教所，其产生的生活污水排向高车埗涌。鱼塘的干塘期（11月1月）会有大量鱼塘将鱼塘污水直接向河涌排放，排放水量极大，且将鱼塘污染物质带进了河涌，河涌
2、水质基本为黑色，且散发着阵阵臭味。1.3排污口情况高车埗涌是上图区域的主要纳污渠，其中1#污水汇集点主要接纳南边工业区排放出的工业污水，包括纺织厂、皮革厂、电镀厂、金属加工厂等，水量约500m3/d；现场水质化验结果为COD-116mg/L，NH3-N-64.5mg/L（可能含有底泥），TP-1.42mg/L。2#污水汇集点主要接纳三水区戒毒所的生活污水，水量约500m3/d；现场水质化验结果为COD-65mg/L，NH3-N-19.6mg/L（可能含有底泥），TP-21.3mg/L。3#污水汇集点主要接纳其上游的鱼塘及养鸭池塘的排水，水量约300m3/d；现场水质化验结果为COD-66mg/
3、L，NH3-N-7.65mg/L（可能含有底泥），TP-16.7mg/L。三股水合计水量约1500m3/d。2.水质水量分析高车埗涌水质检测数据如表1-1，监测点分布如图1-2。2.1水质从1.2、1.3描述可知，1#、2#汇集点为常年稳定排水，3#汇集点为每年11月1月的季节性排水。工程设计中宜对1#、2#汇集后混合水进行水质分析，以满足每年210的稳定运行，再对3#混合进来后综合分析，针对不同水质情况对工程进行灵活设计。以最大程度得满足工艺要求，实现稳定达标排放，而又做到投资最为节省，并方便未来的工艺运行。对各股水进行加权平均得出平均水质：210月份（1#、2#汇集点排水量相同，所以简单算
4、术平均即为均值）：COD：(116+65)/2=90.5mg/LNH3-N：(64.5+19.6)/2=42.05mg/LTP：(21.3+1.42)/2=11.36mg/L11月1月：COD：(90.5100066300)/1300=84.85mg/LNH3-N：(42.0510007.65300)/1300=34.11mg/LTP：(11.36100016.7300)/1300=12.59mg/L所给出的数据应该为单次采样分析所得，非连续长时间多次采样，或常年累计数据的分析。所以，有很大的局限性和偶然性，作为工程设计依据有些单薄，在实际设计之前应该对数据进行进一步核实，并剔除掉底泥等因素对
5、分析数据的影响。像2#汇集点主要是生活污水，其氨氮和总磷不会那么高。如果污水来源确定没问题，那么一定是采样和化验环节导致数据不准确。所以，建立在此基础上的设计将会出现交大偏差，造成工程上的浪费。本设计中暂以所给数据为设计依据。从数据可以看出，污水中氨氮和总磷较高，这是造成水体黑臭的重要原因。有机物浓度相对比较低，理论上污水生化处理时水中污染物合理的分配比例为BOD:N:P100:5:1，偏离该比值月远生物赖以生存的营养源越不均衡，在运行中需要补充占比相对较低的营养物。从所列数据可以看出，其比值远不在这比值附近。所以，在设计和后续运行中要重点考虑这一点，并着重进行脱氮除磷。2.2出水水质要求1）
6、感官指标：除去暴雨或突发性污染，水体保持不黑不臭，水生植物、水生动物可以存活，水生生态环境逐步恢复。2）水质主要指标：第一年：pH值6-9、化学需氧量40mg/L、溶解氧2mg/L、五日生物需氧量10mg/L、氨氮5.0mg/L、总磷（以P计）0.8mg/L。第二年及以后：pH值6-9、化学需氧量40mg/L、溶解氧2mg/L、五日生物需氧量10.0mg/L、氨氮5mg/L、总磷（以P计）0.5mg/L。设计时以第二年的控制指标为依据。2.3水量一般来说要统计每天污水的排放周期，以确定调节池的设计参数。这里只有日排水量，所以暂时采信该数据为平均排放。在实际设计中应该落实排放情况。210月份：1
