污水厂站设计重点技术方案

污水厂站设计过程的重点、关键因素及解决方案本项目工程的特点本次任务是科学、合理、系统、全面地解决水环境污染问题。内容主要包括生活污水处理系统(网+场站)建设，是一个综合性的水污染治理项目，该区域污水系统包括污水的收集根据本工程共有个32个乡镇的污水系统工程，每个系统工程又涵盖污水支管网、污水主干管、污水处理厂站等几个单项工程。本次招标的勘察设计内容为系统工程，包括污水的收集管网、污水处理厂站的建设、及考虑部分场站出水后续生态处理及尾水的综合利用，其中又以污水处理厂站的建设最为重要，是整个水(一)总体特点本工程任务中的32个乡镇的污水处理系统，分布于区各乡镇，因为各项目的服务区范围大小不一，服务区内水污染排放的特点不尽相同，对各分区内水污染的特点需进一步论证。本次设计的污水厂站规模种类较多，部分分为一期、二期建设，各乡镇污水厂站进水水质及(二)水质特点1、进水水质特点表1-1拟建污水厂站设计进水水质汇总(单位：mg/L)类别原污水根据当前收集到资料，本次招投标工程范围内各污水处理厂站的(1)进水基本属于典型的生活污水，工业废水含量较少；(2)进水可生化性较好，可满足硝化/反硝化及聚磷菌释磷对碳(3)管网建设要遵循进行雨污分流的原则，否则雨季时将存在污2、出水水质特点根据统计分析，本次招投标工程范围内系统单元的出水水质见下表1-2出水水质要求54湿地出水水质从表1-2中能够看出日处理规摸1000立方米及以上的污水厂站设计建设标准为在满足市《城镇污水处理厂污染物排放标准》(DB12599-2015)中C标准的基础上，其中总磷、氨氮、化学需氧量三项指标严于一级A标准，浓度值分别不高于0.4mg/L、4.0mg/L和40mg/L。日处理规摸1000立方米以下的污水处理设施执行一级A标准。CODcr年平均值达到地表水III类标准。结合各污水处理厂站的设计进水水质及排放标准，仅采用具有脱氮除磷功能的二级生化处理工艺无法确保出水水质标准，还需要在二3、水量特点根据对区乡镇污水厂站纳污范围内农村分布的初步分析，其接纳(1)该部分农村人口密度远小于城市区域，且居住相对分散，污(2)该部分居民用水量及排水量较少，根据相关用水定额规范推算其排水量一般为100L/人.天。(3)农村污水排水量与个体家庭生活设施的使用情况、留守人员(5)该区域污水季节性变化较大，夏季污水产量较多，冬季污水因为本次招标项目所在地区对外排水环境的要求较高，所以，所有新建污水厂站及人工湿地均需考虑二次污染的防治。如污水厂站内设计重点与难点(一)处理重点解析1)水质指标应能满足对各个重点处理项目以及难点项目的处理要求。对工程处理重点项目及相关难点分析如下：污水处理厂站要求的出水BOD5指标为≤10mg/L,从当前常采用的一些污水处理工艺来看，处理后BOD5浓度可消减90%以上，再加上本工程因为除磷脱氮对BOD5的进一步削减，能够保证BOD5出水浓度低于10mg/L,所以，BOD5不是本工程的重点处理项目。CODCr与BOD5的去除基本同步，在本工程中，污水厂站出水CODCr达到要求值40mg/L,人工湿地出水COD年均值小于20mg/L,以下容易实现，所以，CODCr不是本工程的处理重点。本工程要求出水SS浓度小于10mg/L,常规处理一般能使出水SS浓度低于20mg/L,但难以稳定达到10mg/L以下，高出水SS将导致TN、TP难以达标。所以，SS是本工程的重点处理项目。不过在增加深度处理后可使出水满足设计要求。本工程污水厂站和人工湿地出水NH3-N标准较严格，污水厂站出水小于4mg/L,人工湿地出水年均值小于1.5mg/L。污水处理厂站进水氨氮的去除主要靠硝化过程来完成，因为氨氮的硝化过程远比碳的氧化过程缓慢，所以，NH3-N也是本工程的重点处理项目。要求出水TN小于15mg/L,污水处理厂站进水TN的去除主要在硝化充分的基础上靠反硝化过程来完成，工程上通过缺氧阶段实现，反硝化成为缺氧池设计的控制因素。根据大量的试验数据和运转实例，控制缺氧段停留时间及回流率能够较好的控制出水总氮，所以，TN也是本工程的重点处理项目。本工程出水TP浓度要求小于0.4mg/L,一般而言，通过具有除磷脱氮功能的生物处理后，出厂水中磷含量能够达到1mg/L,但难以保证稳定在0.4mg/L以下，所以，TP是本工程的重点处理项目。不过，在增加化学除磷的深度处理后就能比较容易地保证出水中TP指标达标。