張家界楊家溪污水處理廠工藝選擇實(shí)例
某市污水處理工程包括匯集輸送全市的污水、經(jīng)集中處理后排入澧水城市下游段，即澧水北岸的污水經(jīng)管網(wǎng)收集后，匯入北岸沿河的合流制截污干管；澧水南岸的污水經(jīng)管網(wǎng)收集后匯入南岸沿河分流制截污干管，北岸截污干管在潭頭灣處穿過(guò)澧水，接入南岸截污干管，一并匯入澧水下游南岸的楊家溪污水處理廠。
污水處理廠處理規(guī)模：近期(至2005年)為8×104m3/d；遠(yuǎn)期(至2020年)為17×104 m3/d。
污水處理廠設(shè)計(jì)水質(zhì)見(jiàn)表1。
表1 楊家溪污水處理廠設(shè)計(jì)水質(zhì)
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項(xiàng)目 |
BOD5(mg/L) |
CODCr(mg/L) |
SS(mg/L) |
TN(mg/L) |
TP(mg/L) |
pH |
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進(jìn)水水質(zhì) |
≤140 |
≤260 |
≤150 |
≤35 |
≤3 |
7～8 |
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出水水質(zhì) |
20 |
60 |
20 |
15 |
1～0.5 |
6～9 |
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去除率(%) |
85.7 |
76.9 |
86.7 |
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1 工藝方案的選擇
一般而言，在采用活性污泥法的污水處理廠中，不同的污染物是以不同方式去除的。例如，污水中的SS主要靠沉淀去除，可以選用適當(dāng)?shù)奈勰嘭?fù)荷(F/M)值、較小的二次沉淀池的表面負(fù)荷和較低的出水堰負(fù)荷等措施；污水中BOD的去除是靠微生物的吸附和代謝作用、并對(duì)污泥與水進(jìn)行分離完成的，根據(jù)污水廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在污泥負(fù)荷≤0.3kg/(kg·d)時(shí)，即可使出水BOD5＜20 mg/L；污水中COD的去除取決于原水的可生化性，它與城市污水的組分有關(guān)，張家界市污水的BOD5/CODCr=0.54，可生化性良好；污水中NH3-N的去除，完成硝化是先決條件，必須使系統(tǒng)維持在較低的污泥負(fù)荷條件下運(yùn)行，使系統(tǒng)的泥齡大于維持硝化所需的最小泥齡；生物除磷工藝的前提條件是聚磷菌必須在厭氧條件下增長(zhǎng)，而后進(jìn)入好氧階段才能增大磷的吸收量，因此污水中磷的去除工藝是必須在曝氣池前設(shè)置厭氧段。
所以，要達(dá)到要求的出水指標(biāo)，必須根據(jù)進(jìn)、出水水質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)，在滿足生物除磷脫氮的前提下，完成對(duì)BOD5、CODCr和SS的去除，故生物脫氮除磷是污水處理工藝的關(guān)鍵。
張家界市老城區(qū)的污水是采用合流制排水體系，而新城區(qū)的分流制排水管網(wǎng)需逐步完善，所以對(duì)污水處理廠而言，進(jìn)水水量、水質(zhì)波動(dòng)較大。氧化溝工藝系列中的奧貝爾氧化溝是專門(mén)針對(duì)合流制的污水處理廠設(shè)計(jì)的，它可承受較大的水質(zhì)、水量沖擊負(fù)荷，可作為預(yù)選方案之一。SBR工藝系列中的Unitank法因生物除磷效果差，又無(wú)污泥回流設(shè)施，使得整體系統(tǒng)的利用效率很低；MSBR法流程繁瑣，對(duì)自控及監(jiān)測(cè)儀表要求較高，當(dāng)水量變化大時(shí)需通過(guò)調(diào)整進(jìn)水和曝氣過(guò)程的時(shí)序使系統(tǒng)正常運(yùn)行。因此，考慮將CAST法作為預(yù)選方案之一。
2 預(yù)選方案的比較
在選擇了SBR法的改良工藝——CAST方案和奧貝爾氧化溝方案作為本工程的預(yù)選方案后，以近期污水量為8×104m3/d的楊家溪污水處理廠為例，從以下幾個(gè)方面對(duì)兩方案進(jìn)行了詳細(xì)比較。
①工藝方案的技術(shù)特性比較見(jiàn)表2。
表2 兩種工藝特性的比較
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方案一(CAST工藝) |
方案二(奧貝爾氧化溝) |
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反應(yīng)池間歇運(yùn)行，4座反應(yīng)池交替運(yùn)行保持進(jìn)、出水的連續(xù)性。 |
連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)出水。 |
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有機(jī)物降解與沉淀在一個(gè)池子完成，無(wú)需設(shè)獨(dú)立的沉淀池及其刮泥系統(tǒng)。 |
在氧化溝中完成有機(jī)物降解，在沉淀池中進(jìn)行泥水分離，需設(shè)獨(dú)立的沉淀池和刮泥系統(tǒng)。 |
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通過(guò)每一個(gè)周期的循環(huán)，造成有氧和無(wú)氧的環(huán)境，對(duì)氮和磷有很好的去除效果。 |
氧化溝系統(tǒng)三個(gè)溝道內(nèi)的DO值呈0-1-2的梯次變化，脫氮效果好，除磷效果一般。 |
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固體停留時(shí)間較長(zhǎng)，可抵抗較強(qiáng)的沖擊負(fù)荷。 |
較長(zhǎng)的固體停留時(shí)間，可抵抗沖擊負(fù)荷。 |
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污泥有一定的穩(wěn)定性。 |
污泥有一定的穩(wěn)定性。 |
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采用鼓風(fēng)曝氣，曝氣器均布池底，動(dòng)力效率高，能耗較低；間歇運(yùn)轉(zhuǎn)須采用高質(zhì)量的膜式曝氣器，設(shè)備的閑置率較高，曝氣器壽命較短，維修及維護(hù)量大。 |
