污水處理廠工藝選擇案例綜述1.1污水可生化性分析當采用生物法對污水進行處理時，為保證污水處理效果需要盡量滿足微生物對營養物質的需求，如水中的污染物質配比、碳源含量等都應滿足一定的要求。下面根據污水來水水質對其可生物處理性進行分析。表4-1進水水質各污染物配比表項目BOD5/CODcrBOD5/TPBOD5/TN數值0.6522.43.73指標0.3017.001.00（1）BOD5/CODCrBOD5/CODCr是科生物降解碳占可化學降解碳的比例，從一定程度上反應了污水中微生物可以進行利用的碳的含量，結合其簡易的測定方法，該指標在鑒定污水可生化性時最為常用。一般認為該指標數值與污水可生化性的關系如下表：表4-2BOD5/CODCr與污水可生化性情況BOD5/CODCr污水可生化性≥0.45易生化≥0.3可生化<0.3較難生化≤0.25不易生化本污水處理廠設計進水中該項指標為0.65，表明易生化，適合采用生物處理方案。（2）BOD5/TNBOD5/TN是用于鑒別污水能否采用生物法進行脫氮處理的指標。生物處理過程中，脫氮的主要原理是件水中的氨氮進行硝化形成NO3-后，由污水中的含碳有機物為其提供電子進行反硝化，生成N2逸出到大氣中，從而達到降低污水中含氮量的目的。故BOD5/TN比值越大反硝化反應就進行得越徹底，根據電子轉移量進行計算，當BOD5/TN＞2.86時反硝化才能進行，翻閱實際運行資料發現，BOD5/TN＞1.0時才能使反硝化過程正常進行。本污水處理廠中進水BOD5/TN=3.73，碳源含量較低，本工程采用生物處理時應考慮設置碳源投加系統。（3）BOD5/TPBOD5/TP是用于鑒別污水能否采用生物法進行除磷處理的指標。進水中的BOD5污水中除磷菌用于獲取生存繁衍等活動所需能量的基質，故BOD5/TP是衡量污水能否進行生物除磷的重要指標，一般認為該值要大于17，比值越大，生物除磷效果越明顯。分析進水水質，本工程BOD5/TP=22.4，可以采用生物除磷工藝。根據生物脫氮的要求，生物處理系統水力停留時間、污泥停留時間應以脫氮為主，在生物處理單元后輔助以化學除磷。1.2主體工藝比選1.2.1脫氮除磷工藝目前，污水脫氮除磷工藝主要分為活性污泥法、生物膜法。其中生物膜法主要以曝氣生物濾池（BAF）為代表，但在國內外大型污水處理工程中應用較少，普遍以活性污泥法為主。我國應用較為成熟的生物脫氮除磷方法種類繁多類型多樣，根據池體的形狀、曝氣方法的選取、流態等的不同，其使用范圍和使用情況有所差異，實際應用時應根據具體情況進行比選。雖然形態各異，但各生物除磷脫氮工藝的基本原理都是進行厭氧、缺氧、好氧過程的交替循環為微生物提供脫氮除磷所需的環境。根據國內外應用情況，活性污泥法主要分為三大系列：SBR、氧化溝、A2O。SBR工藝在小規模污水處理中應用較為廣泛，可不用單獨設置沉淀池，且其對自控儀表要求更高，抗沖擊負荷能力較差，因此不予考慮。氧化溝與AAO工藝均具有脫氮除磷功能。針對本工程進水水質，C:N=1.0，相對較低，TN、NH4+-N指標相對較高，因此對脫氮的要求更高。本工程將A2/O工藝和氧化溝工藝作為污水處理的主要工藝進行。具體分析如下：方案一：A2/O工藝A2O工藝（即厭氧—缺氧—好氧活性污泥法）是傳統的活性污泥處理方法之一，污水經預處理、一級處理后與回流污泥一起進入厭氧池，這個階段主要進行的是除磷，由回流污泥進行厭氧釋磷；接著混合液進入缺氧池，在缺氧池中的反硝化細菌利用有機物中的電子，將內回流帶入的好氧池中產生的硝酸鹽通過生物反硝化作用轉化成氮氣逸到大氣中，達到脫氮的目的；接著混合液進入曝氣池，進行有機物去除、硝化作用和好氧吸磷。經過厭氧、缺氧、好氧三個階段之后的混合液進入二沉池將活性污泥與澄清液分離，分離后的活性污泥一部分回流至厭氧池，一部分送至污泥處理系統進行處理，澄清液則經后續深度處理后進行排放。方案二：氧化溝工藝卡魯塞爾氧化溝主要采用立式曝氣機作為主要供氧設備，表曝機的作用可以保證足夠的混合液渠道流速，表曝機與分隔墻的布局使表曝機可以將混合液從下部提升至上部并在曝氣區內推進到下游，使混合液與原水得到充分混合，形成豎直方向上的紊流狀態的同時又具有推流式的某些特征。