3 项目的技术分析 3.1 工程服务范围 青浦第二污水处理厂服务范围是“一城、二镇、一区”,即青浦新城的中东片、赵巷镇、重固镇和青浦工业园区,服务面积86.7km2,服务人口28.2万人(2020年)。3.2 污水量预测 3.2.1 按指标预测近、远期污水量 3.2.1.1污水量标准 (1)根据《青浦区污水处理系统专业规划》中的规划目标,系统污水量按用水量90%计。 (2)居民综合用水量标准如下表3.2.1.1-1。 居民综合用水量标准 表3.2.1.1-1 城镇性质 近期(2010年) 远期(2020年) 青浦新城(新城板块) 250 L/p.d 330 L/p.d 赵巷、重固(一般集镇) 180 L/p.d 210 L/p.d (3)工业废水量标准 根据《青浦区区域规划》,青浦工业园区以信息电子、纺织新材料、生物医药和精密机械加工为主导产业,着眼于未来,将建成一个服务设施完备、富有生机、极具吸引力,且具有一流环境品质、可持续发展的现代化工业园区,工业区最终以发展无污染的一类工业为主。 根据《上海市污水处理系统专业规划》,一类工业区单位建设用地废水量标准为4000~6000m3/km2.d。 工业区的开发建设必将引入大量的外来流动人口,因此,工业区的废水量组成应分为两个部分,一部分为工业区内流动人口产生的生活污水量,一部分为工业生产产生的废水量。因此,在确定单位工业建设用地废水量指标时,需考虑一定的流动人口产生的污水量。 纺织城属于市级工业园区,近期用水量较大,但随着工艺进步和强制节水,预计用水量将有所下降。 综合上述因素,确定本工程单位工业建设用地废水量标准见表3.2.1.1-2。 工业用水量标准 表3.2.1.1-2 城镇性质 近期(2010年) 远期(2020年) 纺织城(国家级工业区) 7000 m3/km2.d 6000 m3/km2.d 青浦工园区(市级工业区) 4500 L/p.d 4500 L/p.d (4)地下水渗入量 上海地区地下水水位较高,应适当考虑地下水渗入量。本工程地下水渗入量按平均日污水量10%计。 3.2.1.2服务人口和服务工业区面积 青浦第二污水处理厂服务范围包括“一城、二镇、一区”,即青浦新城的中东片、赵巷镇、重固镇和青浦工业园区,近期服务人口14.6万,工业区面积24.5km2;远期服务人口28.2万,工业区面积34.7km2。近、远期各地区人口及工业区面积组成见表3.2.1.2-1和3.2.1.2-2。 青浦二厂服务范围人口组成表(万人) 表3.2.1.2-1 2010年 2020年 青浦新城 8.6 16.2 赵巷镇 5 10 重固镇 1 2 合计 14.6 28.2 青浦二厂服务范围工业园区面积表(km2) 表3.2.1.2-2 2010年 2020年 青浦工业园区 23.8 34 纺织城 0.7 0.7 合计 24.5 34.7 3.2.1.3污水量预测 规划污水量主要是根据人均用水量指标,单位建设工业用地废水量指标来预测的,并考虑地下水渗入量。 按人口和污水量指标分别预测近(2010年)、远期(2020年)本工程服务范围内纳入系统的污水量详见表3.2.1.3-1和表3.2.1.3-2。根据对污水量的预测,青浦第二污水处理厂近期处理规模12万m3/d(包括已建6万m3/d),远期处理规模24万m3/d,本次扩建规模为6万m3/d。 2010年污水量预测 表3.2.1.3-1 城镇人口 (万人) 综合生活污水量指标1 (L/d人) 农村人口 (万人) 综合生活污水量指标2 (L/d人) 综合生活污水量 (m3/d) 工业地块面积 (km2) 工业污水指标 (m3/km2d) 工业废水量 (m3/d) 地下水渗入量 (m3/d) 总污水量 (m3/d) 青浦工业园区 23.8 4050 96390 9639 106029 纺织城 0.7 6300 4410 441 4851 青浦新城中片的东北片区和东片 8.6 225 19350 1935 21285 赵巷 5 162 3.1 108 11448 1145 12593 重固 1 162 0.7 108 2376 238 2614 合计 14.6 3.8 33174 17.7 73260 11409 145019 注:1.工业区近期建成率按70%计。2.