市政污水处理提标改造方案.docx

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市政污水处理提标改造方案

XXXX

一级A提标改造工程

技

术

方

案

XXXXX有限公司

XX年XX月

一、设计方案

1、水量、水质

1、1、设计水量

处理规模：

Q=40,000m3/d；

变化系数：

Kz=1.25

1、2、设计水质

（1）主要指标

本工程的处理对象为XX污水处理厂一期40km3/d二沉池出水，设计进水水质按城镇生活污水一级B标准，要求污水处理工程设计出水水质达到天津DB12/599-2015一级A标准，冬季最低进水水温：

≥12℃。

方案设计进、出水水质如下：

设计进、出水水质（单位mg/l）

水质要求

COD

BOD5

氨氮

总氮

SS

TP

pH

设计提标改造

进水水质

60

20

15

25

20

1

6~9

设计出水水质

一级A标准

30

6

1.5（3）

10

5

0.3

6~9

（2）其他指标

出水指标同时要求污水处理达到《污水再生利用工程设计规范》（GB/T50335-2002），该标准除上述主要指标外，还有主要指标有TDS、Cl-、硬度三项指标，根据2012年污水处理厂的实测数据（表2.1-4），目前这三项指标均未超过《污水再生利用工程设计规范》的1000mg/L、250mg/L、450mg/L限值。

生活污水原水为饮用水，这三项指标一般均能满足要求，无需进一步处理。

1、3、设计原则

Ø符合性：

执行国家有关环保政策、遵守国家有关法规、规范规程和标准；

Ø先进性：

工艺流程段内的设备材料采用目前国际和国内成熟稳定的技术设备；

Ø可靠性：

工艺流程段内的工艺已成功应用于其他同类工程中，实践证明性能质量可靠；

Ø经济性：

在满足处理出水达到要求的前提下，采用占地节省、技术成熟、设备节能的技术方案；

Ø易于维护性：

系统自动化程度高，采用PLC自动控制，既可降低维护人员的劳动强度，又可节约人力资源；

Ø灵活性：

构筑物和设备能满足检修、部分停运等要求，控制方便、节约能耗；

Ø环保性：

工艺流程段内的设备材料符合环保要求，系统运行过程中尽量减少产生水、气、声、渣的二次污染；

Ø美观性：

布局合理，工程外观设计新颖、美观、大方，贴近周围环境风格。

Ø采取近远期结合的方针，充分发挥建设项目的社会效益、环境效益和经济效益，为建设生态文明城市树立样板和示范。

Ø选择技术先进、可靠、经济合理、操作简便、稳定性好的深度处理工艺技术，为污水处理提标改造工程的建设和运行创造良好条件。

Ø采用高效节能的处理工艺，降低工程投资和运行费用。

1、4、处理工艺流程

本工程的处理对象为XX污水处理厂二级生化出水，设计主要目标为去除污水中的总氮及氨氮，同时降解剩余有机物以及SS，由于工业废水所占比例较高，经二级生化处理，本提标改造好氧生化段B/C比值较低，因此滤池出水将通过臭氧高级氧化处理，使难降解的大分子COD进行短键及直接氧化，必要时可将高级氧化处理出水部分回流至SAF好氧生物滤池处理，以确保尾水COD符合DB12/599-2015一级A标准。

本工程设计采用N硝化生物滤池+DN反硝化深床滤池工艺，处理工艺流程如下：

1、5、污水处理工艺说明及流程描述：

（1）生物膜法优势

生物膜法水处理工艺通常由混凝土结构的池体、池体中的填料介质，气水分布系统及反冲系统组成，在合适的生长环境下，填料介质的表面上会生息着千千万万个细菌、原生动物、后生动物等微型生物，因其呈薄膜状，所以称之为“生物膜”。

需处理的原水流经生物膜，水中的溶解性有机污染物为微生物所摄取、分解利用，水得以净化。

生物膜法水处理工艺的特点在于：

Ø具有高度的碳氧化及硝化的功能；

Ø对水质水量的变化有较强的适应性；

Ø污泥产率低，节省污泥处理费用。

Ø占地非常节省

生物膜法污水处理工艺可以分为三大类：

非淹没的附着生长工艺、有固定膜填料的悬浮生长工艺、淹没式附着生长工艺，其中非淹没的附着生长工艺包括生物转盘、生物滤池（包括普通生物滤池、生物滴滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池等）在本工程方案中将不予采用。

