污水处理站工艺及设备方案选型方案5.docx

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污水处理站工艺及设备方案选型方案5

第一章工艺及设备方案选型

根据台州南污水处理站设计进出水水质及各污染物的去除率要求可见，污水处理站处理工艺需满足污染物高去除率的要求，选取工艺时需重点关注CODcr、NH3-N、TN和TP等污染物的去除。

第一节工艺方案选型的原则

本项目污水处理工艺的选择遵循以下原则：

1.严格遵照国家及地区环保部门有关法律、法规。

2.采用适宜的处理工艺，最大程度的发挥本项目的社会效益、经济效益、环境效益。

3.污水处理工艺力求技术先进可靠、经济合理、操作简单、高效节能、在确保污水处理效果的前提下，最大限度的减少工程投资和日常运行费用。

4.选择国内外先进、可靠、高效、运行管理方便、维护维修简便的水处理专用设备。

5.污水处理工程在整体布局合理与周围环境相协调的前提下，全面做到结构紧凑、工艺流畅。

6.在建设范围内，污水站总平面布置要符合总体规划，减少占地面积并且要与周围景观环境相协调，并合理预留将来的发展用地。

7.污水处理工艺有一定的抗冲击负荷能力，既能短时间适应水量冲击负荷也能适应水质的冲击负荷。

第二节工艺方案选型与介绍

本项目对污水CODcr、BOD5、SS的去除率要求较高，同时要求能够脱氮除磷。

因此，本项目应选用对脱磷除氮具有较好效果的生物处理工艺。

脱氮除磷工艺的类型和实施方式多种多样，各有千秋，其适用范围和应用的边界条件也存在一定的差异，在实际应用中需要因地制宜，灵活掌握。

目前，常用的比较典型的污水脱氮除磷工艺主要有：

各种氧化沟工艺，A2O工艺，SBR工艺及MBR工艺等。

从上述各工艺的机理看，每个工艺各具特点，均可实现除磷脱氮，根据本项目污水处理站的处理规模及出水水质要求，结合本项目选用处理工艺特点及当地的实际情况，应选用技术先进且成熟可靠的污水处理工艺，从上述诸多工艺中筛选出氧化沟工艺、A2O工艺及MBR工艺作为本项目的比选方案，进行比较，从中确定推荐方案。

招标文件中，未选氧化沟工艺主要是考虑氧化沟工艺占地面积较大，不适用小规模污水处理站，本站选用A2O+MBR工艺，主要考虑以下因素。

一、A2O工艺

A2O工艺，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称。

按实际意义来说，本工艺称为厌氧-缺氧-好氧法更为确切。

A2O工艺流程图

该工艺在厌氧—好氧除磷工艺（A/O）中加一缺氧池，将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以达到硝化脱氮的目的。

A2O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（DO<0.3mg/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系统。

二是脱氮，缺氧段要控制DO<0.5mg/L，由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD5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。

首段厌氧池，流入原污水及同步进入的从二沉池回流的含磷污泥，本池主要功能为释放磷，使污水中P的浓度升高，溶解性有机物被微生物细胞吸收而使污水中BOD5浓度下降；另外，NH3-N因细胞的合成而被去除一部分，使污水中NH3-N浓度下降，但NO3-N含量没有变化。

在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的大量NO3-N和NO2-N还原为N2释放至空气，因此BOD5浓度下降，NO3-N浓度大幅度下降，而磷的变化很小。

在好氧池中，有机物被微生物生化降解，而继续下降；有机氮被氨化继而被硝化，使NH3-N浓度显著下降，但随着硝化过程使NO3-N的浓度增加，P随着聚磷菌的过量摄取，也以较快的速度下降。

所以，A2O工艺它可以同时完成有机物的去除、硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能，脱氮的前提是NH3-N应完全硝化，好氧池能完成这一功能，缺氧池则完成脱氮功能。

厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。

在好氧池的活性污泥中能积累磷的微生物，可以大量吸收溶解性磷，把它转化成不溶性多聚正磷酸盐在体内贮存起来，最后通过二次沉淀池排放剩余污泥达到系统除磷的目的。

二、MBR膜工艺

膜处理技术，是基于膜分离材料的水处理新技术。

膜分离技术的工程应用开始于20世纪60年代的海水淡化。

以后，随着各种新型膜的不断问世，膜技术也逐步扩展到城市生活饮用水净化和城市污水处理以及医药、食品、生物工程等领域。

在全球水资源紧缺、受污染日益严重的今天，膜技术作为一种新型的再生水回用技术，得到越来越广泛的应用。

膜技术在城市污水处理中的最初应用是利用超滤膜取代传统的二沉池，取得了极好的效果。

但当时膜技术处于发展初期，膜价格昂贵，寿命短，能耗高，未能得到推广应用。

20世纪80年代，随着膜技术的发展和完善，膜生物反应器（MBR）开始引入城市污水及工业废水处理领域。

这种集成式组合新工艺把生物反应器的生物降解作用和膜的高效分离技术溶于一体，具有出水水质好且稳定、处理负荷高、装置占地面积小、产泥量小、操作管理简单等特点。

膜技术在90年代后期发展迅速，特别是进入21世纪后，随着膜材料生产的规模化、膜组件及其处理产品的设备化和集成化，膜设备生产技术的普及化和价格大众化，膜技术的发展已经从实验室潜在技术迅速发展成为工程实用技术。

已经在许多大型工程应用中应用，并且可以与传统技术相竞争。

膜-生物反应器（Membrane-Bioreactor，简称MBR）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。

在国内污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，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。

膜生物反应器根据生物处理的工艺要求，建有三个生物反应区（池）及一个分离区，分为厌氧区（除磷）、缺氧区（反硝化池）、好氧区（硝化池）、膜分离区（好氧）。

膜组件浸没于好氧区内，各区之间通过潜水推进器来循环混合液。

污水先进入厌氧区与缺氧区回流的污泥混合，在厌氧条件下聚磷菌对磷的释放，使污水中磷的浓度升高；厌氧区出水与膜区回流污水相混合进入缺氧区，在此将大分子量长链有机物分解为易生化的小分子有机物，然后污水进入好氧区进行有机物生物降解，同时进行生物硝化反应，并通过回流到缺氧区进行反硝化，完成脱氮功能，缺氧区中置有潜水搅拌机，达到混合的作用。

一体式膜-生物反应器工艺原理及流程

在膜生物反应器中，由平板膜（或中空纤维膜）组成的膜组件浸放于好氧曝气区中，由于平板膜0.01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，只将过滤的水汇入集水管中排出，从而达到泥水分离，无需设置二沉池，各种悬浮颗粒、细菌、藻类、浊度和CODcr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。

由于平板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20000mg/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。

