（环境工程专业论文）长春市污水处理效果及经济性分析.pdf

a b s t r a c t t h i sp a p e ra n a l y z e da n de v a l u a t e dt h r e ed i f f e r e n ts e w a g et r e a t m e n tp r o c e s s e so nt h e e f f e c to fu r b a ns e w a g et r e a t m e n ti nt h en o r t h e r ns u b u r b ，t h ew e s t e r ns u b u r b sa n ds h u a n g y a n g s e w a g et r e a t m e n tp l a n ti nc h a n g c h u n t h er e s e a r c h e ra i m e dt oe x p l o r et h ec o n s t r u c t i o no f s e w a g et r e a t m e n te n t e r p r i s e sa n di n v e s t dt h ec o s to fo p e r a t i o n sa n dp r o d u c t i o n s t h ep a p e rf i r s t l ys u m m a r i e dt h es e w a g et r e a t m e n ti n d u s t r ya n dt h es t a t u sq u oa th o m e a n da b r o a d ，a n dp r o p o s e dt h er e s e a r c hb a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c e t h e n , t h er e s e a c h e r i n v e s t i g a t e dt h ee n g i n e e r i n gc o n s t r u c t i o ni nt h et h r e es e w a g et r e a t m e n tp l a n t si nc h a n g c h u n ， e s t i m a t e dt h et h r e es e w a g et r e a t m e n t sw h i c hw e r eu s e di nt h ef o u rm u n i c i p a lw a s t e w a t e r t r e a t m e n tp r o c e s s e si nd e t a i l s o nt h eb a s i s io fq u a l i t ya n a l y s i sa n dd a t aa n a l y s i so ft h et h r e es e w a g et r e a t m e n tp l a n t s w a t e rq u a l i t ys t a t e m e n t si n2 0 0 8 t h ep a p e rs e c o n d l yd e a l e d 、j l ，i t l lt h ed i r e c te f f e c t so fs e w a g e t r e a t m e n t ，t r e a t m e n tc a p a c i t y , t r e a t e m e n ts t a b i l i t ya n di m p a c tl o a dr e s i s t a n c e t h er e s e a r c h e r p r o p o s e dt h ec l a s s i f i c a t i o no fe v a l u a t i n gm o d e lo fs e w a g et r e a t m e n tf r o mt h ef o u ra s p e c t s a c c o r d i n gt ot h ei n f o r m a t i o n sw h i c hw e r ep r o v i d e db yt h ec o n s t r u c t i o no ft h r e es e w a g e t r e a t m e n t p l a n t s a n dt h er e l e v a n t g o v e r n m e n td e p a r t m e n t s ，t h ep a p e rm a k e da l l c o m p r e h e n s i v ea n a l y s i so ft h es i z eo ft h eb u i l d i n g ，c o n s t r u c t i o nm a n a g e m e n ta n di n v e s t m e n t c o s t so nt h es e w a g et r e a t m