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污水處理廠(chǎng)初步設計方案
為了確保工作或事情能高效地開(kāi)展，我們需要提前開(kāi)始方案制定工作，方案是為某一行動(dòng)所制定的具體行動(dòng)實(shí)施辦法細則、步驟和安排等。你知道什么樣的方案才能切實(shí)地幫助到我們嗎？下面是小編精心整理的污水處理廠(chǎng)初步設計方案，僅供參考，歡迎大家閱讀。
1前言
為配合北京市關(guān)于污水處理后作為水資源再利用戰略方針的實(shí)施，高碑店污水處理廠(chǎng)一期工程進(jìn)一步實(shí)施工藝技術(shù)改造，控制氮、磷的排放指標，使之適應于目前高碑店湖及第一熱電廠(chǎng)冷卻水使用要求。其工藝技術(shù)改造工程可分兩步。第一步滿(mǎn)足或優(yōu)于高碑店湖目前湖水水質(zhì)。第二步是隨著(zhù)北京市工農業(yè)的發(fā)展及沿河污水排放控制的實(shí)施，高碑店湖水質(zhì)將逐年好轉，直至達到國家四類(lèi)水體水質(zhì)標準，屆時(shí)高碑店污水處理廠(chǎng)實(shí)行第二步改造，使之滿(mǎn)足排入高碑店湖水四類(lèi)水質(zhì)的要求。
2高碑店污水處理廠(chǎng)現況
高碑店污水處理廠(chǎng)是目前我國最大的污水處理廠(chǎng)，一期工程已于1993年10月24日竣工投產(chǎn)，一期工程處理能力50萬(wàn)噸/日。二期工程投產(chǎn)運轉后，處理能力達100萬(wàn)噸/日。高碑店污水處理廠(chǎng)污水系統流域面積96平方公里，服務(wù)人口240萬(wàn)人，匯集北京市城區的大部分生活污水、東郊工業(yè)區、使館區和化工路的全部污水。
該污水處理廠(chǎng)采用前置缺氧段活性污泥法工藝，即在推流式曝氣池前端設置缺氧段，其目的是改善污泥性質(zhì)，防止污泥膨脹。污水處理工藝流程如下圖所示：
目前高碑店污水處理廠(chǎng)一、二期工程的二級出水直接排入通惠河下游，除約5500萬(wàn)噸/年用于農業(yè)灌溉外，剩余的每年超過(guò)2億噸處理出水還沒(méi)有得到利用。但隨著(zhù)污水資源化工程的實(shí)施，一期工程47萬(wàn)噸/日的處理出水將通過(guò)"水資源化再利用工程"的泵站輸送至高碑店湖及再利用管網(wǎng)，作為北京第一熱電廠(chǎng)、東郊工業(yè)區的循環(huán)冷卻水水源及其它市政雜用水，因此對高碑店污水處理廠(chǎng)的二級出水水質(zhì)提出了更高的要求(二期工程的出水部分已作為華能熱電廠(chǎng)冷卻水補充水的水源)。
3改造規模及處理程度
3.1改造規模
改造規模為50萬(wàn)噸/日，即對高碑店污水處理廠(chǎng)一期工程(50萬(wàn)噸/日)進(jìn)行改造。
3.2處理程度
本改造工程的出水水質(zhì)目標分兩步進(jìn)行。
第一步：改造后，使高碑店污水處理廠(chǎng)二級處理出水水質(zhì)優(yōu)于目前第一熱電廠(chǎng)冷卻水取水水源－高碑店湖湖水水質(zhì)。根據排水公司提供數據，其水質(zhì)對比如下表。
第二步：隨著(zhù)北京市污水管網(wǎng)的完善及沿河污水排放控制的實(shí)施，高碑店湖湖水水質(zhì)將逐年好轉，直至達到國家四類(lèi)水體的水質(zhì)標準。屆時(shí)，將對高碑店污水處理廠(chǎng)出水進(jìn)行進(jìn)一步工藝改造，使50萬(wàn)噸/日的出水滿(mǎn)足高碑店湖四類(lèi)水體的水質(zhì)標準。
本改造工程只進(jìn)行第一步改造。
地點(diǎn)項目BOD(mg/l) COD(mg/l)總磷(mg/l)氨氮(mg/l)高碑店湖12.1 46.6 1.3 11.7現況高碑店污水廠(chǎng)總進(jìn)水129 319 6.5 30.7現況高碑店污水廠(chǎng)二級處理出水11 47.2 4.5 27.2改造后高碑店污水廠(chǎng)二級出水要求10 40 1.5～1.0 10四類(lèi)水體水質(zhì)6 30 0.2 TKN 2注：如果進(jìn)水磷濃度在5毫克/升左右，出水亦可達到1毫克/升左右
