【導(dǎo)讀】武漢市12萬m3/d污水處理廠工藝設(shè)計（AB法）

　　

【正文】 20世紀(jì) 70年代以來，隨著污水處理技術(shù)的發(fā)展，本方法在工藝及設(shè)備等方面又有了 很大改進(jìn)。在工藝方面，通過增加工藝構(gòu)筑物可以成為 “A/O”或 “A2/O”工藝，從而實(shí)現(xiàn)脫 N和 P。在設(shè)備方面，開發(fā)了各種微孔曝氣器，使氧轉(zhuǎn)移效率提高到 20%以上，從而節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)。國內(nèi)外已運(yùn)行的中大型污水處理廠，如西安鄧家村（ 12萬 m3/d）、天津紀(jì)莊子（ 26萬 m3/d）、北京高碑店（ 50萬 m3/d）、成都三瓦窯（ 20萬 m3/d）等污水處理廠都采用此方法。目前世界最大的污水處理廠 —美國芝加哥市西南西污水處理廠也采用此工藝，該廠于 1964年建成，設(shè)計流量為 455萬 m3/d。 普通活性污泥法如設(shè)計合理、運(yùn) 行管理得當(dāng)，出水 BOD5可達(dá)到 10—20mg/L。它的缺點(diǎn)是工藝路線長，工藝構(gòu)筑物及設(shè)備多而復(fù)雜，運(yùn)行管理困難，基建投資及運(yùn)行費(fèi)均較高。國內(nèi)已建的此類污水處理廠，基建投資一般為 1000—1300元 /m3，運(yùn)行費(fèi)為 —元 /（ m3/d）或更高。 （ 2）氧化溝工藝 氧化溝污水處理技術(shù)，是 20世紀(jì) 50年代由荷蘭人首創(chuàng)。 60年以來，這項(xiàng)技術(shù)在歐洲、北美、南非、澳大利亞等國家已被廣泛采用，工藝及構(gòu)筑有了很大的發(fā)展和進(jìn)步。據(jù)報道， 1963—1974年英國共興建了 300多座氧化溝，美國已有 500多座 ，丹麥已建成 300多座。目前世界最大的氧化溝污水廠是德國路維希港的 BASF污水處理廠，設(shè)計最大流量為 m3/d， 1974年建成。 第 7 頁 共 79 頁 由于該工藝在水流流態(tài)和曝氣裝置上的特殊性，其處理流程簡單、構(gòu)筑物少，一般情況下可不建初沉池和污泥消化系統(tǒng)，某些情況下還可不建二沉池和污泥回流系統(tǒng)，對于中小型污水處理廠，為節(jié)省投資或降低維護(hù)管理難度時，會得到首選。其處理效果好且運(yùn)行穩(wěn)定可靠，不僅可滿足 BOD5和 SS的排放標(biāo)準(zhǔn)，在運(yùn)行方式合適時還能實(shí)現(xiàn)脫氮和除磷的效果，而不像傳統(tǒng)活性污泥法（要脫氮除磷時）要做大量改造 工作。同時該工藝還具有較強(qiáng)沖擊負(fù)荷承受能力、剩余污泥少、污泥穩(wěn)定程度好、機(jī)械設(shè)備少等優(yōu)點(diǎn)。 當(dāng)有脫氮的處理要求時，氧化溝工藝在基建投資方面比傳統(tǒng)活性污泥法節(jié)省很多；但是當(dāng)僅要求去除 BOD5而在脫氮方面不作要求時，對于污水廠采用氧化溝工藝運(yùn)行費(fèi)用比傳統(tǒng)活性污泥法略低或相當(dāng)，不占優(yōu)勢。但是該工藝因存在污泥中的有機(jī)物質(zhì)最終是在氧化溝中部分好氧代謝去除的，所以氧化溝工藝在節(jié)約能耗、降低運(yùn)行費(fèi)用方面不具有優(yōu)勢。 （ 3） SBR活性污泥法工藝 SBR全稱為間歇式活性污泥法，間歇式活性污泥法作為一項(xiàng)新 技術(shù)，不論在工業(yè)企業(yè)還是城市污水處理工程中都得到了廣泛的應(yīng)用。