水处理工程实例

污水处理工程

2007-08-16 09:29

一、经开污水厂（小规模的城市污水处理厂）：

经开污水厂简介：

工程总投资3158万元，设计规模一期工程2万吨/天，二期5万吨/天，其中一期工程占地1.02公顷。

主体工艺采用先进的循环式活性污泥法（C-TECH）工艺，即常说的CAST工艺，SBR工艺的改良方法，经奥地利SFC公司授权北京建工金源环保发展有限公司在该工程中使用。主要工艺流程包括预处理段、生物处理段和污泥处理段。整个污水处理系统（包括粗格栅、提升泵、细格栅、C-TECH池、消毒池、污泥处置装置）全部实现自动控制。自控系统在中控室设置监控计算机，在各处理单元设置可编程控制器（PLC），二者以高速数据通道连接。整个开发区生产及生活污水将在此处理达标后，排入凉水河，作为景观用水。1万吨／日的污水回用处理系统目前正在筹建中。

经开污水厂的运行条件：

处理对象：

北京市经济技术开发区污水处理厂负责处理的是北京经济技术开发区范围内的城市下水道系统收集的城市污水，包括开发区内的居民生活用水、工业企业废水和城市降水。据了解，开发区内的工业企业很多都有自己厂内的污水处理站点，能够实现对厂区污水的初步处理，到达经开污水厂的工业废水基本能够达到国家对工业企业废水排放的要求。

日处理水量平均略低于40000m3/d，降水在很大程度上会影响需要处理的水量。

处理要求：

经开污水厂处理后的出水排入北京的凉水河作为景观用水，执行的是国家城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918－2002）的一级B要求。

运行工艺：

经开污水厂的工艺流程如下：

（进水）→粗格栅→提升泵房→细格栅→旋流沉砂池→C-TECH池（生物反应区，包括生物选择器和主反应区）→消毒池→（出水）凉水河

污泥在C-TECH池内通过回流泵实现主反应区向生物选择器的回流，通过主反应区的剩余污泥泵排出到污泥储池，经加药调理，压滤后(浓缩脱水一体机)排出脱水污泥，外运填埋。

如果进水流量超过污水处理厂的处理量，部分污水将通过一级处理后（旋流沉砂池后有阀门）通过超越管路排出。因为设计处理量相对于需要处理水量比较大，据了解基本没有需要开启超越管路的情况。

主要工艺参数：

格栅：

本厂设置有粗细两道格栅，其中粗格栅栅隙为25mm（一些师傅说是20mm），主要作用是保护后续提升泵。细格栅栅隙5mm。实际运行中由于该工艺中没有设置初沉池，加之格栅效果并不理想，会在生化反应池表面形成浮渣。由于撇水器具有浮渣挡筒，浮渣不会随出水流走，但会在池内累积，虽然不影响正理效果，但表观不好，运行中依靠人工打捞。运行中格栅两端液位差要求维持相对稳定的低值（细格栅常为0.25m以下）。格栅排出的栅渣经螺旋输送器送入洗砂设备、栅渣压榨机脱水后落入渣桶，实际运行中由于栅渣产量较少，排渣以巡视周期（2小时/次）运行，运行时间约15分钟，造成栅渣在压榨机内停留时间过长，从而产生臭气。

提升泵房：

提升泵房采用进口潜水排污泵，泵出口采用溢流出水的方式，从而省去了止回阀和阀

门，也降低了水头损失。分设大小泵各三台，大泵流量820m3/h,小泵流量625 m3/h，扬程为10m。运行中要求提升泵房的液位不超过3m,否则会造成进水外溢。

旋流沉砂池：

旋流式沉砂池采用排砂泵排砂，在排砂泵出口设有回流管，在开泵后先向沉砂内回流从而松动沉砂，以防板积。由于砂水分离器的水面低于沉砂池水面，为了防止发生虹吸，砂水分离器进水管向上翻过池内水位，并在顶端设置了电磁阀破坏虹吸，与排砂泵的运行进行联锁。实际运行中由于格栅拦渣效果并不理想，容易造成堵塞，应该注意大块物体对设备的影响。

C-TECH池：

该池是污水厂处理污水的反应池，应用的是循环式活性污泥法（Cylic Activated Sludge Technology，简称C-TECH工艺，也就是常称的CAST/CASS）。它是序批式活性污泥法（SBR）的一种变型工艺，是目前国际上先进的一种间歇运行的活性污泥法工艺，具有技术先进实用、成熟可靠、运行效果好等优点，能灵活满足各种严格的出水水质要求。

