第九章__城市污水处理厂工艺流程实例

第九章城市污水处理厂工艺流程实例

第一节北京高碑店污水处理厂二期工程设计（传统活性污泥工艺）

一、工程概况

北京市高碑店污水处理厂设计规模为近期100×104m3/d，远期250×104m3/d。近期100×104m3/d分两期建设，一期工程50×104m3/d于1993年12月竣工投产，二期工程50×104m3/d于1999年9月通水运行。一、二期工程是一个整体，二期工程是一期工程的延续，在总平面布置、处理工艺、主要设计参数和构筑物形式等方面都是相同的，具有协调一致性。但是，由于外部设计条件的变化和总结一期工程实施与运行经验，在某些关键部位做了必要的调整和改进，使二期工程在一期工程的基础上有了较大的完善与提高。

二、设计原则

1.进水水质

BOD5=200mg/L；SS=250mg/L；TN=40mg/L；NH3-N=30mg/L；pH=6～9。

2.处理程度

由于处理后出水排放至通惠河和通惠灌渠，根据污水综合排放标准（GB 8978-1996），应执行二级标准。同时考虑到处理水将作为工业冷却水使用，故增加NH3-N指标，则处理后出水水质为：BOD5≤20mg/L；SS≤30mg/L；NH3-N≤3mg/L。

3.处理水回用

（1）厂内回用水建设一座1×104m3/d规模的中水处理设施，作为厂内设备清洗、冲洗车辆、绿化和清扫杂用水。

（2）工业冷却水二期工程可提高20×104m3/d作为工业冷却水使用。

（3）河湖景观用水处理后出水补给河道及公园河湖，美化城市环境。

（4）农业灌溉用水处理厂出水用于农业灌溉。

4.安全溢流

因流域内管网系统和处理厂建设规模尚不完全配套，同时考虑到工业废水事故排放对污水处理厂的威胁，保留并改造191号井及溢流道以便在紧急情况下，将污水溢流入通惠河，保护污水处理厂的正常运行。

三、工艺设计特点与主要改进内容

1.污水处理工艺

污水处理工艺采用传统活性污泥法二级处理工艺，分为两个系列，每个系列为25×104m 3

/d 。其中一个系列采用前置缺氧段活性污泥法工艺，即在推流式曝气池前设置缺氧段（占生物处理池总容积的1/12），其目的是改善污泥性质，防止污泥膨胀。另一个系列采用缺氧好氧脱氮活性污泥法工艺，即在曝气池进口段设置1/6池长作为脱氮池，后续1/6池长作为可变段，并采用内回流泵进行曝气池混合液内循环，内回流比为200%。本系列出水自成系统，NH 3-N ≤3mg/L ，可直接作为工业冷却水使用。污水处理工艺流程如图9-1所示。

2.污泥处理工艺

污泥处理工艺采用重力浓缩、中温两级消化后机械脱水工艺。消化过程产生的沼气用于发电。

二期工程消化池由原沼气搅拌改为机械搅拌。一级消化池搅拌以生熟污泥混合为主，二级消化池搅拌以破浮渣为主；污泥加热由原蒸汽间歇直接加热改为热交换器连续加热；消化池上清液用泵回送作为污泥管反冲洗用水，以防污泥管堵塞；沼气发电机改为低压进气方式，取消沼气压缩机层和球形中压储气罐。改进后的二期污泥消化工程更加完善，操作简单，管理方便，安全可靠。污泥处理工艺流程如图9-2所示。

