钟祥市第二污水处理厂BOT项目技术方案第一部分技术及建设方案.docx
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钟祥市第二污水处理厂BOT项目技术方案第一部分技术及建设方案
钟祥市第二污水处理厂BOT项目
投标文件
（第二卷技术方案）
（第一部分技术及建设方案）
投标人：
武汉武钢碧水源环保技术有限公司和
北京碧水源科技股份有限公司联合体
日期：
2017年7月1日
1工艺技术方案设计
1.1概述
1.1.1项目概况
项目名称：
钟祥市第二污水处理厂BOT项目
项目建设单位：
钟祥市城市建设投资公司
项目地点：
钟祥市南湖新区
项目服务范围：
本工程的服务范围为南湖原种场片区（电排渠以南区域）和九里乡笪家湖渔场片区，面积约11.5km2。
1.1.2编制依据
（1）《钟祥市第二污水处理厂工程可行性研究报告》中国市政工程中南设计研究总院2012年9月
（2）《钟祥市第二污水处理厂BOT项目》招标文件
1.1.3工程规模及建设范围
本工程的远期建设规模为5万m3/d，近期建设规模为2.5万m3/d。
项目建设内容包括污水处理厂工程和尾水排放管道工程。
1.2工程总体方案
1.2.1工程规模
根据招标文件，确定钟祥市第二污水处理厂近期规模为2.5万m3/d，远期规模为5.0万m3/d。
1.2.2进出水水质
1.2.2.1进水水质
根据荆门市环保保护局下发的该项目环境影响报告审批意见（荆环函[2017]48号），“为保证污水处理厂正常运行，工业污水必须经厂内预处理达标后方可排入污水收集管网”，即达到《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ343-2010）B等级污水水质标准后，排入市政污水管网，部分水质指标见下表。
污水排入城镇下水道水质等级标准（最高允许值，pH值除外）
序号
控制项目名称
单位
A等级
B等级
C等级
1
COD
mg/L
500（800）
500（800）
300
2
BOD5
mg/L
350
350
150
3
SS
mg/L
400
400
300
4
氨氮
mg/L
45
45
25
5
总氮
mg/L
70
70
45
6
总磷
mg/L
8
8
5
7
pH
6.5～9.5
6.5～9.5
6.5～9.5
注：
括号内数值为污水处理厂新建或改、扩建，且BOD5/COD>0.4时控制指标的最高允许值。
本次投标主要以项目业主给定的进水水质为准（单位：
mg/l）：
项目
CODcr
BOD5
SS
氨氮
总氮
总磷
pH
数值
≤500
≤180
≤200
≤25
≤35
≤4
6.0-9.0
1.2.2.2污水厂出水水质
本工程出水水质应执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A标准，具体设计出水水质指标如下（单位mg/l）：
项目
CODcr
BOD5
SS
氨氮
总氮
总磷
pH
数值
≤50
≤10
≤10
≤5（8）
≤15
≤0.5
6.0-9.0
注：
括号外数值为水温>12℃时的控制指标，括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。
1.2.2.3污水处理程度
根据本工程设计进水水质和出水水质，本工程污水处理程度见下表。
污水处理程度表
项目
BOD5
COD
SS
NH3-N
TN
TP
设计进水水质（mg/L）
180
500
200
25
35
4.0
设计出水水质（mg/L）
10
50
10
5
15
0.5
处理程度（%）
94.4
90
95.0
80.0
57.1
87.5
1.2.3受纳水体
污水处理厂处理达标后的尾水通过尾水管排入电排渠，最终通过南湖电排站进入汉江。
1.2.4工艺方案的选择
1.2.4.1A/A/O（厌氧-缺氧-好氧）工艺
A/A/O工艺（Anaerbio-Anoxic-Oxic）称为厌氧-缺氧-好氧工艺，是把除磷、脱氮和降解有机物三个生化过程结合起来，并且根据活性污泥微生物在完成硝化、反硝化以及生物除磷过程中对环境条件不同要求，在池子的不同区域分别设置厌氧区、缺氧区和好氧区。
