5000t污水处理厂设计方案A2O+MBR工艺完整5、2.10 化验室设计.9.32.10.1 化验室面积与功能区划分 942.10.2 仪器设备配置 942.11 .厂区给排水.9.42.11.1 给水952.11.2 排水952.11.3 管道管材 962.12 防腐设计962.12.1 防腐工作的重要性 962.12.2 建（构）筑物防腐 962.12.3 管道防腐972.12.4 设备防腐97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工方案论证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
6、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
7、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
8、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
9、.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
10、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
11、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BOD夕CODcrBOD5/TNBOD5/TP数值0.444.440指标0.454.017(1) BODs/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/CODcr0.40时可生化性较好，BODs/CODCr0,3时较难生化，BOD5/CODCr0.25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、C
12、ODcr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。 BODs/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BODs/TN4.0时才能使反硝化过程正常进行。 当BODs/TN=45时，氨氮去除率80%,总氮的去除率 60%。本厂进 水BODs/TN指标为4.4,采用生物脱氮工艺，脱氮率可以保证，除与 CODc
13、r和BODs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） BODs/TP该指标是鉴别能否生物除磷的主要指标。进水中的BODs是作为营养物供除磷菌活动的基质，故BODs/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，BODs/TP=40,可以取得较好的除磷效果。3.1.3 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（）CODcr4s0s088.8BODs200 109s.0SS300&
14、lt; 1096.7TN4s 1s66.7NH3-N35585.7TP50.590.0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SSBOD5一级沉淀法沉淀(自然沉淀)40552030二级生物膜法沉淀、生物膜反应、二沉60-9065-90活性污泥法初沉、活性污泥反应、二沉70-9065-95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
15、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。3.1.4 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
16、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。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。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
