城镇污水准Ⅲ和准Ⅳ达标排放技术 调研报告(四)

作者: laokou 分类: 水处理 发布时间: 2021-02-22 14:09

6#-BJ/ IV:小汤山再生水厂

(1)项目概述

小汤山再生水厂位于北京市昌平区小汤山镇,总服务面积70 km2,一期设计规模为7万m3/d。根据《城市污水处理工程项目建设标准》(建标〔2001〕77号),小汤山再生水厂建设规模类别为Ⅳ类(5万~10万m3/d),工程允许的建设用地面积为7.6~9.6hm2,而小汤山再生水厂实际批复用地仅6.19 hm2,用地紧张。

该水厂是第一批执行《城镇污水处理厂水污染物排放标准》(DB 11/890-2012)的水厂,出水部分指标达地表水Ⅳ类水体标准,该厂进出水水质情况详见表3.20。

表3.20 小汤山污水处理厂改造进出水水质

项目 CODCr BOD5 SS NH3-N TN TP
设计进水(mg/L) 400 200 250 40 55 6
设计出水(mg/L) 30 6 5 1.5(2.5) 15 0.3

备注:括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。

由于小汤山再生水厂将占地面积小、出水水质高作为方案比选的主要条件,将多段式AO+MBR与多段式A2/O生物池+超滤膜两个方案在占地、成本、处理效果等几方面进行比选,经济指标比较见表3.21。

表3.21 两种方案经济指标对比分析

序号 项目 多段AO+MBR 多段AO+超滤膜
1 工程费用/万元 29413.1 30951.1
2 吨水投资(元/m3 4202 4421
3 吨水电耗(kW·h/m3 0.81 0.74
4 吨水处理成本(元/m3 2.98 2.93
5 吨水经营成本(元/m3 2.16 2.11

生物处理采用多段式AO生物池,生物池采用多段进水,可充分利用碳源,同时对污染物负荷进行平摊,提高系统抗冲击能力。生物池前端设置完整AAO段,具备完整生物除磷脱氮功能,设置后置缺氧段,引入原水作为碳源,进一步进行反硝化,氮去除率可达80%-85%。此外,由于污泥经过交替的缺氧、好氧,较好的抑制了污泥膨胀发生的概率,提高了沉淀池的效率,使得污泥回流比降低至50%。浸没式超滤膜适应低水温运行工况,跨膜压差小,运行费用低,可进一步降低水中悬浮物,此外,对细菌、大肠杆菌等微生物具有较强的去除能力。

(2)工艺流程

通过上述两种方案对比,本项目污水采用多段AAO+浸没式超滤膜+臭氧+次氯酸钠消毒工艺,污泥采用离心脱水处理,臭气采用生物除臭。出水主要用于城市杂用水及景观用水,其工艺流程图如图3.23所示。

(3)主要工艺参数

小汤山再生水厂一期工程设计规模为7万m3/d,总变化系数为1.34,配水高时系数为1.65。

1)预处理单元

粗格栅采用三索式钢丝绳牵引格栅,格栅间隙20mm;细格栅与曝气沉砂池合建,细格栅采用回转式细格栅,格栅孔径6mm。沉砂池采用除砂效果较好的曝气沉砂池,设2条沉砂池,峰值流量时停留时间为8 min;

2)多段AO生化单元

多段AO生化单元设2组,每组生物池包括厌氧区、第一缺氧区、第一兼氧区、第一好氧区、脱气区、第二缺氧区、第二兼氧区、第二好氧区、出水井,兼氧区可根据运行情况设为好氧区或缺氧区。生物池为厌氧区、第一缺氧区、第二缺氧区3点进水,利用配水堰及叠梁闸进行水量调节,3点进水量分别为20%~55%、25%~70%、10%~20%。在出水井处设立式搅拌器,可投加PAC进行化学除磷。生物池总停留时间为20.9 h,污泥浓度为3500-4000mg/L,污泥回流比为33%-100%,混合液回流比为100%-400%;

3)二沉池

二沉池采用周进周出的幅流式沉淀池,设2座,每座直径为48m,池边水深4.5m。沉淀池平均流量表面负荷0.92m3/(m2·h),最大流量表面负荷1.19 m3/(m2·h),名义停留时间4.89 h;

