陽泉焦化綜合治理及回用項目可行性研究報告

陽泉焦化綜合治理及回用項目可行性研究報告可行性研究報告二O一五年九月目錄TOC\h\z\t"2,1,StyleHeading2+(Latin)ArialNarrow(Asian)宋體Char,3,StyleHeading1+(Latin)ArialNarrow(Asian)宋體,2,StyleHeading6+Left:0cmFirstline:0cm,1"第一章 概述 41.1項目名稱和承辦單位 41.2項目背景及建設必要性 4第二章 編制依據(jù)?原則及范圍 62.1編制依據(jù)和主要資料 62.2編制所采用的標準和規(guī)范 62.3編制原則 102.4工程范圍及研究內容 12第三章 區(qū)域概況與廠址選擇 143.1區(qū)域概況 143.2污水處理廠廠址選擇 21第四章 設計規(guī)模與設計標準 254.1排污現(xiàn)狀 254.2設計規(guī)模 284.3設計進水水質 284.4設計出水水質 30第五章 處理工藝選擇 325.1園區(qū)污水的水質特性 325.2污水處理設計原則 335.3污泥處理設計原則 335.4污水處理工藝選擇 335.5污泥處理工藝 52第六章 污水處理工程設計 556.1工藝設計 556.2建筑設計 746.3結構設計 766.4電氣設計 796.5儀表與自控設計介紹 856.6主要設備 896.7輔助生產設備 104第七章 環(huán)境保護?勞動保護?消防和節(jié)能 1077.1環(huán)境保護 1077.2勞動保護及安全衛(wèi)生 1097.3消防 1117.4節(jié)能減耗措施 113第八章 人員編制?經(jīng)營管理 1148.1人員編制 1148.2經(jīng)營管理 114第九章 工程投資估算與資金籌措 1169.1投資估算 1169.2編制依據(jù) 1169.3設備及材料價格依據(jù) 1179.4其他工程費用 1179.5投資估算 1189.6資金籌措 118第十章 財務分析 12010.1財務評價 12010.2計算原則和評價參數(shù) 12010.3成本費用預測 12210.4財務分析報表和財務評價指標 12310.5不確定分析 124第十一章 工程效益分析 12611.1環(huán)境效益 12611.2社會效益 12611.3經(jīng)濟效益 127第十二章 結論 128概述1.1項目名稱和承辦單位工程名稱:山西陽泉綜合廢水治理及回用項目建設地點:山西省陽泉市礦區(qū)1.1.1建設單位概況1.2項目背景及建設必要性1.2.1園區(qū)排水現(xiàn)狀及規(guī)劃目前礦區(qū)雨水和污水管道尚不完善,也沒有建設大型的污水集中處理設施,只是部分大型企業(yè)內部設有污水回用系統(tǒng),而多數(shù)中小型企業(yè)內沒有任何污水處理設施,整個開發(fā)區(qū)的污水排放還處于一個無序的狀態(tài),對環(huán)境和水資源污染嚴重?為了確保開發(fā)區(qū)走循環(huán)經(jīng)濟的道路,實現(xiàn)水資源的循環(huán)?高效利用,規(guī)劃開發(fā)區(qū)規(guī)劃實行雨污分流的排水系統(tǒng)?園區(qū)內各企業(yè)必須將其生產廢水處理至滿足國家《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)二級后,與園區(qū)產生的生活污水一并排入園區(qū)污水處理廠集中處理?1.2.2項目建設的必要性無論是生產領域或生活領域,清潔水一旦使用完成或再利用完成,即成為廢水?污水,需要排放或考慮重復利用?污水和廢水如果不加處理直接排放,超過自然容留能力,無疑會造成環(huán)境污染,輕則損害基地容貌,重則危害人類健康,必需加以收集和處理?如果要想把污水或廢水資源化利用,更是少不了收集和處理?在我國,環(huán)境保護已作為一項基本國策,受到了全社會和各級人民政府的重視?中央人民政府和相關的管理部門頒布了一系列的法律與法規(guī),以保證這項基本國策的執(zhí)行?國家頒布的有關防治水污染的法規(guī)如下:《中華人民共和國環(huán)境保護法》(2015年1月)《中華人民共和國環(huán)境水污染防治法》(2008年6月)《中華人民共和國水污染防治實施細則》(2000年3月)《建設項目環(huán)境保護管理辦法》(1986年3月)《建設項目環(huán)境保護設計規(guī)定》(1987年3月)《飲用水水源保護區(qū)污染防治管理規(guī)定》(1989年7月)國家建設污水處理項目工程是明智之舉,雖然在實施過程中存在著許多困難,但我們仍然堅持著?本項目的建設,將為礦區(qū)的建設提供良好的基礎設施,不僅能促進礦區(qū)建設的合理?快速發(fā)展,改觀基地環(huán)境和精神面貌,對提高礦居民生活質量,促進社會各項事業(yè),特別是工業(yè)企業(yè)的發(fā)展具有重要的意義?本項目的建設還將大大改善礦區(qū)的投資環(huán)境,為礦區(qū)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展打下堅實的基礎?另外,提高工程建設標準達到中水回用的目標,還可以為礦區(qū)提供更為經(jīng)濟廉價的生產用水,降低企業(yè)生產成本,同時減少了娘子關水資源開采量,對水資源的有效利用有重要的意義?因此,建設山西陽泉焦化廢水綜合治理及回用項目是執(zhí)行國家建設政策?國家法律法規(guī)的需要,同時也是園區(qū)發(fā)展的需要?