纺织城约5000m3/d污水接入纺织城污水厂处理,其余0.7km2工业用地的污水接入青浦第二污水厂 2020年污水量预测 表3.2.1.3-2 城镇人口 (万人) 综合生活污水量指标1 (L/d人) 农村人口 (万人) 综合生活污水量指标2 (L/d人) 综合生活污水量 (m3/d) 工业地块面积 (km2) 工业污水指标 (m3/km2d) 工业废水量 (m3/d) 地下水渗入量 (m3/d) 总污水量 (m3/d) 青浦工业园区 34 4050 137700 13770 151470 纺织城 0.7 5400 3780 378 4158 青浦新城中片的东北片区和东片 16.2 297 48114 4811 52925 赵巷 10 189 1.8 135 21330 2133 23463 重固 2 189 0.3 135 4185 419 4604 合计 28.2 2.1 73629 34.7 141480 21511 236620 污水处理厂规模表 表3.2.1.3-3 年份 总污水量 (万m3/d) 污水收集率 收集污水量 (万m3/d) 污水处理厂规模 (万m3/d) 2010 14.50 80% 11.6 12万m3/d污水处理厂,扩建规模6万m3/d 2020 23.7 95% 22.5 24万m3/d污水处理厂,扩建规模12万m3/d 3.2.2 根据现状污水量和新增污水量之和确定近期污水量 3.2.2.1现状污水量 表3.2.2-1为青浦第二污水处理厂2006年1~11月实际进厂污水量数据。 青浦第二污水处理厂2006年1月~11月进厂水量表 3.2.2-1 时间 平均水量(m3/d) 最大日水量(m3/d) 2006.1 49530 77446 2006.2 47066 54908 2006.3 49306 74991 2006.4 54474 71716 2006.5 55374 76380 2006.6 59152 81966 2006.7 69723 85646 2.006.8 61139 70535 2006.9 60273 76568 2006.10 52654 63435 2006.11 55469 78900 注:平均水量为月平均值,最大日水量为一个月中最大一天的进厂水量。 从上表可以看出,进入青浦第二污水处理厂污水量呈逐步增长趋势,在2006年7月达到峰值,日平均进水量接近7万m3/d,日最高水量达到8.6万m3/d,远远超过了污水厂的处理能力。 3.2.2.2 新增污水量 青浦第二污水处理厂主要包括工业园区、青浦新城、赵巷镇和重固镇产生的污水。“十一五”期间,各镇将增加的污水量包括: (1)青浦工业园区 根据青浦园区提供的2005年~2007年在建项目、将开工和申报项目的情况,确定近期增加的污水量。 青浦工业园区“十一五”期间项目情况及污水量表 表3.2.2-2 项目建设情况 工业用地面积 工业用水指标 旱流污水量(m3/d) 地下水渗入量(m3/d) 预计污水量(m3/d) 2005年在建项目 109.56ha 4050 m3/km2d 4437 444 4881 2006年开工项目 100.15ha 4056 406 4462 2006年争取开工项目 189.18ha 7662 766 8428 正在申报项目 191.55ha 7758 776 8534 合计 590.44 23913 2392 26305 (2)青浦新城 目前,青浦新城中片东北片区的污水已接入青浦第二污水处理厂,随着“十一五”期间新城向东的延伸,将增加东片(同三国道以东至油墩港)的污水量,规划人口约63000人,污水量约为15593 m3/d。 (3)赵巷镇 根据赵巷镇提供的有关资料,2010年前该镇将新接入青浦第二污水处理厂的污水量见表3.2.2-3。 赵巷镇“十一五”期间新接入污水量表 表3.2.2-3 小区名称 污水量(m3/d) 备注 特色居住区(别墅区),6500人 1073 按50%计 特色居住区内国际学校,500人 110 上海西郊超级商业中心250ha 2063 按50%计 规划集镇区 2160 金葫芦中心村118.76 hm2 1045 中泽苑中心村46.7hm2 880 规划住宅用地(原淡水养殖厂)40hm2 880 规划方东中心村20hm2(300户,4人/户) 265 规划精文住宅小区 215 新城一区23 hm2 595 新城一区29 hm2 595 合计 9881 (4)重固镇 根据重固镇提供的资料,2005~2010年,重固镇将增加城镇人口约10000人,污水量将增加1782m3/d。 “十一五”期间各镇新增污水量表 3.2.2-4 地区 污水量(m3/d) 青浦工业园区 26305 青浦新城 15593 赵巷镇 9881 重固镇 1782 合计 53561 收集污水量(按80%计) 42849 3.2.2.3规划污水量 从表3.2.2-1和3.2.2-4可以看出,青浦第二污水处理厂现状进水量已达7万m3/d,随着服务范围内管网的完善,预计污水量将进一步增长,“十一五”期间新增加的污水量将达4.3万m3/d。也就是说至2010年,青浦第二污水处理厂服务范围内的污水量将达到11.3万m3/d,由此确定青浦第二污水处理厂三期扩建工程规模为6万m3/d(其中生活污水与工业废水比例为0.34:0.66),使污水厂总处理能力达到12万m3/d。 3.3 污水厂进水水质预测 (1)按生活污水和工业废水水质来推算 按生活污水和工业废水的比例预测进入污水厂原生污水水质。其中生活污水水质参照每人每天排出的污染物质及排水量进行预测,工业废水水质按GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》执行。 生活污水水质预测 根据上海市郊县生活标准,参照我国各大城市的经验数值,按人均排出污染物的负荷,确定生活污水水质见下表: 生活污水水质预测表 表3.3-1 水质指标 CODcr BOD5 SS TN 人均污染物负荷(g/p•d) 75 40 50 8 污水浓度(mg/l) 312 160 200 32(相当于NH3-N=20) 注:人均污水量250l/p•d计。 工业废水水质预测 根据GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》,对排入有城市污水处理厂的下水道系统的工业废水,其污染物最高允许排放浓度值为: CODcr≤500mg/l BOD5≤300mg/l SS≤400mg/l NH3-N≤35mg/l 综上所述,预测青浦第二污水处理厂进水水质详见表3.3-2。 进水水质预测表 表3.3-2 污水量比例 CODcr(mg/l) BOD5(mg/l) SS(mg/l) NH3-N (mg/l) 生活污水 0.34 312 160 200 20 工业废水 0.66 500 300 400 25 污水 1 436 252 332 23 (2) 按青浦第二污水处理厂实测进水水质预测 本工程是在原青浦第二污水处理厂一、二期工程基础上的扩建,与一、二期工程共用进水污水总管。因此,污水厂三期扩建工程所接纳的污水水质应与一、二期工程的污水水质相似。表3.3.1-3为青浦第二污水处理厂2005年1月~2006年11月实际进水水质资料统计表。 青浦第二污水处理厂2005.1~2006.11进、出水水质报告 表3.3-3 水质(mg/l) COD BOD5 SS NH3-N 2005.1 642 312 340 27.3 2005.2 341 164 156 26.1 2005.3 479 252 244 29.2 2005.4 834 359 468 30.0 2005.5 420 211 198 22.5 2005.6 556 281 408 24.2 2005.7 567 278 401 25.5 2005.8 473 202 280 19.1 2005.9 289 153 128 21.6 2005.10 377 153 119 21.5 2005.11 530 238 206 27.0 2005.12 497 222 145 28.4 2006.1 404 176 143 25 2006.2 686 203 361 24.6 2006.3 956 395 597 26.9 2006.4 822 384 883 24.7 2006.5 416 180 113 25.1 2006.6 443 210 195 19.7 2006.7 578 256 443 20.8 2006.8 586 272 265 21.5 2006.9 544 244 222 21.4 2006.10 732 321 330 24.4 2006.11 780 287 372 24.1 平均(1) 566 251 307 24.3 平均(2) 530 240 263 24.2 注:平均(2)为扣除2006年2月~4月数据后的平均值 从上表可以看出,2005.1~2006.11污水厂平均进水水质为COD=566mg/l,BOD5=251mg/l,SS=307mg/l,NH3-N=24.3mg/l。2006年2月~.4月污水厂进水水质指标偏高,这是因为有部分企业出水未达到接管标准,直接排入城市下水道所致。5月以后随着监管力度的加大,污水厂进水水质指标值明显降低。