7、000m3/d111月份：1300m3/d，按1500进行设计（原提供数据），即62.5m3/h。时变化系数k取1.2，则最大水处理量为：75m3/h。3.其它相关介绍项目名称、建设单位、建设地点、方案设计单位、施工设计单位、项目地里位置等其它相关的项目信息此处不做详细介绍。二、设计依据和指导思想1、设计依据1.1 提供的污水水量水质资料1.2 中华人民共和国环境保护法（2014.04）1.3 中华人民共和国水污染防治法（2008.02）1.4 中华人民共和国水污染防治实施细则（2000.03）1.5 建设项目环境保护管理条例国务院（1998）第253号令1.6 室外排水设计规范（GB5000
8、14-2006）1.7 建筑给水排水设计规范 （GB500015-2009)1.8 鼓风曝气系统设计规程 （CECS97:97)1.9 建筑结构荷载规范（GB500009-2001）1.10混凝土结构设计规范（GB500010-2002）1.11土方与爆破工程施工及验收规范（GBJ201-83）1.12地基与基础工程施工及验收规范（GBJ202-83）1.13地下防水工程施工及验收规范（GBJ208-83）1.14混凝土结构工程施工及验收规范（GB50204-2002）1.15钢筋焊接及验收规程（JGJ18-2003）1.16普通混凝土配合比设计规程（JGJ55-2000）1.17混凝土检验评
9、定标准（GBJ107-87）1.18混凝土质量控制标准（GB50164-92）11.9建筑施工安全检查标准（JGJ59-99）1.20建筑工程施工质量验收统一标准（GB50300-2001）1.21给水排水构筑物施工及验收规范（GB50141-2008）1.22工业金属管道工程施工及验收规范（GB50235-97）1.23现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范（GB50236-98）1.24机械设备安装工程施工及验收通用规范（GB50231-2009）1.25压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范（GB50275-98）1.26工业自动化仪表工程施工及验收规范（GBJ93-86）1.27电气
10、装置安装工程电气设备交接试验标准（GB50150-2006）1.28电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范（GB50168-2006）1.29电气装置安装工程电气照明装置施工及验收规范（GB50259-96）1.30企业水平衡测试通则（GB/T12452-2008）1.31水处理设备技术条件（JB/T2932-1999）1.32中华人民共和国污水综合排放标准(GB8978-1996)1.33生物接触氧化法设计规程（CECS128:2001）1.34相关的地方标准1.35同类型或相似污水的有关设计文件和经验数据2、设计指导思想2.1严格执行环境保护的各项规定，确保经处理后污水达标排放。2.2本照
11、技术先进、运行可靠、操作管理简单的原则选择处理工艺，使先进性和可靠性有机地结合起来。2.3平面布置和工程设计时，结合场区现状，布局力求紧凑、简洁，工艺流程合理通畅，节省占地，节约投资。2.4严格执行国家有关设计规范、标准，重视消防、安全工作。2.5考虑该项目地处偏远，系统和设备维护成本较高，所以，设计中尽量采用维护较少的工艺和设备选型。2.6将1#、2#以及3#汇集点的污水经明渠回流后集中处理。2.7尽量一次提升，重力自流，节省工程运行费用。2.8考虑地下水位和场地高程，合理布局，最大程度节省工程投资。3、设计范围此污水处理设施为新建工程，拟在现有规划场地处进行，污水由1#、2#以及3#汇集点