有固定膜填料的悬浮生长工艺是将人工合成填料材料，悬浮或固定安装在曝气池中，通过曝气池保持较高的生物体浓度来强化活性污泥工艺，减少曝气池的体积，填料体积一般占曝气池体积的20%～30%，对填料的要求比较高，曝气池内溶解氧控制较高，能耗高，由于工艺复杂，而且应用实例很少，本工程方案中不予采用。

淹没式附着生长工艺由填料、生物膜和液体组成，废水流经生物膜，而使水中的BOD和NH4-N得以氧化而去除，淹没式附着生长工艺又分好氧、缺氧以及厌氧生物滤池，好氧工艺需通过鼓风机给生物反应器供氧。

本提标改造处理工艺采用淹没式附着生长固定床固定生物膜工艺，采用好氧与缺氧相结合的生物膜法A/O工艺，二沉池出水经过提升后进入SAF曝气生物滤池，去除污水中的有机物、氨氮及磷等污染物质，出水重力流进入DNF深床反硝化滤池过滤，去除水中的悬浮物、硝氮及部分有机污染物等，最后，出水经UV消毒后达标排放，污泥经脱水机脱水后进行处置。

整个处理工艺流程短、简洁明快、占地省、系统长期运行零维护、运行成本低，出水优于国标GB18918-2002一级A标准。

（2）生物脱氮

生活污水中除大量有机物需去除外，氮的去除是污水处理的另一个重要指标，污水中的蛋白质经过氨氧化转化成氨氮，氨氮经好氧生物反应器硝化反应后生成硝态氮，生物脱氮是一群异养兼性微生物完成的生物化学过程，反硝化菌属兼性厌氧微生物，在缺氧（无分子氧）的条件下，反硝化细菌利用硝酸和亚硝酸离子中的氧进行呼吸，将硝态氮还原成氮气，释放到大气中，达到脱氮的目的。

生物反硝化过程可用以下二式表示：

2NO2-+6H（电子供体有机物）→N2+2H2O+20H-（1-1）

2NO3-+10H（电子供体有机物）→N2+2H2O+20H-（1-2）

由式（2-1）计算，转化1g亚硝酸盐氮为氮气时，需要有机物（以BOD5表示）1.71g，转化1g硝酸盐氮为氮气时，需要有机物（以BOD5表示）2.87g，与此同时产生3.57g碱度（以CaCO3计）。

如果废水中含溶解氧，碳源不足时，需要投加易于生物降解的有机碳源，一般采用甲醇或乙酸类，为使反硝化进行完全，所需碳源、有机物（以BOD5表示）总量可用下式计算：

C1.53［NO2-N］+2.47［NO3-N］+0.86DO（1-3）

式中：

C反硝化过程有机物需要量（以BOD5表示），mg/L；

［NO2-N］亚硝酸盐浓度，mg/L；

［NO3-N］硝酸盐浓度，mg/L。

按上述计算所得到的有机物量，比理论需要量大30%左右。

影响生物反硝化的因素：

1）温度

反硝化反应的最适宜温度范围是20~40℃，低于15℃时反应速率明显下降。

当低于5℃时，反硝化速率较低。

有研究表明，温度对反硝化反应速率的影响与反硝化系统的类型（生物悬浮生长或固着生长）、硝氮负荷等因素有关。

为在低温条件下提高反硝化速率，可以采用延长污泥龄、降低负荷率和提高废水的水力停留时间HRT等方法，填料型固定生长反硝化反应速率受温度影响比流化床和悬浮污泥小。

2）pH值

反硝化过程的最适宜pH值为7.0～7.5，不适宜的pH值影响反硝化菌的增值和酶的活性。

当pH值低于6.0或高于8.0时，反硝化会受到明显的抑制。

3）溶解氧

微生物反硝化需要保持严格的缺氧条件，溶解氧对反硝化过程有抑制作用，这主要是因为氧会与硝酸盐竞争电子供体，同时分子态氧也会抑制硝酸盐还原酶的合成及其活性，一般认为，溶解氧应保持在0.5mg/L以下，才能使反硝化反应正常进行。