氧化溝的主要特點是：由于池體較大、較深而使得正常進水狀態時，溝中的流量為進水流量的幾十上百倍，從而具有較強的耐沖擊負荷能力并能減小池體的占地面積，降低建設投資；由于具有推流式的特征使得溝中污水在流動時能形成良好的絮凝提，有利于后續進行沉淀去除其中的懸浮物得到澄清液；由于運行設備較少，功能較簡單，設備的管理維護工作量隨之降低。針對以上兩種工藝特點論述，下面就兩種工藝做詳細的技術經濟比較。表4-2工藝特點比較比選方案方案一方案二方案名稱A2/O氧化溝曝氣方式鼓風曝氣機械曝氣工藝特點采用鼓風機供氣，微孔曝氣器曝氣后氧利用率高。由于采用回轉式，同時具有推流和完全混和二種狀態。采用表面曝氣機供氧，氧利用率較鼓風曝氣低。運行管理設備及構筑物較多，運行管理相對復雜及要求高。設備少，管理簡單，方便。水質情況出水水質穩定，可針對水質變化調控較易出水水質較穩定，針對水質變化調控不易能耗較低較高設備設備種類及數量相對多設備種類單一，數量較少。運行費較低較高占地池深較深，占地較小池深較淺，占地較大對當地低溫環境適應性池深較深，表面積較小，熱量損耗小；底部曝氣，液面較平靜，和大氣熱交換較少；鼓風曝氣，通過風機增壓后氣體熱量可傳遞給液體，有利于保溫。池深較淺，表面積較大，熱量損耗大；表面曝氣，液面攪動劇烈，和大氣熱交換較大；機械曝氣，冬季低溫時，氣體溫度比池中水溫低，不利于保溫。表4-3綜合因素比較表比選方案方案一方案二方案名稱A2/O氧化溝C處理效果好好N處理效果好好P處理效果較好較好運行可靠性好好忍受沖擊負荷能力較好較好操作管理較復雜一般構筑物數量較多一般污泥量一般一般剩余污泥濃度較高較高污泥穩定性較穩定較穩定構筑物占地較小較大基建投資較小較大運行費用較低較高與一、二期結合性較好較差工藝流程一般一般曝氣形式微孔鼓風曝氣葉輪機械曝氣供氧利用率較高一般內回流比100％~200％無外回流比50％~150％50％~150％運行調控方便較方便工程實例很多一般規模適應性最廣較廣綜合評價好較好通過上述工藝特點、經濟指標、綜合因素等各方面比較，根據當地實際情況（現狀污水廠已采用A2/O工藝），結合工程規模，本工程中脫氮除磷工藝選擇“方案一：A2/O工藝”。1.2.2深度處理A2/O工藝在國內污水處理廠的應用形式較多，但總體可分為兩類，一類是以生物處理與沉淀分離的組合形式，即A2/O+二沉池+深度處理。另一類，是以A2/O+MBR為代表的類型，即利用A2/O工藝的處理原理，同時結合超濾膜的過濾截留作用。由于A2O+二沉池工藝出水需要進一步深度處理，方可滿足出水水質要求；而A2/O+MBR工藝出水僅通過消毒后，即可滿足出水水質要求。可以看出，兩種工藝主要的差別在于A2O+二沉池工藝需要深度處理，其他方面兩者有相似之處：輔助化學除磷、輔助碳源投加、尾水消毒、污泥處理、除臭等。經過A2/O除磷脫氮工藝之后，污水中的BOD、COD、氨氮及總氮基本達到一級A出水水質標準，深度處理工藝主要考慮進一步去除SS、總磷。根據此要求確定了A2/O+MBR工藝、A2/O+終沉池+磁混凝沉淀工藝兩種使用較為成熟的組合形式進行比選。表4-4深度處理工藝比選比較項目A2/O+MBR工藝A2/O+終沉池+磁混凝沉淀工藝處理效果工藝成熟，出水水質好，可用于城市綠化及企業回用工藝成熟，出水水質好，深度處理設備性能較高時，可用于城市綠化及企業回用占地面積較小由于本工程用地面積非常緊張，因此該部分的優勢比較明顯較大在用地面積較為緊張的情況下，劣勢較為明顯施工周期構建筑物數量及體量較少，施工周期較短構建筑物數量及體量較多，施工周期較長自動化程度及運行管理自動化程度高，運行管理方面工藝流程較長，全流程控制較難達到，運行管理較復雜從以上分析及比選可以得出：1）A2/O+MBR工藝工程投資較高，運行成本略高于A2/O+終沉池+磁混凝沉淀工藝。但從工程總投資、投資回報率角度來看，兩個工藝的差距并不太明顯，均在可接受的范圍內。2）A2/O+MBR工藝出水水質遠高于A2/O+終沉池+磁混凝沉淀工藝，出水水質優越，尤其是BOD5、SS、NH4+-N等指標。無論是從感官還是水質檢測數據來看，A2/O+MBR出水更加容易被再生水回用用戶接受。