综上所述，根据示例污水处理厂站进出水水质，本工程污水处理(二)处理难点解析本工程污水处理的主要难点如下：(1)因为项目初期进水水质及水量偏低，解决项目初期进水碳源可能偏低的问题，合理分配碳源是工程设计中的一个难点；(2)雨季污水SS值和含砂量较高的问题；(3)对于本次招标中出水排放标准较高的项目，因为SS、BOD5、CODcr、TP等污染物均可通过三级深度处理去除，而化学加药、过滤等三级处理手段对TN的去除是基本无效的，只有通过强化生物处理手段(4)污水量变化较大，因为本工程纳污范围为肥东及庐江市乡镇区域，主要为乡镇的居民生活污水，该部分收水水量具有水量波动较大，瞬时高峰较大，季节变化性大，可能出现断流等典型特征，如何根据污水厂站污水量变化确定污水处理工艺，是本工程设计的难点之一。(5)支管网设计，设计范围为乡镇居民区，如何因地制宜结合相关规划进行支管网设计，即尽量减小对居民生活的影响，又切实能够以上问题是本工程技术路线重点考虑的技术问题。针对本工程中(三)采取的措施(1)BOD5指标分析本项目的最大进水BOD5指标为150mg/L,出水满足国标一级A排污水中BOD5的去除是靠微生物的吸附作用和微生物的新陈代谢作用，然后对污泥与水进行分离完成的。微生物在有氧的条件下将污水中的一部分有机物用于合成新的细胞，将另一部分有机物进行分解代谢以便获得细胞合成所需的能量，其最终产物是CO2产H2O等稳定物质。这也就是污水中BOD5的降解过程。在这种合成代谢与分解代谢过程中，溶解性有机物(例如分子有机酸等易降解有机物)直接进入细胞内部被利用。而非溶解性有机物则首先被吸附在微生物表面，然后被酶水解后进入细胞内部被利用。由此可见，微生物的好氧代谢作用对污水中溶解性有机物和非溶解性有机物都起作用，并且代谢产物是无害的稳定物质，所以能够使处理污水中残余BOD5的浓度很低。从当前常采用的一些污水处理工艺来看，该项指标在采用生物脱氮除磷工艺的基础上再附加三级深度处理后较容易满足。当要求对污水进行硝化及反硝化时，二级处理后出水BOD5浓度一般均低于20mg/L(处理效果好时，一般常低于10mg/L),其相对应的去除率一般均大于90%。这是因为自养型的亚硝酸菌具有很小的比增长速率μN,与去除碳源的异养型微生物相比要小一个数量级以上，所以需要硝化系统比单纯去除碳源BOD5的系统具有更长的泥龄或更低的污泥负荷，在此条件下，BOD5的去除率将有大幅度的提高。(2)CODcr指标分析本项目的最高进水CODcr指标为300mg/L,处理规模1000m3/d及处理规模1000m3/d以下执行一级A标准(即：CODcr≤50mg/L)。污水中CODCr去除的原理与BOD5基本相同。CODCr的去除效率取决于原污水的可生化性，它与污水的组成有关。对于那些主要以生活污水组成的城镇污水，其BOD5/CODCr的比值往往接近0.5或者大于0.5,其污水的可生化性较好，出水中CODCr值能够控制在较低的水平。采的去除率。在进水CODcr=300mg/L时，出水CODcr≤40mg/L,对于可生化性较好的城市污水而言，在采用生物脱氮除磷工艺的基础上再附加(3)SS指标分析本项目最高的进水SS指标为150mg/L,出水满足国标一级A排放标准(即：SS≤10mg/L)。污水中悬浮物的去除主要靠沉淀作用。污水中的无机颗粒和大尺度的有机颗粒靠自然沉淀作用就能够去除，小尺度的有机颗粒靠微生物的降解作用去除。污水处理厂站出水中悬浮物浓度不单涉及到出水SS指标，还因为组成出水是浮物的主要是生物膜，其本身的有机成分就很高，所以对出水的BOD5、CODCr、TP等指标也有直接影响，所以控制污水处理厂站出水的SS指标是最基本的，也是很重要的。根据国外现有资料，在仅采用生物除磷工艺时，出水SS将直接影响到出水的TP值。经工艺计算，剩余污泥含磷比例为3.25%时，若当出水SS指标控制在20mg/L之内，使得随出水SS排放的磷含量为(4)氨氮(以N计)指标分析本项目的进水NH4+-N最高指标为30mg/L,处理规模1000m3/d及处理规模1000m3/d以下执行一级A标准(即：NH4+-Nr≤5mg/L)。现代污水处理技术中的生物脱氮通常是通过在好氧条件下进行的硝化过程和缺氧条件下的反硝化过程来实现的。在好氧条件下，污水中的氨氮被硝化菌氧化为亚硝酸盐，亚硝酸盐再进一一步被氧化成硝酸盐；在缺氧(DO低于0.7mg、ORP≈0mv)的条件下，硝酸盐则作为兼性反硝化菌的电子受体。