e n tp l a n t t h ep a p e rc a l c u l a t e dt h ep l a n tr u n n i n gc o m p o n e n t sw h i c ha r ec o m p o s e do ft h ee n e r g y c o n s u m p t i o n , d r u gc o n s u m p t i o n , r e p a i ra n dm a i n t e n a n c e ，d r e d g i n ga n ds l u d g ed i s p o s a l ， w a g e sa n db e n e f i t s ，m a n a g e m e n ta n do t h e rf e e s ，a n da n a l y z e dt h ec o m p o s i t i o no fo p e r a t i n g c o s t s a tl a s tt h er e s e a r c h e rm a k e ds e v e r a ls u g g e s t i o n st oi m p r o v es o c i a la n de c o n o m i c b e n e f i t so ft h es e w a g et r e a t m e n t f i n a l l y , t h er e s e a r c h e rs u m m a r i z e dt h ew h o l et e x ta n dm a k e ds e v e r a lp r o p o s i t i o n sf o r f u r t h e rs t u d y k e yw o r d s ：c h a n g c h u nc i t y ：s e w a g et r e a t m e n t ；l e v e le v a l u a t i o nm o d e l ：t r e a t m e n to p e r a t i o n c o s tc o m p o s i t i o n i l 独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究工作所 取得的成果。据我所知，除了特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果。对本人的研究做出重要贡献的个人和集体，均 已在文中作了明确的说明。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：重盘盟 日期： 学位论文使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 东北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学可以采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编本学位论文。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士学 位论文全文数据库( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论文全文 数据库( 中国科学技术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式出版发行 和提供信息服务。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：础 日 期：型塑：堇型 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 指导教师签名：凰笃 日期： 电话： 邮编： 东北师范大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 国内外污水处理发展概况 1 1 1 国外污水处理发展概况 1 9 世纪以来，发达国家相继出现了环境污染和社会公害问题，许多国家的河湖水域 溶解氧降低，水生物减少，甚至绝迹。由于水环境污染，人们发病率增加，政府开始认 识到污水处理的必要性，并投以大量资金兴建污水处理工程。经过几十年的大力整治， 付出巨大代价，基本控制了形势，使水环境得到改善。这种污水处理事业与经济发展不 相适应的状况所造成的损失是极大的，教训是深刻的。为此，各国政府对于污水处理工 作开始重视，从法律和资金上给予保证，并不断开拓新技术，使城市污水处理事业得以 迅速发展。 截至上世纪7 0 年代，发达国家污水处理基本上普及二级处理。但二级生物处理耗能 多，运行费用高，基建投资也不低。发展中国家普遍“建不起 ，或是“养不起 ，就 连美国也因废水处理费用的高昂引起了众多的非议，据悉，美国每年二级生物处理厂所 耗能量费用已超过1 0 亿美元【l 】，因此他们也在大力研究新技术，或改革传统的流程。因 此，、各国纷纷寻求适用于本国国情的经济高效水处理技术。 