若扣除2006年2月~4月进水数据,平均进水水质为COD=530mg/l,BOD5=240mg/l,SS=263mg/l,NH3-N=24.2mg/l。 (3) 进厂污水水质的确定 根据污水厂进水实测资料,并考虑到本地区部分属未开发地块,有一定的未知因素,同时环保监测部门也不可能在各排污点均设置在线监测仪表,水质预测应充分考虑可能出现的各种情况,因此必须给污水水质有一定的变化范围,以满足今后的需要,为此确定进厂污水水质如下:(PO4-P参照同类型污水水质确定)。 CODcr≤600mg/l BOD5≤250mg/l SS≤320mg/l NH3-N=25mg/l TKN=40 mg/l TP=5mg/l 3.4 污水处理目标 二期工程环评报告要求污水厂出水达到上海市二级标准,考虑到污水厂位于黄浦江上游水源保护区,二期工程适当提高出水标准,按国家一级B标准进行设计,但不考虑磷的指标,三期工程出水标准拟沿用二期工程标准,即: CODcr≤60mg/l BOD5≤20mg/l SS≤20mg/l NH3-N≤8mg/l(>12º),≤15mg/l(≤12º) TN≤20mg/l TP(以P计)≤3mg/l pH=6~9 动植物油≤3mg/l 色度≤30 大肠菌群≤10000个/l 三期工程最终出水水质应根据本项目的环评报告确定。 表3.4-1 设计进出水水质表 (单位mg/L) 指标 CODcr BOD5 SS TN NH3-N TP 进水 600 250 320 40 25 5 出水 ≤60 ≤20 ≤20 ≤20 ≤8 ≤3 去除率 ≥90% ≥92% ≥94% ≥50% ≥68% ≥40% 3.5 污水厂三期扩建厂址 一、三期扩建厂址 污水厂三期扩建工程位于现状污水厂一、二期工程的东北侧,三期工程需征地4.27ha,合64亩。 二、厂址环境 1、现状环境 现状污水厂用地范围为农田,无村民住宅。 2、规划环境 规划污水厂周边为工业用地,污水厂北围墙退规划河道兰线6m,西侧紧靠新水路,东侧与规划垃圾中转站相邻,东南侧为规划22万伏变电站。 3、环境影响 城市的主导风向为东南风,规划青浦新城位于污水厂南侧,且与污水厂之间有上达河相隔。因此污水厂产生的气味和噪声污染,将不会影响到周围环境,从环境角度来看,污水厂的规划厂址是合理的。 三、污水厂征地 在污水厂用地范围内,无动拆迁量,费用较低,建议按近期规模6万m3/d征地,按远期规模18万m3/d控制污水厂用地。 3.6 初沉池在本工程中的设置 1、初次沉淀池在本污水处理过程中的作用 初次沉淀池主要靠物理作用去除污水中的部分悬浮物和有机物。设置初沉池可降低有机物浓度,缓解污水水质大于设计值对污水处理设施正常运行的影响,节省能耗;对污水水质浓度变化较大的污水处理厂,设置初沉池对污水处理设施的运行管理、节省能耗以及灵活的改变运行状态等均较为有利,因此对城市污水中工业污水占比例大的污水处理厂应考虑设置初沉池。而且,由于初沉池的停留时间一般为1.5-2hr,所以初沉池还有均和水质的作用。 而国外取消初沉他的原因在于:①城市居民餐饮基本上以成品或半成品为主,进入城市污水处理厂的泥砂量很少,而城市污水处理厂内沉砂池的停留时间较长,使有限的泥砂得到去除;②城市垃圾进行了分类处理,进入城市污水处理厂的漂浮物有限;③城市居民厨房一般设置了餐余物粉碎器,极大地减少了城市污水中的杂质;④建筑物卫生间内坐式大便器普遍应用,居民良好的文明习惯也是城市污水中杂质少的原因之一;⑤城市绿化率高,城市排水体制广泛采用分流制,是取消初沉池的重要原因。 2、取消初沉池后产生的问题 我国沉砂池是按去除粒径大于0.2mm的砂粒(相对密度为2.65)去除率大于95%设计的。据对某城市污水处理厂泥沙淤积较为严重的氧化沟内积泥实测结果表明:尽管对0.2mm以上的砂粒去除率达到90%,但对粒径小于0.lmm的砂粒,去除率仅为35%左右。城市污水中的漂浮物大部分是经格栅去除的,少部分是在初沉池内去除的。目前,我国城市污水处理厂一般设置粗细两道格栅,细格栅栅距一般不小于6mm。因此,一部分漂浮物仍能穿过格栅,进入后续处理构筑物。根据对我国部分城市污水处理厂实际运行现状的调研证实,取消初沉池后,给城市污水处理厂的运行管理带来一系列的问题,突出表现在下述几个方面: (1)、沉砂池未去除的砂粒淤积在二级生物处理构筑物的配水沟渠内,而后导致曝气池积沙严重,池容减少; (2)、漂浮物进入二沉池后,往往缠绕在吸泥机上,影响其正常工作; (3)、累积的泥沙常常堵塞排泥管道; (4)、污泥消化池消化含砂率过大的污泥,不但使污泥搅拌困难,而且导致消化池产气量降低。 (5)、含砂率过大的污泥脱水时,大大降低污泥的成饼率,并缩短脱水机使用寿命。 青浦第二污水厂一、二期均未设置初沉池,但分析近二年共21个月的进水水质,有10个月的SS平均值大于300mg/l,其中,2006年4月的SS平均值更高达833mg/l。考虑到污水厂进水碳源较充足,在一般的进水浓度情况下,C:N和C:P的基本比值能达到除磷脱氮的处理要求。在进水浓度较低地季节,可通过超越初沉池来保证生物除磷脱氮C:N及C:P的基本比值需要。综合以上分析,本工程拟设置初沉池。 3.7 污水处理工艺论证 3.7.1 污水生物处理的可能性 污水采用生物处理的方法是较经济的,但本项目要求在去除有机物的同时,到达脱氮除磷的效果,需对水质进行分析,确定是否需要投加化学药剂方能达到处理目的。 1、BOD5/CODcr:该指标体现了污水的可生化程度,是决定工艺主体参数的重要指标,一般认为BOD5/CODcr>0.45可生化性好,BOD5/ CODcr<0.3较难生化,BOD5/ CODcr<0.2不易生化,本项目BOD5/ CODcr=0.42,可采用生物方法去除有机物。 2、BOD5/TKN:该指标反映反硝化过程碳源是否充足,是决定反硝化程度的主要指标,BOD5/TKN>4可认为碳源充足,不须投加外碳源,本项目BOD5/ TKN =6.25,反硝化时碳源充足。 3、生物处理在去除BOD5的同时,可按100:5:1的比例去除N和P,本工程进水TP为5mg/l,生物处理同时去除的TP为2.3mg/l,出水TP值为2.7mg/l,已小于3mg/l的出水指标,因此不必生物除磷。 综上所述,本项目可采用生物处理工艺去除有机物和脱氮。 3.7.2 生物脱氮除磷原理 本项目要求去除有机物的同时,进行脱氮,污水中各成份的比值也合适于采用生物处理方法。以下简述去除有机物,氨氮的主要影响因素。以确定污水处理需要的主要过程。 1、有机物去除 有机物可通过厌氧和好氧的生物处理过程,转化成CO2或CH4而得以去除,部分有机物转化为细菌或被细菌吸附通过污泥排出污水处理系统。本项目要达到BOD5<20mg/l的排放要求,必须进行充分的二级生物好氧处理,方可达到排放要求。有机物的去除程度主要受污水的可生化程度和反应器好氧时间的影响,污水可生化程度越高,生物处理系统去除总碳的程度越高,另外,生物反应器需要有足够的好氧停留时间,出水才可以达到较低BOD5排出量。 2、脱氮 污水生物脱氮的基本原理:先通过硝化反应将氨氮氧化为硝酸盐氮,再通过反硝化反应将硝酸盐氮还原成气态氮从水中逸出。在硝化反应和反硝化反应的过程中,环境因素对它们的影响有很大区别,下面是各主要因素的影响。 溶解氧 硝化反应必须在好氧的条件下进行,一般应维持混合液的溶解氧浓度为2-3mg/l,溶解氧浓度为0.5~0.7mg/l是硝化菌可以忍受的极限。 溶解氧对反硝化反应有很大影响,主要由于氧同硝酸盐竞争电子供体,且抑制硝酸盐还原酶的合成及其活性,因此系统中应有缺氧区,其溶解氧保持在0.5mg/l以下,才能保持反硝化反应的正常进行。 pH值 硝化反应是消耗碱度的反应,pH值最佳值范围是8.0~8.4,低于7时硝化速率明显降低。 反硝化反应是产生碱度的反应,pH值最佳范围是6.5~7.5。 碳源(BOD) 硝化反应正常进行的有机负荷是在0.1kgBOD5/KgMLSS.d以下,过高的有机负荷会影响氨向硝化菌的传递。 反硝化反应需要提供足够的碳源(BOD),一般认为BOD/TKN需大于4,否则会产生内源反硝化反应,反硝化菌减少,并会有NH3的产生。另外,易降解的有机物碳源有利于提高反硝化速率。 污泥龄 保证连续稳定的脱氮效果,必须保持一定量的硝化菌和反硝化菌,一般污泥龄应大于10天。 由上分析可得,本项目污水处理工艺要达到脱氮的效果,必须有一个好氧段供有机物氧化和硝化反应,一个缺氧段供反硝化反应。因此,本项目污水处理工艺可定为具有缺氧和好氧的二级生物处理工艺。 3.7.3 工艺类别及流程组成 1、工艺类别 如前所述,污水生物处理为具有脱N功能的二级处理工艺。 2、流程组成 本工程污水处理厂总体工艺流程包括预处理、二级生物处理和污泥处理。 3.7.4 工艺选择 应用于城市污水处理的生物除磷脱氮工艺按照构筑物的组成形式、运行性能以及运行操作方式的不同,可分为悬浮型活性污泥法和固着型生物膜法两大类,悬浮型活性污泥法污水处理工艺主要有三个系列:氧化沟系列、A/O系列、序批式反应器(SBR)系列。