編制依據(jù)?原則及范圍2.1編制依據(jù)和主要資料編制依據(jù)和采用的主要資料有:《中華人民共和國環(huán)境保護法》2015年1月1日(2)《中華人民共和國水污染防治法》2008年6月1日(3)《中華人民共和國固體廢棄物環(huán)境污染防治法》2005年4月1日(4)建設部國家環(huán)境保持總局科技部城建[2000]124號文件《城市污水處理及污染防治技術政策》(5)住房城鄉(xiāng)建設部工程質量安全監(jiān)管司組織編寫《市政公用工程設計文件編制深度規(guī)定》(2013年版)2013年4月(7)《國家環(huán)境保護“十一五”科技發(fā)展規(guī)劃》2.2編制所采用的標準和規(guī)范2.2.1 水質標準《地表水環(huán)境質量標準》 GB3838-2002《污水綜合排放標準》 GB8978-1996《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質標準》 CJ343-2010《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》 GB18918-2002《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》 GB16171-2012《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標準》 GB13456-2012《循環(huán)冷卻水用再生水水質標準》 HG/T3923-2007《城市污水再生利用工業(yè)用水水質》 GB/T19923-2005《工業(yè)鍋爐水質》 GB/T1576-20082.2.2 勘察?設計規(guī)范《室外排水設計規(guī)范》 GB50014-2006《市政公用工程設計文件編制深度規(guī)定(2013年版)》《城市排水泵站設計規(guī)程》 DGJ08-22-2003《城鎮(zhèn)污水處理廠附屬建筑和附屬設備設計標準》 CJJ31-89《城市污水處理工程項目建設標準(修訂)2001》《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》 GB50282-1998《建筑給水排水設計規(guī)范》 GB50015-2003《建筑給水排水制圖標準》 GB/T50106-2010《建筑給水排水設計規(guī)范》 GB50015-2003《建筑結構荷載規(guī)范》 GB50009-2012《混凝土結構設計規(guī)范》 GB50010-2010《鋼結構設計規(guī)范》 GB50017-2003《建筑地基基礎設計規(guī)范》 GB50007-2011《建筑抗震設計規(guī)范》 GB50011-2010《水工混凝土結構設計規(guī)范》 DL/T5057-2009《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》 GB50068-2001《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》 GB50019-2003《建筑設計防火規(guī)范》 GB50016-2006《給水排水工程埋地矩形管道結構設計規(guī)程》 CECS145:2002《地下工程防水技術規(guī)范》 GB50108-2008《室外硬聚氯烯給水管道工程設計規(guī)程》 CECS17:90《建筑結構制圖標準》 GB/T50105-2010《給水排水工程構筑物結構設計規(guī)范》 GB50069-2002《砌體結構設計規(guī)范》 GB50003-2011《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》 GB50052-2009《10kv及以下變電所設計規(guī)范》 GB50053-1994《低壓配電設計規(guī)范》 GB50054-2011《建筑物防雷設計規(guī)范》 GB50057-2010《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》 GB50058-1992《35/110kv變電所設計規(guī)范》 GB50059-1992《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規(guī)范》 GBT50062-2008《給水排水工程鋼筋混凝土沉井結構設計規(guī)程》CECS137:2002《給水排水工程鋼筋混凝土水池結構設計規(guī)程》CECS138:2002《建筑地基處理技術規(guī)范》 JGJ79-2012《給水排水工程構筑物結構設計規(guī)范》 GB50069-2002《給水排水工程管道結構設計規(guī)范》 GB50332-20022.2.3 施工和驗收規(guī)范(1)給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范 GB50268-2008(2)市政排水構筑物工程施工及驗收規(guī)程 DBJ08-224-96(3)市政排水管道工程施工及驗收規(guī)程 DBJ08-220-96(4)室外硬聚氯乙烯給水管道工程施工及驗收規(guī)程 CECS18-90(5)建筑排水硬聚氯乙烯管道工程技術規(guī)程 CJJ/T29-98(6)采暖與衛(wèi)生工程施工及驗收規(guī)范 GBJ242-1982(7)埋地給水鋼管道水泥砂漿襯里技術標準 