【導(dǎo)讀】某城市污水處理廠工藝設(shè)計(jì)

　　

【正文】 排放 柵渣外運(yùn) 柵渣外運(yùn) 砂外運(yùn) 圖 工藝流程圖 污泥處理方案論證 污泥處理 的 目的 一． 污泥處理的目的： 1）減少有機(jī)物，使污泥穩(wěn)定化 2）減少污泥體積，降低污泥后續(xù)處置費(fèi)用 3）減少污泥中有害 物質(zhì) 4）利用污泥中可用物質(zhì)，化害為利 5）減少病原菌及寄生蟲(chóng)的數(shù)量 6）作為肥料可改善土壤，不會(huì)板結(jié)。 粗格柵 進(jìn)水泵房 細(xì)格柵 旋流沉砂池 生物反應(yīng)池 污泥濃縮脫水 紫外線消毒池 污泥外運(yùn) 貯泥池 某城市污水處理廠工藝設(shè)計(jì) 上海理工大學(xué) 22 污泥處理設(shè)計(jì)原則 1）根據(jù)污水處理工藝，按其產(chǎn)生的污泥量、污泥性質(zhì)， 結(jié)合 某市 市的自然環(huán)境及處置條件選用符合實(shí)際污泥處理工藝。 2）根據(jù)城市污水廠污泥排出標(biāo)準(zhǔn)，采用合適的脫水方法 ， 脫水后污泥含固率大于20％。 3）盡可能利用污泥中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，變廢為寶。 污泥處理工藝選擇 目前國(guó)內(nèi)外城市污水廠污泥最終處置和利用不外乎農(nóng)用，衛(wèi)生填埋、焚燒、拋海以及經(jīng)必要的處理后作建材利用的幾種途徑，其中焚燒法受到能源消耗的限制，拋海受海洋污染法等因素的限制不予提倡。污泥利用于建材的試驗(yàn)，近年來(lái)雖進(jìn)行了不少研究，還停留在試驗(yàn)階段，尚未進(jìn)入生產(chǎn)應(yīng)用階段。因此，目前城市污水廠污泥的出路還是應(yīng)立足于農(nóng)業(yè)應(yīng)用及衛(wèi)生填埋的方法。 根據(jù)本工程規(guī)模及污水處理工藝，采用循環(huán)式活性污泥法污水處理工藝，污泥負(fù)荷較低，曝氣時(shí)間長(zhǎng)的工藝，污泥基本穩(wěn)定，因此，污泥考慮脫水后部分外運(yùn)作為綠化用肥及部分衛(wèi)生填埋的方式。 由于本工程要求除磷，為防止活性污泥在厭氧條件下的再次放磷，剩余污泥在構(gòu)筑物內(nèi)的停留時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。因此，本工程的污泥處理不采用污泥重力濃縮，擬采用污泥濃縮脫水一體機(jī)直接脫水。 貯泥池設(shè)置的必要性 本工程污水處理采用循環(huán)式活性污泥法處理工藝，為保證排出的剩余污泥濃度，排泥時(shí)間選擇在沉淀排水周期的后 半段，根據(jù)工藝控制要求，循環(huán)式活性污泥法排泥時(shí)間為每天 10hr，而脫水機(jī)則考慮 20～ 24小時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，因此必須設(shè)置 貯 泥池，以調(diào)節(jié)排泥量和平衡脫水污泥量。 消毒工藝方案論證 消毒是水處理中的重要工序，新排放標(biāo)準(zhǔn)頒布后對(duì)污水廠尾水消毒有嚴(yán)格的規(guī)某城市污水處理廠工藝設(shè)計(jì) 上海理工大學(xué) 23 定，即大腸菌數(shù) ≤10000 個(gè) /升。因此，需要采用適當(dāng)?shù)南痉绞綒缥鬯泻写罅考?xì)菌及病毒。 消毒技術(shù)的選擇 通常消毒方法可分為物理法和化學(xué)法。物理法包括加熱、紫外線、 ?或 ?射線照射、分子篩等；化學(xué)法主要采用強(qiáng)氧化劑如氯氣、二氧化氯、臭氧、高錳酸鉀、氯胺、 次氯酸鈉等化學(xué)藥劑。長(zhǎng)久以來(lái)，由于化學(xué)法具有容易實(shí)現(xiàn)、成本低的優(yōu)點(diǎn)，所以使用較多，而液氯作為廉價(jià)的消毒劑有著最廣泛的應(yīng)用。但氯氣是一種具有強(qiáng)烈刺激性的有毒氣體，在運(yùn)輸和使用過(guò)程中易發(fā)生泄漏和爆炸。