各个系列不断地发展、改进,形成了目前比较典型的工艺有:SBR工艺、 A/O(缺氧/好氧)、氧化沟等等。 在上述三个系列工艺中,从处理效果来看,均可满足处理要求。但每种使用范围和应用的边界条件也存在一定的差异。具体到本工程项目,应充分考虑技术的先进性,对污水水质、水量的适应性、投资的合理性,运行的稳定性等综合影响因素。 对于青浦第二污水处理厂来说,其特点是水量增长较快,水质随季节变化幅度大,工业废水约占66%,需要采用运行调度灵活、可耐较大冲击负荷的污水处理工艺。 根据近年来国内外专家的论证与实际工程的运行情况, A/O工艺和氧化沟工艺是公认的高效、成熟污水处理工艺,是污水厂的首选工艺。青浦第二污水厂一、二期均采用Carrousel氧化沟工艺,三期工程拟根据项目特点,选用Carrousel氧化沟工艺作为比选方案之一,选用 A/O工艺作为比选方案之二。 Carrousel氧化沟工艺介绍 Carrousel氧化沟已在早年沟型的基础上增加了新的设计,实现了新的功能。这些新的变化已使Carrousel氧化沟在提高处理效率、降低运行能耗、改进活性污泥性能和生物脱磷脱氮等方面成为有效的处理工艺。如单级Carrousel工艺适用于去除BOD、氨氮以及延时曝气等场合;Carrousel 2000工艺通过设在Carrousel曝气机周围的侧向导流渠,充分利用Carrousel氧化沟原有的渠道流速,在不增加任何回流提升动力的情况下,将相当于进水流量许多倍以上的硝化液回流到前置的缺氧池与原水混合并进行反硝化反应。卡鲁塞尔AAC氧化沟生物脱氮除磷工艺在Carrousel 2000的基础上增加了前置厌氧池以达到生物脱氮脱磷的目的。但相对于鼓风曝气工艺,Carrousel氧化沟工艺由于受水深限制,占地面积相对较大,不太适合于用地紧张的污水处理厂。 A/O工艺介绍 A/O法(Anoxic Oxic Systen)称为厌氧一好氧法,是70年代由美国、南非等国开创的。具有去除BOD同时脱氮的功能,它是工程中用得较多的生物脱氮方法。生物脱氮是由硝化和反硝化二个生物化学过程组成,污水先在好氧条件下和硝化菌作用下将污水中氨氮氧化为亚硝酸氮和硝酸盐氮,这些硝化的污水的厌氧条件下由反硝化菌的作用,使硝酸盐还原成分子氮而进入大气,达到污水脱氮的目的。 上海市政工程设计研究院从1982年开始对A/O法脱氮进行了研究,并于1985年建成相当规模的生产性装置处理水产食品加工废水,效果稳定,1983年上海市政设计研究院对“采用A/O处理城市污水”课题进行研究,86年完成科研报告,并经上海市科委组织鉴定获得通过。目前A/O法生物脱氮工艺在处理城市污水工程中得到了广泛应用。 3.7.5 方案比较及推荐方案 1、工艺流程图 a. 方案一(氧化沟工艺) 氧化沟工艺流程框图见图3.7.5-1所示。 b. 方案二(A/O工艺) A/O曝气池工艺流程框图见图3.7.5-2所示。 2、方案的技术比较 两方案均可达到要求的出水水质。 两种工艺均是污水处理领域公认的成熟工艺,仅国内就有数十座采用两种工艺的污水厂在正常运转,积累了大量的经验。 3、方案的经济比较 两个方案主要优缺点比较见表3.7.5-1,综合因素比较见表3.7.5-2。 主要优缺点比较表 表3.7.5-1 名称 主 要 优 点 主 要 缺 点 方案一:氧化沟 1. 利用沟内的水力循环可实现无动力回流;; 2. 采用表面曝气机供氧及维持沟内流速,混合效果好,耐冲击负荷; 3.设备种类较单一,数量较少,维护较简单; 4. 污泥相对A/O工艺更容易稳定; 5. 能耗较省,便于自动化控制。 1. 由于水深较浅,导致占地面积很大; 2. 当废水中的碳水化合物较多,N、P含量不平衡,pH值偏低,氧化沟中污泥负荷过高,溶解氧浓度不足,排泥不畅等易引发丝状菌性污泥膨胀; 3. 若进水含油较多时,经表曝机充氧搅拌易产生大量泡沫; 4. 氧化沟上部流速较大,而底部流速很小,致使沟底大量积泥(有时积泥厚度达1.0m),大大减少了氧化沟的有效容积,降低了处理效果,影响出水水质。 方案二:A/O曝气池 1. A/O法已是一种成熟的处理工艺,大部分设备可采用国内成熟产品; 2. 设立单独的缺氧区反硝化,可达到稳定的脱氮效果; 3. 采用鼓风曝气,供氧效率较高。鼓风机按曝气池溶解氧自动调节供氧量,达到节能目的。 4. 运行管理成熟可靠; 5. 出水水质可达到排放标准。 构筑物及设备较多,维护管理相对复杂。 