长春市西郊污水处理厂设计总结.pdf

2 0 0 3年 7月 第 2 3卷第 7期 工 业 水 处 理 I nd us t ria l 晒 t e r Tr e a t me n t J u 1，2 0 0 3 Vo 1 2 3 No 7 长春市 西郊 污水处 理厂设计 总结 王 显胜，方 正 宪，汤洁，黄 继 国(1 吉林大学环境S-程 系，吉林 长春 1 3 0 0 2 6；2 中国市政S-程东北设计研 究院，吉林 长春 1 3 0 0 2 6)摘要长春西郊污水处理工程采用厌氧 一好氧活性 污泥法工艺，对第一汽车制造厂排水 区和西南排水 区的 城市 污水 进行 处理，处理 规模 为 1 5万 m d，设 计 出水 标准 C O D c 1 2 0 m g L，B OD 5 3 0 m g L，对各 个 处 理构 筑 物 进行 了详 细 的设计。国 内外 已经 运行 的 污水 处 理 厂运行 经验 表 明，该 处理 厂 出水 可 以达标排 放。关键词厌氧 一好氧活性污泥法；污水处理；城市污水 中图分类号X 7 0 3 文献标识码B 文章编号1 0 0 58 2 9 X(2 0 0 3)0 70 0 6 1 一o 4 Ch a n g c h u n we s t s u b u r b p r o j e c t d e s ig n o f s e w a g e t r e a t me n t p l a n t W a n g Xi a n s h e n g ，F a n g Z h e n g x i a n ，T a n g J i e ，Hu a n g J i g u o (1 E n v i r o n m e n t a f P r e c t D e p a r t m e n t，j i l i n U n i v e r s i t y，C h a n g c h u n 1 3 0 0 2 6，C h i n a；2 e C h i n e s e N o r t h e a s t Mu n i c i p a l E n g i n e e r i n g D e s i g n I n s t i t u t e，C h a n g c h u n 1 3 0 0 2 6，C h i n a)Ab st r ac t：Ut i l i z i n g a n a e r ob i c a e r o b i c a c t i v a t e d s l u dg e p r o c e s s，s e wa g e f r o m t h e dr a i na g e o f The FAW Gr o u p Co r p o r a t i o n o f Chi n a a n d t h e s o u t hwe s t dr a i na g e i s t r e a t e d i n Th e W e s t Su b ur b Se wa g e Tr e a t me n t P l a nt I t s c a pa c i t y o f t r e a t me nt i s 1 5 0 0 0 0 t o n s e wa g e e v e r y d a y Af t e r t r e a t me n t，wa t e r q ua l i t i e s a r e CODc 1 2 0 mg L，BOD53 0 mg L I t i nt r o d uc e s t he d e s i g n o f e a c h b ui l d i ng i n d e t a i l Ex p e rie nc e s o f do me s t i c a n d f o r e i gn s e wa g