12、收集后输送至污水处理站指定的位置进行处理。本技术方案包括污水处理站界区内治理工艺、土建、管道、设备及安装、电气、自控、站内给水排水及消防等工程。设计中考虑的为雨污分流，本方案只涉及污水处理部分。三、污水治理工艺1、工艺流程选择与确定1.1、污水处理工艺选择针对上述污水的特性，其有机物浓度不高，氨氮和总磷较高，可生化性BOD/COD大于未知，属低浓度有机污水，为了减少处理系统能耗和减少占地故应采用以生物处理为主的污水治理工艺。该项目的控制因素为氨氮和总磷，COD经生化处理后较容易达标，因此，设计中重点考虑脱氮除磷。依据水质水量分析，该项目宜对3#汇集点着重11月1月排放的鱼塘污水进行单独处理。因
13、该股污水完全是养殖污水，无危害作物的重金属、有毒有害等物质，可以先对其进行湿地技术预处理，然后再和其它两股水合并处理。本设计中由于对当地作物种植和耕作周期以及占地使用情况不完全了解，所以，暂时不考虑使用湿地技术。由于C/N比严重失调，总磷也非常高，重点要去除氨氮和总磷。目前有一种去除氨氮有特效的分子筛膜，但造价相对较高，适应于高浓度的化工污水的氨氮去除。还有就是领用反渗透技术对氨氮进行浓缩，浓水进行分子筛或者沸石吸附处理。但工艺复杂，环境要求高，该项目地处偏远，操作维护不便，不适合采用。所以，本方案设计中采用比较常用和稳定的生物处理法。1.2、工艺原理本方案设计重点在脱氮除磷，下面简要介绍一下
14、脱氮除磷的工艺原理。生物脱氮原理污水处理中的脱氮工艺常有分子筛膜法、沸石吸附法等物理脱氮和生物脱氮。对于有机污水中的低浓度氨氮采用生物脱氮是最为经济的一种工艺形式。一般来说，生物脱氮过程可分为三步：第一步是氨化作用,即水中的有机氮在氨化细菌的作用下转化成氨氮。在普通活性污泥法中,氨化作用进行得很快,无需采取特殊的措施。第二步是硝化作用,即在供氧充足的条件下,水中的氨氮首先在亚硝酸菌的作用下被氧化成亚硝酸盐,然后再在硝酸菌的作用下进一步氧化成硝酸盐。为防止生长缓慢的亚硝酸细菌和硝酸细菌从活性污泥系统中流失,要求很长的污泥龄。第三步是反硝化作用,即硝化产生的亚硝酸盐和硝酸盐在反硝化细菌的作用下被还
15、原成氮气。这一步速率也比较快,但由于反硝化细菌是兼性厌氧菌,只有在缺氧或厌氧条件下才能进行反硝化,因此需要为其创造一个缺氧或厌氧的环境(好氧池的混合液回流到缺氧池)。反应方程式如下：硝化菌好氧运行时的硝化反应：NH41.382O21.982HCO3 0.982NO20.018C5H7O2N1.036H2O1.891H2CO3硝化菌硝化菌NO20.003NH40.01H2CO30.003HCO30.488O2 0.003C5H7O2NNO3反硝化菌而在缺氧运行时，污泥中的兼性反硝化菌则进行反硝化反应：NO3H NO2H2O反硝化菌NO2H N2H2O另外,由荷兰Delft大学Kluyver生物技
16、术实验室试验确认了一种新途径,称为厌氧氨(氮)氧化。即在厌氧条件下,以亚硝酸盐作为电子受体,由自养菌直接将氨转化为氮，因而不必额外投加有机底物。反应式为：NH4NO2 N22H2O硝化为好氧反应，需要在好氧工艺单元完成。反硝化是厌氧反应，需要在缺氧或厌氧单元完成。氮最终是以气态的形式从厌氧单元逸出而去除。生物除磷原理生物除磷是在厌氧条件下利用聚磷菌一类的微生物释放磷。而在好氧条件下,能够过量地从外部环境摄取磷，在数量上超过其生理需要，并将磷以聚合的形态储藏在菌体内，形成高磷污泥排出系统，达到从污水中除磷的效果。生物除磷过程可分为3个阶段，即细菌的压抑放磷、过渡积累和奢量吸收。首先将活性污泥处于