17、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 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
18、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
19、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0.20.4mm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
20、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.
21、2旋流沉砂池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、TP)、悬浮物及色度。 它是整个污水处理的主体，也是关系到污水厂出水水质、运行费用、建 设投资及管理维护的关键。(2)单元基本流程经初级处理单元的沉砂池、膜格栅后，污水的漂浮物和砂粒被去除, 然后
22、进入生物池对污水中有机物 CODcr、BOD5、NH3-N、TP进行去除, 本工程生物池应既能有效去处碳源污染物，又具备较强除磷脱氮功能。生物池出水进入二沉池使出水悬浮物浓度达到所要求的排放标准，回流 污泥达到一定的浓度。(3) 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对其降解， 利用BOD5合成新细胞，然后对污泥与水进行分离，从而完成 BOD5的 去除。在活性污泥与污水接触的初期，会出现很高的BOD5去除率，这是由于污水中的有机颗粒和胶体被絮凝和吸附在微生物表面所至。但是， 这种吸附作用仅对于污水中的悬浮物和胶体起作用，对溶解性有机物则 不起作用。因此主要靠活性污泥
23、的这种吸附作用去除BOD5,其出水中残留的BOD5仍然很高，属于部分净化。对于非溶解性的有机物，微生 物必须先将其吸附在表面，然后才能靠生物酶的作用使其水解和吸收， 从这种意义来讲保证活性污泥具有较高的吸附性能是很有必要的。活性 污泥中的微生物在有氧的条件下，将污水中的一部分有机物用于合成新 的细胞，将另一部分有机物分解代谢以便获得细胞合成所需的能量，最 终产物是CO2和H2O等稳定的物质。在合成代谢与分解代谢的过程中， 溶解性有机物直接进入细胞被利用，而非溶解性有机物首先被吸附在微 生物表面，然后被胞外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
24、性有机物都起作用，并且代谢产物是无害的稳定物质。因此，保证污 水处理中的好氧过程可以使处理后污水中残余的BOD5浓度很低，使得出水BOD5保持在10mg/L以下。但是要满足硝化过程的要求，污水处 理系统必须有足够的泥龄，因而污泥负荷不能太高，这样也使得出水BOD5浓度较低。因此，设计BOD5去除率不但与单项污染物去除率的要 求有关，也与污染物去除的总体要求有关。(4) CODCr的去除污水中的CODCr去除的原理与BOD5基本相同。但是污水厂CODCr 去除率，取决于进水的可生化性，它与污水的组成有关。本工程以接纳 工业污水为主，在二级生物处理前设水解调节池，能够有效的提高污水 的可生化性，这
25、样出水 CODCr可以控制在较低水平，能够满足CODCW 50mg/L的一级A排放标准要求。(5)污水NH3-N的去除氮是蛋白质不可缺少的的组成部分，因此广泛存在于城市污水中。 在原污水中，氮以NH3-N及有机氮的形式存在，这两种形式的氮合在一 起称之为凯氏氮，用TKN表示。而原污水中的NOX-N含量很少，几乎 为零。这些不同形式的氮统称为总氮(TN)。氮也是构成微生物的元素之一，一部分进入细胞体内的氮将随剩余 污泥一起从水中去除。这部分氮含量占所去除的BOD5的5%,为微生物 重量的12%,约占污水厂剩余活性污泥的4%。在有机物被氧化的同时， 污水中的有机氮也被氧化成氨氮，在溶解氧充足，泥龄