e t r e a t me nt p l a nt s i n d i c a t e t h a t t h e wa t e r fro m t he W e s t S ub ur b S e wa g e Tr e a t me n t P l a nt c a n me e t wa t e r qu a l i t y s t a n d a r d s Ke y wor d s：a n a e r o b i ca e r o b i c a c t i v a t e d s l u d g e p r o c e s s；s e wa g e t r e a t me n t；mu n i c i p al s e wa g e 长春市西新开河完全是接纳 西南排水 区和汽 车 厂排水 区城市 污水 的污水沟。从 汽车厂排 出口到西 新水库段，枯水期 C OD 0高达 1 5 9 3 mg L，超标 1 0 5 倍；B O D 达 9 9 7 mg L，超标 2 4 8倍。造 成污水 灌溉 区农 产品质量下降，地下水受到严重 污染，癌症发病 率增 高，致使新 开河、伊通河 乃至松花江水 系均遭 受 严重污染。西新开河 的严 重污染状况 已经成 为制约 第一汽车制造厂 和充满 活力 的高新技术开 发区两个 排水 区域经济 发展 的重要 因素。另 外，如果 上述 两 区的污水 得不到治 理，伊通 河乃 至第 二松 花江将 受 到严重 污染。将使投人数亿元建成 的北郊污水处理 厂失 去其 意义，使 北郊 污水处 理 工程 建设 投资难 以 发挥 其经济效益、社 会效 益 和环境 效益。建设 西郊 污水 处理厂 已到了刻不容缓 的程度。1 污 水 处 理 工 艺 设 计 1 1 设 计 方 案 根据 污水综合排放标准 G B 8 9 7 8-1 9 9 6中二 表 3 两种处理 工艺成本 对照 3 结论 Mt 6净水剂处理 工艺与传统 的石灰乳 中和处 理 工艺相 比，具有耐 负荷 冲击 能力 强、处理 速度 快、工 艺简单、重金属离子去 除率高、处理成本 低且无二次 污染 等明显 优势，经济 效益、社 会效 益均 较 为显著。该工 艺在冶金工业废水处理 中有较 大的推广应用价 值。由表 3数据 得到，水价 以 1 t 计，装置年运行 作者简介 彭时贵(1 9 6 7一)，1 9 8 9年 毕 业 于湘 潭 大 学 化学 系。以 3 3 0 d计，1 a可 节约 的水 费为 3 9 6万元，另外，处 E m a i l：p e n g h i g u i h o t m a i l 一。理成本 降低，1 a可 节 约费 用为 3 8 2万 元，两项 合计 收稿日 期 2 0 0 2 1 2 2 4 7 7 8万 元。一6l 一 维普资讯 http:/ 经验 交流 工 业水处理 2 0 0 30 7，2 3(7)级排放标准，西郊 污 水 处 理 厂处 理 流 程包 括：预 处 理、一级处理、二级处理及污泥处理 四大部 分。1 1 1 预处理方 案 预处理包括 的构筑 物主 要有 粗格栅 问、细格栅 问、沉 砂池 等。粗、细格 栅属 于简单 的机 械设备，文 中对其形式不作深入讨论。目前，国 内外普遍采用 的沉砂池 有：平 流式沉砂 池竖流 式 沉砂 池、曝 气沉砂 池、涡流 沉砂 池(比氏 和钟 氏)等。竖 流 式 沉砂 池 则 很 少 在 污 水 厂 中 使 用，传统平 流式 沉砂池 进入 2 O世 纪 8 O年 代后越 来 越多地被曝气沉砂池所代替。曝气沉砂 池在运行 中 也存在着一定 的问题，由于旋 流速度 在操 作 中难 以 测定，只能通 过调 节曝气量来控制，但气量调节难 以 掌握，从操作 环境 看，由于曝气 沉砂池 的操作环境较 差，特别是 夏季对 空 气 的污染 较大，另 外，如 果不设 消泡设施，会有相 当多 的悬浮 物随 泡沫 带 出池体 而 污染环境。