17、短时间的厌氧状态时，储磷菌把储存的聚磷酸盐进行分解，提供能量，并大量吸收污水中的BOD、释放磷(聚磷酸盐水解为正磷酸盐),使污水中BOD下降，磷含量升高。然后在好氧阶段，微生物利用被氧化分解所获得的能量，大量吸收在厌氧阶段释放的磷和原污水中的磷，完成磷的过渡积累和最后的奢量吸收，在细胞体内合成聚磷酸盐而储存起来,从而达到去除BOD和磷的目的。反应方程式如下：聚磷菌摄取磷：ADP+H3PO4+能量ATP+H2O聚磷菌的放磷ATP+H2OADP+H3PO4+能量磷是在好氧单元随着剩余污泥以沉淀的方式去除的。从分析可知无论是脱氮还是除磷，厌氧单元都是必不可少并且至关重要的。经典脱氮除磷工艺关于脱氮除
18、磷工艺已经发展出了多种形式，如：AB、A/O、改良A/O、倒置A/O、UCT、MUCT、MSBR（改良型SBR）等。这里介绍几种最常用最经典的脱氮除磷工艺。(1) AB法AB法污水处理工艺是一种新型两段生物处理工艺，是吸附生物降解法的简称。该工艺将高负荷法和两段活性污泥法充分结合起来，不设初沉池，A、B两段严格分开，形成各自的特征菌群，这样既充分利用了上述两种工艺的优点，同时也克服了两者的缺点。所以AB法工艺具有较传统活性污泥法高的BOD、COD、SS、磷和氨氮的去除率。但AB法工艺不具备深度脱氮除磷的条件，对氮、磷的去除量有限，出水中含有大量的营养物质，容易引起水体的富营养化。AB法工艺对氮
19、、磷的去除以A段的吸附去除为主。污水中的部分有机氮和磷以不溶解态存在，在A段生物吸附絮凝的作用下通过沉淀转移到固相中，同时生物同化也可以去除一部分以溶解态存在的氮和磷。剩余的磷进入B段用于B段的微生物的合成而得到进一步去除。这样AB法工艺整体显示出了比传统活性污泥法高的氮、磷的去除效果。但是AB法由于自身组成上的特点，决定了其对氮、磷的去除量是有限的。(2)A/O工艺A/O工艺20世纪70年代在厌氧-缺氧工艺上开发出来的同步除磷脱氮工艺，传统A/O法即厌氧缺氧好氧活性污泥法。污水在流经三个不同功能分区的过程中,在不同微生物菌群作用下,使污水中的有机物、氮和磷得到去除。其流程简图见图2-1。原污
20、水的碳源物质(BOD)首先进入厌氧池聚磷菌优先利用污水中易生物降解有机物成为优势菌种,为除磷创造了条件,然后污水进入缺氧池,反硝化菌利用其它可利用的碳源将回流到缺氧池的硝态氮还原成氮气排入到大气中，达到脱氮的目的。图2-1：A/O工艺流程图(3)改良型A/O为了克服传统A/O工艺的一个缺点，即由于厌氧区居前，回流污泥中的硝酸盐对厌氧区产生不利影响，改良A/O工艺在厌氧池之前增设厌氧/缺氧调节池，来自二沉池的回流污泥10%左右的进水进入调节池,停留时间2030min,微生物利用约10%进水中有机物去除回流污泥中的硝态氮，消除硝态氮对厌氧池的不利影响，从而保证厌氧池的稳定性改良A/O工艺虽然解决了
21、传统A/O工艺中厌氧段回流硝酸盐对放磷的影响,但增加调节池，占地面积及土建费用需相应增加。如图2-2。图2-2：改良型A/O流程图好氧工艺单元好氧工艺分传统活性污泥法和生物膜法。(1)活性污泥法活性污泥法由英国的克拉克（Clark）和盖奇（Gage）于1912年发明。如今，活性污泥法及其衍生改良工艺是处理城市污水最广泛使用的方法。它能从污水中去除溶解性的和胶体状态的可生化有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质，同时也能去除一部分磷素和氮素。是污水生物处理中微生物(micro-organism)悬浮在水中的各种方法的统称。活性污泥法是以活性污泥为主体的污水生物处理的主要方法。活性污泥