在缺氧状态的生物滤池系统中，菌周围的微生物环境的氧分压与大环境中的氧分压是不同的，生物膜对氧的传递形成一定的阻力，因此滤池中溶解氧浓度略高于活性污泥也能完成较好的反硝化反应。

4）碳氮比

理论上将1g硝酸盐氮还原为氮气需要碳源有机物（以BOD5表示）2.86g。

一般认为，当反硝化反应器中废水的BOD5/TKN值大于3～5时，可以认为碳源充足，碳源不足时需要外加碳源。

（3）生物与化学除磷

生物除磷是利用一些微生物的嗜磷性，把微生物作为磷的载体，将水体中的磷富集到微生物的体内从而达到除磷的效果。

活性污泥生物除磷是在厌氧—好氧过程中，原生动物等生物相不发生变化，只有异养型生物相中的小型革兰氏阴性储短杆菌——俗称为聚磷菌会大量繁殖，它虽是好氧菌，但竞争能力很差，然后却能在细胞内贮存聚β羟基丁酸和聚合磷酸盐。

在厌氧—好氧过程中，聚磷菌在厌氧池中为优势菌种，构成了活性污泥絮体的主体，它吸收低分子的有机物，同时将贮存在细胞中聚合磷酸盐中的磷通过水解而释放出来，并提供必需的能量。

而在随后的好氧池中，聚磷菌所吸收的有机物将被氧化分解，并提供能量，同时能从污水中变本加厉地、过量地摄取磷，在数量上远远超过其细胞合成所需的磷量，将磷以聚合磷酸盐的形式储藏在菌体内而形成高磷污泥，

并且通过剩余污泥系统排出，因而可获得相当好的除磷效果。

生物膜法除磷是通过生物膜好氧层、缺氧层与厌氧层的细胞间传质过程完成的，省去了污泥的回流，简化了处理过程。

化学除磷是通过化学沉析过程完成的，化学沉析是指通过向污水中投加无机金属盐药剂与污水中溶解性的盐类，如磷酸盐混合后，形成颗粒状、非溶解性的物质，这一过程涉及的是所谓的相转移过程，反应方程式如式

（1），实际上投加化学药剂后，污水中进行的不仅仅是沉析反应，同时还进行着化学絮凝作用。

FeCl3+K3PO4——FePO4↓+3KCL

（1）

污水沉析反应可以简单的理解为：

水中溶解状的物质，大部分是离子状物质转换为非溶解、颗粒状形式的过程，絮凝则是细小的非溶解状的固体物互相粘结成较大形状的过程，所以絮凝不是相转移过程。

如果利用沉析工艺实现相的转换，当向污水中投加了溶解性的金属盐药剂后，一方面溶解性的磷转换成非溶解性的磷酸金属盐，同时也会产生非溶解性的氢氧化物；另一方面，随着沉析物的增加及较小的非溶解性固体物聚积成较大的非溶解性固体物，使稳定的胶体脱稳，通过速度梯度或扩散过程使脱稳的胶体互相接触生成絮凝体。

最后通过固—液分离步骤，得到净化的污水和固—液浓缩物，达到化学除磷的目的。

如果通过生物及化学除磷处理，出水总磷仍高于出水要求标准，可通过本工艺DNF深床滤池进行微絮凝直接过滤去除污水中剩余的磷，通过对深床滤池进水中投加PAC等絮凝剂是将混凝与过滤过程在滤池内同步完成的一种接触絮凝过滤工艺技术，微絮凝过滤充分体现了深层滤料中的接触凝聚或絮凝作用，它实际是在混凝、过滤作用机理深入研究的基础上，将混凝与过滤过程有机集成一体，形成了当今水处理的高新技术系统。

这种直接过滤技术用于污水深度处理一般是指在二沉池或类似沉淀池的出水端定量投加混凝剂，经机械或混合后进入滤池，不仅可以进一步降低CODcr和BOD5，，而且可以稳定保证SS、TP达标，不仅可简化污水厂处理流程，降低投资费用，减少运行费用，而且还可延长过滤周期，提高产水量及出水水质，一年四季使得SS和TP出水达到《城镇污水厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，甚至可满足更高的TP排放要求。