在池首端设有生物选择器，末端设有撇水器，池底部设有橡胶微孔曝气头，污泥回流泵和剩余污泥泵。一期、二期工程分设一座2格反应池，实现进水曝气和沉淀撇水的交替。一期池高近6m，单格面积1375m2，有效水深5m；二期池高略大于5m，单格面积2035m2，有效水深4.8m，池长均为50m。每个反应单元中生物选择器与主反应区面积比约1：5。每个反应单元的运行周期约为4小时，其中126分钟进水曝气，126分钟沉淀撇水，每期工程的两个反应单元出于相反的周期阶段。运行时水位变化1~2m，需要根据具体情况而定，实习期间因为排泥不畅，泥位较高，一般撇水停止时液位深度到3.5m~4m。

废水和回流的活性污泥先进入生物选择器，进行接触混合。该厂为保证回流污泥的充分混合并防止沉淀，在生物选择器进行分格控制水流速度达到混合和防止沉淀的目的，同时也满足了生物选择的机理要求，这与一般的在选择器内设置搅拌器的做法不同。另外为了防止部分污泥沉底板结，在选择器内设置了穿孔曝气管，周期性进行曝气搅动，曝气周期约为24小时。

生物选择器有三个功能：a．絮体结构内底物的物理团聚与动力学和代谢选择同步进行；b．选择器被隔开，保证初始高絮体负荷，以及酶快速去除溶解底物；c.通过选择器的设计，还可以创造一个有利于磷释放的环境，这样促进聚磷菌的生长。生物选择器的反应条件在缺氧和厌氧之间变化，能够有效抑制丝状菌的繁殖，从而抑制了污泥膨胀；同时能够保证在高F/M(营养物与生物量比)下磷的释放；能够利用酶促反应降解溶解性有机物；能对回流污泥液中的硝酸盐进行反硝化脱氮。从主反应区回流至选择器中的活性污泥对进水中易降解的有机物的吸附作用，除能抑制丝状菌生长，还能提供聚磷菌在主反应区聚磷所需要的能量和反硝化菌进行反硝化作用所需的碳源。

主反应区进行周期性的进水曝气和沉淀撇水的间歇运行方式，使活性污泥不断经历好氧和厌氧的循环，能够实现降解营养物，脱氮除磷的效果。在曝气阶段完成主要的营养物降解，磷的吸收和硝化（同步硝化反硝化），非曝气阶段磷有所释放。主反应区的SND（同步硝化反硝化）作用能够减少回流污泥中硝态氮的浓度，进而减少了硝态氮对聚磷菌在选择器的厌氧条件下合成包内贮存物质和释磷作用的影响，使整个系统具有良好的除磷效果。由于曝气系统处于周期性的曝气/非曝气状态，为了避免由于撇水时池中水位下降导致曝气管内气体由于膜片两侧压力不平衡而溢出从而导致污泥上浮，在曝气干管上设有电磁阀，当反应池进入沉淀撇水状态时，通过PLC控制自动打开，对曝气管系统进行泄压从而防止上述现象的发生。

该工艺习惯于把各阶段（包括沉淀和撇水）的泥龄都计算在总泥龄中，实际上典型的CAST工艺，有效泥龄（反应泥龄）仅为总泥龄的50%。在实际运行中，经常选用比较长的污

泥泥龄，实习了解该厂曾用的泥龄为15天和12天。

污泥回流泵在进水时同步开启，据了解一期回流流量约为110 m3/h,二期回流流量为约120 m3/h，运行时间都是进水曝气阶段中的90分钟。剩余污泥泵型号与回流污泥泵相同，一期每周期排泥40分钟，二期每周期排泥36分钟，均是在沉淀63分钟后开始进入排泥阶段。满液位污泥浓度正常值为5000mg/L左右，实习期间由于排泥不畅，污泥浓度较高，达到7000mg/L左右。

设计的化学除磷工艺（添加硫酸亚铁絮凝）在实际中并没有使用，原因不详。

在线的溶解氧仪能够实时监测池内的溶解氧浓度，但溶氧仪容易被污物覆盖而影响示值。运行的自动化管理由可编程序控制器（PLC）系统实现，自动系统故障时可以通过配电室手动和现场手动实现正常的运行。

清水池：

清水池是撇水器出水在厂区内停留的最后阶段，设在一期反应池后，消毒剂（次氯酸钠溶液）在池首加入。清水池消毒后的出水直接排入凉水河。厂区内绿化和反冲洗用水也由清水池内的清水提供。