26、较长的情况下， 进一步氧化成亚硝酸盐和硝酸盐，通常称之为硝化过程。其反应方程式 如下：2NH4+3O2 - 2NO2-+4H+2H2O2NO2-+O2 - 2NO3-第一步反应靠亚硝酸菌完成，第二步反应靠硝酸菌完成，总的反应 为:NHJ+2O2-NO3-+2H+H2O因为硝化菌属于自养菌，其比生长率 UN明显小于异氧菌的生长率UH,生物脱氮系统维持硝化的必要条件是系统的实际泥龄大于硝化要求 的泥龄，也就是说系统必须维持在较低的污泥负荷条件下运行，使得系 统泥龄大于维持硝化所需的最小泥龄。根据实验数据和运行实例，设计 污泥负荷在0.18kgBOD5/(kgMLSS d)以下时，就可以达到硝化的目
27、的。(6)硝酸盐(NO3 )的去除氮是藻类生长所需的营养物质，容易引起水体的富营养化，因此， 一般情况下总氮(主要为硝酸盐)也是污水处理厂出水的控制指标之一。经过好氧生物处理后的污水，其中大部分的凯氏氮都被氧化成为硝酸盐 (NO3-N),反硝化菌在溶解氧浓度极低或缺氧情况下可以利用硝酸盐中氮作为电子受体，氧化有机物，将硝酸盐中的氮还原成氮气(N2),从而完成污水的脱氮过程，通常称之为反硝化过程。其能量来源于甲醇、 甲烷、乙醇或污水中的碳源，反应方程式如下：6NO3 +5CH30H 3N2+ 5CO?+7H?O+6OH8NO3 +5CH4 - 4N2+5CO2 + 6H2O+8OH10NO3 +
28、C10H19O3N - 5N2+10CO2+3H2O+NH3+10OH在反硝化过程中氢氧根离子与水中的二氧化碳反应生成重碳酸根 离子：OH +CO2 - HCO3该污水处理厂对出水总氮或硝酸盐的去除要求并不算高，但是从上 述硝化和反硝化过程反应方程式可以看出：在硝酸盐还原为氮气的反硝化过程中，反硝化菌利用硝酸盐（NO3 ）作为电子受体，以污水中的有机物作为碳源提供能量并使之氧 化稳定。每转化1gNO3-N为N2时，需要消耗有机物（以BOD5计）2.86g, 即反硝化1g硝酸盐可以节省2.86g氧。硝化过程有 ,产生，要消耗水中碱度，当碱度不够时，污水的 pH值将下降至维持硝化反应正常进行所需的
29、 pH值之下，从而使硝化反 应不能正常进行。每氧化1gNH4+-N为NO3-N时要消耗碱度7.14g。而 反硝化反应则伴随有 OH.产生，每转化1gNO3-N为N2时要产生3.57g 碱度，即可以回收3.57g碱度，使硝化过程消耗的部分碱度得到补充。因此，从降低能耗（利用 NO3-N作为电子受体氧化有机物）、回收 碱度保证硝化过程进行以及改善生物除磷效率的角度来看，在污水处理 厂采用反硝化或部分反硝化的生物脱氮工艺是有利的，其处理程度能满 足出厂水质要求，也能满足生化处理工艺本身的需要。综上所述，根据 该污水处理厂的进水水质和要求达到的出水指标，较好的处理工艺是强 化生物除磷脱氮处理工艺。但需
30、要注意的是，氨氮及总氮的去除受很多 因素影响，在城市污水处理厂运行控制与维护管理（王洪臣主编）中对毒物和抑制物质的分析中指出：某些重金属离子、络合阴离子及一 些有机物随工业废水排入处理系统后，如果超过一定浓度，会导致活性 污泥中毒，会使其生物活性受到抑制。反硝化细菌和聚磷菌对毒物及抑制物质的最大剂量要求见表1-4:表1-4有毒物质对活性污泥的抑制浓度单位：mg/L毒物抑制浓度毒物抑制浓度铝15-26铅0.1氨480钮10神0.1汞0.1-5硼（硼酸盐）0.05-100锲1.0-2.5镉10-100银5钙2500硫酸盐3000三价铭1-10锌0.08-10铜1酚200铁1000与反硝化细菌和聚磷
31、菌相比，硝化细菌更容易受到毒物抑制，一些 对异氧菌无毒的物质会对硝化细菌形成抑制。而同一种抑制物质，在某 一浓度水平下，对异氧菌无毒性，而对硝化细菌却可能有抑制作用。一 些物质对硝化细菌的影响见表1-5和表1-6:表1-5抑制生物硝化的一些有机物单位：mg/L有机物产生75%抑制时的浓度苯胺1乙二胺1蔡胺1芥了油1酚5.6硫月尿0.076氨基硫月尿0.18表1-6抑制硝化的一些重金属和无机物浓度单位：mg/L毒物产生抑制的浓度六价铭0.25铜0.005-0.5铅0.5镁50锲0.25锌0.08-0.5氟化物0.34硫酸盐500为了使硝化及反硝化能够顺利进行，应严格控制进水中的重金属、 有机物及
32、无机物等有害物质的含量，避免产生抑制作用。(7)磷的去除污水除磷主要有生物除磷和化学除磷两大类。城市污水采用生物除 磷为主，必要时辅以化学除磷，确保出水磷浓度满足排放标准要求，并 尽可能地减少加药量，降低处理成本。1)化学除磷主要向污水中投加药剂，使药剂与水中溶解性磷酸盐形成不溶性磷 酸盐沉淀物，然后通过固液分离使其去除。固液分离可以单独进行，也 可在二沉池或初沉池中进行。按工艺流程中化学药剂投加点的不同，磷 酸盐沉淀工艺可分成前置沉淀、协同沉淀和后置沉淀三种类型。前置沉 淀的药剂投加点在原污水进水处，形成的沉淀物与初沉污泥一起排除； 协同沉淀的药剂投加点在曝气池出水位置，形成的沉淀物与剩余污