四、主要处理构筑物设计

1.进水泵房

设计规模为100×104m 3

/d ，设置6台立式污水混流泵，一期安装4台，二期再安装2台。水泵性能如下。

水泵流量 3m 3/s 水泵输出功率 600kW 水泵效率 80% 水泵转速 492r/min 水泵扬程 15m

图9-1 污水处理工艺流程

图9-2 污水处理工艺流程

2.曝气沉砂池

形式为矩形平流式，池长L=21m，池宽B=6m，有效水深H=4.25m，共4池，每2池为1组。主要设计参数如下。

设计流量Q 600000m3/d 最大流量时的停留时间t 3.36min

（变化系数k=1.2）产砂量q2 50m3/(池·d)单位供气量q1 0.15m3气/m3污水最大流量时的水平流速V 0.09m/s

排砂方式为砂泵吸砂，连续排砂。

主要设备：移动桥式除砂机2台（附带吸砂泵4台）；砂水分离器2套；起重设备5t（手动）1台，5t（电动）1台。

空气来源：自配小型鼓风机，并保留由曝气池鼓风机房供气的可能性。

小型鼓风机房设置国产离心鼓风机3台（2用1备），风机性能：风量Q=40m3/min；风压P=5mH2O；功率N=55kW。

3.初次沉淀池

形式为矩形平流式主要设计参数如下。

设计流量Q 600000m3/d(变化系数k=1.2) 单池尺寸

表面负荷q 0.992m3/(m2·h) 池长L 75m

水平流速V 8.3mm/s 有效水深H 2.5m BOD5去除率 20% 池宽B 14m 停留时间t 2.52h 池数n 12池 SS去除率 50%

排泥方式：采用桥式刮泥机，定容式螺杆式污泥泵排泥。

4.曝气池

形式为矩形三廊道共两个系列。一个系列设置1/12池容的前置缺氧段，另一系列为A/O 脱氮工艺，增加混合液内回流设施，最大内回流比为200%。主要设计参数如下。

最大设计流量Q max 550000m3/d (k=1.1)

污泥回流比 50%～100%

设计流量Q 500000m3/d

污泥负荷 0.16kgBOD5/ (kgMLSS·d)

停留时间t 9.26h（其中缺氧段t1=1.54h，好氧段t2=7.72h）溶解氧浓度缺氧段≤0.5mg/L，好氧段≥2mg/L

混合液污泥浓度MLSS 2000～3000mg/L(设计取平均值MLSS=2500mg/L) 总污泥龄 8～10

污泥产率 0.7～0.75kgSS/kgBOD5

混合液回流比 200%

单池尺寸

池长L 96.2m

有效水深H 6m

池宽B 9.28m×3(三廊道)

池数n 12池

曝气方式：鼓风曝气，曝气头采用进口膜片橡胶微孔曝气头，按渐减曝气方式布置。

5.鼓风机房

风机形式：单级风冷离心式，主要设计参数如下。

最大设计风量Q 3600m3/min 进口压力P1 1.013bar(1bar=105Pa)风机台数n 8台(6用2备) 风量调节范围 45%～100%

风机性能出口压力P2 1.763bar

风量Q 270～600m3/min 功率N 900kW

转速n 1000r/min

6.二次沉淀池

形式为辐流式中心进水周边出水沉淀池。主要设计参数如下。

设计流量Q 500000m3/d 表面负荷q 0.88m3/(m2·h)停留时间t 4.48h 回流污泥量 50%～100%

采用桥式刮吸结合虹吸式静压排泥，连续运行。

单池尺寸有效水深H 4m 直径D 50m 池数m 12座

总高H0 5.1m 超高h1 0.3m

7.回流污泥泵房

回流污泥泵形式：螺旋桨式潜水污泥泵，主要设计参数如下。

污泥回流比 50%～100% 最大设计流量 500000m3/d 数量 2座

设备：采用进口螺旋桨式潜水污泥泵8台，安装6台，库存2台。

8.剩余污泥泵房

剩余污泥泵形式：螺旋桨式潜水污泥泵，主要设计参数如下。

剩余污泥量Q 13000m3/d 污泥含水率P 99.5%

数量 2座

设备：采用进口螺旋桨式潜水污泥泵6台（4用2备）。

9.污泥浓缩池

形式为圆形重力浓缩池，主要设计参数如下。

混合污泥质量W1（干重）=151.25t/d (含初期雨水)

W2（干重）=132.5t/d (不含初期雨水)

V1（97%含水率）=4416.7m3/d

V2（94%含水率）=2208.3m3/d

固体表面负荷G=70kg/(㎡·d)

水力停留时间T=51h

排泥方式：机械排泥。

单池尺寸：

直径D 20m 超高h 0.5m

上清液层高H3 2m 泥层高H2 3m

池深H1 5.5m 数量m 6座

10.污泥消化池

形式为二级中温厌氧消化。主要设计参数如下。

进泥体积V1(94%含水率) 2208.3m3/d 加热方式热交换器（热水）连续加热沼气产量搅拌方式机械连续搅拌 q1(一级消化池) 10m3气/m3（泥）排泥方式溢流排泥

q2(二级消化池) 2m3气/m3（泥）单池尺寸

出泥体积V1(95%含水率) 1852.4m3/d 直径D 20m

停留时间T1（一级消化） 21.3d 池数一级消化池 6座 T2（二级消化） 6.8d 二级消化池 2座污泥总消化时间 28.1d 总高H1 28.8m 污泥总投配率 3.6% 有效泥深H2 25m 11．污泥脱水机房