22、法是向污水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。该法是在人工充氧条件下，对污水和各种微生物群体进行连续混合培养，形成活性污泥。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物。然后使污泥与水分离，大部分污泥再回流到曝气池，多余部分则排出活性污泥系统。以氧化沟为代表的各种活性污泥法已经广泛地应用于城市污水处理系统中。其具有结构形式简单、维护方便、运行稳定、适用范围广、方法成熟等优点。但受具体设计形式影响较大，容易导致泥水接触不充分、效率低下。活性污泥法缺点：采用传统的活性污泥法，
23、往往基建费、运行费高，能耗大，管理较复杂，易出现污泥膨胀现象；污水进行脱氮除磷处理工艺需要将多个厌氧和好氧反应池串联，形成多级反应池，这势必要增加基建投资的费用及能耗，并且使运行管理较为复杂。(2)生物膜法生物膜法是使微生物附着在载体表面上，污水在流经载体表面过程中，通过有机营养物的吸附、氧向生物膜内部的扩散以及在膜中所发生的生物氧化等作用，对污染物进行分解。在生物膜反应器中，污染物、溶解氧及各种必须营养物首先要经过液相扩散到生物膜表面，进而到生物膜内部；只有扩散到生物膜表面或内部的污染物才能有机会被生物膜微生物所分解和转化，最终形成各种代谢产物（CO2、水等）。随着时间延长（30天左右），生
24、物膜沿水流方向分布及微生物组成及对有机物降解功能达到平衡和稳定的状态，生物膜成熟，形成有机物、细菌、原生动物、后生动物的复合生态系统。在生物膜的最外层形成以好氧型微生物为主体的生物膜层，而在好氧层的深部由扩散作用制约了溶解氧的渗透往往形成厌氧区。在这里，由于厌氧菌的作用，硫化氢、氨和有机酸等物质容易积累。但是，如果体系供氧充分，厌氧层的厚度会被压缩至某一限度，形成的有机酸在异养菌的作用下转化为CO2和水，而氨及硫化氢在自养菌作用下被氧化成各种稳定盐类。随着厌氧代谢产物增多，固着力减弱，生物膜老化、脱落。生物膜法优点：生物膜对污水水质、水量的变化有较强的适应性，管理方便，不会发生污泥膨胀。微生物
25、世代时间较长，且生物相对更为丰富、稳定，产生的剩余污泥少。能够处理低浓度的污水。处理效率高、占地面积小、投资省。生物膜法缺点：结构复杂，维护困难。只适合中小型污水站，不大适合大型污水厂。填料、曝气系统需定期维护，维护工作量大。生物膜法的典型代表是生物滤池和生物接触氧化工艺。生物接触氧化法（biological contact oxidation process）是从生物膜法派生出来的一种污水生物处理法，也叫淹没式生物滤池，即在生物接触氧化池内装填一定数量的填料，利用栖附在填料上的生物膜和充分供应的氧气，通过生物氧化作用，将污水中的有机物氧化分解，达到净化目的，是一种高效水处理工艺。具有活性污泥
26、法特点的生物膜法，兼有活性污泥法和生物膜法的优点。在可生化条件下，不论应用于工业污水还是养殖污水、生活污水的处理，都取得了良好的经济效益。该工艺因具有高效节能、占地面积小、耐冲击负荷、运行管理方便等特点而被广泛应用于各行各业的污水处理系统。常用的组合式生物填料，可加速生物分解过程，具有运行管理简便、投资省、处理效果高、最大限度地减少占地等优点。根据以上分析本方案设计拟采用改良型A/O工艺。厌氧单元采用厌氧滤池工艺，好氧单元采用生物接触氧化工艺。1.3、工艺流程图2-3：工艺流程图污水处理采用“格栅调节池A/A/O反应池二沉池”工艺。混合污水由管道（或明渠）经格栅除去粗大的漂浮物后自流进入初沉池