根据不同区域设置位置及运行方式的不同，在传统A/A/O工艺的基础上又出现了多种改良工艺。
常规生物脱氮除磷工艺呈厌氧（A1）/缺氧（A2）/好氧（O）的布置形式。
其典型工艺流程见如下所示。
传统A/A/O工艺流程框图
该工艺流程总的水力停留时间小于其他的同类工艺，在厌氧、缺氧、好氧交替运行的条件下可抑制丝状菌繁殖，克服污泥膨胀。
SVI值一般小于100，有利于处理后的污水与污泥的分离。
运行中在厌氧和缺氧段内只需轻缓搅拌，运行费用低。
由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖生长，因此脱氮除磷效果非常好。
目前，该法在国内外使用较为广泛。
但传统A/A/O工艺也存在着本身固有的特点，脱氮和除磷对外部环境条件的要求是相互矛盾的，脱氮要求有机负荷较低，污泥龄较长，而除磷要求有机负荷较高，污泥龄较短，往往很难权衡。
另外，回流污泥中含有大量的硝酸盐，回流到厌氧池中会影响厌氧环境，对除磷不利。
为了解决A/A/O法回流污泥中硝酸盐对厌氧放磷的影响，可采取将回流污泥进行两次回流，或进水分两点进入以及对回流污泥进行反硝化等等措施，于是派生出了许多改良型A/A/O工艺。
1.2.4.2膜生物反应器
（一）MBR技术概述
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，膜生物反应器开始引入城市污水及垃圾填埋渗滤液的处理。
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。
已经在许多工程实施中应用，并且可以与传统技术相竞争。
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。
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0.1~0.2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，免除了二沉池，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一万毫克/升以上，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。
膜生物反应器工艺是二十世纪末发展起来的新技术，它是膜分离技术和活性污泥生物技术的结合。
它不同于活性污泥法，不使用沉淀池进行固液分离，而是使用中空纤维膜替代沉淀池，因此具有高效固液分离性能，同时利用膜的特性，使活性污泥不随出水流失，在生化池中形成8000~12000mg/L超高浓度的活性污泥浓度，使污染物分解彻底，因此出水水质良好、稳定，出水细菌、悬浮物和浊度接近于零。
生活污水处理后可直接回用，在污水处理方面具有传统工艺不具备的优点。
（二）MBR技术优点
a）出水水质标准高，品质稳定。
膜表面孔径只有0.1~0.2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2~3倍，达8000~10000毫克/升，在进水有机物浓度较低的情况下，污泥浓度可以控制在3000~4000毫克/升；
d）脱氮效果好。
在膜池前设置缺氧段，同时就近从膜池回流含有大量硝酸基的内循环混合液，有利于增殖缓慢的硝化细菌及其它细菌的生长和繁殖，系统硝化效率得以提高，反应时间也大大缩短；
e）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；
f）模块化设计易于扩容，具有可移动性；
g）系统采用PLC控制，可实现全程自动化控制，运行管理方便；
h）膜抗污染性强，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；
i）污泥龄长，膜分离使污水中的大分子难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66.7%；
j）容积负荷高，占地少；
k）启动快，不受污泥膨胀的影响。
（三）我公司MBR系统的可靠性和功能完备性