综合因素比较表 表3.7.5-2 比较内容 方案一 (氧化沟工艺) 方案一 (A/O工艺) C处理效果 好 好 N处理效果 好 好 出水水质稳定性 好 好 抗冲击负荷能力 好 好 运行管理 一般 管理经验较丰富 污泥量 基本相同 基本相同 污泥稳定性 基本相同 基本相同 构筑物占地 较大 较小 工程投资 较低 工程投资费用1852万元 略高 AO生物反应池1562万元+鼓风机房658万=2220万元 运行费用 略高 高峰流量时,转刷P=630kw 较低 高峰流量时,P=450kw 工艺流程 较简单 有内回流,较复杂 曝气形式 转刷曝气 鼓风曝气 供氧设施利用率 较低 较高 供氧效率 较低 较高 内回流比 相同 相同 外回流比 相同 相同 噪音 采用转刷曝气,噪音较小 采用鼓风机曝气,噪音较大 设备维修 曝气转刷使用时间达15年以上,安装于水面以上,设备更换维修对污水厂正常运行影响不大。 微孔曝气器使用寿命5~7年,在20年内需更换约4次,每次更换用时约需7~10d,此段时间内污水可能需要事故排放,污染河道 工程实例 较多 多 综合评价 较好 好 通过以上比较可以看出,两个方案各方面均较接近,但方案一占地面积较大。青浦第二污水处理厂原规划规模为12万m3/d,根据《青浦区污水处理系统专业规划》,远期(2020年)规划流量增加至24万m3/d,且污水厂东部已划拨为22万伏变电站用地,东北部需预留远期污泥处置及中水处理用地。因此污水厂三、四期共18万m3/d规模的总用地仅9.55ha,若采用氧化沟,构筑物之间距离太近,厂平面布置较困难,不符合本工程实际情况,因此将方案二作为青浦第二污水处理厂三期污水处理推荐方案。 3.8 污泥处理方案选择 在污水处理过程中,必然会产生大量含水率很高的污泥,这些污泥具有体积大、易腐败、有恶臭的特点,如不进行处理和处置,任意排放,将引起严重的二次污染,因此污泥的处理和处置是十分必要的。 3.8.1 污泥处置方案选择 采取何种污泥处理和处置方案,必然需要首先确定污泥的最终出路。目前国内外城市污水厂污泥最终处置和利用不外乎卫生填埋、农用、焚烧、抛海以及经必要的处理后作建材利用的几种途径,其中焚烧、抛海的方法分别受到能源消耗,海洋污染等因素的限制不予提倡。污泥利用于建材的试验,近年来虽进行了不少研究,还停留在试验阶段,尚未进入生产应用阶段。因此,目前城市污水厂污泥的出路还是应立足于卫生填埋和农业应用的方法。 污泥的卫生填埋是目前解决污水厂污泥出路的一个主要途径。由于填埋处置具有适用范围较广,技术、工艺、设备较简单,运行管理较方便等优点,特别是与城市生活垃圾一起处置更是一种比较经济可靠的处理方式,采用该方法在实施中也要采用卫生的填埋技术,堆场技术包括:防渗衬层、表层封土及渗出水及气体的收集处理设施,防止并减少了二次污染的产生。城市污水厂污泥用卫生填埋的方式,则污水厂污泥原则上可不考虑污泥消化,但必须进行污泥浓缩及脱水,尽可能减少污泥体积。 城市污水厂污泥经一定的稳定化处理后,经检测病原菌、重金属及有机质符合要求的前提下,可用于农田、森林及园艺等,一方面可以提供作物生长所需的营养元素,另一方面可以作为土壤结构的改良剂。将污泥应用于致密结构的土壤中,会使土壤膨松,增大作物根系生长的空间一级土壤透气性;应用于粗粒结构的土壤中,会改善土壤的持水性能。但是污水厂污泥作为农用必须加强对卫生标准的控制,一般可经过中温消化处理方法。 目前,青浦区正在进行污泥处理处置的专项研究,拟将污泥运至青浦工业园区某热电厂内进行干化焚烧处理,达到资源的综合利用。建议青浦第二污水处理厂的污泥处置,近期暂用汽车运至垃圾填埋场填埋,具体填埋地点由污水厂与青浦区环卫部门协商确定。远期运至热电厂内进行干化焚烧处理 3.8.2 污泥处理方案选择 根据污泥处置方案论证结果可知,本工程污泥处理目标是:降低污泥含水率,减少污泥体积,并为进一步处置创造条件。 由于低生物能的利用要增加较大投资, 增加管理复杂性,且消化池防爆要求高;另一方面,在污水处理中,反应池系统泥龄(硝化及反硝化)近20d,可以认为污泥已得到基本的稳定。同时国内许多已建成的污水处理厂,采用生物脱氮除磷工艺,产生的污泥直接浓缩脱水,其效果(主要指泥饼含水率)与经消化后脱水相近,证明得到好氧稳定的污泥,直接浓缩脱水是可行的。由于该种方式总体效果较好,目前已在中、小型城市污水处理厂中得到广泛应用。因此,三期工程污泥不考虑消化。 据此本工程的污泥处理拟采用污泥浓缩脱水方案,污泥浓缩脱水一般有以下二种方式: 方案一:剩余污泥→污泥浓缩池→储泥池→污泥脱水→外运。 方案二:剩余污泥→储泥池→污泥浓缩、脱水一体机脱水→外运。 