4)浸没式超滤膜过滤单元

膜池设7池,每个膜池设18个膜挂架,并预留1个膜挂架安装空间,每个膜挂架上安装16支膜元件。膜面积50m2,平均孔径0.1μm,膜丝内径0.7mm,膜丝外径1.3mm,膜平均通量为31.5L/(m2·h),运行跨膜压差≤4 m,最大跨膜压差7.5m。反洗为气水联合反冲洗,反洗周期30min,先气擦30s,然后水冲45s;维护性化学清洗周期1-2 d,恢复性化学清洗周期为1-2月,化学清洗药剂为次氯酸钠或柠檬酸,中和药剂为亚硫酸氢钠或氢氧化钠;

5)臭氧接触氧化池

臭氧氧化池,设2个廊道,臭氧投加分为3级,每级均布置微气泡曝气系统,最大投加量为5 mg/L,投加浓度为10%(质量浓度),臭氧接触池池顶设尾气破坏间,采用热触媒式臭氧尾气处理装置进行处理,使尾气处理装置出口处臭氧浓度低于0.1ppm。

7#-BJ/ IV:北京沙河再生水厂

(1)项目概述

北京市沙河再生水厂主要服务范围为昌平区沙现一期处理规模为3万m3/d。沙河再生水厂二期扩建提标工程污水处理规模为6万m3/d,建成后再生水厂处理总规模达到9万m3/d。沙河再生水厂主要接纳片区内生活污水,进水水质参考再生水厂近2年进水水质95%覆盖率,并考虑一定的余量进行确定。出水执行DB11/890-2012中B标准。项目设计进出水水质见表1。本工程于2016年12月建成, 2017年1月,进入调试运行阶段,处理水量约为4万m3/d,出水主要指标满足DB11/890-2012中B标准要求。

表3.22 沙河再生水厂改造进出水水质

项目 CODCr BOD5 SS NH3-N TN TP
设计进水(mg/L) 400 200 250 45 55 8.5
设计出水(mg/L) 30 6 5 1.5(2.5) 15 0.3

备注:括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。

(2)工艺流程

图3.24 沙河再生水厂二期工程工艺流程图

(3)主要工艺参数

1)预处理单元

新建细格栅曝气沉砂池,采用间隙3 mm 的网板式细格栅。曝气沉砂池设计峰值流量停留时间为4.37min,有效水深为2.50 m。新建膜格栅,采用间隙1 mm 的网板式细格栅。

2)生化处理单元

厌氧池平均流量停留时间为1.57 h,有效水深为7.00 m;缺氧池平均流量停留时间为5.12 h,有效水深为7.00 m。好氧池平均流量停留时间为6.35 h,有效水深为7.00 m。从好氧池至缺氧池污泥回流比为400%;膜池共设计8格,有效水深为3.80 m。每格膜池安装膜箱11台,共计88台膜箱, 每套膜箱过滤面积为1470m2。膜池设计平均时膜通量为19.3L/(h·m2), 最大时膜通量为25.1L/(h·m2), 反洗时膜通量为22.0L/(h·m2)。膜池设计污泥浓度为10g/L。从膜池至好氧池污泥回流比为400%;

3)臭氧处理单元

臭氧接触池平均流量停留时间为0.69 h,有效水深为6.00 m。臭氧投加量为10mg/L,采用空气源臭氧设备,2台,每台处理能力为12kg/h。

(4)经济分析

该扩建工程总投资约为4.4亿元,包含2.2亿征地拆迁费,实际总投资2亿元,其中建设投资为1.85亿元。本工程直接运行成本为1.12元/m3,其中电费为0.52元/m3,药剂费用为0.11元/m3,膜更换费用为0.21元/m3,污泥运输及处置费用为0.14元/m3,大修维护费用为0.09元/m3,人工及其他成本为0.05元/m3

3.2.2.2 天津区域项目(项目编号TJ/IV)

根据天津市《城镇污水处理厂水污染物排放标准》(DB12599-2015)中相关规定,当设计规模≧10000m3/d执行A标准,当设计规模<10000 m3/d 且≧1000m3/d执行B标准,其中A标准为准Ⅳ类标准。

天津市自2016年起开始对中心城区5座大型污水处理厂和环外各区105座中小型污水处理厂进行提标改造。通过高效沉淀、膜处理工艺等技术手段,对污水进行深度处理,有效提升污水处理厂出水水质。2018年初,天津市环外各区105座污水处理厂已经完成提标改造任务,总处理能力达到157万m3/d,其中47座污水厂(占总处理能力的89.2%)出水质主要指标达到地表水Ⅳ类水平。