33、泥一 起在二沉池排除；后置沉淀药剂投加点在二级生物处理(二沉池)之后, 形成的沉淀物通过另设的固液分离装置进行分离，包括澄清池或滤池。投加石灰向污水中投加石灰，污水中磷酸盐与石灰的化学反应可用下式表示：3HPO42-+5Ca2+4OH- Cas(OH)(PO4)3 J +3HO由于污水碱度所消耗的石灰量比形成磷酸钙类的沉淀物所需的石 灰量大几个数量级。所以石灰法除磷所需的石灰量取决于污水的碱度， 而不是污水含磷量，一般满足除磷要求的石灰投加量为碳酸钙碱度的1.5倍石灰法除磷的pH值通常控制在10以上，过高的pH值会抑制微生物 生长，并破坏微生物酶的活性。因此，石灰法不能用于协同沉淀法除磷， 只
35、铁盐和铝盐均能与磷酸根作用生成难溶性的沉淀物，通过沉淀物的去除而去除水中的磷。由于沉析效果受 pH值影响，金属磷酸盐 的溶解性同样也受pH值影响。对于铁盐最佳pH值范围为5.0-5.5,对 于铝盐为6.0-7.0,因为在以上pH值范围内FePO4或AlPO4的溶解性最 小。本项目污水的pH值范围更适合铝盐，而且相对铁盐铝盐具有价格低、无腐蚀的特点，因此推荐采用聚合氯化铝。2）生物除磷生物除磷是污水中的聚磷菌在厌氧条件下，受到压抑而释放出体内 的聚磷酸盐，产生能量用以吸收快速降解有机物，并转化为 PHB （聚（3 ）储存起来。当这些聚磷菌进入好氧条件下时就降解体内储存的 PHB产生能量，用
36、于细胞的合成和吸磷，形成高浓度的含磷污泥，随剩 余污泥一起排出系统，从而达到除磷的目的。生物除磷的优点在于不增 加剩余污泥量，处理成本较低。缺点是为了避免剩余污泥中磷的再次释 放，对污泥处理工艺的选择有一定的限制。根据资料介绍，在厌氧段释放1mg的磷吸收储存的有机物，经好氧 分解后产生的能量用于细胞合成，增殖，能够吸收22.4mg的磷。因此磷的吸收取决于磷的释放，而磷的释放取决于污水中存在的可快速降 解的有机物的含量，有机物与磷的比值越大，除磷效果越好。一般的活 性污泥法，其剩余污泥中的含磷量为 1.5%2%,采用生物除磷工艺的 剩余活性污泥中磷的含量可以达到传统活性污泥法的23倍，在设计中往
37、往采用4%。生物除磷工艺的前提条件是聚磷菌必须在厌氧条件下 充分释磷，而后进入好氧阶段才能增大磷的吸收量。因此，污水除磷的 处理工艺必须在曝气池前设置厌氧段。（8） SS的去除污水中的SS的去除主要靠沉淀作用。污水中的无机颗粒和大直径 的有机颗粒靠自然沉淀作用就可以去除，小直径的有机颗粒靠微生物的 降解作用可以去除，而小直径的无机颗粒（包括大小在胶体和亚胶体范 围内的无机颗粒）则要靠活性污泥絮体的吸附、网捕作用与活性污泥絮体同时沉淀被去除。污水厂出水中悬浮物浓度不仅涉及到出水 SS指标, 出水中的BOD5、CODCr、TP的指标也与之有关。因为组成出水中悬浮 物的主要是活性污泥絮体，其本身的有
38、机成分较高，而有机物本身就含 有磷，因此较高的出水悬浮物含量使得出水的 BOD5、CODCr、TP增加。 因此，控制污水厂出水的SS指标是最基本的，也是很重要的。目前采用的大多数污水处理工艺都含有生物除磷脱氮技术，生物除 磷技术是靠聚磷菌对磷的吸收作用，形成高含磷量的活性污泥，随着含 磷污泥的排放而使磷从污水中去除。因此采用生物除磷技术时对出水的 SS指标有较高要求，否则因出水中高含磷量的悬浮物浓度过高就会引起 出水总磷超标。根据分析确定的污水厂进水水质，综上所述，根据本工 程要求达到的出水指标，最佳的主导处理工艺是生物除磷脱氮工艺。(9)污水处理工艺的选择污水处理工艺的选择应根据设计进水水质
39、、处理程度要求、用地面 积和工程规模等多因素进行综合考虑，各种工艺都有其适用条件，应视 工程的具体条件而定。选择合适的污水处理工艺，不仅可以降低工程投 资，还有利于污水处理厂的运行管理以及减少污水处理厂的常年运行费 用，保证出厂水水质。城市综合污水处理，目前世界上通用的主要是生 物处理法一一利用微生物的好氧和厌氧的特性组成不同的处理方法。根 据进出水水质情况，本工程主要去除的污染物以悬浮物、有机物、氮、 磷为主。因此，要求生化处理需要的处理功能除能够去除有机污染物外 还需要具有脱氮和除磷功能。生物脱氮除磷技术由于具有同时脱除C、N、P且处理成本低等优点而得到广泛应用。A2/O脱氮除磷工艺Ana