国外的污水处理厂建设有如下几个特点： ( 1 ) 污水处理厂趋向于大型化 结合不同的城市布局、发展规划、地理水文等具体情况，对城市污水处理厂的建设 进行合理规划、集中处理、分期建设，不仅能保证建设资金的有效使用率、降低处理能 耗，而且有利于区域或流域水污染的管理及水体自净容量的充分利用，因此国外一些城 市污水处理厂的建设越来越趋向于大型化和集中化，这样既节省投资又方便管理【2 1 。 ( 2 ) 污水处理设施投资大 国外对污水处理厂建设的投资都相当庞大，美国、日本、英国等七八十年代在污水 处理方面的投资分别占国民生产总值的0 2 9 - - - , 0 5 5 和0 5 3 - - - , 0 8 8 3 1 ，( 我国仅为 0 0 0 2 - 0 0 0 3 3 1 ) 。同时期，新加坡年投入8 亿美元用于污水处理设施的建设 2 1 。 ( 3 ) 污水处理厂的运行管理自动控制水平高 从大型污水处理厂到小型氧化塘，大多实现了计算机自动控制，遥控和闭路电视等 现代化手段被广泛应用【4 l 。如英国的泰晤士河的威特尼伊污水处理厂在1 9 8 0 年就安装了 操纵管理自动化仪表设备，从而使污水处理过程完全由电子计算机自动化控制，全厂只 需两个人值班操纵管理1 5 j 。 ( 4 ) 以多种活性污泥新方法为主的治理工艺 国外污水处理厂以多种新的活性污泥法为主体的生物处理技术，如氧化沟法、a o 法、a 2 o 法、s b r 法、土地处理法、氧化塘法、各种生物膜处理技术等等【6 】。近3 0 年 东北师范大学硕士学位论文 来处理工艺主要是生物处理【7 】，活性污泥法为主体方法。 1 1 2 我国污水处理发展概况 我国解决城市污水的净化问题始于二十世纪7 0 年代。国家和地方为污水处理厂的 建设作了大量的工作，国务院环保办投资在天津兴建了污水处理试验厂，7 0 年代末开始 兴建，1 9 8 4 年4 月竣工投产运行。北京高碑店污水处理试验厂也随后运行。一些城市利 用郊区的坑塘洼地、废河道、沼泽地等稍加整修或围堤筑坝，建成稳定塘，对城市污水 进行净化处理。据调查，这个时期在全国已建成各种类型的稳定塘有3 8 座，同处理城 市污水约1 7 3 万m 3 。其中生活污水量占一半，其余包括石油、化工、造纸、印染等多 种工业废水。此阶段开始重视引进国外先进技术和设备，开展与国外的技术交流，逐步 探索适合我国国情的工程技术和设计，为以后的建设奠定了基础j 。 8 0 年代，随着城市化进程的加快和城市水污染问题日益受到重视，城市排水设施建 设有较快发展。国家适时调整政策，规定在城市政府担保还贷条件下，准许使用国际金 融组织、外国政府和设备供应商的优惠贷款，由此推动了一大批城市污水处理设施的兴 建。我国第一座大型城市污水处理厂天津市纪庄子污水处理厂于19 8 2 年破土动工， 1 9 8 4 年4 月2 8 日竣工投产运行，处理规模为2 6 万m 3 d 。在此成功经验的带动下，北 京、上海、广东、广西、陕西、山西、河北、江苏、浙江、湖北、湖南等省市根据各自 的具体情况分别建设了不同规模的污水处理厂几十座【9 】。 “八五”期间，随着城市环境综合治理的深化以及各流域水污染治理力度的加大，城 市污水处理设施的建设经历了一个发展高潮时期。到1 9 9 5 年，我国城市排水系统排水 管道长度约为11 0 0 6 2 k m ，按服务面积计算，城市排水管网普及率为6 4 8 。与1 9 9 0 年 相比，城市排水管道增加5 4 3 7 3 k m ，平均每年增长1 0 8 7 4 k m ；城市污水处理厂1 6 9 座( 其 中二级生化处理厂1 1 6 座1 ，年处理污水1 7 4 9 亿m 3 ，处理率8 6 9 。与1 9 9 0 年相比， 城市污水处理厂增加8 9 座( 其中有北京高碑店、天津东郊、石家庄桥西、广州大坦沙、 无锡芦村、济南等大中型城市污水处理厂) ，平均每年建污水处理厂1 7 座【l o j 。 “九五”期间，我国正式启动对“三河”( 淮河、海河和辽河) 、“三湖”( 太湖、巢湖、滇 池1 流域和“环渤海”地区的水污染治理，国家给予相应资金和技术上的支持。1 9 9 6 - 1 9 9 9 年竣工投入运行的城市污水处理项目有2 2 个1 1 叭，投资5 9 5 8 亿元，日处理规模3 7 1 7 万 m 3 ；在建项目1 0 9 个，计划投资1 6 1 8 3 亿元，日处理规模8 3 2 0 万一。 据统计，到2 0 0 0 年底，全国已建设城市污水处理厂4 2 7 座，其中二级处理厂2 8 2 座，二级处理率约为1 5 。2 0 0 0 年用于城市污水处理工程建设的总投资约为1 5 0 亿元， 但绝大多数小城镇尚未建污水处理设施i 】。 我国现有城市污水处理厂8 0 以上采用的是活性污泥法，其余采用一级处理、强化 一级处理、稳定塘法及土地处理法等。 然而，同先进国家相比，我国城市污水处理事业从数量、规模、普及率以及机械化、 自动化程度上，还都存在着较大的差距【1 2 】。按照城市污水污染控制技术政策要求， 城区人口达5 0 万以上的城市，必须建立污水处理设施：在重点流域和水资源保护区，城 2 东北师范大学硕士学位论文 区人口在5 0 万以下的中小城市及村镇，应依据当地水污染控制要求，建设污水处理设施。 