目前，利用该厂出水的中水处理回用系统正在建设之中。

污泥处理：

剩余污泥泵排出的污泥先排入污泥储池暂时存储，污泥储池池底设曝气设备，间歇曝气以防止污泥沉积板结。储泥液位不超过3.5m。

经过加药（PAM，即聚丙烯酰氨，用量约2kg/m3泥）混合调理后的污泥，经过污泥压滤机脱水（同步浓缩脱水机）。最后的干污泥（含水率80%）由泥斗排出外运填埋。

城镇污水处理厂虽然之前看过不少，但往往只是几个小时的参观，只能大致了解工艺流程，却不能全面了解运行情况，这次能够得到去污水处理厂实习的机会，让自己全面地了解了一个城镇污水处理厂的工艺和运行中的各种情况和可能出现的问题。

实习中感受最深的是间歇操作的小规模污水处理厂的工艺、设备和运作都与大型的城市污水处理厂有区别，能够应用占地面积小，可操作性强的工艺；设备的型号较小，但一样一应俱全；运作中因为规模效益的缺乏，对污泥的处理方式也可能不一样。

同时与课程学习仅仅考虑理想工艺的情况不同，实际中的工程要复杂很多，要考虑各种可能出现的问题，准备好应对措施，而且实际运行的操作也与理想是的实验室条件有很大差别。也就是说过去从课本上所学的理论，与应用到实际工程和工艺，需要作很大的细化和多种可能情况的考虑，大致让自己意识到实际工程设计和绘图的要求。对于单向阀、刀阀、电磁阀和放空阀，之前没有什么特别的认识，通过实习终于认识到这些装置的重要，同时也对撇水器的工作过程及其自动控制有了较深的认识。

二、北京市高碑店污水处理厂（大规模城市污水处理厂）

高碑店污水处理厂简介：

北京市高碑店污水处理厂由北京市市政工程局负责建设，北京市市政工程设计研究总院设计，北京市第四市政工程公司施工。该处理厂是北京市城市总体规划拟建的16座城市污水厂中规模最大、也是目前全国最大的污水处理厂，承担着北京市中心区及东郊地区总计9661 ha流域范围内的污水治理，服务人口240万，占地1020亩，近期建设规模100万m3/d，占全市污水处理总量的40%。

运行工艺：

高碑店污水厂的工艺流程：

（进水）闸门井→粗、细格栅→提升泵房→出水井、配水井→曝气沉砂池→初沉池→曝气池（A/O法）→（集配水井）二沉池→出水

污泥在曝气池增殖，在二沉池得到沉淀分离，通过污泥泵实现回流和送往污泥处理设施。污泥处理比较完善，包括浓缩、消化（中温两级消化）和脱水三个主要阶段。

主要工艺参数：

一、二期设计处理水量100万m3/d，进、出水水质情况为：进水SS 250 mg/L，BOD5 200 mg/L，COD 500 mg/L；出水SS≤30 mg/L，BOD5≤16 mg/L。在工艺设计方面，处理流程采用前置缺氧段的活性污泥法；一级处理包括格栅、泵房、曝气沉砂池和矩形平流沉淀池；二级处理采用推流式曝气池；污泥处理采用中温两级消化工艺；同时在末端有1万m3/d的再生水系统和47万m3/d的回用水系统。此外，二期工艺与一期工艺稍有差别，增加了生物脱氮除磷的工艺部分。

格栅和进水泵房：

进水泵房包括新建泵房（120万m3/d），原有泵房改建流量50 m3/d（提升初期雨水用）；泵房前池分别安装粗、细两道格栅。粗格栅间隙100 mm人工清除污物，细格栅间隙25 mm，为链条式自动除污机，二期工程将粗格栅改为连续式自动清理，细格栅改为间隙0.5 mm回转式自动除污机；栅渣用皮带输送装筒运往垃圾消纳厂填埋。泵房内安装6台水泵，一期4台，二期2台。一共具有138万m3/d的提升能力。该厂是把格栅放在提升泵之前，而且是前后衔接放置，组成六套独立的通道。格栅之前更是设置有六个闸门井，有专门的阀门控制总进水（事故时总超越用）以及对于各个通道的开通与关闭（用于检修等）。

曝气沉砂池和初沉池：

通过出水井（一池三格）实现进水的混合，然后将水送到配水井和混合槽将水均等分配到每个处理系列的下游工艺。均匀配水基本上是通过同一池的分隔来实现的，依靠相同的水头分别向不同系列送水。

曝气沉砂池及初沉池设计流量为120万m3/d；曝气沉砂池为圆形，初沉池池形为平流式矩形池。初沉池池长75 m，池宽14 m，水深2.5 m，每系列12条池，共4个系列。排泥方式：采用进口桥式刮泥机12台，排泥采用定容式螺杆泵排泥，共24台。