由于氯氧化性強(qiáng)，易與水中有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，對(duì)消毒產(chǎn)生干擾，另外其反應(yīng)產(chǎn)物鹵代烴、氯仿、三鹵甲烷、多氯聯(lián)苯等物質(zhì)對(duì)人畜有毒害，許多還是致死、致畸、致突變的 “ 三致 ” 物質(zhì)?，F(xiàn)在國(guó)際上許多國(guó)家和地方政府已限制氯及其衍生物的使用。 近來(lái)國(guó)內(nèi)二氧化氯和復(fù)合二氧化氯消毒技術(shù)迅速發(fā)展，但二氧化氯使用時(shí)要現(xiàn)場(chǎng)制備，而且僅有 20%二氧化 氯在消毒過(guò)程中有效，運(yùn)行成本較高。同樣二氧化氯具有強(qiáng)氧化性，會(huì)與污水中含有的大量有機(jī)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，一方面增加投加量，另一方面產(chǎn)生 “ 三致 ” 副產(chǎn)品。因此國(guó)外在排入環(huán)境敏感地區(qū)的污水處理中嚴(yán)格限制使用。 生活污水處理廠排出的尾水中 仍含有大量的 糞大腸 桿 菌群，且種類(lèi)多?；谖鬯|(zhì)的特殊性，普通消毒殺滅難度較大。從環(huán)境保護(hù)的角度考慮，更應(yīng)減少污水處理廠對(duì)環(huán)境造成的二次污染。污水中含有大量有機(jī)污染物，如苯、酚、氨等。這些物質(zhì)一方面會(huì)干擾消毒過(guò)程，消耗消毒劑，還會(huì)產(chǎn)生許多致死、致畸、致突變的消毒副產(chǎn)品。為了更有效地殺滅 細(xì)菌，同時(shí)更有效地保障人民的身心健康，對(duì)尾水排入城市河道的污水廠，不宜使用加氯消毒。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，過(guò)去很少有紫外線消毒運(yùn)用于污水處理的實(shí)例，但到了 1995 年紫外線消毒技術(shù)在美國(guó)污水處理中的應(yīng)用已達(dá) 5%，并成逐年上升趨勢(shì)。近來(lái)，由于采用紫外線消毒具有不需投加任何化學(xué)藥劑，不改變水的成分和結(jié)構(gòu)，消毒時(shí)間短，殺菌范圍寬，效果好的優(yōu)點(diǎn)，國(guó)際上一些對(duì)細(xì)菌排放有嚴(yán)格要求的地區(qū)，都已采用了紫外線消毒。 通過(guò)上述對(duì)各項(xiàng)消毒技術(shù)的分析比較，我們推薦采用新型紫外線消毒技術(shù)。 某城市污水處理廠工藝設(shè)計(jì) 上海理工大學(xué) 24 紫外線消毒技術(shù)的原理 紫外線是一種肉眼無(wú)法看見(jiàn) 的光線，當(dāng)病毒細(xì)胞經(jīng)波長(zhǎng)在紫外線照射后，波長(zhǎng)254nm 的紫外線被 DNA 吸收。細(xì)胞遺傳傳遞功能喪失，最終導(dǎo)致細(xì)胞功能衰退而死亡，從而達(dá)到消毒殺菌的目的。 紫外線消毒燈管類(lèi)型可分成低、中、高 3 種，常用的是低壓和中壓系統(tǒng)。 中壓系統(tǒng)每根燈能耗最高可達(dá) 5000W，而低壓系統(tǒng)每根燈管能耗在 65～ 1500W。處理同樣的水量，中壓系統(tǒng)與低壓系統(tǒng)相比，則需要較少的燈管，水流通過(guò)時(shí)的水頭損失也較小，燈管自清潔系統(tǒng)的費(fèi)用也較少，但由于中、高壓系統(tǒng)發(fā)出的波長(zhǎng)范圍寬，而能被有效利用的只有一小部分，所以能量轉(zhuǎn)換率低，能耗大，通常 只是低壓系統(tǒng)的1/2～ 1/3，因此一般只在大型水處理廠中使用。 紫外線消毒效果的好壞與紫外線燈源發(fā)出有效波長(zhǎng)的能量轉(zhuǎn)換率、紫外線弧長(zhǎng)有關(guān)，還與燈管和水的透射率以及照射時(shí)間有關(guān)。現(xiàn)在的高效燈源可發(fā)出 40%以上的有效光譜，石英燈管的透射率也在 90%以上。因此，與傳統(tǒng)意義上的紫外線燈已不能相提并論。