但实际上我国还未完全做到政策中的要求，即使组建了许多专门生产环保设备和给排水 机械的专业工厂，许多产品已系列化了，但自动化仪表，检测仪与国外差距还很大，资 金不足仍是根本性问题。 1 2 我国污水处理工艺技术现状 我国现有城市污水处理厂8 0 以上采用的是活性污泥法，其余强化一级处理、稳定 塘法及土地处理法等。“七五”、“八五”、“九五”国家科技攻关课题的建立与完成，处理 新技术、污水再生利用新技术和污泥处理新技术等方面都取成果，某些研究成果达到国 际先进水平：同时，借助于外贷城市的建设，国外许多新技术、新工艺、新设备被引进到 我国，a b 法、工艺、a a o 工艺、s b r 法在我国城市污水处理厂中均得到应用【l 引。 技术由过去只注重去除有机物发展为具有除磷脱氮功能。国外一污水处理专用设备 也进人了我国污水处理行业市场，如格栅机、置、刮泥机、曝气器、鼓风机、污泥泵、 脱水机、沼气发电机、消化搅拌系统等大型设备与装置。 我国8 0 年代以前建设的城市污水处理厂大部分采用普通曝气工艺，由于该工艺主 要以去除b o d 和c o d 为主要目标，对氮磷的为了适应水环境及排放要求，一些污水处 理厂正在进行改造，增除磷功能。 a b 法污水处理工艺于8 0 年代初开始在我国应用于工程实践。冲击负荷能力强、对 p h 变化和有毒物质具有明显缓冲作用的特点，污水浓度高、水质水量变化较大，特别 是工业污水所占比例较高厂。目前氧化沟工艺是我国采用较多的污水处理工艺技术之 一。贝尔氧化沟工艺，由我国自行设计、全套设备国产化，已有成功实沟和三沟式氧化 沟在中高浓度的中小型城市污水处理中也有应用。氧化沟工艺处理城市污水也较多【1 4 】。 从工程规模上看，一批大型污水处理厂的相继建成投产标志事业发展到一个崭新的 阶段。如：我国2 0 世纪最大的污水处理厂厂，处理规模1 0 0 万m 3 d ；目前全国最大的城市 污水处理厂上海正在设计之中，其规模为1 7 0 万m 3 d t ”】。 目前我国新建及在建的城市污水处理厂所采用的工艺中，活性污泥法仍为主流，占 8 0 以上，其余则为一级处理、强化一级处理、其他处理工艺相结合的自然生态净化法 等污水处理工艺技术。从国情出发，我国城市污水处理发展趋势【l q ： ( 1 ) 氮、磷营养物质的去除仍为重点也是难点； ( 2 ) 工业废水治理开始转向全过程控制； ( 3 ) 单独分散处理转为城市污水集中处理； ( 4 ) 水质控制指标越来越严； ( 5 ) 由单纯工艺技术研究转向工艺、设备、工程的综合集成与政策、标准的综合性 研究； ( 6 ) 污水再生利用提上日程； ( 7 ) 中小城镇污水污染与治理问题开始受到重视。 3 东北师范大学硕士学位论文 1 3 课题提出背景 市政污水处理工程的建设具有投资大、施工难度大、建设工期长等特点，投资建设 一座污水处理厂必须首先进行细致深入的调查研究，在此基础上做出科学的规划和全面 的设计，然后精心组织施工，严格施工管理，才能在有限的工期内高质量、低投入的建 设完成一座能有效处理市政污水的污水处理厂。任何一个环节的疏漏都可能导致建设投 资的大幅增加或建成的污水处理厂无法实现污水处理达标排放的功能【1 7 】。 同时，建设完成的污水处理厂其生产运行也具有费用大、工艺复杂、管理要求高等 特点。尤其是目前我国的污水处理企业中普遍存在的生产运行费用居高不下这一现状， 导致许多污水处理厂由于经费紧张而出现开工不足，处理负荷远远低于设计建设处理规 模的现象。这样一方面使污水处理产业投资人( 主要为各地政府) 的资产使用率低，大量 资产闲置，经济效益低下。另一方面使得大量可以处理的污废水未经处理而直接排放， 污水处理厂的社会效益难以全面发挥【1 8 , 1 9 】。 目前我国对于市政污水处理厂( 工程) 的投资建设和生产运营的研究主要有两个特 点：一是以理论分析研究居多，二是以个案纵向研究居多。随着我国一些污水处理的新 工艺，新技术，新设备相继建设完成投入使用，对这些新的污水处理工艺在投资建设和 生产运行从实践上进行系统的总结，客观的分析评价，就变得极有必要，从而为今后污 水处理产业的投资建设者和生产经营者提供参考和指导【2 0 , 2 1 】。 长春市污水处理厂的建设和运营在我国北方城市中具有一定的代表性。目前市内已 经建成投产北郊、西郊和双阳三家污水处理厂。通过深入上述三家污水处理厂以及长春 水务集团有限公司、环保局等相关职能部门调查研究，收集和整理了部分建设和生产实 践当中的原始数据，在此基础上，对三家污水处理厂的污水处理效果进行分析和评价， 对各厂在投资建设和生产运营中的经济性进行分析总结，以期为污水处理厂今后的运营 管理提供参考。 4 东北师范大学硕士学位论文 第2 章污水处理厂工艺 自改革开放以来，长春市政府十分重视污水治理工作。2 0 世纪9 0 年代末，建成投 产了长春市北郊污水处理厂一期工程，设计污水处理能力为3 9 1 0 4 f f d 。为了与城市建设 和经济高速发展同步，有效地保护水资源，提高人民生活水平，改善投资环境，又陆续 修建了长春市西郊污水处理厂和双阳污水处理厂【2 2 2 3 1 。本章将介绍了这三个污水处理厂 各工艺具体的处理流程和重要的建造、运行工艺参数。 2 1 双阳污水处理厂 2 1 1 处理厂概况 长春市双阳区城区规划面积2 7 8k m 2 ，中心城区面积7 7 9k m 2 ，规划人口1 8 万人。