我们在以下方面采取了先进的技术保证系统的可靠和高度适应性和功能的完备性，特别是在防止膜污染方面，采取了多项措施，确保膜系统的可靠运行：
（1）先进的膜污染防治技术（系统可靠性）
a）在该项目中我们采用了先进的PVDF膜组器，具有优化结构的曝气系统，保证膜冲刷的效率，防止膜表面的污染。
保证系统的稳定运行。
b）根据我们多年的膜生物反应器运行经验，通过膜组器内部管路的优化设计保证曝气、出水的均匀性，杜绝膜堵塞的发生。
c）自动在线化学清洗系统采用了在线的负压监测和水量监测对在线清洗的时间、用药量进行优化控制，保证在线清洗的效果和合理时间和用药量。
d）曝气设备和负压出水设备通过合理的选型和运行方式控制，保持了膜清洁，保证膜系统稳定运行，并使运行费用减少30％以上。
e）在所提供的产品中充分考虑系统设备功能完备性。
（2）系统的膜块化及自动化设计
我们提供的自动控制系统在满足招标文件功能要求的基础上，根据我们的运行经验，增加了一些独特的先进功能：
a）整个系统可分为几个膜产水单元，每个膜产水单元又设有数个膜组件，当某个膜产水单元在运行过程中出现故障，系统可自动跳过该产水单元，其它单元继续产水。
b）采用先进、可靠公司的PLC现场控制和计算机监控系统，保证系统的安全，设计有故障自动报警，具有故障分析功能，及时判断故障位置、类型，自动复位等功能。
c）优化的控制方式，在保证膜系统稳定运行的基础上，减少电耗30％以上。
d）对运行参数、监测数据储存时间长达10年以上。
e）系统流程显示，一目了然。
（3）系统的抗水量冲击负荷及应急启动措施
a）合理选择提升设备，并保证水量高峰时系统调节水量能力的能力。
b）我们选用的PVDF膜，正常运行时设计通量为20~21L/m2·h。
c）MBR池中每个膜产水单元预留一个膜组件空位，可在线增加膜产水组件，以适应将来水量的变化。
d）合理的运行方式既保证防止膜污染的发生，又保证膜通量的充分发挥。
1.2.4.3工艺流程说明
本工程确定的工艺流程图如下：
工艺流程包括预处理单元、生化处理单元、膜处理单元、消毒处理单元及污泥处理单元。
污水经外部收水管网送至厂区，进入提升泵房前设置粗格栅截留污水中的悬浮污染物，以保护后续处理系统正常运行，经格栅除杂后的污水经提升泵提升至细格栅、曝气沉砂池，进一步去除污水中的杂质、部分无机性砂粒。
为了保护膜处理单元，污水再经过膜格栅过滤，过滤后的污水进入生化处理单元，依次为厌氧区、缺氧区、好氧区，在此进行有机污染物的降解，氮、磷等污染物的去除，生化处理单元出水进入膜处理单元，强化生化功能，膜过滤出水经过消毒后回用或排放。
生化处理单元的缺氧区回流污泥经潜水回流泵提升至厌氧区，与厌氧区进水混合；生化处理单元的低氧区回流混合液通过潜水回流泵回流到缺氧区，与厌氧区出水混合；膜处理单元的回流污泥通过潜水回流泵回流到生化处理单元的好氧区，与缺氧区出水混合。
生化处理的出水经过消毒池进行消毒，消毒达标后进入巴氏计量槽，在巴氏计量槽中进行计量及在线仪表检测合格后，后经过尾水管道排入南湖电排站引入汉江。
粗、细格栅及膜格栅拦截的栅渣经螺旋输送，与沉砂池的出砂一并外运处理。
剩余污泥由剩余污泥泵提升至贮泥池，再由污泥泵送至脱水机房进行脱水，脱水后的泥饼外运至指定的符合国家相关规定的污泥消纳场所进行最终处置。
污泥浓缩脱水机的滤后液及冲洗水与厂内的生活污水经管道汇集至厂内进水泵房，与原污水一起进行处理。
1.3污水处理厂工程设计
1.3.1设计水量
污水处理厂设计总规模为5万
，近期规模2.5万
。
污水处理厂近期规模2.5万
。
因此，处理构造物分组以1.25万
规模作为一组或称一个处理单元，近期分2组。
远期增加2.5万
规模，使其总规模达到5万
。
设计分组后，既能适应污水量的逐步发展，又能保证在某一组或某一座停产检修时，其它处理构筑物能继续运转。
1.3.2主要构筑物设计
主要构（物）筑物包括：
粗格栅及进水泵房、细格栅及曝气沉砂池、超细格栅渠、MBR池、接触消毒池、出水泵房、鼓风机房、储泥池、污泥浓缩脱水车间和膜设备间。
1.3.2.1粗格栅及进水泵房
（1）粗格栅
粗格栅土建按5万m3/d规模设计，设备按2.5万m3/d规模安装，与提升泵房合建。
1）功能
粗格栅可以去除污水中的较大漂浮物，保证水泵使用安全。