從這方面出發，更加優越的水質決定了本工程項目投資收益風險的大小。從兩個方案的收益率來看，均能滿足行業可接受的投資回報水平，從風險規避方面以及應用新技術、提供更加優越的水質角度考慮，A2/O+MBR工藝更加占優。3）A2/O+終沉池+磁混凝沉淀流程較長，構建筑物數量多，如輻流式二沉池等構筑物施工難度較大。相對之下，MBR工藝流程短，構建筑物數量少，施工進度及難度均具有優勢。4）與A2/O+終沉池+磁混凝沉淀工藝比較，A2/O+MBR工藝占地面積較小，更符合本工程占地面積較為緊張的現實情況。綜上，本擴能工程工藝采用A2/O+MBR作為核心處理工藝。1.3消毒方案選擇目前國內常用的消毒方法有液氯消毒、二氧化氯消毒、紫外線消毒等。（1）液氯消毒液氯溶于水后產生的次氯酸根（ClO-）在酸性條件下具有較強的氧化能力，能夠對水中的細菌和病原體等進行殺滅，起到消毒作用。液氯消毒具有殺菌效果可靠、制備簡單、價格低廉等優點，但水中余氯可能會與有機物反應生成有毒有害物質，影響水體健康，對人體造成威脅。（2）紫外線消毒紫外線消毒的原理是利用紫外光中的殺菌波段（波長180nm-380nm）破壞水體中微生物的蛋白質和DNA的空間結構，使其失去繁殖能力或復制能力，從而達到去除水中致病體的目的。紫外線消毒所需的接觸時間很短，不需要投加化學藥劑，從而對水的物化性質影響較小，具有操作簡單、反應迅速等優點，易于管理和實現自動化。（3）二氧化氯消毒二氧化氯具有較強的氧化性，殺菌能力強且在水中中可以持續持續殺菌，，效果可靠。但二氧化氯儲存困難，在實際應用過程中需要現場制備，操作管理要求和運行費用較高，且具有一定的危險性。綜上，紫外線消毒工藝成熟，操作簡單、反應迅速，易于管理和實現自動化。同時，紫外線消毒工藝占地面積小，適合本工程用地緊張的現實情況。因此，本工程采用紫外線消毒工藝。1.4污泥處理方案1.1.1污泥濃縮在污水廠運行過程中膜池排出污泥含水率很高，約為99%~99.6%。對污泥進行濃縮處理可以使其含水率降為95％～97％，體積大為減少，從而也可大大地減輕后續處理構筑物和設備的工作負荷，提高處理效率。污泥的濃縮方法有主要重力濃縮（包括間歇式和連續式）、機械濃縮和氣浮濃縮等。大型污水處理廠為節約用地，多采用連續式重力濃縮或機械濃縮。重力濃縮池通過中心柱上的進水口和圓形的配水井進行配水。固液混合物沿徑向進入到濃縮池中，浮渣和漂浮物由表面刮渣器收集到池邊的浮渣箱，并由浮渣管排出。較重的固體沉淀到池底由耙架收集并由排泥管排出池外。上清液由池邊溢流，充足的停留時間使得固體得到很好的沉淀。機械濃縮是采用污泥濃縮機對污泥進行脫水。重力濃縮和機械濃縮方案的對比見下表：表4-5重力濃縮和機械濃縮方案對比表方案優點缺點重力濃縮1、濃縮機械比較簡單；2、能耗低；3、出泥含水率穩定。1、停留時間較長；2、占地較大機械濃縮1、調節簡單；2、占地小；1、能耗高；2、設備費用較高。3、運行費用高本工程采用機械濃縮，它運行管理方便、固液分離效果穩定，是較理想的污泥濃縮工藝。1.2.2污泥處理工藝本工程要求使生物反應池的剩余污泥脫水至80%，然后運送至X污泥集中處置中心處理，目前將含水率降至80%的脫水方式里使用較為廣泛的有壓濾脫水和離心脫水，以下就常用的壓濾和離心脫水方式作具體論述。帶式壓濾脫水可分為濃縮、脫水機自清洗三個階段。離心式污泥脫水機的主要原理是利用固液兩相的密度差，在高速旋轉的狀態下使得固相顆粒的加快沉降，從而實現固液分離。表4-6各類脫水機對比分析表脫水方式優點缺點適用范圍板框壓濾機1、間歇脫水；2、液壓過濾。1、濾餅含固率高；2、固體回收率高；3、藥品消耗少，濾液清澈。1、間歇操作、過濾能力較低；2、基建設備投資大。1、其它脫水設備不適用的場合；2、用于需要減少運輸、干燥或焚燒費用，降低填用地的場合。帶式過濾機1、連續脫水；2、機械擠壓。1、機器制造容易，附屬設備少，投資、能耗較低；2、連續操作，管理簡便，脫水能力大。1、聚合物價格貴、運行費用高；2、脫水效率不及板框壓濾機；3、開放設計，有臭味。1、特別適合于無機性污泥的脫水；2、有機粘性污泥脫水不宜采用。離心機1、連續脫水；2、離心力作用。1、基建投資少、占地少，設備