由于 该区位于长春市水源地石头口门水库的上游，如果该区污水不能得到有效处理，将严 重影响长春市的饮水安全。在这一形势下，长春市政府于2 0 0 2 年投资建成了长春市双阳污 水处理厂。 长春市双阳污水处理厂位于长春市饮用水源地上游，由中国市政工程东北设计研究 院设计，采用循环式活性污泥法c a s t 工艺，设计规模为2 5 0 0 0 m 3 d ，占地3 2 公顷。 二级处理采用c a s t ( c y c l i ca c t i v a t e ds l u d g et e c h n o l o g y ) i 艺【2 4 】。主要处理长春市双阳 区的生活污水( 约占总水量的8 0 ) 以及银瀑啤酒厂工业废水( 约占总水量的2 0 ) 。 2 1 2 工艺流程 l 、设计水量与水质 主要设计参数：污水处理厂的设计进水水质为：c o d = 4 2 0 m g l ，b o d s = 2 0 0 m g l ， s s = 2 2 0 m g l ，n h 3 - n - - 2 5 m g l ，t p = 5 m g l ，污水处理后排入双阳河。为防止下游水 源地污染，处理出水需达到城镇污水处理厂排放标准( g b l 8 9 1 8 - 2 0 0 2 ) 的一级b 类 标准：c o d _ 6 0 m g l ，b o d s _ 2 0 m g l ，s s 2 0 m g l ，t p i 5 m g l ，当t 12 时， n h 4 - n 1 2 时，n h 4 n _ _ s m g l 。 设计流量：2 5 万m 3 d 。污泥负荷：o 1 6 4 k g b o d 5 ( k g m l v s s 。d ) 。污泥浓度：3 5 0 0 m g l 。 好氧污泥龄：1 4 d 。回流比：2 0 。 2 、工艺流程 工艺流程见图2 1 5 东北师范大学硕士学位论文 图2 1 双阳污水处理厂工艺流程 城市污水管网收集的污水首先进入切换井，经污水提升泵房、粗格栅、细格栅、曝 气沉砂池后进入间歇式循环反应池，经处理后加氯排入双阳河。剩余污泥经机械浓缩脱 水后外运卫生填埋。 工艺包括以下几个处理系统： ( 1 ) 污水提升及预处理系统：包括厂内提升泵房、粗细格栅、曝气沉砂池； ( 2 ) 生化处理系统：包括c a s t 生化池、鼓风机房； ( 3 ) 消毒及化学除磷系统：包括加氯间、接触池。 ( 4 ) 污泥脱水系统：包括污泥调节池、污泥脱水间。 3 c a s t 反应器 ( 1 ) c a s t 反应器基本构造 c a s t 池分成4 个长方形池。单池由生物选择器、厌氧区、好氧区三部分组成。厌 氧区与好氧区隔墙底部设8 0 0 x 8 0 0 m m 连通孔。每池好氧区中部一侧设有污泥泵 ( q = 1 5 0 m 3 m ) 负责排泥和污泥回流。单池设l 台手电两用进水启闭机、1 台电动进气 蝶阀、l 台污泥回流阀、l 台污泥排放阀、1 台放空阀、l 台旋转式滗水器，最大滗水深 度1 3 m 。在单池的好氧区设溶解氧测定仪1 台、污泥界面仪一台、超声波液位计一台。 ( 2 ) 生物选择器设计 由于出水影响长春市饮用水源，必须考虑脱氮除磷，因此将生物选择器设计为厌氧 选择器，回流污泥按最大处理量的2 0 考虑。 ( 3 ) 好氧区设计 好氧区设计污泥龄为1 4 d ，污泥负荷取0 1 6 4k g b o d 5 ( k g m l v s s d ) ，污泥浓度为 3 5 0 0 m g l ，每日产生剩余污泥6 0 0 0 k g 。 c a s t 生化池示意图如图2 2 所示f 2 5 1 。 6 东北师范大学硕士学位论文 图2 - 2c a s t 生化池示意图 ( 4 ) 生化池运行方式 c a s t 池按周期运行。正常水量时，生化池每天运行6 个周期，每周期4 h ，具体工 况为：2 h 进水、曝气、回流，l h 沉淀，1 h 撇水、排泥、闲置。4 个池顺序轮流工作， 单池间歇进、出水，但整体上是连续进、出水。运行周期见表2 1 。 表2 1生化池运行周期表 注：j 一进水b 一曝气h 一回流c 一沉淀p 一撇水n 一排泥一闲置 2 1 3 污泥处理 生化池设计排泥量7 5 0m 3 d ，含水率9 9 2 。污泥调节池池容9 0m 3 ，内设2 台离 心污泥泵，1 用l 备，1 台搅拌器。池内设液位计，数据就地在污泥脱水间显示，并远 传至中控室控制污泥泵开停。污泥脱水车间内设转桶浓缩带式压滤一体机2 套，1 用l 备，滤带宽：1 1 m ，最大处理能力4 0 m 3 h ；絮凝剂为聚丙烯酰胺，配制浓度为0 2 3 。 处理后污泥含水率小于8 0 。 7 东北师范大学硕士学位论文 型婆医斗巨巫丑压垂n 洲r 运 图2 3 双阳污水处理厂脱水流程图 2 2 北郊污水处理厂 2 。2 1 处理厂概况 长春市北郊污水处理厂包括有四期工程，一期工程始建于1 9 9 7 年5 月，2 0 0 0 年1 2 月建成并投入运行，为一级处理工程，占地3 2 顷；二、三、四期工程为污水升级改造 及污水再生利用工程【2 6 1 。