目前，世界上先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的燈管壽命已達(dá) 15000 小時(shí)以上，但價(jià)格卻降低了不少，從而大大降低了投資及運(yùn)行成本。 紫外線消毒與傳統(tǒng)加氯消毒的比較 紫外線消毒在小型的水處理和滅菌要求較高的醫(yī)院污水處理中一直有較多 的應(yīng)用。其滅菌范圍廣、效果好、無(wú)須投加化學(xué)藥劑、使用簡(jiǎn)便、無(wú)二次污染的優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的認(rèn)同。然而昂貴的設(shè)備及成本限制了紫外線消毒技術(shù)的推廣。近年來(lái)，隨著紫外線消毒技術(shù)的不斷進(jìn)步和國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，尤其是僅有少數(shù)國(guó)家才能生產(chǎn)的高技術(shù)含量的紫外線燈管價(jià)格大幅度下降，紫外線消毒技術(shù)已在國(guó)外污水處理領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。 某城市污水處理廠工藝設(shè)計(jì) 上海理工大學(xué) 25 除臭 除臭的必要性 本廠地處 東區(qū) 工業(yè)區(qū)的中間，南北兩側(cè)目前有 居民區(qū) ，為盡量避免污水處理廠運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的臭氣對(duì)周?chē)h(huán)境造成不利影響，根據(jù)要求，排放廢氣執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物 排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB189182020）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，除廠區(qū)周?chē)O(shè)置綠化隔離帶，對(duì)主要生產(chǎn)工序進(jìn)行除臭處理顯得尤為必要和迫切。 城市污水處理廠有較多的臭氣產(chǎn)生，產(chǎn)生臭氣的主要構(gòu)筑物有泵房、格柵、沉砂池、生物反應(yīng)池、沉淀池、儲(chǔ)泥池、污泥堆棚等，對(duì)工作人員及周?chē)用竦慕】祹?lái)危害，令人討厭的臭氣能使人食欲不振，頭昏眼花、惡心、嘔吐和精神上受到干擾，情況嚴(yán)重時(shí)，臭氣還可使公眾的自尊心受到破壞，影響人們的交往，使人們對(duì)污水處理設(shè)施的建設(shè)造成偏見(jiàn)，降低周邊地區(qū)的投資價(jià)值，導(dǎo)致市場(chǎng)衰退，并且由于污水中硫化氫含量高，在分離過(guò)程 中形成硫酸對(duì)物體產(chǎn)生腐蝕作用，因此，除去這些臭氣，對(duì)保護(hù)環(huán)境、保護(hù)人身健康，延長(zhǎng)污水處理廠設(shè)備的使用壽命，都具有很重要的意義。所以，對(duì)污水處理廠內(nèi)構(gòu)筑物進(jìn)行加蓋除臭處理是十分必要的，也是改善環(huán)境的一項(xiàng)重要措施。 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)在污水處理廠構(gòu)建筑物加蓋除臭方面作了大量的研究和實(shí)踐，在實(shí)際操作和運(yùn)行中已經(jīng)形成了一套比較成熟的經(jīng)驗(yàn)和建設(shè)模式。 臭氣的產(chǎn)生和組成 在污水處理廠中的臭氣組分主要有氮（ N2）、氧（ O2）、二氧化碳（ CO2）、硫化氫（ H2S）、氨（ NH3）、甲烷（ CH4）以及一些產(chǎn)生臭味的氣 體，如胺類(lèi)、硫醇、有機(jī)硫化物、糞臭素、吲哚等微量有機(jī)組分氣體。 其中氮（ N2）、氧（ O2）、二氧化碳（ CO2）是空氣中的常見(jiàn)組分，對(duì)污水處理廠不構(gòu)成任何危害，不需要對(duì)其進(jìn)行處理。 