40、erobicAnoxic Oxic的英文缩写，它是厌 氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称（即厌氧-缺氧-好氧活性污 泥法，亦称A-A-O工艺），是七十年代发展起来的新工艺，它是在厌氧 好氧除磷工艺基础上增设了一个缺氧池，并将好氧池流出的部分混合 液回流至缺氧池，具有同步脱氮除磷功能。目前在我国城市污水处理中， 已得到广泛的应用，其主要的特点是该工艺能同时去除污水中含有氮、 磷等污染物。处理出水水质好，出水氮、磷含量低。A2/O法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成： 一是除磷，污水中的 磷在厌氧状态下（DO0.3mg/L）,释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更 多吸收，以剩余污泥的形式排出
41、系统。二是脱氮，缺氧段要控制 DO0.7mg/L,由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD作为氢供给体（有 机碳源），将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入 大气，达到脱氮的目的。A2/O工艺较适用于对氮、磷排放指标均有要求的城市污水处理， 其 特点归结如下：a,厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群 的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷功能。b.各处理单元功能明确，运行及操作管理较为简便。c.该工艺在厌氧、缺氧、好氧环境下交替运行，有利于抑制丝状菌 的膨胀，SVI 一般小于100,改善污泥沉降性能。d.该工艺不需要外加碳源，厌氧、缺氧池只进行缓速搅拌
42、，节省运 行费用。e.该工艺脱氮效果受混合液回流比大小的影响，除磷效果受回流污泥夹带的溶解氧和硝态氮的影响f,进入沉淀池的混合液通常需要保持一定的溶解氧浓度，以防止沉淀池中反硝化和污泥厌氧释磷。由于本工程出水要求执行城镇污水处理厂污染物排放标准 (GB18918-2002)中的一级A标准，单独二级生物处理很难达标， 需增 加深度处理工艺。常规的深度处理技术有：直接过滤；微絮凝过滤；絮凝一助凝一过滤；絮凝一沉淀一过滤； MBR处理工艺等。深度处理工艺需基于二级生化处理出水的水质情况选择，若二级处理出水的氨氮或 TN能够稳定达标，但SS、TP不稳定时，一般采用絮凝一沉淀一过滤工 艺；若出水水质好，
43、TP基本达标而SS不稳定时，可以采用直接过滤、 微絮凝过滤、絮凝一助凝一过滤等工艺。本工程生化处理出水后续处理主要去除污水中的COD、SS氨氮、总磷等指标，因此深度处理工艺采用 MBR处理工艺。MBR工艺(膜-生物反应器)是一种将膜分离技术与传统污水生 物处理工艺有机结合的新型高效污水处理与回用工艺，近年来在国际水 处理技术领域日益得到广泛关注。在国内再生水处理工程中也得到了较 大的推广和应用。一体式膜-生物反应器具有出水水质好、占地面积省的特点。该技 术通过膜组件的高效分离作用，大大提高了泥水分离效率，并且由于曝 气池中活性污泥浓度的增大和污泥中优势菌的出现，提高了生化反应速 率。同时，该工
44、艺能大大减少剩余污泥的产量，从而基本解决了传统生 物方法存在的剩余污泥产量大、占地面积大、运行效率低等突出问题。在膜生物反应器中，由中空纤维膜组成的膜组件浸放于好氧曝气区中，由于中空纤维膜0.04微米的孔径可完全阻止细菌的通过， 所以将菌 胶团和游离细菌全部保留在曝气池中，只将过滤过的水汇入集水管中排 出，从而达到泥水分离，各种悬浮颗粒、细菌、藻类、浊度和 COD及 有机物均得到有效的去除，保证了出水悬浮物接近零的优良出水水质。由于微滤膜的近乎百分之百的菌种隔离作用，可使曝气池中的生物浓度 达到10000mg/L以上，这样不仅提高了曝气池抗冲击负荷的能力，提高 了曝气池的负荷能力，而且大大减少