粗格栅间设计为2条渠道，为地下式两边平行的直壁钢筋混领土结构，每条渠道内安装1台粗格栅。
粗格栅的安装角度为
。
格栅可以定时或根据格栅前后的水位差自动运行。
粗格栅间上部安装皮带输送器。
皮带输送器能够收集、传送栅渣至渣桶。
粗格栅前后均设有电动闸门，以供格栅检修时能关闭粗格栅的进出水。
2）主要设计参数
远期：
平均旱流量为：
Q=2083m3/h=0.579m3/s；
高峰旱流量为：
Q=2875m3/h=0.799m3/s；
过栅流速：
Vmax=0.85m/s
栅条间隙：
b=20mm
栅前水深：
H=1.2m
安装角度：
75o
3）主要工程内容
设回转式机械粗格栅2台，每台格栅宽1.2m，栅条宽10mm,安装角度75°，配用电机功率1.1KW。
在每台粗格栅前后及泵房间分隔墙均设有0.9×0.9m手动闸门，共5台，备作检修和切换用。
粗格栅间平面尺寸为12.4×3.60m，地下深度8.1m。
4）主要设备
①回转式格栅除污机
数量2台
单台功率1.1kW
设备宽1.10m
栅条间隙b=20mm
栅前水深h=1.1m
过栅流速v=0.6～1.0m/s
安装倾角ａ＝75°
最大过栅水头损失：
Δh=0.15m
5）运行方式
粗格栅的运行按时间周期或格栅前后水位差自动控制清渣，也可机旁手动控制清渣。
格栅除污机正常情况下按设定好的时间周期自动启动。
在停机时段如格栅意外堵塞，使栅前后的水位差值达到设定值时，除污机可立即启动而不受周期的限制，格栅前后的水位差值恢复到另一设定值时，格栅自动停止。
在除污机驱动装置过扭、过电流时设断电报警。
（2）提升泵房
土建按5万m3/d规模设计，设备按2.5万m3/d规模安装。
1）功能
进水泵房设计为开放式水泵间，近期水泵间安装4台泵，每个泵都有连接装置，导杆和导链。
电动单梁悬挂起重机沿固定的轨道可将水泵吊起、放入泵池中。
远期更换大泵。
2）主要设计参数
近期：
平均旱流量为：
Q=1042m3/h=0.289m3/s；
高峰旱流量为：
Q=1532m3/h=0.425m3/s；
远期：
平均旱流量为：
Q=2083m3/h=0.579m3/s；
高峰旱流量为：
Q=2875m3/h=0.799m3/s；
设计扬程：
H=13m
3）主要工程内容
泵房采用湿式布置，水泵采用潜水排污泵，平面尺寸L×B=12.40m×7.40m，地下部分深H=8.1m，与粗格栅间合建。
近期选用潜污泵4台，2大2小，每台大泵Q=766m3/h，H=13m，配用电机功率45Kw；小泵Q=383m3/h，H=13m，配用电机功率22Kw。
旱季平均流量时1台大泵和1台小泵工作，旱季高峰流量时1台大泵和2台小泵工作。
4）主要设备
①潜污泵1
泵数量2台（一用一备）
单台流量766m3/h
设计扬程13m
单台功率45kW
②潜污泵2
泵数量2台
单台流量383m3/h
设计扬程13m
单台功率22kW
③螺旋压榨机
数量1台
规格Φ300
功率3kW
④液位差计2套（Δh=0.5m）
5）运行方式
根据泵房前池水位变化自动开停水泵，也可现场手动控制水泵的开停。
1.3.2.2细格栅及曝气沉砂池
细格栅间与曝气沉砂池合建，土建按5.0万m3/d规模建设。
池中间设一道隔墙将池分成2格，单格处理量为2.5万m3/d。
近期细格栅、曝气沉砂池仅单格配置水处理设备。
细格栅间
a．功能：
截除污水中较小漂浮物。
b．设计参数：
设计流量：
近期Q=1532m3/h=0.425m3/s；
远期Q=2875m3/h=0.799m3/s；
栅条间隙：
b=3mm
栅前水深：
h=0.75m
栅条倾角：
35°
c．主要工程内容：
细格栅间采用2道过水渠，每道放置1台宽1.4m板式细格栅，道宽1.5m，配用电机功率2.2kw。
细格栅拦截的栅渣量约为2.5m3/d，含水率80%。
栅渣由输送机输送压榨机脱水后打包外运。
螺旋输送压榨机能力3m3/h，电机功率1.1kw。
每道细格栅前各设B×H=1500×2000渠道闸门1台，作检修和切换用。
d．运行方式：
根据格栅前后水位差或按时间周期自动控制清渣，也可机旁手动控制清渣。
曝气沉砂池
a．功能：