采用表面曝氣，設(shè)有轉(zhuǎn)碟曝氣設(shè)備，轉(zhuǎn)碟分點(diǎn)布置；設(shè)備少，管理簡(jiǎn)單，維護(hù)量小，但能耗較高。 |
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自動(dòng)化水平高，對(duì)電動(dòng)閥門(mén)等設(shè)備的可靠性需求較高，控制管理較復(fù)雜。 |
設(shè)備少且經(jīng)久耐用，控制管理簡(jiǎn)單。 |
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耗電量較小，運(yùn)行費(fèi)用低。 |
耗電量較大，運(yùn)行費(fèi)用較高。 |
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自控系統(tǒng)編程工作量較大，PLC硬件費(fèi)用高，自動(dòng)化水平較高，勞動(dòng)強(qiáng)度較低，對(duì)操作人員的素質(zhì)要求較高，總設(shè)備費(fèi)用較高。 |
自控系統(tǒng)編程工作量較小，PLC硬件費(fèi)用低，自動(dòng)化水平較低，勞動(dòng)強(qiáng)度較高，對(duì)操作人員的素質(zhì)要求較低，總設(shè)備費(fèi)用較低。 |
、诠こ掏顿Y和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分別見(jiàn)表3、4。
表3 兩種方案的工程投資比較
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項(xiàng)目 |
方案一(CAST工藝) |
方案二(奧貝爾氧化溝) |
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土建工程(萬(wàn)元) |
3 853.57 |
4 490.87 |
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設(shè)備及安裝工程(萬(wàn)元) |
3 880.27 |
3 376.09 |
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其他費(fèi)用(萬(wàn)元) |
4 663.95 |
5 115.12 |
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總投資(萬(wàn)元) |
12 397.79 |
12 982.08 |
表4 兩種方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較
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項(xiàng)目 |
方案一(CAST工藝) |
方案二(奧貝爾氧化溝) |
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總投資(萬(wàn)元) |
12397.79 |
12982.08 |
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污水處理廠占地(hm2) |
6.8 |
8.0 |
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總裝機(jī)容量(kW) |
1600 |
1840 |
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用電量(kW·h/m3) |
0.27 |
0.31 |
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年藥劑費(fèi)(萬(wàn)元) |
49.05 |
49.05 |
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人員編制(人) |
50 |
60 |
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單位運(yùn)行成本(元/m3) |
0.60 |
0.64 |
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單位經(jīng)營(yíng)成本(元/m3) |
0.32 |
0.36 |
③污水處理工藝流程一般包括機(jī)械處理系統(tǒng)、生化處理系統(tǒng)、消毒系統(tǒng)和污泥處理系統(tǒng)4部分，CAST方案與奧貝爾方案在機(jī)械處理和消毒系統(tǒng)上構(gòu)筑物及其設(shè)備配套相同，主要差別在于生化系統(tǒng)上，污泥處理系統(tǒng)也略有不同。
3 工藝方案的確定
綜合上述方案的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)比較情況，可以看出方案一和方案二各有自己不同的優(yōu)勢(shì)與不足，均能達(dá)到處理要求。從表2得知，方案一在污泥沉降性能和對(duì)磷的去除效率以及管理靈活性等方面的工藝特性優(yōu)于方案二，但也存在設(shè)備復(fù)雜、維修量大、管理運(yùn)行水平要求高等缺點(diǎn)。從表3可以看出，方案一的總投資比方案二少584.29萬(wàn)元，土建投資比方案二少637.3萬(wàn)元，但機(jī)械、自控電器設(shè)備投資比方案二高504.18萬(wàn)元。從表4可以看出，方案一的能耗、總成本費(fèi)用低于方案二，年運(yùn)行成本相差約131.37萬(wàn)元。從流程簡(jiǎn)潔、占地面積小、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等方面來(lái)考慮，CAST工藝均優(yōu)于奧貝爾氧化溝工藝，因此推薦CAST方案作為污水處理廠的工藝方案。
4 結(jié)論和建議
①必須結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際，并經(jīng)過(guò)全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后才能優(yōu)選出最佳的工藝方案。
②為了保證污水系統(tǒng)和污水處理廠運(yùn)行的良性循環(huán)，必須制訂完善的污水排放收費(fèi)制度，確定合理的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。
③污水處理廠建成后應(yīng)制定嚴(yán)格的操作和維修管理措施，并完善各種規(guī)章制度。
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