45、了所需的曝气池容积。池容积的缩 小又相应大比例降低了生化系统的土建投资费用。通过和传统的活性污泥法及生物膜法比较。MBR工艺有以下特点：A、出水水质标准高，品质稳定。膜生物反应器膜片平均孔径只有 0.04微米，能够高效地进行固液分离，悬浮物和浊度接近于零，可直接 回用；B、运行控制更加灵活稳定。膜的高效截流作用，使微生物完全截 流在反应器内，实现了反应器水力停留时间（ HRT）和污泥龄（SRT） 的完全分离；C、对水质水量的变化适应力强，耐冲击负荷强。解决了传统活性 污泥法造成的沉淀部分对最大生物浓度的限制，反应器内的微生物浓度 高，是传统方法的23倍，可提高至500012000毫克/升，在进
46、水有 机物浓度较低的情况下，污泥浓度可以控制在 30004000毫克/升。尤 其是在冬季进水水温条件较低的条件下，依靠高浓度的微生物，依然可 保持较强的生物活性；D、有机物去除率高。膜分离使污水中的大分子难降解成分，在体 积有限的生物反应器内有足够的停留时间，有利于专性菌的培养，大大提高了难降解有机物的降解效率，COD去除率高；E、模块化设计易于扩容，具有很高的灵活性；F、系统采用PLC控制，可实现全程自动化控制，运行管理方便；G、膜材质为聚偏氟乙烯，寿命长，抗污染性强，易清洗，适于污 水处理。化学性能稳定，抗氧化性强，可采用常用氧化性药剂清洗；H、污泥量少。污泥龄长，膜分离使污水中的大分子难
47、降解成分在 生物反应器内有足够的停留时间。反应器在高容积负荷、低污泥负荷、 长泥龄条件下运行，剩余污泥排放量不到传统方法的 70%。I、容积负荷高，不需要配套污泥沉淀池，占地少。J、启动快，不受污泥膨胀的影响。新建好氧MBR池，进一步进行去除有机物的氧化和氨氮的氧化， 出水同时通过膜的过滤截留作用，确保出水悬浮物、有机物、氮、磷等 各污染物指标均达到排放标准。1.2污泥处理方案1.2.1 污泥处理的目的污泥是污水处理厂和污水处理的必然产物。污水处理过程中产生的 污泥，有机物含量较高，但很不稳定，易腐化，并含有大量的病菌和寄 生虫，未经恰当处理处置的污泥进入环境后，直接给水体和大气带来二 次污染
48、，不但降低了污水处理系统的有效处理能力，而且对生态环境和 人类的活动构成了严重的威胁。(1)污泥含水率高。未脱水污泥含水率大于 90%,初步脱水污泥含 水率也高达80%,造成运输成本高、堆放面积大，挤压垃圾填埋场库容， 堵塞垃圾渗滤液管等问题；(2)细菌滋生。不仅造成视觉污染，而且为其他有害生物的滋生提 供了场所；(3)大气污染。污泥堆放在露天散发出臭气和异味，日晒风刮，污 染物颗粒会造成大气污染；(4)污染水体。经水浸泡、溶解，污染物伴随污水流入河道，会污 染地表水，进入地下水；(5)含有重金属。如不加以控制，则可能污染土地。因此，污泥处理是污水处理系统的重要组成部分，必须予以充分重 视。污
49、泥处置的目的：1)减少有机物，使污泥稳定化；2)减少污泥体积，降低污泥后续处置费用；3)减少污泥中有害物质；4)利用污泥中可用物质，化害为利；5)减少病原菌及寄生虫的数量；6)作为肥料可改善土壤，不会板结。1.2.2 污泥处理设计原则(1)根据污水处理工艺，按其产生的污泥量、污泥性质，结合当地 的自然环境及处置条件选用符合实际的污泥处理工艺。(2)根据城市污水厂污泥排出标准，采用合适的脱水方法、脱水后 污泥含固率大于20%。(3)妥善处置污水处理过程中产生的污泥，避免二次污染。(4)尽可能利用污泥中的营养物质，变废为宝。1.2.3 污泥处理工艺污水处理厂的剩余污泥一直是一个难以解决但又必须解决
50、的棘手问题，国内外均如此。污泥具有含水率高、易腐烂、有恶臭、含有大量 寄生虫卵与病原微生物等特点，如不加以妥善处理，将会造成二次污染。国内外以降低含水率为主要目的污泥处理工艺很多，如隔膜板框压 滤脱水、污泥热水解技术、加钙稳定干化技术、厌氧消化技术、污泥热 干化等。根据各种污泥处理工艺的技术经济性能和本工程的建设规模、 进水特性和处理要求，污泥处理初选方案隔膜板框压滤脱水工艺与加钙 稳定干化技术进行比较，推选出更适合本工程的处理工艺。1、隔膜板框压滤脱水工艺隔膜板框压滤脱水技术是将高压板框压滤机应用于污泥高效脱水， 利用过滤板、橡塑弹性体隔膜滤板和特种滤布组成的可变滤室隔膜压榨 过滤单元，在油