形式为带式压滤机，主要设计参数如下。

进泥体积V（95%含水率） 1852.4m3/d 泥饼量V0 370.5m3/d

泥饼含水率P 75% 工作时间t 16h/d（二班制）进泥干重G（干重） 92.62t/d

主要设备：进口带式压滤机（带宽2.6m）5台。

12．湿式储气柜

形式为浮动顶盖式，主要设计参数如下。

总沼气量Q 26500m3/d 储存时间T 5.4h

每柜容积 3000 m3 柜数 2座13．脱硫装置

形式为湿式脱硫，主要设计参数如下。

设计流量Q 26500m3/d 单塔尺寸

进脱硫塔H2S浓度 0.1～10g/ m3，设计直径D 0.6m

取0.5g/ m3塔数 2座（1用1备）设计压力P 500mmH2O 塔高H 6.2m

设计温度T 25℃

14．沼气发电机房

形式为单燃料低压进气式沼气发电机，主要设计参数如下。

沼气量Q 26500m3/d 发电机进气压力P 500～1000mmH2O，

发电效率η 38% （1 mmH2O=9.8Pa）

发电量W 1956kW 发电机冷却方式水冷热回收率r 50.1% 发电机台数 3台（每台发电量652kW）

五、土建设计

1．主要构筑物设计

构筑物采用钢筋混凝土结构，除二沉池采用预制壁板、装配式结构和污泥消化池采用无黏结预应力工艺外，均为现浇钢筋混凝土。

2．附属建筑物设计

建筑物主面和外装修均与一期工程相协调，结构形式采用排架式或砖混结构。

六、采暖通风设计

1．采暖

采暖热煤为95～70℃热水，由锅炉房供给。全厂总热负荷量为40万大卡（1大卡=4.18kJ）。采暖系统为上行下给式或下行下给式。

2．空调

控制室采用分体柜式空调机，温度控制在24～28℃。

3．通风

变压器室、高低压变配电室采用轴流通风机，通风量按6次/h计算。

砂水分离间、鼓风机房、管廊、脱水机房、沼气发电机房，采用屋顶风机。

七、机械设计

1．设备标准

该工程主要设备是瑞典政府贷款的进口设备。设计和制造标准为ISO9000，DIN或供货国的相关标准。国内设备大部分为闸阀类，闸门标准为我国建设部CJ/T3006-92《供水排水用铸铁闸门》以及机械部相关标准。

2．材质

进口非标设备材质为水上部件采用铝合金或不锈钢，水下部件采用不锈钢制造。

八、电气设计

1．电源

二路10kV电源，变压器总容量11650kV·A，10kV主接线为单母线分段，两台变压器同时工作，当一路发生故障时，另一路可负担全部负荷的80%。

沼气发电机3台652kW的发电量并入城市电网。

2．变电所及变电室

总变电所：10kV供配电，6kV变电（变压器容量2×4000 kV·A），380V变配电，（变压器容量2～800 kV·A）。

污水区变电室：6kV供配电，380V变配电（变压器容量2×500 kV·A）。

污泥区控制室：380V变配电（变压器容量2×500 kV·A）。

此外，还设有厂区照明、建筑物防雷、电话、广播系统、火灾报警及可燃气体报警系统等。

九、仪表自控设计

1．仪表设计

监测仪表总计489块，主要功能除分析仪表外，均为液位、流量、温度、压力、界面、速度、电流和电压等仪表。

主要分析仪表有溶解氧分析仪，侵入式污泥浓度计，污泥界面计，管道式超声波流量计、明渠式超声波流量计，电磁流量计，pH计及余氯计，大部分为进口仪表。

户外进口仪表，防护等级≥IP65，使用环境温度为-28～41℃。

2．自控设计

功能为集中监视，分散控制。由上位机工作站、下位机工作站、可编程序控制器（PLC）组成。全场控制器输入/输出（I/O）数量为3406点。系统控制主要有以下内容。

初沉池排泥系统的定时、条件控制；回流污泥量设定值控制；剩余污泥量条件控制；污泥浓缩、消化系统的批量、定时、条件控制；曝气池溶解氧——鼓风机风量调节系统闭环控制；四系列曝气池内回流污泥泵调速控制等。

厂外监测站主要监测流量、酸度、温度等。工业电视（1TV）监视系统6套。工艺流程模拟屏与一期共用，即一期预留二期屏面。

十、劳动定员与工程数量

1．劳动定员

全厂劳动定员（1000000m3/d）543人

2．工程数量

土石方量 470000m3水 60000t

建筑面积 15000m2道路 40000 m2

混凝土量 170000m3钢材 17000t

地下管线 45km

十一、主要经济指标

工程总投资 89918.9万元（不含厂外配套工程1735.3万元）

单位水量耗电量 0.15kW·h/m3污水

单位水量运行成本 0.258元/m3污水

单位水量投资指标 1798.4元/m3污水

第二节山东莱阳市污水处理工程（一体化氧化沟工艺）

一、工程概况

莱阳市地处胶东半岛中部，蓝烟铁路中段，位于东经120o31′～120o59′12″，北纬36o34′10″～37o9′52″。东临海阳市，西接莱西市，北界栖霞、招远两市，南邻即墨市，东南隅濒黄海丁字弯。莱阳地形为低山丘陵区，山丘起伏和缓，沟壑纵横交错，因受胶东脊背地形影响，地势由北向南倾斜。北部、东部、中部、东南部、西南部均有互不连接的低山丘陵群，属低山丘陵地貌类型。