從上面水質(zhì)對比表可以看出，現況高碑店污水處理廠(chǎng)二級出水水質(zhì)與高碑店湖水質(zhì)的主要差別是總磷，氨氮不是主要問(wèn)題(上表中二級出水氨氮27.2毫克/升，因運行鼓風(fēng)量不夠，溶解氧較低，未達到硝化程度所致)，只要加大曝氣量，現有曝氣池的處理能力可達到70%左右硝化程度，出水氨氮滿(mǎn)足要求。
4工藝方案
在確定本工藝方案過(guò)程中，吸取了國內外先進(jìn)的除磷技術(shù)，并咨詢(xún)了美國加州大學(xué)伯克立分校的David Jenkins教授，最后確定了如下工藝改造方案。
4.1污水處理系統生物法除磷改造方案
一般來(lái)說(shuō)，生物除磷只能去除60%～80%，對于高碑店污水處理廠(chǎng)只靠生物法使磷降至1毫克/升比較困難。要保證較高的穩定的除磷效果，又盡量降低運行成本，只有采用生物除磷與化學(xué)除磷相結合的方法�；瘜W(xué)除磷是起輔助和把關(guān)作用。全部污水量化學(xué)法除磷，運行費較高，所以本工程暫只考慮生物法除磷。
4.1.1將曝氣池改造為倒置型A2/O工藝
污水生物除磷技術(shù)的發(fā)展起源于生物超量除磷現象的發(fā)現。污水生物除磷就是利用活性污泥中聚磷菌的超量磷吸收現象，即微生物吸收的磷量超過(guò)微生物正常生長(cháng)所需要的磷量，通過(guò)污水生物處理系統的設計改進(jìn)或運行方式的改變，使細胞含磷量相當高的細菌群體能在處理系統的基質(zhì)競爭中取得優(yōu)勢。在污水生物除磷工藝流程中都包含厭氧段和好氧段，使進(jìn)入剩余污泥的含磷量增大，處理出水的磷濃度明顯降低。
最基本的生物除磷工藝為厭氧－好氧活性污泥法(A/O法)，這種工藝是使污水和活性污泥混合后依次經(jīng)過(guò)厭氧和好氧區。其原理是在厭氧區中，污泥中的細菌將儲藏在細胞內的聚磷酸鹽進(jìn)行水解，釋放出正磷酸鹽和能量，這時(shí)厭氧區內污水的BOD5值降低，而磷含量升高。而在好氧區內除磷菌又利用有機物氧化的能量，大量吸收混合液中的磷，以聚磷酸鹽的形式儲藏于體內，水中的磷又轉移到污泥中，通過(guò)排除剩余污泥達到除磷的目的。同時(shí)在好氧區中有足夠的停留時(shí)間，使有機物進(jìn)一步被氧化降解，氨氮在硝化細菌的作用下大部分轉化為硝酸鹽氮，一部分硝酸鹽氮隨處理后的出水流入水體，另一部分硝酸鹽氮通過(guò)污泥回流帶到缺氧區內，在缺氧區內首先將硝酸鹽氮去除后再進(jìn)入厭氧區進(jìn)行磷的釋放，同時(shí)可提供氧，因此既達到部分脫氮的目的。進(jìn)而達到排放標準，保護接納水體，節省能耗。
本改造工程工藝方案的特點(diǎn)是：設置缺氧區、厭氧區和好氧區，濃縮酸化池(利用原濃縮池)上清液進(jìn)入處理區，10%來(lái)水進(jìn)入缺氧區，90%來(lái)水進(jìn)入厭氧區。
由于污水中碳、氮、磷比普遍較低，為了避免厭氧區中污泥濃度降低、增加營(yíng)養物質(zhì)，以及避免回流硝酸鹽對生物除磷的不利影響，在厭氧區之前設缺氧區，10%原水進(jìn)入缺氧區，90%原水進(jìn)入厭氧區，初沉污泥經(jīng)濃縮酸化池后，上清液排入進(jìn)水泵房，與原水一同進(jìn)入曝氣池�；钚晕勰嗬眉s10%進(jìn)水中的有機物、由濃縮酸化池而來(lái)的易降解的BOD5去除回流污泥中的硝態(tài)氮的氧，消除了硝態(tài)氮對后續厭氧區的不利影響，從而保證厭氧區的穩定物除磷效果。
原曝氣池1/12為厭氧區，其余為好氧。改造后將原池2/9改為缺氧區及厭氧區。其中缺氧區為30分鐘(按100%污泥回流量的實(shí)際停留時(shí)間計)，長(cháng)度為17米。厭氧區為45分鐘(按100%污泥回流量的實(shí)際停留時(shí)間計。不計污泥回流的名義停留時(shí)間為1.5小時(shí))，長(cháng)度為47米。其中在厭氧區進(jìn)水端分出一實(shí)際停留時(shí)間為15分鐘(按100%污泥回流計)的強化吸附區，長(cháng)度為15米。其余仍為好氧區(名義停留時(shí)間為7.25小時(shí))。見(jiàn)下圖(單位為毫米)：