目前國內(nèi)一些運(yùn)行此工藝的城市有云南昆明市第三污水處理廠，處理流量為 15萬 m3/d；浙江金華市污水處理廠，處理流量為8萬 m3/d；貴州遵義市污水處理廠，處理流量為 8萬 m3/d。這主要是因?yàn)樵摴に嚲哂刑厥獾倪\(yùn)行和凈化機(jī)制，比傳統(tǒng)活性污泥法具有更高的污染物凈化效果，尤其對高濃度難生物降解污水， SBR工藝可省去二沉池、污泥回流設(shè)施，某些情況下還可省去調(diào)節(jié)池和初沉池，因而使整個工程占地減少、投資降低。另外，該工藝還具有較強(qiáng)的沖擊負(fù)荷調(diào)節(jié)能力，污泥不易膨脹、 易于沉淀、脫水性能好，可實(shí)現(xiàn)脫氮除磷功能等優(yōu)點(diǎn)。 但該工藝要求配備專用排水裝置和自動控制系統(tǒng)，在目前環(huán)保資金還比較緊張的條件下，限制了 SBR工藝的高效穩(wěn)定運(yùn)行。由于是間歇運(yùn)行，該工藝空氣擴(kuò)散器堵塞的可能性大于傳統(tǒng)活性污泥法，若采用大氣泡空氣擴(kuò)散器，則其節(jié)能效果不如傳統(tǒng)活性污泥法。 （ 4） AB法工藝 AB法即吸附生物氧化處理法，由德國亞琛大學(xué) B0HUKE教授于 70年代中期開創(chuàng)，80年代初開始應(yīng)用于工程實(shí)踐。該工藝有對進(jìn)水負(fù)荷變化適應(yīng)性強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定、污泥不易膨脹、較好的脫氮除磷效果等優(yōu)點(diǎn)。 由于其具有抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、對 pH值變化和有武漢市 12 萬 m3/d 污水處理廠工藝設(shè)計（ AB 法） 第 8 頁 共 79 頁 毒物質(zhì)具有明顯緩沖作用的特點(diǎn)，故主要應(yīng)用于污水濃度高、水質(zhì)水量變化較大，特別是工業(yè)污水所占比例較高的城市污水處理廠。目前全世界已有 60多座 AB法污水處理廠在運(yùn)行和設(shè)計、規(guī)劃之中。德國有 34座污水處理廠采用 AB法工藝。國內(nèi)一些運(yùn)行此工藝的城市有山東青島市海泊河污水處理廠，工程規(guī)模為 8萬 m3/d；山東淄博市污水處理廠，工程規(guī)模為 14萬 m3/d；廣東深圳市羅芳污水處理廠，工程規(guī)模為 10萬 m3/d；廣東廣州獵德污水處理廠工程規(guī)模為 22萬 m3/d。 實(shí)踐證明 AB工藝可以比傳 統(tǒng)活性污泥法節(jié)省工程投資 15%—25%，節(jié)省占地10%—15%，降低運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi) 15%—25%，已成為近 10年來發(fā)展最快的城市污水處理工藝。根據(jù)系統(tǒng)工程的理論， AB法工藝省去了初沉池；從生物反應(yīng)動力學(xué)的角度出發(fā)，采用了經(jīng)濟(jì)合理的二段處理工藝流程；根據(jù)微生物的生長、繁殖規(guī)律及其對有機(jī)質(zhì)的代謝關(guān)系，使二段的污泥回流系統(tǒng)分開而保證處理過程中生物相的穩(wěn)定性。這些使得 AB法工藝比傳統(tǒng)活性污泥法具有更高和更穩(wěn)定的處理效果，大大的節(jié)省了基建和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。 處理工藝的確定 根據(jù)處理水量及進(jìn)、出水水質(zhì)要求 和對四種處理工藝 的比較，決定采用 AB法工藝處理。