51、缸紧压滤板的条件下，用进料泵压力对污泥进行首次脱 水，并在进料结束后，采用可变滤室隔膜压榨技术对首次脱水后污泥进 行二次压榨脱水，使污泥含水率达到 50%以下，达到污泥显著减量化和 稳定化，并可直接进行无害化和资源化后续处置目的，是污泥机械脱水 技术的重大突破。(1)工作原理板框压滤机是用于固液分离的工业装备，属于通用机械的分离机械 类别。板框压滤机主要由五个部分组成：机架、滤板、滤布、液压和控 制。滤板作为板框压滤机的主要部件，从结构上看，先后经历了板框式、 厢式、可变滤室隔膜压榨式三阶段的发展；从材料上看，从最早的木质 到各种金属，再到现在最常用的增强聚丙烯。可变滤室隔膜压滤机滤板 有三种
52、形式：橡胶隔膜滤板、组装式聚丙烯隔膜滤板、一体式可变滤室 高压隔膜滤板。机率及支撑 滤板及茂布 王家板 机库及比挺图1-3板框压滤机构造示意图隔膜式板框压滤机在进泥后，添加一定的调节剂，使污泥破壁脱水， 利用隔膜压榨泵往压滤机隔膜板中注入高压水，利用隔膜张力对污泥进 行强力挤压脱水。滤液透过滤布排出，固体物质被滤布阻隔，形成含水 率较低的干物质。（2）工艺特点1）可变滤室滤板采用增强聚丙烯衬板和橡塑弹性体膜片整体熔焊 结构，具有优良的耐化学性、抗疲劳性能，可承受高温、高压。2）可变滤室滤板双面可鼓起的隔膜片采用模压一次成型技术，其过滤流道为等距凸点呈散射状分布，显著增加膜片强度及鼓起行程，提高
53、 过滤速度，并可有效防止滤液残留。3）由于采用可变滤室隔膜压榨技术，提高了过滤效率，过滤周期可 以缩短到120分钟以内。4）由于采用可变滤室隔膜压榨技术，脱水污泥含水率可以达到50% 以下，使污泥脱水突破含水率60%障碍线）可采用曲张振打滤布卸泥机构，具吊杆采用专用带连接，两吊杆 之间的间距和滤布斜角度可以通过专用带长度来调节，滤布更换拆装方 便实用，显著提高卸饼速度和滤饼卸净率，降低滤布清洗频率。图1-4曲张振打滤布卸饼机构6）配置自动滤布清洗机构，可实现滤布全覆盖高压冲洗，冲洗彻底, 过滤性能再生快。7）可全自动或手动切换。从压滤机压紧滤板一自动保压一自动进料 泵阀启停一自动压榨泵阀启
54、停 一自动空气吹扫一自动回程一自动拉板 卸饼（带滤饼输送）一再自动进入下一个循环，实现准连续作业。（3）优劣分析随着全球能源消耗的激增，各行各业对压滤机脱水率要求也越来越 高。最低的滤饼含水率意味着最低的滤饼干燥能耗、最低的滤饼运输费 用、最低的环境污染处理负担，其中一体式可变滤室高压隔膜滤板由于 具有耐高温高压、防腐及密封性能好、滤饼脱水率高、洗涤均匀彻底、 脱水速度快等优点，成为今后物料深度脱水的主流形式。高压隔膜压滤机成功地将可变滤室隔膜压榨技术应用于污泥的高 效脱水，利用过滤板、隔膜板和滤布组成的可变滤室过滤单元，在油缸 压紧滤板的条件下，用进料泵压力对物料进行固液分离，并在进料结束
55、后，采用隔膜压榨技术对滤饼进行压榨，显著提高压滤机的脱水效率， 节能减排效果明显。高压隔膜压滤机具有过滤速度快、自动化程度高、 性能稳定、操作方便、滤板耐高温高压、防腐及密封性能好、滤饼脱水 率高、洗涤均匀彻底、滤板无毒等优点。隔膜板框污泥处理技术，是综合利用了物理 一化学机理和动力学原 理等同作用，将污泥在常温、常压下先进行改性处理，破坏污泥的胶态结构，改变有机胶体物质的亲水性，减少泥水间的亲和力，改善污泥的 浓缩性能和脱水性能。污泥经过改性后，原污泥中的部分间隙水、毛细 结合水与污泥颗粒分离，再利用特种机械脱水设备，使污泥的含水率降 低到50%以下，为污泥的后续处理和利用提供了更为有利的条
56、件，可以 直接进行填埋、焚烧处置及各种工艺资源利用，干泥饼还可以作为制砖、 水泥和建筑板材的辅料，增加经济效益。2、污泥加钙干化技术(1)基本原理加钙干化的反应过程和相应的作用效应及结果见图1-5所示。图1-5加钙稳定干化工艺原理图1)化学反应在加钙稳定干化工艺中有大量化学反应发生，主要是 CaO和H2O 反应生成Ca(OH)2,同时产生热量。主要的反应过程如下：CaO+H2O Ca(OH) 2+热量在加钙稳定干化法中必须将 pH保持在较高的水平足够长的时间， 阻止或大幅度延迟了臭素和细菌污染源产生的微生物反应，使污泥中微 生物群体失活。加钙稳定干化过程中石灰与有机、无机离子发生的反应主要为：
57、Ca2+2HCO3-+Ca8 2CaCOs+H2O2PO43-+6H+3CaO Ca3(PO,2+3H2OCO2+CaO CaCOs有机酸（RCOOH）+CaORCOOHCaOH脂肪+Ca脂肪酸污泥通过上述反应降低了终产物中有机物和磷的含量。如果投加的 碱不充足，可能导致pH值下降。同时，石灰还发生以下其他反应：a、中和酸性土壤。经碱稳定化处理的污泥可用做农用石灰的替代品， 来调节土壤的pH值使之接近中性，从而提高土壤的生产能力。b、重金属。污泥碱稳定的高pH值可导致水溶性的金属离子转化为 不溶性的金属氢氧化物。2）产热石灰加入污泥中，石灰与水发生水合作用，放出热量1142J/g;有硅 土、铝