4.2污泥處理系統改造方案
4.2.1剩余污泥進(jìn)行機械濃縮
在污水生物除磷工藝中，為防止使吸附在剩余污泥中的磷通過(guò)污泥處理上清液重新返回到污水中去，污泥系統要進(jìn)行改造。原流程為剩余污泥泵將剩余污泥提升至初沉池，與初沉污泥共沉，其混合污泥再進(jìn)污泥濃縮池，濃縮后，消化、脫水。因濃縮池停留時(shí)間過(guò)長(cháng)，處于厭氧狀態(tài)，磷又被釋放出來(lái)，回到污水處理系統中，達不到除磷目的。所以，必須對原污泥系統進(jìn)行改造。
該方案是將剩余污泥與初沉污泥分別處理，初沉污泥仍進(jìn)現有濃縮池，并將濃縮池改造，使之做為濃縮酸化池，將其產(chǎn)生的易生物降解的BOD投加到曝氣池，增加碳源，有利于磷的去除和反硝化的進(jìn)行。剩余污泥則單獨進(jìn)行機械濃縮。由于濃縮時(shí)間短，此時(shí)磷不會(huì )從污泥中釋放出來(lái)，而達到除磷目的，這就需要另建一座污泥濃縮機房。
4.2.2消化池上清液、脫水機濾液處理方案
剩余污泥(含水率約99.5%)采用機械濃縮，污泥體積均約為1000噸/日（含水率約94%）。為充分利用原有消化池，并達到污泥穩定和資源化目的，故將機械濃縮后剩余污泥與經(jīng)過(guò)濃縮池重力濃縮的初沉污泥一起送入消化池及脫水機房消化和脫水。由于厭氧狀態(tài)下，污泥中的磷還會(huì )釋放出來(lái)，必須采取相應的處理措施。該污泥經(jīng)過(guò)消化、脫水后，大約有800噸/日的污水排出。如果包括初沉池污泥進(jìn)入消化池消化、脫水后排出的污水約為1800噸/日。再加上脫水機濾帶沖洗水量，總計大約3000噸/日的含磷污液排出。該部分含磷廢水如再返回污水處理系統，將會(huì )增加進(jìn)水中磷的濃度，達不到預期除磷效果。為此決定將消化池上清液、脫水機濾液進(jìn)行化學(xué)法除磷。通過(guò)鐵鹽和石灰法比較后，采用石灰法。
石灰法化學(xué)除磷所需石灰量與磷的含量關(guān)系不大，而只與污水的堿度有關(guān)，因為羥基磷灰石的溶解度隨PH的增加而迅速降低。所以，隨PH的增加而促進(jìn)磷酸鹽的去除。PH>9.5時(shí)，全部磷酸鹽均能轉化為非溶解性磷酸鹽。
初步按投加4000毫克/升的生石灰(Ca(OH)2)計，每天需投加石灰12噸左右。投加石灰的的主要設備有石灰貯存罐、石灰投料器、石灰消解器、石灰漿貯存池及攪拌設備、除塵設備，機械攪拌加速澄清池及攪拌設備，助沉劑貯存及投料設備，中和沉淀池及刮渣設備，石灰、石灰渣的輸送及運輸設備等。由于水中PH值>9.5，所以還必須再碳酸化。本工藝利用已有沼氣發(fā)電機排放的煙道氣中的二氧化碳進(jìn)行中和。石灰法除磷效果較好，并能有效地同時(shí)去除COD及重金屬。但是由于石灰的腐蝕性很強，所以需加強對設備的管理、維修及維護。
除磷后富磷污泥經(jīng)處置后可作為復合肥料，達到污泥再利用及資源化目的，除磷后出水水質(zhì)良好亦可回用。
4.3改造工程工藝方案
綜上所述，改造生物除磷工藝方案：曝氣池將原池改造為倒置型A2/O工藝。污泥工藝增加剩余污泥機械濃縮；原有濃縮池改為濃縮酸化池；濃縮酸化池上清液做返回曝氣池；消化池上清液和脫水機濾液及沖洗水收集后采用石灰法化學(xué)除磷。
5工程設計主要參數
5.1曝氣池改造為倒置型A2/O工藝
�。�1）2/9改為缺氧區及厭氧區。缺氧區及厭氧區水力停留時(shí)間分別為30分鐘和90分鐘，總停留時(shí)間2小時(shí)。其中厭氧區進(jìn)水端設置停留時(shí)間為15分鐘的強化吸附區，后續好氧區水力停留時(shí)間為7.25小時(shí)。
�。�2）增設水下推流器36臺。
�。�3）增設中隔墻36道。
�。�4）更換曝氣頭。
�。�5）10%原水入缺氧區，90%原水入厭氧區。