该工程包括三部分：对已有的规模为3 9 1 0 4 m 3 d 的污水一 级处理( 即一期工程) 进行改造；新建规模为3 9 1 0 4 m 3 d 的污水二级处理构筑物； 新建规模为1 0 x1 0 4 m 3 d 的“中水回用构筑物和配套的输水管线”。 一期工程的一级处理工艺满足不了城市污水处理要求，二、三、四期工程采用改良 a 2 o 工艺，其生物池为推流型，由前置反硝化段、厌氧段、缺氧段和好氧段组成，和 传统的a o 工艺相比可以获得一个比较稳定的氮和磷的去除率。 2 2 2 工艺流程 1 设计水量与水质 北郊污水处理厂一期工程设计水量为3 9 x 1 0 4 m 3 d ；二期工程处理规模为 1 3 x 1 0 4 m 3 d 、污水再生规模为1 0 x 1 0 4 m 3 d ；三期工程的污水处理规模为1 3 x 1 0 4 m 3 d 、以 及改造后的一级处理规模3 9 x 1 0 4 m 3 d ；四期工程的污水处理规模为1 3 x 1 0 4 m 3 d 。设计水 质如表2 2 ： 表2 2 一级处理进、出水水水质指标单位：m g l 8 东北师范大学硕士学位论文 2 工艺流程 ( 1 ) 一级处理工艺：污水经粗格栅、污水提升泵房、细格栅间、涡流沉砂池、初 次沉淀后直接排入伊通河；初沉污泥和浮渣经离心脱水后外运。 ( 2 ) 二级处理工艺：采用的是改良型a 2 o 工艺，在厌氧池之前设置了厌氧缺氧 调节池，来自二沉池的回流污泥和l o 左右的进水进入该池，微生物利用1 0 进水中的 有机物去除所有回流中的硝态氮，以消除硝态氮对厌氧池的不利影响，从而保证厌氧池 稳定性，强化除磷效果。 除磷 一 1r1r 调厌缺好 j 接 1r l _ - r - l 节氧 氧氧 沉触 池池池池池池 j 下 鼓风机房 污泥回流 行 1 r 一泥 机 污 r 还一泥 械 脱 泵 水 房 间 图2 - 4 二级处理工艺流程 排 入 伊 通 河 以上工艺包括了以下几个处理系统： 污水提升及预处理系统：包括厂内提升泵房、粗细格栅、涡流沉砂池、初次沉淀池； 生化处理系统：包括调节池、厌氧池、缺氧池、好氧池、鼓风机房、二沉池； 消毒及化学除磷系统：包括加氯加药间、接触池； 污泥脱水系统：包括污泥泵房、污泥机械脱水间。 3 北郊污水处理厂的a 2 o 工艺 传统a 2 o 工艺，适合于污水碳源较为充足的情况，通常是t k n c o d 0 0 8 ，由于 长春北郊污水处理厂t k n c o d = 0 1 0 9 ，碳源不是很充足，在此特殊条件下，采用微生物 方法脱氮的同时达到很好的除磷效果是比较困难的。原水碳源不足导致a 2 o 工艺缺氧 段反硝化进行不充分，出水中n 0 3 - n 浓度较高，大量的n 0 3 - n 随回流污泥进入厌氧段 9 东北师范大学硕士学位论文 并在那里进行反硝化，迅速消耗c o d ，抑制厌氧段磷的有效释放，因此在好氧段的吸 收作用也就不能很好的完成，导致了除磷效果不佳。因此，对二、三、四期工程采用改 良型a 2 幻工艺，这种工艺的特点是：在碳源不是十分充足、反硝化程度不高的情况下 仍可获得较好的除磷效果。二、三、四期工程各有一组生物反应池，每组由4 座厌氧、 缺氧、好氧生池组成，共1 2 座，单座生物池分为2 个廊道，设计及尺寸如下： 单池尺寸：l x b x h 有效= 10 0 3 m 2 8 3 m x 7 o m 总设计流量： q = 3 9 0 0 0 0 m 3 d 单池设计流量： q - - 3 2 5 0 0 m 3 d 总泥龄： 混合液悬浮固体浓度： 污泥负荷： 平均流量下停留时间： 其中： 前置反硝化段停留时间： 厌氧段停留时间： 缺氧段停留时间： 好氧段容积： 内回流比： 标准状况下最高时需氧量 s i n 2 4 d m l s s = 4 0 0 0 m g 1 f m = 0 0 6 k g b o d k g m l s s t = 1 4 3 h t 三1 h t - l h t = 5 5 h v = 6 8h r 内= 2 0 0 6 2 9 7 k 9 0 2 h a 2 2 3 污泥处理 污泥处理方法的选择与污水处理方案、规模、当地条件、环保要求、运行费用、 维护管理及污泥处置方法等因素有关。污泥处理方法通常分为两种： 1 对于在污水处理工艺中泥龄较长、污泥性质稳定的污泥处理，可采用直接浓缩、 脱水的方法处理。 2 对于在污水处理工艺中泥龄较短、污泥性质不稳定的污泥处理，通常采用的方 法为污泥消化处理，消化处理分为好氧消化和厌氧消化，国内普遍采用厌氧消化。经消 化后的污泥进行浓缩脱水。 根据国家城镇污水处理厂污染物排放标准( g b l 8 9 1 8 2 0 0 2 ) 的要求，污泥应进行 稳定化处理，本工程二级处理工艺采用总泥龄为2 4 天的改良a 2 o 工艺，污泥基本稳定， 为节省工程投资、降低运行费用，污泥处理采用直接浓缩脱水后外运填埋方案。 2 2 4 其他工艺 该工程采用液氯消毒工艺，对二级处理和中水回用均采用此工艺。由于东北气候寒 冷，除采用生物除磷外，必要时需要辅助以季节性的化学除磷，药剂投加方式为协同沉 淀，将药剂( 混凝剂采用聚合氯化铝) 投加在曝气池与沉淀池之间。工程在除臭工艺方 1 0 东北师范大学硕士学位论文 面采用培养特定微生物，通过污泥回流系统( 2 一l o ) ，使恶臭物质发生吸附、聚凝、结 合、重缩合、氧化还原等生化反应，最终得以去除。 