2 O世纪 9 O年代以后，随着 国外设 备 的引进，钟 氏涡流式沉砂 池 在 城 市污 水处 理 厂 得 到 广 泛地 应 用，其具有节省 占地 面积及 土 建费用、降低 能耗、改 善运行条件、操作 环境好、设 备运行可靠等优点。其 除砂效率 高，能够 使 9 5 的砂 粒 得 以沉 降并 以可 靠、便捷 的方式排 出池外。同时通过 叶 轮 的旋转 和 气提除砂 能够有 效 的分离 附着在 砂 粒上 的有 机物，将其送 回到污水 中，钟 氏沉砂 池 的结 构见 图 1。钟 氏、比氏两种涡流式沉砂池在池 型、除砂 以及提砂 方 式上有很 大的区别，孰 优孰 劣 目前 国 内仍无 第一 手 的对 比测试 资料，但 考 虑到 长春 北郊 污水处 理 厂采 用 的钟 氏涡流式沉砂 池 运行稳 定、可 靠，因此，西郊 污水 处理厂的沉砂池采用钟 氏涡流沉砂 池。图 1 钟 氏沉 砂 池 的 结 构 1 1 2一级 处 理 方 案 一级处理 的主要 目的是 为二级 处 理减轻 负担，主要构 筑物 为初 次沉 淀池。据 文献 2，3 介 绍，初 次沉淀池可以去除原水 中 6 0 的悬 浮 固体，3 0 左 右的 B O D ，还具 有一定 的水解(酸化)作 用，能 大 大 降低 二级处理工程造价 和运行 费用。沉淀方式有两 一6 2 一 种：使 用化学 药剂 和不 使用 化学 药剂。化 学 沉淀提 高 了原 水 中 B O D 和悬 浮 固体 的去除 率，但不 经 二 级处理，出水 仍 达 不 到要 求，同 时产 生 大量 化 学 污 泥。国 内外经验表 明，如果 生物 处理 能达 到 出水 标 准，城市 污水处理 一般不采用化学沉淀法。初次沉淀池常用 的形式 有平 流式、竖流式、辐流 式等。平流式沉淀池具 有配水不易均匀、排泥量大、不畅等缺点，而竖 流式 沉淀池 深度 太大，施 工 困难，不适合大 中型污水 厂。辐 流式具 有运行好、管理 简单、排 泥设 备已定型 化 的优 点。虽然也具 有池 内水 速不 稳定、机 械排 泥 设 备复杂、对施工 质量 要求 高、造价 高 等缺 点，但 近 年来，从 国外 引进 的适 用 于辐流 式沉 淀池 的高 强度 全塑刮 泥机，具 有 抗腐 蚀、抗 磨、质 量轻(约 为 金属 刮泥机质量 的 1 5)等优 点。辐流 式沉 淀池 的进 出 水布置方式：(1)中心进 水周 边 出水；(2)周边进 水 中心 出水；(3)周 边进 水周 边 出水。周 边进 水 式沉 淀池 的出水效 果较好，但 对周 边进水 式 辐流池 进水 布 置的设计 方法 目前 尚缺乏 明确、具体 的规范，设 计 时随意性 很大，常引起 布水 不均 匀，影 响 出水 效果，体 现不 出周边进水 的优 越性。所 以，西郊 污水处 理 厂的初 次沉淀池拟采用 中心进水周 边 出水 辐流式沉 淀池。1 1 3二 级 处 理 方 案 活性污泥法 已被很 多大规模的城市污水处理厂 采用，其 中包 括传 统活 性污泥 法 和其 改 良法。曝气 方式有鼓风曝 气、表 面曝气 和转刷 曝气。表 面机械 曝气 和转刷 曝 气 能 耗高、效 率 低，且 不适 合 低 温气 候，因为冬季表 面溅水 会损 失大 量 的能量。因此该 工 程采 用鼓 风曝气。在以活性污泥 法为基 础 的二级 处理 流程 中，可 供选择的具有独立 特点 的流 程有 传统 活性 污泥 法、厌氧 一好氧活性污 泥法(厌 氧段混合 液 中游离溶 解 氧和硝酸态氧均趋 于零)、生物 吸附 活性污 泥法(即 A B法)三 种，其 他流 程 均 可 视 为 基 本 流 程 的改 良 法。三种方案 在 总投资 上相 差 不 多，但 AB法工 艺 A段要求 B O D 在 3 0 0 mg L以上，不适 合西郊 污水 水质。