天宇科技园污水处理工艺选择分析.pdf

2 0 1 3 午 1 2 月第 1 2 期 城 市道桥 与防洪 防洪排水 9 7 天宇科技园污水处理工艺选择分析 武照远 ( 天 津市市 政工 程设计 研 究院 ， 天津 市 3 0 0 0 5 1 ) 摘要 ： 静海 县天宇科技 园污水 处理厂规模 为 1 5万 m3 d 。通过 对进水水 质水 量 的分 析 ， 对污水 处理工艺 的 比选 ， 确定 采用 合建式奥贝尔氧化沟工艺， 出水达到一级 B标准， 有关经验可供相关专业人员参考。 关 键词 ： 污水处理 ； 奥 贝尔氧化沟 ； C A S T工 艺 中图分 类号 ： T U 9 9 2 0 3 文献 标识 码 ： B 文章 编号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 3 ) 1 2 0 0 9 7 0 3 1 工程概 况 3 进 水水质 分析 静海天宇科技 园污水处理厂规模为 1 5 万 m3 d ， 占地 4 0亩 ，采用 了合建式奥贝尔氧化沟工艺 ， 抗 冲击符合能力强， 出水达到一级 B标准， 符合国家 和天津市的地方排放标准 。 2 进出水水质 天宇科技 园是一个高科技工业 园区 ，污水 主 要 来 自工厂企 业排放 的工业废水 ，生活污水 所 占 比例相对较低 ， 污水 中污染物浓度高 ， 一天内水质 波动范围较大。 根据对 园区总排 污 口污水 的监测 报告分 析 ， 主要污染指标平均值如下 ： C O D： 4 4 8 m g L ， B O D： 2 4 0 mg ， L， 氨氮 ： 2 2 5 m L， 总磷 ： 0 4 0 m L 。从该 数据看 出 ，污染物浓度相对一般城市污水处理厂 进水污染物浓度高。考虑到园区招商 尚未完成 ， 未 来人住企业类型尚不能确定，其排水水质也存在 较大可变性 ， 因此在确定本厂设计进水水质时， 必 须考虑这种可变性 ， 预 留适当发展空间。根据上述 分析和参考其他类似工程 ， 确定进水水质 ， 见表 1 ， 出水水质执行国家一级 B标准。 表 1 进 出水水质标 准 收稿 日期 ： 2 0 1 3 0 8 1 6 作者简 介 ： 武照 远 ( 1 9 7 8 一) ， 男 ， 山西 孝义人 ， 高 级工 程师 ， 从 事 给排水设计 工作 。 目前 ， 城市污水的处理技术发展较快 、 类 型较 多 ， 一般分为物理化学法和生化法 。考虑到城市污 水处理厂规模较大 ， 用物化法很不经济， 所以一般 均采用生化法 。污水处理厂能否进行生化处理主 要取决于污水处理厂的进水指标 。 ( 1 ) B O D J C O D 比值 B O D J C O D值 是判定 污水 可生 化性 的最 简便 易行和最常 用的方法 。一般认 为 B O D d C O D 0 4 5 可生 化性较好 ， B O D J C O D 0 3可生化 ， B O D 5 C O D O 3较难生化 ， B O D J C O D 0 2 5不易生化 。 本工程 B O D J C O D =0 6 ， 可生化性较好。 ( 2 ) C N 比值 C N 比值是判别能否有效脱氮的重要指标 。 从 理论上讲 ， C N2 8 6就能进行脱氮 。 本工程进水水质 C N=6 ，可以进行生物脱氮 处 理。 ( 3 ) B O D g T P比值 B O D 4 T P比值 是鉴别 能否生物 除磷 的主要 指 标。一般认为该值要大于 2 O ， 比值越大 ， 生物除磷 效果越明显 。 