通过生物的分解代谢还原成分子氮，最终现代生物处理技术的研究和实践证明：通过控制反应器中的溶解氧(DO)或氧化还原电位(ORP)及有关条件，能够使硝化和反硝化这两个不同的反应在相同的反应器内同时进行，因为同步硝化一反硝化不需要分别设置不同的反应器，因而会有效简化反应器的结构，省去污水处理厂站进水氨氮的去除主要靠硝化过程来完成，氨氮的硝化过程将成为控制生化处理好氧单元设计的主要因素。要满足4mg/L出水要求，必须进行完全硝化，并且还要通过完全反硝化辅助。故本工程设计在完全硝化的基础上，适当进行充分供氧，并采用完全反硝出水的BOD5将低于10mg/L。(5)总氮(以N计)指标分析本项目最高的进水TN指标为40mg/L,出水应满足国标一级A排放(6)总磷(以P计)指标分析本项目的进水TP指标为4mg/L,处理规模1000m3/d及以上污水厂站TP出水要求优于国标一级A排放标准(即：TP≤0.4mg/L),处理规模1000m3/d以下执行一级A标准(即：TP≤0.5mg/L)。磷的去除主处，形成的沉淀物与初沉污泥一起排除；协同沉淀的药剂投加点包括初沉出水、曝气池及二沉池之前的其它位置，形成的沉淀物与剩余污泥一起排除；后置沉淀的药剂投加点是二级生物处理之后，形成的沉淀物通过另设的固液分离装置进行分离，包括澄清池或滤池。化学除磷的药剂主要包括石灰、铁盐和铝盐。a.投加石灰法向污水中投加石灰，污水中磷酸盐与石灰的化学反应可用下式表污水碱度所消耗的石灰量通常比形成磷酸钙类沉淀物所需的石灰量大几个数量级，所以石灰法除磷所需的石灰投加量基本上取决于污水的碱度，而不是污水的含磷量，满足除磷要求的石灰投加量大致为总碳酸钙碱度的1.5倍。石灰法除磷的PH值通常控制在10以上，因为过高的PH会抑制和破坏微生物的增殖和活性，所以石灰法不能用于协同沉淀，只能用于前置沉淀和后置沉淀法除磷。b.投加铁盐和铝盐以硫酸铝和三氯化铁、硫酸亚铁混凝剂为例，金属盐与水中的磷酸盐碱度的反应能够表示如下：硫酸亚铁混凝：三氯化铁混凝：硫酸铝混凝：主反应：Al(SO4)。·14H₂O+2PO÷→2AlPO.↓+3SO>+14H₂0可见，铁盐和铝盐均能与磷酸根离子(P043-)作用生成难溶性的沉淀物，通过去除这些难溶性沉淀物去除水中的磷。按照德国规范ATVA131的规定，一般去除1kg磷需要投加2.7kg铁或1.3kg铝。对特定的污水，金属盐的投加量需通过试验确定，进水TP浓度和期望的除磷率不同，相对应的投加量也不同。化学除磷方法的产泥量将增加，仅由沉淀剂与磷酸根和氢氧根结合生成的干泥量为2.3kgTS/kgFe或3.6kgTS/kgAl,除此之外，还要考虑附带的其它沉淀物，所以，在实际应用中应按每kg用铁量产生2.5kg污泥或每kg用铝量产生4.0kg污泥来计算产泥量。化学除磷的优点是工艺简单，除加药设备外不需增加其它设施，缺点是药剂消耗量大，剩余污泥量增加，浓度降低，体积增大，使污泥处理的难度增加，同时还要消耗水中碱度，影响氨氮硝化。所以，在二级生物处理工艺中，仅当出水含磷要求较高时，才考虑化学法辅助除磷。综上所述，本项目污水水质各项控制指标的重要性详见表1-6。表1-6污水水质各项控制指标重要性控制优先次序①完全硝化，完全反硝化，充分曝气①充足碳源，完全反硝化，充分曝气②生物除磷和化学除磷相结合②③生物降解为主控制优先次序③完全硝化，充分曝气粪大肠菌群数③消毒建设施工过程中的重点及应对措施要求高，施工量大，各施工点之间难以资源共享，管理及施工人员分散，施工管理对任何一个单位也是一种挑战。为保证施工任务保质、2、顶管施工对建(构)筑物的影响本标段污水干管管道大都铺设于乡镇中的小街小巷，道路宽度大多数小于10m,管道布置于靠近路中线的一侧，距离道路一侧的房屋及给水、电力管线近，街道旁的房屋多为老屋，地基基础深浅不一，质量参差不齐，对顶管施工不可避免的地层扰动敏感，所以防范顶管施工对建(构)筑物的影响至为重要和关键。是本工程技术难点之一。3、管道爆破施工对人员安全及建(构)筑物的影响本标段干管施工于乡镇中的繁华区域，管道距离乡镇主商业道路旁的房屋及管线小于5m,乡镇房屋基础差、道路上人员复杂。但管道必须埋设于此处地下的岩石中，需要爆破(如桥头集镇等)施工，爆破飞石、震波对百姓的心理影响、安全影响，远大于对建筑物基础的影响，所以如何安抚百姓，确保爆破施工安全及减小爆破对建筑物基础的影响，震波对建筑物影响的鉴定等工作，是本工程施工技术、协管道开槽埋管施工在乡镇主要街道上，乡镇街道的布置简单，施