传统 活性 污泥法和厌氧 一好氧活性 污泥法 的 预处理部分、一级处 理部 分 和污泥 处理 部分 完全相 同。所不 同的是传统活性污泥法 的曝气池 为传统 推 流式 曝气池，厌氧 一好 氧活性 污泥 法 的曝气池 为 厌 氧 一好 氧曝气 池，池 子 前段 为厌 氧段(占曝气 池 总 长 的 2 0 3 0 )，后段为曝气段(占曝气 池总长 的 7 0 8 0 )。传 统活性 污泥 法所选 的工 艺流程 不 维普资讯 http:/ 工业水处理 2 0 0 30 7，2 3(7)王 显胜，等：长春市西郊污水处理 厂设 计总结 具有除磷 的功 能，而 且在传 统 的普 通 活性污 泥法 处 理流程 中容 易大量繁殖丝状菌，产生污泥膨胀 问题。厌 氧 一好 氧活性污泥法所选 的工艺 流程本 身既能脱 磷，又可 以采用灵 活的运行 方式。例 如，在厌氧段装 设曝气 头进行 同样气 量 的曝气，则相 当于普通 活性 污泥法；控 制曝气 量沿流程递减，则相当 于阶段曝气 法。也可变为 A O A等等。在 防止污泥膨胀、抗 冲 击 负荷方 面具有 普通 活性 污泥法 所 不及 的功 能，同 时节约 了运行 电耗。故 本工程 的污水二级 处理部 分 采用 厌氧 一好 氧活性 污泥法工艺流程。依据以上章节，二 次沉 淀池 采用 中心进水 周边 出水 辐流式沉淀池。1 1 4污泥处理 方案 二沉池产生 的剩余 污泥首先经机械浓缩设备浓 缩到含水率 为 9 5 ，然后和初 沉池 产生 的污泥去 污 泥消化池进 行中温消 化，消 化后熟 污泥 经过 卧式 螺 旋离 心脱水 机处 理成含水 率为 8 0 的泥饼，然 后直 接外运。1 2设 计 水 质 和 水 量 根据各不 同时期 的污水水 质、水量监测 结果，该 污水 处 理 厂 的设 计 原水 水 质：B O D 5 1 8 0 m g L，S S 2 4 0 mg L，CODc 3 4 0 mg L，I N 20 mg L，TP 26 mg L。水 量为 l 5万 t d。按 照 污水综合排放标准 G B 8 9 7 8-1 9 9 6中二 级排放 标 准 的要 求，处 理 后 出水 的 主 要 水 质 指 标 COD c r1 2 0 mg L，BOD53 0 mg L，SS 3 0 mg L。1 3 工 艺 流程 西郊污水处理厂 污水 处理工艺流程见 图 2。图 2 污 水 处 理 工 艺 流 程 2工艺设计及工艺参数 间为 3 6 s。2 1 污水处理部分(5)初 次沉 淀 池：采用 辐 流式 沉 淀池。设 计 流(1)粗格栅 间：污水提 升泵 站前设 置粗格 栅，以 量 为 2 2 8 8 m s。平均 流量 时沉淀时间 T=2 8 2 h，保 护污水 提升泵不受损 害。格栅设 计流 量为 2 2 8 8 设计水深 H=3 8 r l l，D=3 4 m，初次 沉淀 池数 量 为 m s。格栅栅 条 间隙 为 2 0 n l l T l，采用 机械 除 污。格4座。栅 截流物经压榨打包后外运 出厂。污水过栅流速为(6)厌 氧好 氧池：设 计 流量 为1 7 6 m 3 s。厌 氧 0 8 m s，格栅倾 角 8 O。，设宽度 B=1 5 m 的机械粗 好 氧池 前段为厌 氧段，后段为 曝气 段。厌 氧段 和曝 格栅 3套，其中 1 套 备用。气 段的设 计容积 比为 1：4并 可调。厌氧好 氧池 内(2)污水 提升泵房：设计 流量 为 2 2 8 8 m s，提 总体 B OD 污泥负 荷为 0 2 1 k g (k gd)，ML S S质 升高度 为 1 6 m，总扬程 1 9 m。设计选 用 5台潜水 排 量浓度为 2 5 0 0 mg L，有效水 深 H=6 0 m，设 4组 污泵，最大流量时 4台工作，1台备 用。