表3.23 天津中心城区污水厂提标改造工艺选择总体情况

序号 名称 规模

(万m3/d)

主要工艺路线 备注
1 津沽 65 改进多级AO+高效沉淀池+深床滤池+臭氧氧化工艺 地上式;扩建10万m3/d
2 东郊 60 改进多级AO+高效沉淀池+深床滤池+臭氧氧化工艺 半地下式
3 咸阳路 45 改进多级AO+反硝化生物滤池+高密度澄清池+V型滤池+臭氧氧化工艺 地上式;土建60万m3/d,装机45万m3/d
4 张贵庄 20 改进多级AO+高效沉淀池+深床滤池+臭氧氧化工艺 地上式
5 北仓 15 改进多级AO+高效沉淀池+深床滤池+臭氧氧化工艺 地上式;扩建5万m3/d

 

1#-TJ/ IV:津沽污水处理厂(待提标改造)

(1)项目概述

津沽污水处理厂为原纪庄子污水处理迁建项目,津沽污水处理厂于2013年建成并通水运行,近期规模55万m³/d。污水处理采用“多级AO+高效沉淀+深床过滤工艺”,消毒采用紫外线消毒工艺,除臭采用全过程除臭工艺,出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A标准。

本次扩能改造提标项目,处理厂现建设规模55万m3/d,扩建10万m3/d,形成65万m3/d处理规模,并提标需从一级A提高至天津地标A(准Ⅳ类标准),其设计进出水水质,如表3.24所示。

表3.24 津沽污水处理厂设计进出水水质

水质指标 原设计进水水质(mg/L) 原设计出水水质(mg/L) 提标改造设计进水水质mg/L) 提标改造设计出水水质(mg/L)
CODCr 500 ≤50 530 ≤30
BOD5 185 ≤10 225 ≤6
SS 400 ≤10 390 ≤5
NH3-N 35 ≤5(8) 50 ≤1.5(3)
TN 45 ≤15 70 ≤10
TP 8 ≤0.5 8 ≤0.3

备注:括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。

(2)工艺流程

根据设计和实际出水水质,出水中BOD、NH3-N指标和新标准要求差距已经很小,工艺的选择应重点考虑COD、SS、TN、TP 和色度的达标排放。采用不同处理方案进行对比分析。

  • 改扩建方案一

改进型多级AO+高效沉淀池+深床滤池+臭氧氧化工艺,新建高效沉淀池+深床滤池+臭氧氧化,降低部分现有处理单元负荷。

  • 改扩建方案二

改进型多级AO+高效沉淀池+深床滤池+粉末活性炭工艺,新建高效沉淀池+深床滤池,降低部分现有处理单元负荷,改造原有高效沉淀池,增加粉末活性炭投加措施。

  • 方案对比结论

方案一比方案二投资高5123万元,但每年节省运行成本5719万元;臭氧氧化应用案例较多,操作管理相对简单,不会大幅度增加后续污泥处理处置负担;综合比较,推荐采用“改进型多级AO+高效沉淀池+深床滤池+臭氧氧化工艺技术方案”。

表3.25 津沽改扩建方案技术比较

比较项目 臭氧方案 活性炭吸附方案
处理效果 效果好
运行灵活性 好,可根据水质调整臭氧投加量 好,可根据水质调整活性炭投加量
运行案例 较多 无如此大规模案例
实施难易程度 容易实施,采取临时措施可不停水 高效沉淀池改造实施难度大,可不停水,但需要很长周期
其他 每天新增约500t污泥,增加后续污泥处理处置负担
总投资 82313万元 76190.01万元
年总成本费用 44889.7万元 50608.4万元
单位经营成本 1.312元/t 1.566元/t

 

2#-TJ/ IV:咸阳路污水厂(待提标改造)

(1)项目概述

咸阳路污水处理厂设计规模45万m3/d,2005年底建成通水运行,污水处理采用A/O生化处理工艺,出水标准为《污水综合排放标准》(GB8978-1996)二级标准。2009年进行了升级改造,采用强化生物污脱氮(BNR)工艺,出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的“一级B”标准。咸阳路污水处理厂处理规模45万m3/d,远期根据规划确定规模60万m3/d。其中土建60万m3/d,装机处理能力为45万m3/d。本次提标改造项目提标改造需从一级B提高至天津地标A(准Ⅳ类标准),其设计进出水水质,如表3.26所示。