曝气池：

二级处理采用缺氧-好氧（A/O）活性污泥法，前缺氧后曝气，延长缺氧时间，使出水水质提高，并可改善污泥沉降性能，减少二沉池反硝化过程，从而减少二沉池的污泥上浮，提高了出水水质。曝气池池形为矩形3廊道共4个系列，每系列分6组，每组隔成3条宽9.3 m、长96 m、水深6 m的廊道；二期工程4系列为A/O法，增加内回流设施，曝气时间9.2 h；900 kW离心式鼓风机共8台（2台备用）；曝气方式采用曝气头一期采用国产钢钰式微式曝气器共90000个，二期采用进口膜片橡胶微孔曝气头，总数为36036个。每个小廊道有三根空气支管供气，底部分为三个独立环状管网供气。

集配水井：

曝气池出水靠流槽汇集到出水口送到集配水井（一井配水至三个二沉池）对二沉池均匀供水。集配水井三圈，内圈为曝气池出水，通过自由上翻分配到三个均等的配水区分别对三个二沉池进行配水。第二圈为污泥收集区，供水所至的三座二沉池的沉淀污泥集中到此，回流到污泥泵房。外圈为清水，是汇集二沉池的出去往外排水的区域。每圈对每个供水所至的二沉池设有阀门，易于调节和维修。

二沉池：

二沉池为水深4 m、直径50 m幅流式中心进水周边出水圆形二沉池24座，采用桥式刮吸结合虹吸式静压排泥，连续运行的排泥方式。配套的回流污泥泵房4座，采用进口螺旋浆式潜水泵共16台，剩余污泥泵采用潜污泵共12台。二沉池的出水堰为三角堰，支撑堰板的牛腿间距约4m；堰前设挡渣板，其支撑柱间距约2m。

污泥浓缩池：

浓缩池采用重力浓缩。一期直径23.5 m、二期直径20 m，池形为园形共12座，采用国产半桥式栅条浓缩机，进口定容式污泥泵。消化池为园柱形，总高28.8 m（地下5 m）、直径20 m的二级中温消化，共16座（12座一级，4座二级）。污泥脱水机房设置2座，采用带式压滤机，分别设有加药设备，混凝剂采用高分子混凝剂（聚丙烯酰胺）；沼气储柜为一期设1座容积2000 m3、压力0.6 MPa干式球罐，1座容积3000 m3、压力200～250 mmH2O 湿式气柜；二期为低压湿式三屉螺旋式升降式钢结构。脱硫装置：一二期分别采用干式脱硫及湿式脱硫（碱液）污泥消化所产生的沼气，考虑到使用的不均匀性和事故排放，设废气燃烧器1座，将部分多余气体和事故排放的气体，燃烧后排放，以减少对周围环境的污染。经脱水后的泥饼外运作为农业和绿化的肥源；消化池污泥产生的沼气用以发电，补充本厂能源。发电机组的冷却水供消化池加热。

同时将部分二级出水（1万m3/d）经进行深度处理（混凝、沉淀、过滤）后，用作厂区生活杂用水，不仅有效地节约了水资源，还将为大规模的污水回用积累了有益的经验。

高碑店污水处理厂是一个典型的大规模的应用传统活性污泥处理工艺的污水厂，工艺结构完善，涉及到城市污水处理的各个方面和污泥处置设备。同时由于规模问题，采用的是连续进水连续排水的工艺，而且厂区的规划也比之前参观过的小规模水厂有很大不同。这让我对完整的大型城市污水厂的工艺流程，厂区布置有了全面的了解。

通过听老师讲解，学会了去注意一些之前不会注意的细节，可以说很大程度上补充了自己对于污水处理厂工艺结构和构筑物的认识。而且也学会去关注一些在实际设计中需要认真考虑的问题。虽然工作人员的讲解和回答很大程度上没有让自己获得希望了解的信息，但在看图纸时将很多图片材料进行了摄影收集，相信会对自己以后的设计工作有一定的帮助。

三、燕山石化污水处理厂（包括牛口峪污水处理系统和燕山的中水系统，化工污水处理）运行工艺：

参观的燕山石化污水处理厂原二级处理工艺设备已经不运行，仅是中水系统在运行。中水处理采用的是超滤加反渗透的工艺，也就是所说的双膜法。牛口峪的处理系统主体为Orbal氧化沟。