单 台泵参数 池子，每组 3个 廊道，每个 廊道 宽 B=7 0 m，池长 为 q=2 1 0 0 m h，H=1 9 m。配 套 电 机 功 率 N=1 0 0 m。厌氧好氧池曝气段采用微孔 曝气器，厌氧 1 2 5 k W。段设置水下搅 拌器。同时也装设微孔 曝气 器，必要 时(3)细格栅 间：污水提 升泵 房下 游设 置细格栅，按普通活性污 泥法 运行。其设计 流量为 2 2 8 8 m s。采用 机械 格栅 除污机，(7)二 沉 池：采 用 辐 流 式沉 淀 池，设 计 流 量 为 格栅栅条间距为 6 r l l lT l，污水 过栅流速为 0 8 m s，设 1 7 6 I n s，平均流量时沉淀时 间 T=2 8 2 h，设计 水 宽度 B=1 5 I n的细格栅 4套，其中 1套备用。深 H=4 5 I n，直 径 D=4 7 r l l，二 次 沉 淀 池 数 量 为(4)沉 砂 池：设 计 流量 为 2 2 8 8 I n s。选 用 4 4座。座涡流沉砂池。直 径 3 6 6 n rl，水 深 1 5 2 n rl，最 大 流(8)回流 污泥泵站：回流 污泥泵选 用轴 流泵，最 量时水力停 留时 间为 2 8 s，平 均流量 时水 力停 留时 大污泥 回流 比为 1 0 0 ，选 用 5台轴流潜 水泵，泵基 一63 维普资讯 http:/ 经验 交流 工业水处理 2 0 0 3 0 7，2 3(7)本工作参数 Q=1 2 6 4 I n h，H=8 5 I n，N=4 0 k W，回流 比为 1 0 0 时 5台工作，回流 比为 4 0 时 2台 工作，3台备用。剩余污 泥泵选用 3台潜 水排 污泵，泵 基本 工作 参数 Q=4 0 I n h，H=1 5 I n，N=4 k W，2用 1 备。(9)鼓风 机 房：主要 给 曝 气池 供 应 空气。计算 所需 空气量为 7 0 0 I n mi n，设 置 离心鼓 风机 6台，4 台工作，2台备用。离心鼓 风机 的主要 工作参 数：流 量 Q=1 8 0 m mi n，出 12 I 压力 P：0 1 7 5 MP a。配用 电机功率 N=3 1 5 k W。可以根据曝气池 内溶 解氧含 量 自动调整鼓风机 供气量。鼓风机房进气 和排气 口 设在地下 室，并设置消声装 置，以减 少噪声对周 围的 影 响。(1 0)接触池：设计流 量 为 1 7 6 I n s，停 留时 间 为 3 0 m i n。共 2个池子，每个池子 的池 长 L=2 5 I n，池 宽 W=1 8 I n，池深 H=4 2 I n，加氯量 为 6 mg L。(1 1)加 氯 间：污水 在经 过 二 级处 理后，排 出处 理厂前，需进 行消毒，以杀死 污 水 中的病 原菌、寄 生 虫等。加氯量为 6 mg L，选用 真空加氯机 3台，2台 工作，1台备用。每 台加 氯量 3 8 k g h。控制 方式 为 复合环路控制，加氯方式 为真空加氯，加氯 间 内设有 漏氯 中和装置，用 以漏 氯保 护。加 氯 间与氯 库合 建 在一个建筑物 内。2 2污 泥 处 理 部 分(1)污 泥浓 缩：二 沉池 每 天 排 出的剩 余 污 泥量 为 2 0 3 9 I n ，含水率 9 9 3 ，需 要浓缩，以减 少消化 池 的容 积，提高 消化池 的效率。设计选用机 械浓缩，浓缩后 污泥含水率可降低 到 9 5 。(2)污泥消化池：浓缩 后 的剩余 污泥、初沉 池 污 泥、初沉池 浮渣、二沉池 浮渣之 总量 为 5 7 5 I n d，含 水 率 9 5 ，经 混 合 后 在 消 化 池 中 进 行 中 温(约 3 5)厌氧消化。消化池 总停 留时 间为 2 5 d。共 设 消化池 2座。消化池直径 D=2 5 I n，池总高为 2 0 I n，消化 区有效 高度 1 4 I n。