27、。从给出的水质情况知排水中泥量较大，所以此处设置初沉池。如果稳定排水时泥量很小，可以不设初沉池。初沉池主要是初沉池出水溢流（根据地下水位和后续工艺单元高程考虑是否需要加一级提升）进入调节池。调节池内常使用空气搅拌，达到调节水量均合水质的目的，并实现预曝气。这是后续跟好氧处理的设计方式。由于本方案设计调节池后为厌氧单元，因此调节池不宜进行预曝气。所以，穿孔管空气搅拌方式不宜采用。另外一种常用的搅拌方式为液下搅拌器搅拌，要求产品材质和质量较高时造价相对较高。还有一种搅拌方式是水力搅拌，出水口做水射器。本设计中使用液下搅拌器搅拌。调节池设高低液位控制，高位起泵，地位停泵。调节池的出水经过潜污泵提升后
28、进入二级生化处理系统。二级处理系统第一单元为调整池，主要是消除由好氧单元回流的混合液中的硝酸盐以及溶解氧对厌氧单元的冲击。调整池水力停留时间短，完全靠自身进水进行搅拌。调整池兼具分配水池的作用，后续生化单元分两组设计。两组进水力求均衡，由调整池出水做分配水槽。由调整池进水槽设置溢流堰，以保证最大的水力平均。调整池出水进入厌氧池，厌氧池采用厌氧滤池的形式。设置潜入式搅拌器，确保泥水充分接触，最大程度发挥单元效率。流态采用局部完全混合式、整体推流式。池内装填组合式生物填料。厌氧池内设置在线pH监测仪、测温仪。厌氧出水进入缺氧池。缺氧池搅拌形式为穿孔管空气搅拌加液下搅拌器搅拌。在溶解氧大于1.5mg
29、/L时关闭空气搅拌，打开液下搅拌器。当溶解氧小于0.5mg/L时关闭液下搅拌器，打开空气搅拌。空气搅拌强度设计为气水比10:1。池内设置pH、DO检测仪。装填组合式生物填料。缺氧池出水自流进入好氧单元生物接触氧化池。池内装填立体弹性填料。曝气通常采用膜片式微孔曝气器，但使用寿命最大为五年，但大部分在使用一年左右就会有破裂的情况出现。由于曝气器布置在填料架之下，更换、检修极其不方便。所以，本设计采用免于维护的悬混式曝气器。池内设置DO监测仪两处，出水设置COD、NH3-N、DO在线检测仪。生物接触氧化池出水自流进入二沉池，活性污泥具有良好的沉淀性能。在次进行自然沉降，泥水分离。上清液达标排放，污
30、泥进入污泥浓缩池。二沉池后接滤布滤池。由于执行的是一级A排放标准，仅仅靠沉淀池很难确保稳定出水达标。所以需要在后端接过滤装置，选用滤布滤池。污泥浓缩池上清液回流至工艺始端重新处理。污泥经压滤机脱水后外运。污泥浓缩池设置泥面计。脱水机使用操作环境更加卫生、操作更加便捷的叠罗式脱水机。2、工艺设计从格栅到调节池的水量以考虑时变化系数k=1.2后的最大水量75m3/h进行计算，调节池后各工艺单元按正常处理水量62.5m3/h计算。2.1、格栅、格栅井为保证后续处理工序的顺利进行，首先采用格栅去除污水中大的杂物，防止水泵堵塞，格栅置于格栅井中。这种小水量污水处理的格栅一般不需要计算，即使计算，所得出的
31、值也难以施工。所以，根据经验列出如下参数。形式：回转式机械格栅数量：1台栅间距：5mm，格栅高度：H=3m（根据来水标高进行调整，这里给出一个常用的高度）功率：N=1.1kW栅宽：0.5m材质：齿耙和框架均为304不锈钢螺旋输送机：HDWLS150，不锈钢，L=6m，功率2.2kW格栅井尺寸：40.71.5m2.2、初沉池该池在来水污泥不多、可沉物比较少时可以不设。给出的水质没有说明，只是说底泥可能对总磷和氨氮等指标有影响。所以，这里暂时按需要初沉处理。因为地处河涌附近，所以估计地下水位较浅，不宜使用竖流式沉淀池，宜采用平流式。如深度还无法满足地下水位限制，则在格栅后应设集水井，以对整个工程的标高进行抬高。结构形式：钢筋砼，平流式数量：1座沉淀时间：1h沉淀区有效水深：2m泥斗坡度：60（双泥斗设计）结构尺寸：9.54.55.2m（泥斗低部0.60.6m）排泥形式：气提排泥设备：配空气管和加工排泥泵2.3、调节池由于污水