2 3 西郊污水处理厂 2 3 1 处理厂概况 西郊污水处理厂位于长春市西郊，东临西环路，西接新开河，东南端与西郊一次 变电所隔溪相望。总占地为1 7h m 2 ，一期工程一次建成，规模为1 5 x 1 0 4 m 3 d 。建设项目 实际总投资为3 8 亿元( 包括西郊污水处理厂厂区、污水干管7 9 4 9 k m 以及与之相配套 的辅助设施) 。 西郊污水处理厂主要处理的是第一汽车厂排水区和长春市西南排水区的工业废水 和生活污水，从而消除以上两区对新开河的污染，使新开河排水系统的水污染得到根治， 消除水污染对沿岸人民造成的危害，同时有效控制松花江水系的污染。 西郊污水处理厂处理工艺采用厌氧一好氧活性污泥( a o ) - r 艺，主要处理第一汽车 制造厂和长春市西南排水区的工业废水( 占3 0 ) 和生活污水( 占7 0 ) 。a o 法生物脱氮 废水处理工艺于2 0 世纪8 0 年代初开发，是目前广泛采用的城市污水生物脱氮工艺之一， 它的优点是可以充分利用原水中的有机碳源进行反硝化，能有效的去除b o d 和含氮化 合物，使废水能达标排放。 2 3 2 工艺设计 1 污水处理部分 ( 1 ) 速闭闸井 速闭闸井建于污水处理厂进水渠道前段，其主要作用是在发生意外事故( 如停电 等) ，污水处理厂不能正常运行时，自动关闭速闭闸，使污水超越污水处理厂。 本工程设速闭闸井一座，平面尺寸为1 0 x 6 m ，深h = 7 2 0 m 。井内设两块闸板，其尺 寸为b x h = i 5 x 1 5 m ，配套电动启闭机的电机功率n = 3 7 k w 。 ( 2 ) 粗格栅间 粗格栅间设置于污水提升泵前，其主要作用是拦截大的污物，以保护污水提升泵不 受损害。粗格栅形式为回转式机械格栅，主要设计参数如下： 格栅数量：3 台( 2 用l 备) 设计规模：q = 2 2 9 m 3 s 过栅流速：v = 0 9 0 m s 栅条间距：b = 2 0 m m 栅条宽度：s = 1 0 m m 格栅安装角度：7 5 0 每台格栅设置一个过水渠道，渠宽b = i 5 0 m ，为了检修，在每个进水渠道的前后各 设一块提拔闸板。格栅采用机械除渣，每个格栅设一台除渣机，其功率n = 2 2 k w 。栅 l i 东北师范大学硕士学位论文 渣经皮带运输机运至栅渣压榨间，压榨脱水后外运。每天栅渣量为1 0 0 m 3 ，栅渣含水率 在8 0 左右。 格栅间内设一台电动单梁悬挂起重机，起重量 1 - 3 吨。 格栅除污机和皮带运输机的开停根据格栅前后的液位差进行控制，既可自动也可手 动。 在粗格栅间一层的一侧设置配电室及压榨间，压榨间内设两台压榨机，互为备用， 其功率n = 2 2 k w 。 ( 3 ) 污水提升泵房 污水经过粗格栅后进入污水提升泵房。污水提升泵房为地下式，与粗格栅间合建， 设计规模为q ：2 2 9 m a s 。水泵型式为潜水排污泵，共五台，四用一备。该水泵具有流量 大，扬程低，占地面积小，安装方便等特点。 单泵的技术参数如下： 流量：q = 2 10 0 m 3 h 扬程：h = 1 7 m 电机功率：n - - 1 8 5 k w 旱季在没有地面径流进入截流干管时，来水基本为城市污水，设计规模为 1 5 x 1 0 5 m 3 d ，这时泵的工作台数为三台，当有雨水进入截流干管时，设计规模为 1 9 8 x 1 0 5 m 3 d ，此时提升泵工作台数为四台。 污水泵的开停根据吸水池的液位进行控制。 ( 4 ) 细格栅间 细格栅设在污水提升泵之后，形式为转链式机械格栅，主要设计参数如下： 格栅数量：4 台( 3 用l 备) 设计规模：q = 2 2 9 m 3 s 过栅流速：v = 0 9 0 m s 栅条间距：b = 6 m m 栅条宽度：s = 1 0 m m 格栅安装角度：7 5 0 每个格栅设置一个过水渠道，渠宽b = i 5 0 m ，为了检修，在每个进水渠道的前后各 设一块提拔闸板。格栅采用机械除渣，每个格栅设一台除渣机，其功率n = 2 2 k w 。栅 渣经皮带运输机运至栅渣压榨间，压榨脱水后外运。每天栅渣量为1 0 0 m 3 ，栅渣含水率 在8 0 左右。 细格栅间内设一台电动单梁悬挂起重机，起重量t = 3 吨。 格栅除污机和皮带运输机的开停根据格栅前后的液位差进行控制，既可自动也可手 动。 在细格栅间一层的一侧设置配电室及压榨间，压榨间内设两台压榨机，互为备用， 其功率n = 2 2 k w 。 1 2 东北师范大学硕士学位论文 ( 5 ) 沉砂池 沉砂池采用涡流式，此式具有占地面积小，除砂、沉砂效率高等优点，在国内新建 的大型污水处理厂已被广泛采用。 本工程设涡流沉砂池四座，直径d = 3 2 m ，有效水深h = i 5 m ，表面负荷 q = 2 5 6 5 m 3 m 2 h ，停留时间t = 2 7 4 s ，设计能力为2 2 9 m a s 。 涡流沉砂池主要由以下几部分组成： 1 分离室：在分离室，污水沿切线方向进入涡流沉砂池。在池内设有可调速的搅拌 机而使池内的水保持环流，在重力作用下，使砂子下沉，并向中心移动，由于愈靠近中 心水流断面愈小，水流速度逐步加快，最后将沉砂落入砂斗。 