分析如下： 工藝選擇應(yīng)該結(jié)合技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)兩方面綜合評估選出最優(yōu)方案。在上述各處理過程工藝中從處理效率、運(yùn)行能耗和管理等方面比較，普通活性污泥法比其它三種新工藝明顯不具優(yōu)勢。本設(shè)計任務(wù)中有機(jī)物濃度較大，對于氧化溝在運(yùn)行時的能耗、運(yùn)行費(fèi)用較高，不選用此工藝。而 SBR工藝對于排水裝置和自動控制系統(tǒng)要求較高，設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用較高，考慮到興建污水廠的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)問題，不選此工藝方法。因此，結(jié)合實(shí)際情況和技術(shù)經(jīng)濟(jì)等因素，本次設(shè)計決定采用 AB法工藝處理。 AB工藝除了能保證污水處理的要求 ，也能緩解污水廠可能出現(xiàn)的資金不足問題。此外，污泥消化過程產(chǎn)生的沼氣也能帶來一部分經(jīng)濟(jì)效益。 工藝流程 設(shè)計工藝流程圖如下圖 131： 第 9 頁 共 79 頁 鼓風(fēng)機(jī)房 出水 消毒池 生活 格 提升 曝 氣 A 段 中 B 段 終 污水 柵 泵房 沉砂池 曝氣池 沉池 曝氣池 沉池 A 段 B 段 污泥泵房 污泥泵房 沼氣利用 污泥 污泥 貯 污泥 污泥 外運(yùn) 脫水機(jī) 泥池 消化池 濃縮池 圖 131 工藝流程圖 2 污水處理系統(tǒng)設(shè)計計算 武漢市 12 萬 m3/d 污水處理廠工藝設(shè)計（ AB 法） 第 10 頁 共 79 頁 格柵 一般說明 （ 1）構(gòu)成及作用 格柵系由一組平行的金屬柵條或篩網(wǎng)制成，安裝在污水渠道上、泵房集水井的進(jìn)口處或污水廠的端部，用以截留較大的懸浮物或漂浮物，如纖維、碎皮、毛發(fā)、果皮、蔬菜、塑料制品等。一般情況下，分粗、細(xì)兩道格柵，粗格柵的作用是攔截較大的懸浮物或漂浮物，以便保護(hù)水泵；細(xì)格柵的作用是攔截粗格柵未截留的懸浮物或漂浮物。 （ 2）設(shè)計要點(diǎn) ① 設(shè)計流量：按最大流量設(shè)計； ② 格柵數(shù)量：一般不少于 2 個； ③ 過柵流速： ～ ； ④ 柵前渠道流速：不小于 ； ⑤ 格柵傾角： 45176?！?70176。； ⑥ 柵渣量：格柵間隙 30～ 50mm， ～ ；格柵間隙 16～ 25mm，～ ；柵渣含水率一般為 80%，容重約為 960kg/m3。 主要設(shè)計參數(shù) （ 1）設(shè)計流量日平均污水量 Q 為 105m3/d；總變化系數(shù) Kz為 ，則最大流量Qmax 為 105m3/d； （ 2）柵條寬度 S： 10mm； （ 3）柵條間隙寬度 b： 20mm； （ 4）過柵流速 V： ； （ 5）柵前渠道內(nèi)水流速度 V0： ； （ 6）柵前渠道水深 h： ； （ 7）格柵傾角 α： 60176。； （ 8）數(shù)量： 2 座； 第 11 頁 共 79 頁 （ 9）柵渣量：格柵間隙為 20mm，柵渣量 W1 按 m3/103m3 污水。 