二个方案综合比较见表3.8.2-1。 污泥处理方案综合比较表 表3.8.2-1 比较项目 方 案 一 方 案 二 工艺特点 脱水效率较好,附属设备少。 脱水效率好,结构紧凑,在密闭状态下运行,能长期自动连续运转。 运行电费 相对较低 相对较高 投 资 相对较少 相对较高 占 地 较大 较少 噪 声 相对较低 相对较高 管 理 操作管理维修方便 操作方便,自控程度高 工作条件 工作条件较差 工作条件好 由于本工程无除磷要求,。因此拟采用方案一,脱水污泥含水率78~80%。 处理方案简介:初沉污泥直接进入贮泥池,二沉污泥先进入浓缩池,含水量降低至97%后再进入贮泥池。经过投加高分子絮凝剂的混合污泥被送至脱水机进行脱水。 方案特点:工程投资和运行费用较低,操作管理方便,噪声较低,脱水效果好。 本工程一、二期污泥脱水机采用带式压滤机,为保证机型的统一,方便管理,三期工程拟仍采用带式压力机进行污泥脱水。 3.9 尾水排放 青浦第二污水厂尾水排入厂区东侧约2.1km的油墩港,近岸排放。 油墩港规划最高控制水位3.77m(吴淞高程),平均水位2.50m。按远期18万m3/d规模敷设一根DN1800压力管道,长约2100m。排放口管径DN2700,使出水流速≤0.5m/s。 3.10 污水消毒 未经消毒的污水粪大肠菌群数约106~107个/升,排放标准要求小于104个/升,因此消毒处理已成为必须考虑的工艺步骤之一,具有非常重要的作用。 消毒方法大体上可分为两类:物理方法和化学方法。物理方法主要有加热、冷冻、辐照、紫外线和微波消毒等方法。但目前最常用的还是使用化学试剂的化学方法。化学方法是利用各种化学药剂进行消毒,常用的化学消毒剂有多种氧化剂(氯、臭氧、溴、碘、高锰酸钾等)、某些重金属离子(银、铜等)及阳离子型表面活性剂等。 其中,氯价格便宜,消毒可靠又有成熟经验,是应用最广的消毒剂。但最近人们发现采用加氯消毒也可引起一些不良的副作用。从环境保护的角度考虑,更应减少污水处理厂对环境造成的二次污染。污水中含有大量有机污染物,如苯、酚、氨等。这些物质一方面会干扰消毒过程,消耗消毒剂,还会产生许多致死、致畸、致突变的消毒副产品。为了更有效地杀灭细菌,同时更有效地保障人民的身心健康,对尾水排入城市河道的污水厂,不宜使用加氯消毒。 在给水处理中,臭氧被认为是可代替氯的有前途的消毒剂。紫外线适用于小水量、清洁水的消毒。重金属常用于除藻及工业用水消毒。溴和碘及其制剂可用于游泳池水消毒以及军队野战中的临时用水消毒。加热和辐照对污泥消毒较为合适。 紫外线消毒在小型的水处理和灭菌要求较高的医院污水处理中一直有较多的应用。其灭菌范围广、效果好、无须投加化学药剂、使用简便、无二次污染的优点得到广泛的认同。然而昂贵的设备及成本限制了紫外线消毒技术的推广。近年来,随着紫外线消毒技术的不断进步和国际市场竞争的日益激烈,尤其是仅有少数国家才能生产的高技术含量的紫外线灯管价格大幅度下降,紫外线消毒技术已在国外污水处理领域中得到广泛应用。 紫外线是一种肉眼无法看见的光线,当病毒细胞经紫外线照射后,波长254nm的紫外线被DNA吸收。细胞遗传传递功能丧失,最终导致细胞功能衰退而死亡,从而达到消毒杀菌的目的。 表3.10-1所示为几种常用的消毒方法的比较。 表3.10-1 几种常用的消毒方法的比较 项目 液氯 臭氧 二氧化氯 紫外线消毒 加热 Br2/l2 金属离子 银、铜等 使用剂量/(mg/L) 10.0 10.0 2~5 - - - - 接触时间/min 10~30 5~10 10~20 短 10~20 10~30 120 效率 对细菌 对病毒 对芽孢 有效 部分有效 无效 有效 有效 有效 有效 部分有效 无效 有效 部分有效 无效 有效 有效 无效 有效 部分有效 无效 有效 无效 无效 优点 便宜、成熟、有后续消毒作用 除色,臭味效果好,现场发生溶解氧增加,无毒 杀菌效果好,无气味,有定型产品 快速、无化学药剂 简单 同氯,对眼睛影响较小 有长期后续消毒作用 缺点 对某些病毒、芽孢无效,残毒,产生臭味 比氯贵、无后续作用 维修管理要求较高 无后续作用,对浊度要求高 加热慢,价格贵,能耗高 慢,比氯贵 消毒速度慢,价贵,受胺及其他污染物干扰 用途 常用方法 应用日益广泛,与氯结合生产高质量水 中水及小水量工程 国外应用较多 适用于家庭消毒 适用于游泳池 综合考虑用于污水消毒的适用性、工程应用的成熟性、安全性、可靠性,操作运转的简单易行以及处理费用的经济性等因素,推荐青浦第二污水处理厂尾水采用紫外线消毒工艺。 |