膜生物反应器是一种膜技术和污水生物处理技术有机结合产生的废水处理新工艺，与传统工艺相比具有如下优点：

1.能高效的进行固液分离，分离效果好于传统的沉淀池，出水水质良好且稳定。

2.由于膜的高效截留作用，可使微生物完全截留在生物反应器内，实现反应器水力停留时间和污泥龄的完全分离，使运行控制更加灵活稳定。

3.生物反应器内能维持高浓度的微生物量，处理装置容积负荷高，占地面积小。

4.有利于增殖缓慢的微生物（如硝化细菌）的截留和生长，系统硝化效率得以提高。

也可增加一些难降解有机物在系统中的水力停留时间，有效地将分解难降解有机物的微生物滞留在反应器内，有利于难降解有机物降解效率提高。

5.膜-生物反应器一般都在高容积负荷、低污泥负荷下运行，剩余污泥产量低，降低了污泥处理费用。

第三节工艺设备选型

预处理一般为物理方法，包括调节池、粗格栅、沉砂池、调节池、初沉池等构筑物。

可根据污水水质情况选用其中一个或多个构筑物。

一级预处理主要用于污水的调节均质，污水提升，去除表面较大的漂浮物和沉淀去除污水中较大的泥砂等。

本项目水量不大，水质较为稳定，结合本项目后续处理工艺，可以确定本项目一级预处理工艺选择粗格栅+调节池+水力筛的组合工艺。

一、粗格栅

粗格栅是污水处理厂第一道预处理设施，去除水中的漂浮物、悬浮物并拦截直径较大的杂物，以保证污水提升系统正常运行。

目前，粗格栅机械除污机一般采用悬挂式移动抓斗式、地面轨道行走移动式、钢丝绳牵引式、链传动多刮板式和高链式等。

1.悬挂移动抓斗式格栅除污机

悬挂移动抓斗式格栅除污机适用于多渠并列布置的格栅井，栅条和框架固定在井下，通过悬挂移动抓斗分别完成所有格栅渠的清污，具有投资低、设备利用率高等优点。

格栅有效间隙一般为20～100mm，井深不受限制，安装角70～85°，抓斗宽度一般为1～1.5m，耙斗过宽易出现稳定性差的现象，当单渠格栅宽大于2m时，可采用二次除污方式。

该设备的缺点是在截污后移动至卸渣点时沿程污水滴漏现象较严重，格栅间的操作环境较差，需人工经常对地面进行冲洗。

2.地面轨道行走移动式格栅除污机

地面轨道行走移动式格栅除污机由一台移动设备进行多仓位的格栅除污工作，具有设备投资低、利用率高等优点，因采用了重载型挖掘式耙斗，可有效地清理格栅前的沉积砂石，使用效果较好，格栅有效间隙一般为20～100mm，安装角采用较多的为75°，耙斗宽度不大于2m，当单渠宽尺寸较大时，可通过机架位移完成二次除污。

该类格栅不利于集中除臭，不适合应用在本项目全地下污水处理厂的建设中。

3.钢丝绳牵引格栅除污机

钢丝绳牵引格栅除污机中最常用的是三索式格栅除污机，每台格栅均独立设置一套耙斗升降与开合装置与水下轨道和栅条等，由于采用了重载型挖掘式耙斗，可有效地截取栅前井底的砂石和漂浮垃圾，截污效果较好。

南方地区如广东等地在粗格栅的选型上基本采用钢丝绳牵引格栅除污机。

格栅栅隙一般为20~80mm，井宽不大于3m，井深不受限制，安装角多采用75~85°，垂直90°安装的进口设备使用效果较好，国产的由于上部轨道在结构设计不尽合理，因此在栅渣卸污时仍有部分垃圾回落现象出现。

4.链传动多刮板格栅除污机

链传动多刮板格栅除污机，又称多刮板回转式格栅除污机，主要由传动装置带动二侧链传动系统做回转工作，传动链间隔一定距离连接一块截污耙板（一般2m左右设置一块耙板），通过传动系统耙板插入栅条自下而上地将垃圾捞上，至上部链轮转弯处，截取的污物靠自重自动卸渣。

该形式的机械格栅除污机结构简单，造价低，因此目前在工程中使用的较多。

格栅有效间隙一般为20～40mm，栅隙不宜过小，原因是耙齿的强度与刚度满足不了使用要求，易造成耙齿断裂或变形。

格栅的安装角为70～80°，耙板宽度1～3m，但井深不宜过深，一般建议不超过8m，否则一旦链条松弛将拥堵在下部链轮部位，影响传动和使用效果。

从调查的使用情况分析，由于耙板采用在管材上焊接耙齿的结构形式，耙板面积较小，一般只能对粘附在栅条上的部分垃圾进行梳理，无法截取沉积在井底的砂石，截污效果较差。

同时耙板截取的栅渣至上部转弯时靠自重进行卸渣，无任何外加的除污刮板将截取的垃圾刮除干净，因此仍有大部分垃圾被带回至出水渠道，截污效率较低，据国外有关资料介绍，其除污效率大约只有40%左右。

链传动多刮板格栅除污机只适合进水中垃圾成分较简单的场合，如只对进水中的漂浮树叶、树枝等进行拦截，对于污水处理厂或污水泵站进口，适应性较差。

5.回转式机械粗格栅

回转式机械粗格栅的主动机构是一种由耙齿装配而成的回转格栅