2 贮砂室：圆柱形，直径d = 2 0 m ，h = 2 0 m ，位于沉砂池的底部，其作用是贮存分 离出来的砂。 每座沉砂池内设搅拌机一台，其作用是使水形成环流。搅拌机电机功率n = 0 7 5 k w ， 其驱动装置设在分离室的上方。 每座沉砂池设两台排砂泵( 1 用1 备) ，其流量q = 3 0 m 3 h ，h = 6 m ，n = i 7 k w 。每次 排砂的时间间隔为8 小时，排砂的时间为1 0 分钟。每座沉砂池设两台螺旋洗砂器( 1 用l 备) ，其流量q = 3 0 m 3 h ，每座沉砂池设一台砂水分离器，其流量q = 3 0 m 3 h 。 沉砂池进出水采用共用渠道。每座沉砂池进、出水渠上均设有提拔闸板。 ( 6 ) 初次沉淀池 本设计初沉池采用辅流式，中心进水，周边出水，直径3 4 m ，池边水深4 0 m ，表 面负荷1 7 0m 3 m 2 h ，共计4 座。 在4 座沉淀池中间设置一座集配水井，集配水并由集水井、配水井及配水槽组成。 涡流沉淀池出水渠出水进入配水井，经堰配水至配水槽，并由管道连接经初沉池进水管 进入初沉池。沉淀后的污水经三角堰跌入集水槽，然后再经初沉池出水管进入集配水井 的集水井，由集水井出水总管排入厌氧好氧曝气池。 初沉池排泥采用机械排泥，选用中心驱动、半桥式刮泥机( 附排除浮渣装置) ，污 泥由沉淀池底部的贮泥斗排至初沉污泥泵房，由于初沉污泥流量较小，只有3 0 0 m a d ， 如连续排泥，将导致排泥管管径过小，或管内流速过低，极容易堵塞，而且排泥管在沉 淀池下面，无法检修，因此采用间歇式排泥，增加单位时间排泥量，既可以加大排泥管 径，又可以增大管内流速，减少堵塞。每日排泥3 次，每次排泥时间为1 小时。浮渣责 由刮泥机在液面收集排至排渣井，再由排渣泵排至初沉池污泥房，与初沉污泥一同排至 消化池。每两座沉淀池设置一座排渣井，共计两座。 ( 7 ) 初沉污泥泵房 由于初沉污泥浓度较高，本设计采用隐藏叶片式离心泵3 台，2 台工作，1 台备用。 水泵参数：q = 5 0 m h ，h - - 3 6 5 m ，n = 3 2 5 k w 。 ( 8 ) 厌氧好氧曝气池 厌氧好氧曝气池的设计流量为1 7 6 m a s 。厌氧好氧曝气池分为两个系列，每个系列由 1 3 东北师范大学硕士学位论文 2 座a o 池组成，单池分为3 个廊道，每个廊道长为l o o m ，宽为6m ，有效水深为6 o m ，总池 高为7 o r e 。厌氧段和曝气段的设计容积比为1 ：3 。污泥回流采用潜污泵，以避免对回流 污泥充氧。好氧段采用膜片式微孔曝气器，厌氧段设水下搅拌器，同时也安装微孔曝气 器( 在必要时可按普通活性污泥法运行) 。 厌氧好氧曝气池内污泥负荷为0 2 4 6 k g b o d 5 k g m l s s d ，容积负荷为 0 4 9 3 k g b o d 5 m 3 h ，设计共计四座。 ( 9 ) 主要设计参数： 流量为1 5 x 1 0 4 m 3 d ；进水c o d 为3 4 0m g l ，b o d 5 为1 8 0m g l ，s s 为2 4 0m g l ，t n 为 2 0m g l ，t p 为2 6m g l 。出水水质执行城市污水处理厂污水污泥排放标准( c j 3 0 2 5 _ 9 3 ) 及污水综合排放标准( g b8 9 7 8 - - 1 9 9 6 ) 的二级标准，c o d 1 2 0 m g l ，b o d s 3 0 m g | l ，s s 3 0 m g | l o 污泥负荷为0 2 4 6 k g b o d s ( k g m l s s d ) ，容积负荷为0 4 9 3k g b o d s ( m 3 d ) ，水力停留 时间为8 h ，m l s s 为2 5 0 0m g l ，污泥回流比为1 0 0 。 2 3 3 工艺流程 西郊污水处理厂工艺流程详见图2 5 栅渣外运栅渣外运沉砂外运 -i i -i 鼓风机房 图2 5西郊污水处理厂厌氧好氧活性污泥法工艺流程图 城市污水经泵站输送至厂内，经粗格栅后进入泵房，由厂内潜水排污泵经细格栅 打到涡流沉砂池进行预处理，用于除去水中的悬浮物、飘浮物和砂粒。污水经沉砂处理 1 4 东北师范大学硕士学位论文 后进入初沉池，再由配水井进入生物反应池( 该池由缺氧和好氧两个区组成) 。污水经 生物反应池处理后进入二沉池配水井，由配水井配水至二沉池进行固液分离，出泥端设 有回流泵房、剩余污泥泵房，剩余污泥由泵送至浓缩池，然后进入脱水机房进行离心脱 水，泥饼外运，二沉池出水排入新开河。 上述工艺流程包括以下几个处理系统： 1 污水提升及预处理系统：包括厂内提升泵房、粗细格栅、涡流沉砂池； 2 一级处理系统：包括配水井、初沉池； 3 二级处理系统：包括生物反应池、二沉池； 4 污泥处理系统：包括污泥调节池、污泥脱水间。 2 3 4 污泥处理 污泥处理区包括污泥浓缩、污泥消化、污泥脱水、沼气储存及其附属构筑物。其中 污泥消化池、消化控电室、沼气储柜在污泥处理区内应与其它构筑物相对分开。污泥脱 水间是厂区污泥处理的终点，也是污泥外运的起点，有足够的污泥堆放场地，方便污泥 外运。 东北师范大学硕士学位论文 第3 章污水处理效果分析 3 1 引言 3 1 1 分析内容 论文拟从普通污染物的