莱阳市污水厂建成运行前，蚬河和城区内的自然排水沟是市区的主要排水河道。2002年污水排放量约为4×104m3/d，其中30%的污水量排入蚬河，70%的污水量排入自然排水沟，由自然排水沟在城区的下游汇入蚬河，城市污水经蚬河、五龙河最终排入黄海。污水厂建成前城市污水不经处理就直接排放，严重影响了下游河道人民的饮用水水质和黄海入海口的渔业生产。

莱阳市污水处理厂是莱阳市第一座污水处理厂，由山东省城建设计院设计和施工，工程设计总规模为80000 m3/d，一次设计，分两期实施，一期建设规模40000 m3/d（其中预处理及污泥处理土建按总规模建设）已于2002年建设完成并投入运行，二期工程将于2008年开工建设，莱阳市污水处理厂的建成运行，对保护环境，改善水质，保证人民的身体健康和渔业生产发挥了重要作用。

二、设计规模及进出水水质

1．设计规模

2002年污水量为40000 m3/d，2010年预测污水量为73000 m3/d。根据莱阳市总体规划、排水系统情况、预测污水量和经济发展状况。确定莱阳市污水处理厂设计总规模为80000m3/d，一次设计，分两期实施，一期建设规模40000 m3/d。

2．设计进水水质

SS ≤200mg/L CODcr ≤450mg/L

TN ≤35mg/L TP ≤3mg/L

BOD5 ≤200mg/L

3．设计出水水质

莱阳市污水厂处理后的出水排入蚬河，而蚬河为Ⅳ类功能水体，要求排入其内的出水必

须满足现行的《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的二级标准，即处理后的出水水质应满足以下要求。

CODcr ≤120mg/L NH3-N ≤15mg/L

SS ≤30mg/L TP ≤1.0mg/L

BOD5 ≤30mg/L

三、处理工艺方法的选择及特点

1．处理工艺的确定

综合考虑该工程的建设规模、进水特性、处理要求、工程投资、运行费用和维护管理以及工程的资金筹备情况，经过技术经济比较、分析，确定采用一体化氧化沟生物处理工艺。

2．工艺说明

一体化氧化沟工艺的基本特点是将生物处理和固液分离合为一体，是一个集厌氧、缺氧、好氧为一体的生化处理技术，是传统氧化沟的改进技术。在该工艺中，固液分离是在氧化沟的侧沟固液分离器中进行的，它们是一体化氧化沟工艺的关键，同时具有固液分离和污泥回流两大功能，直接决定着出水水质。

侧沟固液分离器具有与二沉池相同的功能，但沉淀机理与主要是重力作用的二沉池又有显著的不同。当混合液由主沟进入固液分离组件后，由于组件的特殊构造，水流方向发生很大变化，造成较强烈的紊动。这时混合液中的污泥颗粒正处于前期絮凝阶段，紊动对絮凝的影响不大。随着絮凝的不断进行，污泥颗粒越来越大，污泥的絮凝过程到了后期絮凝阶段，紊动的不利影响也越来越大，与絮凝过程的要求相适应，这时混合液流过组件弯折，流速大大降低，并且流动开始趋于缓和。因此，在固液分离组件下部的很小底层，絮凝作用已基本完成。絮凝成形的污泥颗粒在不断上升的过程中，密度越来越大，流速越来越小，慢慢开始发生沉降污泥颗粒还会被池底不断涌入的混合液的上升水流冲击，当重力与向上的冲击力相等时，污泥保持动态的静止，于是形成了一个活性污泥悬浮层。悬浮层中的颗粒由于拦截进水中的杂质而不断增大，污泥颗粒沉速不断提高，从而可以提高水流上升流速和产水量。因此，不仅提高了分离器的表面负荷，还获得了较高质量的出水。

3．工艺特点

①特殊的水力学设计，使得反应器具有了很强的稀释、缓冲能力，因而特别适合于耐受流量和水质变化引起的冲击负荷，出水水质稳定。

②厌氧段的回流液来自缺氧段，使厌氧段中硝态氮含量偏低，有助于厌氧段聚磷菌的释磷。