（4）SAF好氧生物膜反应器（碳氧化硝化滤池）

SAF（SubmergedAeratedFilter）处理技术为升流式固定床好氧固定生物膜生物反应器，是碳氧化和硝化合二为一的高效好氧生物反应器，经提升的二沉池出水，由重力进入SAF池位于反应池底部的配水布气系统，通过池底的配水系统与压缩空气混合后进入反应池。

原水经流过介质表层时，水中的有机物和氨氮等污染物质被微生物氧化成无机物和硝态氮。

SAF反应池生物填料采用10-30mm球型度好、硬度大、酸溶度低的天然鹅卵石和蜂窝高孔、表面粗糙介质、表面呈阳性电荷，抗腐蚀，生物化学稳定性好，亲水、耐用的火山岩混合填料，生物床体深，生物量大，生物挂膜均匀、活性强，利于微生物固着生长，是菌胶团固着生长极佳载体，生物浓度超过20000mg/l，各种微生物按其生存特性及底物顺水流方向沿程分布，有机物去除效率高，出水氨氮可达到1mg/l以下。

SAF采用渠式矩阵多点布水，布气主支空气管道均采用SS304材质，通过W形气水混合滤技术，进行面源布气配水，整个池面布气配水十分均匀，无盲区、无死角，布气效果远优于常规单一穿孔管曝气及点源曝气头曝气，有效避免了常规滤池布气配水不均、滤柄滤头易堵塞、滤料易板结、易出现水力短路、维护复杂等问题。

SAF床体不截留进水中的固体悬浮物及生物固体，不需要反冲洗，独特的定期气搓排泥工艺，操作简单，省去了复杂的控制系统，节省了投资，同时彻底消除了常规滤池水力串流隐患、有效防止泥饼、泥球的产生，核心解决了淹没式曝气生物滤池易堵的通病。

SAF曝气生物滤池对水力负荷、有机负荷及生物毒性具有极强的抗冲击能力，一般可经受2倍以上的短期负荷冲击，不会影响出水水质，一旦生物滤池发生重金属或其它有毒物质的中毒现象，SAF池生物可以在毒素果后第二天全部恢复活性。

SAF曝气生物滤池池体较深，配水均匀，冬季运行有良好的保温性能，适合于中国北方冬季寒冷地区，空气温度在摄氏零下20度左右，仍能达到较好的处理效果。

SAF生物滤池生物食物链长，剩余污泥量特别少，有效减轻后续污泥处理负荷，降低污泥的处置费用。

SAF适用于长年满负荷运行，滤池床体永不堵塞，零维护，保证连续运行不间断，绝无忧患。

确保的系统性能：

Ø出水品质高，生物及固体负荷的抗冲击负荷强。

Ø避免了高水头损失，适用较深介质的床体。

Ø避免了常规曝气生物滤池工艺易堵塞的弊端。

Ø避免了气水分布不匀的问题。

Ø真正的低维护系统，不需要反冲洗；

Ø主要动力设备只有工艺鼓风机及低扬程废水提升泵。

Ø极少的系统运行检测，解放大量的操作人力。

Ø使用久已验证的耐用介质，使用寿命可达至少30年。

Ø反应器内没有任何转动装置或需替换部件，系统常年运行不停机，省去了反应池故障检修或更换易损部件的麻烦及费用。

Ø占地面积小，适用于用地面积受限或未来系统需升级改造的水厂。

（5）DNF反硝化深床滤池

DNF（DeepbedDenitrificatonFilter）是重力流恒-变水位过滤技术，床体滤料采用2-3mm高等级石英砂介质粗粒均质石英砂，滤池介质孔隙大小沿滤床纵断面呈沙漏梯度分布，使悬浮物能透过滤料表层，穿过中层进入深层滤料，增大了滤池的截污能力，减少了水力损失，横断面介质孔隙率高而且分布均匀，增大了滤池的纳污能力。

DNF深床滤池技术池彻底避免了常规均质滤池表层截留悬浮物，过滤运行时间短、反冲洗频率高的缺陷，真正实现了滤床纵深截留悬浮物的理想目标，有效延长了滤池的过滤工作时间，2米深滤床提供了足够的水质保护深度，有效防止水质穿透，污泥负荷到达每平米2-10kg，即使进水SS在100mg/l，滤池运行24小时无反冲洗，也能稳定保证出水SS在5mg/l以下，出水水质无与伦比，是常规滤池所望尘莫及的。