5.2更換鼓風(fēng)機
現有8臺鼓風(fēng)機，只有2臺能正常工作。曝氣池需氧量按碳化、硝化計，需5臺鼓風(fēng)機，(其中1臺備用)。所以，需增加風(fēng)量為600立方米/分鐘、風(fēng)壓為7000毫米水柱的離心鼓風(fēng)機3臺。
5.3剩余污泥機械濃縮方案設計
5.3.1更換剩余污泥泵
�。�1）剩余污泥量：干泥量為64.8噸/日，污泥濃度5克/升，折合為含水率為99.5%時(shí)，污泥量為1.3萬(wàn)噸/日。
�。�2）現有6臺剩余污泥泵(在現況回流污泥泵房?jì)?，因原設計為連續工作，為配合濃縮機房，改造為14小時(shí)工作制，不能滿(mǎn)足要求，須更換：故選用6臺潛水泵(4用2備)。流量為250立方米/小時(shí)，揚程為13米。
5.3.2新建濃縮機房
�。�1）剩余污泥量：干泥量為64.8噸/日，污泥量為1.3萬(wàn)噸/日(含水率99.5%)。
�。�2）帶式污泥濃縮機，處理能力150立方米/小時(shí)，帶寬3米，7套(6用1備)，14小時(shí)工作制。包括污泥進(jìn)泥泵、沖洗水泵、投藥裝置、現場(chǎng)控制柜等配套設備。
�。�3）濃縮機房：平面尺寸為長(cháng)50米、寬20米，一座。
�。�4）濃縮機投藥量：按2‰計，每日投藥量約為0.13噸。
�。�5）污泥貯泥池：長(cháng)15米、寬8米、池深3.5米，內設水下攪拌機，2臺。
�。�6）濃縮后向消化池污泥投泥泵：流量為15立方米/小時(shí)，揚程為40米，6臺(3用3備)。
�。�7）改造部分剩余污泥管線(xiàn)。
5.3.3濃縮酸化池設計
利用現有4座濃縮池改造為濃縮酸化池。并相應改造管線(xiàn)與配套設備。將原一一對應的進(jìn)出泥管線(xiàn)使之互相調配，增加靈活性，增設互相連通管及閥門(mén)，便于運行控制。
5.3.4石灰法處理污液
�。�1）石灰處理工藝流程
�。�2）石灰貯存罐
石灰投加量：12噸/日。
石灰貯存罐：直徑2.5米，高度2.3米，2套。
除塵設備：1套。
石灰處理站：平面尺寸長(cháng)30米、寬15米，1座。
�。�3）石灰投料計量器
投加量12噸/日，2套。
�。�4）石灰消解器
直徑0.7米，高度1.3米，2套。
�。�5）石灰漿隔膜計量泵
流量500升/小時(shí)，揚程0.3兆帕，2臺(1用1備)。
�。�6）機械攪拌加速澄清池
設計流量60立方米/小時(shí)·座，直徑6.2米，池深5.15米，4座，采用攪拌機械。
�。�7）中和沉淀池
型式：平流式。
設計流量：3000立方米/日。
停留時(shí)間：2小時(shí)。
平面尺寸：長(cháng)12.3米、寬5.1米、池深5.5米，一座。
刮泥機：1臺。
利用沼氣發(fā)電機煙道廢氣中二氧化碳中和，選用氣體壓縮機，流量400立方米/小時(shí)，壓力0.1兆帕，2臺(1用1備)。
6建議
�。�1）根據實(shí)測，除高碑店污水處理廠(chǎng)進(jìn)水總磷濃度較高外，北京其它污水處理廠(chǎng)進(jìn)水總磷濃度一般為4～5毫克/升左右，所以應對排入本污水處理廠(chǎng)的排磷大戶(hù)進(jìn)行控制，并加大力度推廣使用無(wú)磷洗衣粉。經(jīng)采取有效措施后，污水處理廠(chǎng)進(jìn)水總磷濃度將會(huì )大大降低。如果進(jìn)水總磷濃度在5毫克/升以下，僅采用生物除磷工藝就基本可達到預期處理效果，節省化學(xué)除磷運行費過(guò)高的問(wèn)題。
�。�2）高碑店污水處理廠(chǎng)，是全國最大的一座現代化城市污水處理廠(chǎng)，污泥出路尚不落實(shí)。污水處理后的的城市污泥具有豐富的有機質(zhì)和氮、磷、鉀及多種植物需要的營(yíng)養素，在滿(mǎn)足農用污泥標準前提下，應重點(diǎn)開(kāi)發(fā)污泥快速固化、高壓造粒制取顆粒肥料，徹底解決污泥無(wú)害化的問(wèn)題，使其變廢為寶、得到妥善處置。
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