本工程 B O D 5 rI 1P = 1 0 0 ， 生物除磷效果 明显 。但 是考虑 到工业废水水质变化大 ，所以仍设计化学 除磷处理以备水质恶化时使用。 4 污水 处理工艺选 择 4 1 常用污水处理工艺简述 ( 1 ) 普通活性污泥法 这是 国内外污水处理工程 中历史最长 ，使用 最广泛的一种方法。主要是通过微生物的吸附作 用和代谢作用去除有机污染物 ，达到污水净化的 目的。该方法具有 运行效果可靠 ， 出水水质稳定 ， 管理经验丰富 的优势 。在国内较 大型污水处理厂 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 9 8 防洪排水 城 市道桥与 防洪 2 0 1 3 年 1 2 月第 1 2 期 中采用普通活性污泥法的最多 ，保持正 常运行状 态 的比例也最大 。 ( 2 ) A O及 A 2 O工 艺 A O脱氮工艺采用前置缺氧反硝化的方式 ， 即 反硝化 反应器在前 ， B O D去 除和硝化反应 的综合 反应器在后 。后反应器 ( 好氧 ) 中的含有大量硝酸 盐的硝化液 回流到反硝化反应器 中，与原污水混 合 ，在缺氧 的状态下利用原污水 中的有机碳源进 行反硝化脱氮反应 。 A O除磷工艺采用前置厌氧的方式 ， 由前段的 厌氧池与后段 的好氧池 串联组合而成 。在厌氧条 件下 回流污泥中的微生物完成 释磷反应 ，进入好 氧池后在有氧条件下过量摄取磷 ，并通过剩余污 泥的方式将 摄取 的磷排出处理系统 ，从 而完成除 磷过程。 A 2 O是厌氧 一缺氧 一好氧生物脱 氮除磷工艺 的简称 ， 是通过厌 氧 、 缺氧 、 好氧三 种不 同的环境 条件和不同种类微生物菌群的有机 配合 ，达 到去 除有机污染物 、 脱氮 、 除磷功能的。 ( 3 )氧化沟工艺 氧化沟 ( O x i d a t i o n D i t c h )又名连续循环曝气 池 ，实际上是 由活性污泥混合液在一个首尾连通 的曝气沟渠 中循环流动而净化污水的工艺 。氧化 沟中的循环流量很 大 ，进入沟 内的原污水立即被 大量 的循环水所混合稀释 ，因此具有承受 冲击负 荷 的能力 ，对不易降解 的有机物也有较好 的处理 效果 ， 可满足 B O D 、 S S的处理要求 ， 其 出水水质优 于常规活性污泥法。由于氧化沟 的水力停 留时间 与泥龄都很长 ，悬浮状有机物在沟 内可获得较彻 底 的降解 ， 活性污泥产量少且趋于稳定 ， 一般可不 设污泥消化池 ， 只需浓缩脱水 即可 ， 这样简化 了工 艺流程 ， 减少了处理构筑物 。 常见 的氧化沟形式有 ： 卡鲁塞尔( C a r r o u s e 1 ) 氧 化沟 、 交替工作 氧化沟 、 O r b a l ( 奥贝尔 ) 氧化沟 、 一 体化氧化沟等 。 ( 4 ) 序批式活性污泥法( S B R法 ) S B R工 艺是 序 批 式 活 性 污 泥 法 ( S e q u e n c i n g B a t c h R e a c t o r ) 的简称 ， 又名间歇曝气 ， 它 的主体构 筑物是 S B R反应池 ，污水在这个反应池中完成反 应、 沉淀 、 排水及排除剩余污泥等工序， 使处理过 程大大简化。 S B R工艺包括传统 S B R工艺 、连续 进水连续 出水 的 D A T-I A T工艺 、 C A S T工艺 、 I C E A S工艺 、 U N I T A N K工艺 等 。 4 2 比选工艺的确定 普通活性污泥法产生的污泥不够稳定 ，需进 行污泥稳定处理 ， 对于 中小型污水处理厂 ， 这部分 投资和运行费用偏高 ， 且该工艺不具有脱 氮功能。 