硫化氫（ H2S）：會(huì)產(chǎn)生臭味，影響大氣質(zhì)量，硫化氫是酸性氣體，其水溶液為氫硫酸，是一種二元酸，硫化氫酸性氣體會(huì)對(duì)污水管道、建構(gòu)筑物、污水泵、控制柜、某城市污水處理廠工藝設(shè)計(jì) 上海理工大學(xué) 26 設(shè)備等產(chǎn)生酸性腐蝕。 氨（ NH3）：會(huì)產(chǎn)生臭味。 甲烷（ CH4）：是易燃易爆氣體，給污水處理廠帶來(lái)爆炸的危險(xiǎn)。 其它一些有機(jī)組分產(chǎn)生臭味，影響居民生活和大氣質(zhì)量。 因而污水處理廠需要處 理的氣體是硫化氫（ H2S）、甲烷（ CH4）、氨（ NH3）、胺類(lèi)、硫醇、有機(jī)硫化物、糞臭素、吲哚等。 據(jù)日本加藤龍夫等所著的《惡臭的儀器分析》一書(shū)介紹，污水處理廠散發(fā)的臭氣中污染物的主要成份是硫化氫、甲硫醇、甲硫醚和氨等，一般大中型二級(jí)污水處理廠惡臭污染物濃度和臭氣強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 27。 表 27 惡臭污染物濃度與臭氣強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系表 惡臭污染物 H2S(硫化氫 ) CH3SH(甲硫醇 ) (CH3)2S(甲硫醚 ) NH3(氨 ) 濃度 (ppm) 臭氣強(qiáng)度 (級(jí) ) 據(jù)此確定污水處理廠臭氣濃度見(jiàn)表 28。 表 28 臭氣濃度表 惡臭污染物 H2S（硫化氫） CH3SH（甲硫醇） NH3（氨） 有機(jī)氮 濃度（ mg/ m3） ～ ～ 臭氣脫臭方案介紹 城市污水處理廠的脫臭方法通常采用以下二種方法：一種是生物濾池法，另一種是液體吸收法 (化學(xué)洗池 )。 生物濾池法 該方法以生物濾池為處理臭味的主體設(shè)備，采用生物方法治理廢氣，最終將污染物質(zhì)分解成 CO2和 H2O，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，工藝流程 見(jiàn)圖 24。 生物濾池法工藝流程圖 ： 加藥裝置 某城市污水處理廠工藝設(shè)計(jì) 上海理工大學(xué) 27 ↓ 收集廢氣 →預(yù)洗池 → 風(fēng)機(jī) → 生物濾池 →凈化氣 生物濾池的異味處理效果非常好，在任何季節(jié)都能滿足環(huán)保要求。微生物能夠依靠濾池中的有機(jī)質(zhì)生長(zhǎng)，無(wú)須另外投加營(yíng)養(yǎng)劑，因此停工后再使用啟動(dòng)速度快，周末停機(jī)或停工幾周后再啟動(dòng)能立即達(dá)到很好的處理效果，幾小時(shí)后就能達(dá)到最佳處理效果。生物濾池緩沖容量大，能自動(dòng)調(diào)節(jié)濃度高峰使微生物始終正常工作，耐沖擊負(fù)荷的 能力強(qiáng)，在水泵檢修時(shí)也能很好地除臭。 生物濾池的池體采用組裝式，便于運(yùn)輸和安裝；在增加處理容量時(shí)只需添加組件，易于實(shí)施；也便于氣源分散條件下的分別處理。 該工藝的缺點(diǎn)是需要有一定的占地面積，但也可以設(shè)置在地下，周?chē)苯踊靥钔?，頂部與地面平，上部加蓋。 生物濾池廣泛地應(yīng)用于煙草、廢水處理、污水泵站、食品加工、電鍍、冶金、紡織、化工等行業(yè)，其處理效果好、管理方便、維護(hù)簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低，是一種理想的異味處理辦法。 液體吸收法 液體吸收法是采用化學(xué)的方法，在交叉多級(jí)濕式填料洗池的各級(jí)中加入不同的化學(xué)藥劑，吸收各 種污染物質(zhì)。本工程采用三級(jí)交叉洗池。工藝流程見(jiàn)圖 25： 廢氣水平地通過(guò)交叉洗池的填料床，循環(huán)水泵從洗池底部清洗水池中提升清洗水，從填料床頂部持續(xù)向下噴淋再回到清洗水池，采用水泵保證了噴淋的均勻性和填料足夠的濕度。交叉流的方式使得壓力損失小，確保運(yùn)行的低能耗。 洗池內(nèi)裝有專(zhuān)用的螺旋玫瑰狀填料，噴淋