工艺流程：

停用的处理系统：（进水）→隔油池→均质池→浮选池（气浮，上下同时刮渣和泥）→曝气池（鼓曝，用活动式曝气管，池侧有消泡管用清水冲洗消泡）→二沉池（中进周出，中央排泥，刮泥机同时上附刮板刮渣，池边有一渣斗）→出水

双膜法：过滤（1mm）→消毒、絮凝→超滤（去处杂质）→气水分离→反渗透（脱盐）→调pH（加氨水）

浓盐水排出到土地处理系统。

牛口峪：提升泵（不常使用、水头足够）→初沉（中进周出的辐流式沉淀池）→同心圆式氧化沟→二沉池→中水系统（1200m3/h）和土地处理系统（其余出水，系统大体分三级：多级跌水、氧化塘和综合生物塘）

主要工艺描述：

双膜法污水处理技术主要采用物理手段，利用具有高隔绝能力的膜，将水中的污物隔绝。污水通过絮凝沉淀后进入超滤装置，超滤采用外面包有强隔绝能力膜的中空管，水通过膜进入中空管，而水中的悬浮物却不能进入。再将管内的水抽出进行减压，就有更多的水进入中空管内，达到去污的目的。经超滤的水加入杀菌剂、阻垢剂等药剂后进入反渗透装置。反渗透的原理和超滤基本一样，但反渗透的膜是多层的卷式膜，采取的不是抽水加压的办法，而是给中空管外的水加压。处理后的水无菌无害，pH值为7，完全可以饮用，更符合工业用水要求。处理水量1200m3/h，出水800 m3/h，其余为浓缩水，成本5元/ m3。超滤部分的

基本结构包括了进、出水管，反冲洗管道，曝气设备和膜组件。反渗透采用两级反渗透。牛口峪的生物二级处理工艺有两个系列，进水提升计量后分开进入两个系列。每个系列工艺单元包括一个初沉池，一个氧化沟和两个二沉池。两个系列分别独立，需要处理的水不能跨系列流动。污泥处理比较简单，只是浓缩，脱水外运。

化工污水含有特殊的化学物质，油含量也很高，处理工艺与城市污水的处理系统有很大差别，突出表现在预处理段。首先是所有预处理设备及管道密闭，而且预处理工艺复杂。此后的处理与城市污水采用的工艺相似，但由于成分复杂的原因，最后的出水还需要深度处理。

在条件允许时，采用土地处理系统作为对二级生物处理出水的深度处理，除了能够保证水质得到进一步改善之外，还能够获得一定的环境效益和观赏效益。

四、唐山豪门啤酒厂污水处理设施（高浓度有机废水处理）

运行工艺：

采用厌氧（UASB）和好氧（生物接触氧化）相结合的工艺，处理富含淀粉、糖类和醇类物质的高浓度有机废水。处理水量1万m3/d，进水COD2500 mg/L,BOD1100 mg/L,SS700 mg/L,出水要求COD<150 mg/L,BOD<60mg/L,SS<200 mg/L。设计UASB反应器COD负荷

4.5kg/( m3*d),生物滤池COD负荷2kg/( m3*d)。

工艺流程：

水处理流程：（进水，经厂内粗格栅过滤）→进水闸门井（设有超越阀门）→细格栅→集水池（设有水位控制设备和溢流管线）→提升泵房→UASB反应器（一共四个，每个池设计尺寸为20*10*6）→生物滤池（射流曝气）→二沉池（D=25m）→出水

沼气：UASB反应器（三相分离器收集）→集气管（三相分离器三角的每个顶点设有收集管，大三角顶点间距约2m,小三角顶点间距约1.5m。）→管廊中的水封罐（4个，为了维持三相分离器内压力保证气室稳定）→气水分离器（2个）→沼气柜

主要工艺描述：

UASB反应器两个为一单元，中间设管廊，负责UASB反应器的进出水和集排气。管廊结构基本左右对称。中央为总进水管，总进水管下为排泥明渠。总进气管分出支管往左右两侧的反应器布水（每个支管单设阀门以便调节和维修）。廊道中央墙壁上约2m高设有中央排泥管。

管廊内设有不同高度的取样管，现一般设计成分别的独立阀门，上部取样口的常开，下部的常关。管廊末端还设后回流管线。

UASB反应器为矩形，横跨方向设有多个三角堰出水和集水渠，池边设有集气管。

好氧接触池采用非固定的填料，采用射流曝气。

厌氧反应器的结构和管线与好氧反应器的结构有很多差别，特别是多了沼气的收集处理一项，对于布水和布气等的管线布置要求似乎更高，需要综合考虑。

UASB反应器的结构中，三相分离器和集气的管路设置需要注意压力稳定，不跑漏，易于检查等问题。