去除污水中粒径≥0.2mm的砂粒，使无机砂粒与有机物分离开来，为后继生物工艺做准备，同时也避免了无机砂粒通过剩余污泥进入离心脱水设备。
b．设计参数：
设计流量：
近期Qmax=1.5×2.5万m3/d=1562.5m3/h=0.43m3/s
水力停留时间：
t=4.9min
水平流速：
v=0.082m/s
总需供气量：
Q=11.1m3/min
总排砂量：
0.75m3/d，含水率60%
c．主要工程内容：
曝气沉砂池一座，池中设有一套曝气系统。
两池共一台桥式刮砂机，长L=5.80m.近期配一套砂泵，提砂量Q=22m3/h，H=7m，N=1.4kw。
砂水混合物通过砂泵输送至砂水分离器，分离后的干砂外运。
d．运行方式：
沉砂池与进水泵房同步运转，移动桥式吸砂机定时运转，砂水分离器与吸砂机同步运转。
1.3.2.3超细格栅渠
超细格栅渠土建及设备部分按2.5万m3/d规模设计。
1）功能
充分过滤污水中通常含有的纤维类杂物，该类污染物会对膜反应器中的微滤膜产生绕丝等的不利影响，大大提高后续MBR膜生物处理的运行可靠性，对于后续膜处理单元的正常运行起到了非常重要的保护作用。
2）主要设计参数
设计流量：
Q=2.5万m3/d=1042m3/h
3）主要工程内容
平面内空尺寸12m×6.6m，分三个渠道，有效水深2.1m。
4）主要设备
①膜格栅
数量2台
单台功率1.5kW
格栅宽度1.8m
栅条间隙b=1.0mm
栅前水深h=2.1m
②无轴螺旋输送机1套
功率：
2.2kW
③液位差计4套（Δh=0.5m）
5）运行方式
根据设定的格栅前后水位差或预设时间自动清渣，栅渣由螺旋输送机送至渣斗再装车外运。
1.3.2.4生化组合池
生化组合池主要由厌氧区、缺氧区、好氧区组成，其主要功能是去除污水中的有机污染物及氮、磷等污染物。
分为2个系列运行，每系列可单独运行。
生化组合池为半地下钢砼结构。
设计流量：
Q=1042M³/h
设计温度：
12~30℃
A.厌氧区
预处理出水进入配水井，配水井向2系列分别配水，与缺氧区的回流污泥同时进入厌氧区，使饥饿高效的活性污泥会快速吸附原水中的溶解性有机物，并对难降解的有机物起到良好的水解作用。
同时，污泥中的磷在厌氧条件下得到有效的释放，活性提高，为好氧条件污泥对磷的大量吸收作准备。
主要设计参数：
尺寸：
22×5.4m（2座，半地下式钢砼结构）
池深：
7.0m
有效水深：
6.0m
水力停留时间：
1.37h
B.缺氧区
厌氧区出水进入缺氧区，同时进入的还有好氧区的回流混合液。
反硝化菌在缺氧的环境下，利用污水中的有机污染物作为碳源，将回流混合液中大量的硝态氮还原成氮气，完成脱氮过程。
与此同时，BOD5浓度下降。
主要设计参数：
尺寸：
缺氧区:
22×10.8m（2座，半地下式钢砼结构）
池深：
7.0m
有效水深：
6m
水力停留时间：
2.74h
缺氧区污泥回流比：
200%
C.好氧区
缺氧区出水进入好氧区，同时进入的还有膜池的回流污泥。
好氧区中大量繁殖的活性污泥微生物，降解和吸附水中有机污染物质，以达到净化水质的目的。
好氧区内设曝气器。
主要设计参数：
尺寸：
好氧区：
28×22m（2座，半地下式钢砼结构）
池深：
7m
有效水深：
6m
水力停留时间：
7.09h
好氧区混合液回流比：
400%
BOD5污泥负荷：
0.069kgBOD5/kgMLSS.d
好氧池悬浮固体浓度：
8.3g/L
好氧泥龄：
16.9d
总泥龄：
25.5d
综合产泥率：
0.854kgDS/kgBOD5
剩余污泥量：
2598kgDS/d
曝气量：
84Nm3/min，气水比：
4.8:
1
主要设备
①潜水搅拌器1
数量10台
单台功率2.2kW
直径1.4m
②潜水搅拌器2
数量6台
单台功率1.5kW
直径1.4m
③潜水推进器
数量4台
单台功率3kW
直径1.6m
④管式曝气器
数量834个
规格6m3/根.h
⑤膜-好氧池回流泵
数量4台（二用二备）
规格Q=732L/s，H=0.85m，N=7.5kw
⑥缺-厌氧池回流泵
数量4台（二用二备）
规格Q=289m3/h，H=0.
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