DNF深床滤池运行操作简单，全自动控制。

DNF深床滤池的特点：

Ø技术储备，DNF滤池可以作为生物滤池使用，必要时改变其运行模式就可以使DNF深床滤池改为DNF反硝化脱氮滤池，不需对池体结构作任何调整，使出水总氮及总磷满足比国标GB18918-2002一级A要求更高的要求。

Ø采用气水混合联合反冲洗，腰段排泥方式（Pat.201120513072.8），比常规滤池节省1/4反冲洗水，反冲洗水量仅占处理量的2%左右。

Ø滤池反冲洗布气配水采用W形气水分配滤砖系统（Pat.201120513054.X）,滤池永久无堵塞，布气配水十分均匀，整个滤池无死角、无盲区，不会形成泥球和水力短流。

Ø深床反硝化滤池一池多用途，可单独用作过滤池去除SS、BOB、COD、浊度及总磷，技术有较强的前瞻性，无论未来国家污水排放标准如何严格，都可省去麻烦的升级提标改造，出水总氮最低可到达3mg/l以下，SS稳定低于5mg/l以下，总磷低于0.3mg/l以下。

Ø滤池运行成本低廉，吨水运行成本不足人民币3厘，滤池内部无传动装置，填料无磨损、无流失，无需更换任何部件，常年运行，零维护，无麻烦。

Ø滤池抗冲击负荷极强，短期3倍的水力负荷或悬浮物冲击不会影响滤池正常运行，不会影响出水水质。

（6）各段污染物去除情况

项目

CODcr

BOD5

SS

NH3-N

TN

TP

进水

60

20

20

15

25

1

SAF反应器出水

40

5

—

1.5

—

1

深床滤池出水

35

5

5

1.5（3）

10

0.3

臭氧高级氧化

30

6

5

1.5（3）

10

0.3

二、工程设计

2.1工艺平面布置

2.2处理工艺主要构筑物

1、集水池

集水池

现有二沉池污水自流进入集水池，将污水用泵提升至SAF曝气生物滤池。

主要参数：

满足最大提升能力10min需要。

池体规格：

15×9×4.5m（地下，有盖），地下式，有效容积300m3；

2、SAF曝气生物滤池

在氧气充足的条件下将进水中的氨氮通过硝化作用转化为硝态氮以及亚硝态氮，是提标改造核心处理单元之一。

主要设计指标为：

进水氨氮=15mg/L，出水氨氮≤1.5mg/L。

考虑到天津当地冬季气温很低，为确保消化和反硝化反应的最低温度要求，生化系统一般需要水温在12℃以上，硝化和反硝化系统对水温更为敏感，当水温低于15℃时脱氮效率明显降低，水温低于12℃时候脱氮效果严重受到影响，为保证后续污水的稳定，建议设计对曝气生物滤池池顶设轻钢结构保温。