 

 

 

 

 

 

表3.26 咸阳路污水处理厂设计进出水水质

水质指标 原设计进水水质(mg/L) 原设计出水水质(mg/L) 提标改造设计进水水质(mg/L) 提标改造设计出水水质(mg/L)
CODCr 450 60 650 30
BOD5 220 20 220 6
 SS 300 20 300 5
 NH3-N 35 8(15) 65 1.5(3)
 TN 45 20 75 10
TP 8 1 8 0.3

备注:括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。

(2)工艺流程选择

根据设计和实际出水水质,COD差距最大,难进一步生物降解,是需要重点考虑解决的污染物指标;BOD差距很小,且达标相对容易,适当增大生物池的曝气量即可解决;SS差距较小,但5mg/l的要求非常苛刻,需要有对应工艺重点解决;NH3-N充分曝气、完全硝化,需考虑冬季极端气温下的稳定达标;TN在二级生物处理、后续深度处理中协同考虑,充分的利用原水中碳源,需重点考虑解决;TP生物除磷+化学除磷、保证很低的出水SS;色度充分的生物反应、过滤、消毒及必要的脱色处理。

  • 咸阳路方案一

采用改进多级AO工艺+反硝化生物滤池+高密度澄清池+V型滤池+臭氧高级氧化。

图3.28 咸阳路方案二

  • 方案对比结论:推荐采用“改进多级AO工艺+反硝化生物滤池+高密度澄清池+V型滤池+臭氧高级氧化工艺方案”。

表3.27 咸阳路污水厂提标改造方案综合经济技术比较

比较项目 改良AO工艺 良Bardenpho工艺
生物反应池工艺特点 1、进水比例可调,运行模式较灵活

2、运行模式灵活、多样

3、工程实例:A2O及其变形工艺成功应用于处理体量较大的I类处理厂案例较多

4、碳源投加量少

5、水深较低,占地面积更小

1、采用两级AO,脱氮效率较高

2、运行模式较为单一

3、工程实例:在大型污水处理厂有成功运行案例

4、碳源投加量较大

5、占地较方案一大

6、水深需更大

对水质水量的适应性 适应性较强 适应性较强
污水处理效果 处理效果好,运行稳定,对总氮去除稳定性高,但依赖于丰富的运行管理经验和控制水平 处理效果好,运行稳定,对总氮去除机理同传统A2/O,依赖于碳源的充足提供,碳源利用效率较高
抗冲击负荷 较好
第一部分工程费用(万元) 146810.44 154821.83
单位经营成本(元/m3 1.48 1.51

 

3#-TJ/ IV:北仓污水处理厂(待提标改造)

(1)项目概述

北仓污水处理厂始建于2003年9月,2006年调试运行,处理规模10万m3/d,采用“A/O生物除磷、回流污泥反硝化”的处理工艺;污泥处理及处置选择“中温厌氧消化、机械浓缩脱水”的方案,出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002》二级标准。2009年进行升级改造,采用水解酸化+强化生物脱氮工艺,出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的“一级B”标准。

本次扩能提标改造项目,改造规模为10万m3/d,扩建5万m3/d,形成15万m3/d处理规模,并需从一级B提高至天津地标A(准Ⅳ类标准),其设计进出水水质,如表3.28所示。

表3.28 北仓污水处理厂设计进出水水质

项目 CODCr BOD5 SS NH3-N TN TP
设计进水(mg/L) 290 100 115 50 60 5.0
设计出水(mg/L) 30 6 5 1.5(3) 10 0.3

(2)工艺流程选择

考虑到本项目规模较大,采用MBR工艺运行管理复杂,且天津市目前大规模污水处理厂均采用AAO工艺且取得了很好的处理效果并积累了大量的运行管理经验。本次采用“AAO(采用多级AO形式)+深床滤池+臭氧氧化工艺”的主体处理工艺。

表3.29 北仓污水处理厂提标改造方案对比

序号 项目名称 单位 方案一:AAO(采用多级AO形式)+深床滤池+臭氧氧化工艺 方案二:MBR+臭氧氧化工艺
1 占地面积 ha 26.73 26.73
2 箱体面积 m2 165000 112054
3 投资估算 万元 331517.76 324171.02
4 单位污水处理生产成本 元/m³ 2.05 2.338
5 单位污水处理经营成本 元/m³ 1.36 1.634