A O或 A 2 O工艺一般适用 于大型污水处理 厂 、 用 于小型污水处理厂有能耗高 、占地大等一系列缺 点 。S B R工艺 、 氧化沟工艺适用于小型城市污水处 理厂 ， 所以 ， 我们推荐将氧化 沟与 S B R做为本厂候 选工艺 。 氧化沟工艺 根据池 型和曝气设备有很多种类 型 ，考虑到奥贝尔氧化沟是一 种在技术上 比较先 进的水处理工艺 ， 并且在 国内已经有成功 的实践 ， 因此我们将奥贝尔氧化沟作为一种 比选方案。 S B R工艺有 很多种类 型 ， C A S T工艺 因为在 主 反应 区的前段加有一个厌氧选择段 ，因而可以有 效地防止污泥膨胀 、提高有机物和氮磷 的去除效 率 ， 处理效果稳定 ， 同时 C A S T工艺 系统 的 占地面 积相对较小 ，在基建投资和运行费用方面都很有 竞争力 ， 很适合于 中小型污水处理厂 。因此 ， 我们 把 C A S T工艺作为另一种 比选方案。 4 3 比选方案论证 ( 1 ) 奥贝尔氧化沟工艺 奥贝尔氧化沟是 由若干 同心沟道组成的多沟 道氧化 沟系统 ， 沟道平面呈 圆形 或椭 圆形 ， 具有完 全混合式及推流式 反应池 系统 的特征 ，耐 冲击负 荷 能力强 ，易于适应 多种进水情况和 出水要求 的 变化 ， 具有很强的灵 活性 。该工艺操作控制简单 ， 维护管 理方便 、通常情况下 只需定期为曝气机轴 承添加润滑剂即可。 典型的奥贝尔 氧化沟 由三个相对独立的 同心 椭园或圆形沟道组成 ，污水通过淹没式进水 口由 外沟道进入 ， 然后依 次进入 中间沟道和内沟道 ， 最 后由内沟流出， 至二次沉淀池。三个环形沟道相对 独立 ， 都是一个完全混合反应池 ， 它具有没有终端 的流线 ， 使进水在混合液中迅速扩散。在旋转曝气 圆盘的作用下 ， 混合液得到曝气 和有效 的混合。污 水在 每条 沟道 中要 经过 多次循 环才 进 入下 一 沟 道。因此完全混合反应池的这种串联型式 ， 可以兼 顾完全混合式与推流式的好处 。三个沟道 由于进 水负荷和供氧量 的不 同、溶解氧浓度形成 明显 的 梯度分布 ： 外沟溶解氧一般接近于 0 m g L ， 中沟溶 解氧平均为 1 m g L、 内沟溶解 氧平均为 2 m g L ， 从 而在 三个 沟道 内形成 了恒 定 的缺氧 区和好 氧 区 ， 为生物进行硝化和反硝化提供 了条件 ，达 到生 物 脱氮的 目的。而发生在外沟道的“ 同时硝化 反硝 化” 作用更加强了系统的脱氮功能 。另外在外沟道 内由于可保持溶解氧浓度为 0 m g L 、硝酸盐在厌 氧状态， 也可使微生物释放磷 ， 之后在好氧状态下 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3 年 1 2 月第 l 2 期 城 市道桥 与防洪 防洪排水 9 9 再对磷进行 过量 的吸收 ，达到 同时脱氮 和除磷 的 效果 。奥贝尔氧化沟如果设置内循环系统 、 脱氮率 可达 9 5 或 9 5 以上 。经过不 断的工艺发展和设 备改 良，现在全世界 已有 上千个城市污水 处理厂 和工业废水处理厂采用该工艺及其相关设备 ， 运 转 良好 ， 效果 显著。该工艺 流程简单 、 抗冲击负荷 能力强、 出水水质稳定和易于维护管理 。 由于处理 厂规模较小 ，可以采用氧化沟与二 沉池合建 的方式 ， 二沉池取 代了中心岛 ， 节约 了中 心 岛 的 占地 。 ( 2 ) C A S T工艺 C A S T工艺是 S B R工艺 的一种新的改进型式 ， 和其它 S B R工艺 的相 同之处是 ：采用曝气 与非 曝 气顺序周期 ，使用单一容器完成生物降解反应和 固液分离反应双重任务， 同时 C A S T工艺综合了推 流式活性 污泥法的初始反应条件 ( 具有基 质浓度 梯度和较高的絮体负荷 )和完全混合式活性污泥 法 的优点 ( 较强 的抗 冲击负荷 能力 ) ， 对于处理 复 杂多变 的城市污水和废水的除磷脱氮 十分有利 。 C A S T工艺和普通 S B R工艺的不 同之处是 ： 在 主反应池 的前段加一个 以厌 氧方式 运行的 厌氧选 择器 ， 由于这个 厌氧选择器 的存在 ， 进人选择器 的 污水 中的发酵产物 ( 进水 中溶解性 B O D所转化 的 V F A) 能在起始反应 阶段迅速被聚磷菌吸收并转化 成 P H B， 在 V F A的诱导下 细胞 内聚磷 经水解生成 正磷酸盐释放到水溶液中，这一环境条件使聚磷 菌 在微生 物生存竞争 中 占优势并 得 以大 量繁殖 ， 从 而实现 了生物活性 的选择性要求和 防止 了由于 丝状 菌繁殖 引起 的污泥膨胀 问题 。聚磷菌在好 氧 条件下 ( 主曝气 区处于曝气顺序时 ) 发 生 P H B的降 解 和磷 的过量 吸收 ， 形成聚磷污泥 ， 通过剩余 污泥 排放实现污水 中磷 的去除。 在 C A S T系统 中 ，还 可以实现 同时硝化反 硝 化 ， 根据测定 ， 由于微生物絮体中 自养菌和异 养菌 分布 的不 均匀性 ， 氨氮 的氧化 ( 硝化 ) 系在微生 物 絮体 的表面进行 ，而较高浓度梯度 的氨氮离 子可 以进入絮体 内部 。在 C A S T工艺运行 中， 对鼓风量 和溶解 氧的含量进行控制 ， 可使充水 曝气 阶段约 有 5 0 的时间其溶解氧含量接 近于零 ，约 3 0 的 时间溶解氧含量约在 1 mg L左右 ，约 2 0 的时间 溶解氧含量约在 2 mg L左右。溶解氧能否进入微 生物絮体内，取决于絮体大小和活性污泥的好氧 速率。一般情况下 ， 由于耗氧速度较快而溶解氧含 量不高， 因此溶解氧较难进入微生物絮体内。这样 就 在微 生物 絮体 内形 成 了微反 应 区 ( 微 缺 氧环 境) ， 使絮体内部发生反硝化作用， 因此 C A S T系统 可以出现曝气状态下的反硝化， 使反硝化 硝化同 时进行 ， 无需专设缺氧区和污泥回流系统 。 4 4 工程投资和技术经济比选 通过 工艺计算 和经 济分析对两种 工艺进行 了 比较 ， 比较结果见表 2 。 表 2 CA S T方案和奥贝 尔氧化沟方 案比较表 4 5 工艺方案的确定 经过上述 比较 ，两个 工艺虽然都可 以达到要 求 的处理效果 ， 但在相 同泥龄 的条件下奥贝尔氧化 沟工艺在单位 电耗 、 工程投 资等方面略 占优势 ， 而 且 ， 对于工业污水 而言 ， 其水质水量 的波动大 ， 奥 贝尔氧化沟抗 冲击符合能力远远强与 C A S T工艺 ， 因而采用奥 贝尔氧化沟工艺做为污水处理工艺 。 5结 论 工艺的选择是污水 处理项 目的关键 ，必须 通 过全方位的比选方能确定。选择适合工程特点、 满 足工程要求 的工艺 ，是最大 限度 的发挥污水处理 项 目社会效益和经济效益 的基础 。 参考 文献 1 】周雹 论 中小 型城市 污水处 理厂 工艺 选择 A 中 国环 境保 护产 业 发展战 略论坛论文集 c 2 0 0 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m