（1）池体结构

池体规格：

3.6×28.0×7.0m；

结构形式：

池顶上设轻钢结构保温房；

数量：

6座。

（2）主要设计参数

配水形式：

污水专用气水分布块配水

出水类型：

双堰出水

排泥形式：

定时自动排泥

滤料：

卵石+天然活性生物填料

滤料层高度：

H=5.0m

停留时间：

HRT＝108min

水力负荷：

q＝2.8m3/m2·h

3、反硝化深床滤池

在外加碳源的条件下对进水中的硝态氮进行反硝化，使其转化为氮气排至空气中，最终达到脱氮的目的，同时截留SS，是提标改造核心处理单元之一。

深床反硝化滤池出水悬浮物基本能达到5mg/L以下，后续不需要增加过滤系统。

主要设计指标为：

进水总氮=25mg/L，出水总氮≤10mg/L。

（1）池体结构

池体规格：

25.0m×3.6m×6.6m；

结构形式：

池顶上设轻钢结构保温房；

数量：

5座。

和SAF曝气生物滤池一样，为了保证反硝化的水温，在滤池顶设2.7米高的轻钢结构保温房。

（2）主要设计参数

配水形式：

污水专用气水分布块配水

出水类型：

双堰出水

排泥形式：

反冲洗排泥

反冲洗形式：

气水联合反冲洗

反冲洗周期：

根据实际情况而定，一般24～48hr

滤料：

2～3mm优质石英砂

滤料层高度：

H=2.44m

停留时间：

HRT＝38min

水力负荷：

q＝3.8m3/m2·h

4、鼓风机房

（1）风机房

房间规格：

21×16.5×5.1m；

结构形式：

砖混；

数量：

1间；内设鼓风机。

（2）曝气鼓风机

规格型号：

Q=50m3/min，P=0.07MPa，变频；

数量：

4台，3用1备。

（6）反洗鼓风机

规格型号：

Q=80m3/min，P=0.09MPa；

数量：

3台，2用1备。

5、反洗水池及泵房联合建筑

1）反洗水池

池体规格：

15×8×4.5m（有盖，地下1.8m）；

数量：

1座。

2）反洗泵房

房间规格：

15×7.5×6m（地下2m）；

数量：

1间。

3）反洗水泵

规格型号：

Q=675m3/h，H=10m；

数量：

3台，2用1备。

加药间

主要参数：

每1mg硝态氮降解需要投加纯乙酸钠4mg。

投加混凝剂与污水中总磷的摩尔比宜为1.5～3。

1）加药间

房间规格：

18×13.5×4.5m；

结构形式：

砖混；

数量：

1间。

2）碳源投加装置

型号规格：

搅拌桶直径为2.0m，配搅拌机、控制箱；

数量：

2套。

共配计量泵3台，2用1备，单台投加量为0.37m3/h。

3）PAC投加装置

型号规格：

搅拌桶直径为1.5m，配搅拌机、控制箱；

三、主要设备及材料表

编号

设备名称

单位

数量

型号

材质

说明

1

提升泵

套

5

Q=600m3/h，H=8mm，N=30kw

碳钢

四用一备

2

SAF布水系统

套

6

UPVC、碳钢等

3

SAF布气系统

套

6

SS304

4

SAF排泥系统

套

6

碳钢等

5

M型气水分布器

M2

1054

复合材料

6

DNF配水系统

套

5

碳钢

7

DNF反冲洗空气系统

套

5

SS304

8

DNF反冲洗系统

套

5

碳钢

9

电磁流量计

台

2

E+H

10

预埋件

米

500

碳钢

11

法兰

套

11

DN600、500、800等

碳钢

12

集水渠盖板

块

740

碳钢

13

SS304管

米

125

DN400等

SS304

14

反冲洗清水泵

台

3

Q=675m3/h，H=10m

碳钢

15

反冲洗污水泵

台

2

Q=600m3/h，H=8m

碳钢

16

反冲洗及排泥管

米

100

碳钢

17

工艺罗茨鼓风机

台

4

Q=50m3/min，P=0.07MPa

三用一备

18

反冲洗罗茨鼓风机

台

3

Q=80m3/min，P=0.09MPa

滤池反冲洗用

19

鼓风机隔音罩

台

7

碳钢

20

精选卵石、火山岩

M3

3020

10～40mm

21

反硝化池复式填料

M3

180

20～40mm

22

高品质石英砂介质

M3

1100

2～3mm

23

堰板

米

586

SS304

24

气动蝶阀

台

50

DN600,DN700等

25

手动蝶阀

台

18

DN700,DN200等

26

管阀配件管架等

套

1

碳钢

27

超声液位仪

套

5

28

浮球开关

套

9

29

消泡系统

套

6

非标自制

SS304

30

PLC控制系统

套

1

西门子

31

低压电器柜

套

1

非标自制

32

变频柜

套

8

西门子

33

动力电缆及控制电缆

套

1

34

电缆桥架

套

1

SS304

35

空气压缩机

台

2

25M3/m

一用一备

36

安装辅料及配件等

套

1

SS304

37

现场控制柜

台

13

非标自制

SS304

38

SS304管配

批

1

DN400等

SS304

39

松套接头

批

1

碳钢

40

弹性连接头

批

1

SS304

41

在线硝氮仪

台

2

E+H

数量：

2套。

共配计量泵3台，2用1