58、和铁的氧化物存在时，这些物质也会和石灰发生放热反应；污泥 分解产生的CO2和空气中的CO2与石灰反应，放出177.7kJ/mol,但由 于CO2在污泥和空气中的浓度较低，其反应速度要比CaO和H2O慢得多。（2）常见加钙工艺加钙稳定干化过程中应重点考虑的三个因素是：pH值、接触时间和石灰用量，具体数值则应根据不同的污泥进行实验后确定。通过改变工艺参数、运行方式、投碱时间、混合结构、加热、风干 和干化，增加加钙稳定干化处理工艺的多样性和机动性，满足污泥处置 的需要。根据石灰的材料成分，加钙稳定干化工艺分为生石灰工艺、熟石灰 工艺、其他碱性材料工艺三类；根据石灰投加位置，加钙稳定干化工艺 有两种基
59、本类型：（脱水前进行加钙稳定）预加钙稳定工艺、（脱水后进行 加钙稳定干化）后加钙稳定干化工艺；根据投加石灰的形态，加钙稳定干 化工艺分为液体加钙稳定工艺和固体加钙稳定干化工艺。目前常用的工艺有：BIO*FIX 工艺、N-Viro Soil工艺、RDP En-Vessel巴氏杀菌工艺、Chenfix工艺和SG-MixerDrum?工艺等。A、BIO*FIX 工艺tl族或一,融性物衿通风门性崎器? 通风口输送管图 1-6 BIO*FIX 工艺BIO*FIX工艺为1级混合干化工艺。该工艺将生石灰（以及其他物料） 以合适的比率与污泥混合。工艺优点：同一装置中可生产多用途产品； 能有效控制空气挥发物和臭
60、味；固定重金属并降低其浓度；可自动控制； 占地面积小；成本低。缺点：增加了质量/体积比（相对于进入的脱水污泥，质量提高了 15%30%）。B、 N-Viro Soil 工艺N-Viro Soil工艺是使用石灰和窑灰的后加钙稳定干化工艺，它采用 相对低温、高pH值和干燥联合处理来满足要求。其终产品比较干燥， 使用时无臭味，是颗粒状物质。N-Viro Soil工艺有三个运行方式。a、脱水污泥、石灰和窑灰的混合物保持 pH值12以上、持续7d以 上时间进行干燥。b、脱水污泥、石灰和窑灰的混合物保持 pH值12以上进行加热，热源来自生石灰和污泥中碱性物质的放热反应。产品保存3d以上，直到固体含量大于质
61、量的50%,对外界温度没有要求。c、与方式b相同，将通风干燥改为加热干燥。N-Viro Soil为1级混 合干化工艺，见图2-5。图1-7 N-Viro Soil工艺流程N-Viro Soil工艺优点：质量稳定；可固定重金属；运行费用较低。N-Viro Soil工艺缺点：提高了产品质量/体积比，与入流污泥相比, 质量提高了 50%70%;干化需要较大的空间；臭味控制费用较高；温 度控制手工操作，常采用碱调整需要的温度；成本较高。无论是哪种工艺，对于含水率约 80%的脱水污泥，干化后都可使含 水率降至60%以下，达到了降低含水率的目的，同时剧烈温升都能使污 泥充分稳定。污泥处理物经分析检测，其化
62、学成分及矿物组份均适宜用 于制造建材产品如水泥、路面砖等，当泥质满足要求时也可以农用、填 埋或焚烧。通过以上污泥脱水方式的比较，高压板框压滤机具有投资省、运行 费用省、操作简单、运行稳定可靠等特点，因此本工程推荐高压板框压 滤机处理工艺。1.2.4 污泥处置作为城镇基础设施的重要组成部分和水污染控制的重要环节，污泥处置工程的建设和运行意义重大。污水处理厂污泥的脱水和处置能否满足要求已成为污水处理厂能否良好运转的制约因素，目前多数污水厂已 建或正在建污泥深度脱水装置。污泥处理装置的建设和运行受多种因素 的制约和影响，其中污泥处理工艺方案的优化选择对确保处理厂的运行 性能、降低运行费用和减少投资最为关键，因此有必要根据确定的标准 和一般原则，从整体优化的观念出发，结合设计规模、污泥特性以及当 地的实际条件和要求，选择切实可行且经济合理的处理方案。污泥稳定通常有厌氧稳定和好氧稳定，厌氧稳定是采用污泥消化池， 污泥在绝对厌氧的环境中经过 20-30天的消化，有机物和微生物得到充 分降解，成为性质很稳定的消化污泥；好氧稳定是在反应池中污水净化 的同时，污泥中的微生物有机体也得
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