消化 池地 上部 分加 设保 温 层防止热量损失。(3)消化控 制 室：该 室 布置 在 2座 消化 池 的 中 间。室 内装设用于 污泥 加热 的沼 气锅 炉 2台，用 于 污泥循环 的污泥泵 2台，用 于 污泥搅 拌 的沼气 压 缩 机 2台，另外再 装设 相应 的控 制 设备。消化 控制 室 分为上、中、下 三层，上层放 置沼气压缩机等，中层放 置沼气锅炉等，下层放置 污泥循环泵及控制设施等。(4)污 泥机 械脱 水：消化后 的污 泥进 入脱 水 间 进行脱水。选用 卧螺 离心 脱水 机 2台，1台 工作，1 台备 用。进泥流量 为 5 7 5 I n d，含 水率 为9 6 7 1 ，64 出泥泥饼含 水率 8 0 。消 化 后 的熟 污 泥在 脱 水之 前投加 聚丙烯酰 胺。污 泥脱 水 间 内设 药剂 储存 库，并设有 2套药剂投加 系统。(5)沼气 储罐：消 化池 的沼 气产 量 因 污泥 投入 和排 出等 因素 而会 有 波动，为保 持 沼气产 生 与沼气 锅炉使用之 间的平衡，设置 V=2 0 0 0 I n 沼气储 柜 1 座，形式 为湿式、低压型。3主 要 经 济 技 术 指 标 西郊 污水处理厂工程 总投资为 2 2 8 0 3万 元，其 中建筑工程 7 8 1 8 5万 元，设 备 6 8 3 5 7万元，安 装 等其 他费用 8 1 4 8 8万元。正 常运 行 后，综 合各 项 经济技术 指标(电耗、人 工、药 剂、设 备折 旧)计算，运行 成本为 0 7 3 m 。4 总 结 国内外 已经运 行 的污水 处理 厂运 行经 验表 明，该工艺流程具有 运行稳 定、性 能可 靠、经验 成熟、对 污染物去除率 高等 特点，具 有一 定 的先进性。目前 该工程正在施 工，预计 2 0 0 2年底投 入使用。建议进一 步进 行实验研究和对 已建 涡流式沉 砂 池现场测试，为设计和运行管理 提供可靠依据。参考文献 1 邵 林广 圆形 涡 流式 沉 砂 池 除 砂效 率 的探 讨 J 给 水 排 水，1 9 9 8，2 4(1 2)：3 84 0 2 邵 林广 城市 污水 处理 中初沉 池的设 置 J 给 水排 水，2 0 01，2 7 (9)：57 3 戴 镇生，等 厌 氧 一好 氧 活性 污泥 法 的应 用 前景 J 中 国给 水 排水，1 9 9 4，1 0(4)：3 53 7 4 潘 宁，等 吸 附生物 降解 法(AB工艺)A段 反应 机理 分析 J 环 境 工程，2 0 0 0，1 8(4)：2 l 一2 4 作 者简 介 王显 胜(1 9 7 3 一)，1 9 9 7年毕 业 于 吉林 大 学环 境 科学 系，讲 师。电 话：0 4 3 17 6 2 3 9 5 6，E m a i lw x s w a n g y i k a n g s i n a c o m o 收稿 日期 2 0 0 21 00 9 包钢 总排废 水治 理工程 于 2 0 0 3年 5月初 开 始调试。月底 投 入使 用。该项 目总投 资约 1 8亿元 人 民 币，设 计 能力 为 6 0 0 0 i n h。回用 水量 达到 5 7 0 0 i n h，总 排水循 环利 用率 为 9 5 。采 用两 次沉 淀+过 滤处理 流程。主要 污染物 s s、油、C O Dc 的去 除 率 分 剐为 9 8 4 ，6 2 7 ，8 2 5 。铅、锌 的去 除率 分 别为 8 2 4 ，8 7、3 ，总铁、挥 发 酚、氰化 物的去 除 率达到 5 0 以上。排 出废 水 达到 钢铁 工 业 水 污染 指 数。该 项 工程可进 一 步降低 黄河 水 的 污染 物含 量，为 改善 黄 河 水 水质发挥 着 重要作 用。通讯 员孙 福利供 稿 维普资讯 http:/