工藝尺寸 （ 1）格柵尺寸 ① 過柵流量： smdm /9 0 2 /1 5 6 0 0 02 33m a x1 ??? （式 211） ② 柵條間隙數(shù)： )( 60s in9 0 2 s in1 個??? ??? hvQn ? ， （ 式 212） 取 n為 35； ③ 有效柵寬： ? ? ? ? ? ?mnbnSB ??????????? （ 式 213） （ 2） 格柵選擇 選擇 FH1200型旋轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī) 表 211 FH1200型旋轉(zhuǎn) 式格柵技術(shù)參數(shù) 技 術(shù) 參 數(shù) 有效柵寬 /mm 1040 安 裝 尺 寸 安裝角度 α/(176。) 60、 65... 設(shè)備寬度 /mm 1200 適用槽寬 /mm 1300 耙污速度 /(m/min) ＜ 3 適用槽深 /mm ≤9000 柵前流速 /(m/s) ～ 排渣高度 /mm 1000 電機(jī)功率 /kw ～ 3 水槽長度 /mm ≥300+550/sinα +槽深 cotα 耙齒間隙 /mm 5... （ 3）柵渠尺寸 ① 由格柵適用槽寬為 1300mm，則柵渠寬度為 1300mm。 ② 柵渠過水?dāng)嗝?S： ? ? mS ??? （ 式 214） 武漢市 12 萬 m3/d 污水處理廠工藝設(shè)計（ AB 法） 第 12 頁 共 79 頁 ③ 柵前渠道實(shí)際流速： ? ?smSQv / 0 2 0 ??? （ 式 215） ④ 設(shè)柵渠超高為 ，則柵渠深： ? ?mH 1 ??? （ 式 216） ⑤ 柵渠長度 L：采用機(jī)械格柵，柵前和柵后各設(shè)置與格柵長度相等的直線段，以保證柵前和柵后水流的均勻性。 ? ?mHL a n a n301 ????? ? （ 式 217） (4)格柵設(shè)計草圖 格柵設(shè)計草圖如下圖 211，圖 212： 進(jìn)水工作平臺柵條α 圖 211 格柵剖面圖 H1/t an α =86 7 圖 212 格柵平面圖 水頭損失 第 13 頁 共 79 頁 （ 1）格柵斷面為銳邊矩形斷面（ β=），則阻力系數(shù)： 3/43/4 ????????????????? bs?? （ 式 218） （ 2）水頭損失： ? ?mkgvh 12 i i n2 0221 ?????????? ?? （ 式 219） （ 3）柵后渠深： ? ?mHhH 6 2 7 2 7 11 ????? （ 式 2110） 渣量計算 （ 1）每座格柵每日柵渣量： ? ?dmkWQwz/ 0 0 0 0 2 6 4 0 01 0 0 08 6 4 0 0 311 ?? ?????， （ 式 2111） （ 2）每日總渣量 : ? ?dmwW / 3?? ， （ 式 2112） 污水提升泵房設(shè)計 提升泵站的設(shè)計說明及原則 （ 1）污水泵站的特點(diǎn)是連續(xù)進(jìn)水，水量較小，但變化幅度大；水中污雜物含量多，對周圍環(huán)境的污染影響大。所以污水泵站應(yīng)該使用適合污水的水泵和清污量大的格柵除污機(jī)，集水池要有足夠的調(diào)蓄容積，水泵的運(yùn)行時間長，應(yīng)考慮備用泵；泵站的設(shè)計應(yīng)盡量減少對環(huán)境的污染，站內(nèi)要提供較好的管理、檢修條件。 （ 2）原則 ① 應(yīng)根據(jù)遠(yuǎn)近期污水量，確定污水泵站的規(guī)模。泵站設(shè)計流量應(yīng)與進(jìn)水管之 設(shè)計流量相同。 ② 應(yīng)明確泵站是一次建成還是分期建設(shè)，是永久性還是半永久性，以決定其標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)施。根據(jù)污水經(jīng)泵站抽升后，出水入河渠，還是進(jìn)處理廠處理來選定合適的泵站位置。 ③ 在分流制排水系統(tǒng)中，雨水泵房與污水泵房可分建在泵站院內(nèi)不同的