CECS10-1989(8)埋地鋼質管道環(huán)氧煤瀝青防腐層技術標準 SY/T0447-96(9)土方與爆破工程施工及驗收規(guī)范 GB50201-2012(10)屋面工程質量驗收規(guī)范 GB50207-2012(11)建筑地面工程質量驗收規(guī)范 GB50209-2010(12)建筑防腐蝕工程施工及驗收規(guī)范 GB50212-2002(13)混凝土外加劑應用技術規(guī)范 GB50119-2013(14)通風與空調工程施工質量驗收規(guī)范GB50243-2002(15)建筑工程施工質量驗收統(tǒng)一標準 GB50300-2013(16)建筑電氣工程施工質量驗收規(guī)范 GB50303-2002(17)工業(yè)自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范 GBT50093—2002(18)自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范 GB50093-2002(19)電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范 GB50254-50259-96(20)建筑工程施工現(xiàn)場供用電安全規(guī)范 GB50194-93(21)鋼筋焊接及驗收規(guī)程 JGJ18-2012(22)機械設備安裝工程施工及驗收規(guī)范 GB50231-1998(23)地基與基礎工程質量驗收規(guī)范 GB50202-2002(24)砌體工程施工質量驗收規(guī)范 GB50203-2011(25)混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范 GB50204-2002(26)鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范 GB50205-2001(27)地下防水工程質量驗收規(guī)范 GB50208-2011(28)市政地下工程施工質量驗收規(guī)范 DG/TJ08-236-20062.2.4 環(huán)保標準(1)《地表水環(huán)境質量標準》 GB3838-2002(2)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》 GB18918-2002(3)《污水綜合排放標準》 GB8978-1996(4)《環(huán)境空氣質量標準》 GB3095-2012(5)《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準》 GB12348-20082.3編制原則2.3.1污水處理廠設計原則(1)貫徹國家關于環(huán)境保護的基本國策,執(zhí)行國家的相關法規(guī)?政策?規(guī)范和標準?(2)工程設計方案響應國家“節(jié)水治污”?“節(jié)能減排”精神,也符合山西陽泉礦區(qū)總體規(guī)劃及各分項規(guī)劃要求?(3)結合陽泉礦區(qū)的現(xiàn)狀,考慮分期實施,提高水資源的重復利用率?(4)根據(jù)設計進水水質和出水水質要求,對污水處理工藝進行多方案比選,其推薦采用的污水處理工藝力求技術先進成熟?處理效果好?運行穩(wěn)定可靠?高效節(jié)能?經(jīng)濟合理,確保污水處理效果,盡量減少工程投資及日常運行費用?(5)采用現(xiàn)代化自控技術,污水處理廠可實現(xiàn)自動化管理,達到技術可靠,提高管理水平,降低勞動強度及運行費用?(6)設計必須考慮節(jié)能,避免對環(huán)境造成的二次污染?2.3.2污水處理工藝設計原則污水處理廠的建設和運行耗資比較大,并且受到多種因素的制約和影響?其中,處理工藝方案的優(yōu)化選擇對污水處理廠的投資及運行管理的影響尤為關鍵?因此,須從整體優(yōu)化的觀點出發(fā),綜合考慮當?shù)氐目陀^條件?污水性質及處理出水要求,提出最佳的污水處理工藝方案?污水處理工藝選擇原則:1)技術成熟,運行可靠,滿足處理出水要求?2)運行管理方便,運轉靈活,對進水水量?水質的變化有相應的抗沖擊能力及應變能力?3)經(jīng)濟合理,在滿足處理要求的前提下,節(jié)約基建投資和運行管理費用?4)工藝配套設備技術先進?質量可靠,并有廣泛的選擇余地?5)工藝過程自動化控制程度高,降低勞動強度?6)考慮分期建設,以近期為主,預留遠期用地?2.3.3污泥處理設計原則選擇污泥處理工藝以及進行污泥處理系統(tǒng)的設計,主要針對污泥進行穩(wěn)定化?無害化和減量化處理?1)根據(jù)污水處理工藝,按其產生的污泥量?污泥性質,結合自然環(huán)境及處置條件選用符合實際污泥處理工藝?2)根據(jù)污泥排出標準,采用合適的脫水方法?脫水后污泥含水率低于60%?3)妥善處置污水處理過程中產生的柵渣?污泥,避免二次污染?2.4工程范圍及研究內容2.4.1編制范圍本工程包括山西陽泉礦區(qū)焦化廢水處理?污水處理廠最終服務范圍為山西陽泉礦區(qū)焦化廢水排放的工業(yè)企業(yè)排放的符合納管標準的焦化廢水?2.4.2編制內容對廢水處理工藝進行優(yōu)化組合和多方面的經(jīng)濟技術比較,確定技術可行?經(jīng)濟合理,適合國情條件的工藝技術路線?對廢水處理工藝的推薦方案進行工藝?建筑?結構?電氣?機械和儀表自控等專業(yè)設計,提出示范工程定員?節(jié)能?環(huán)保?消防?廠區(qū)總平面等方面的說明?對推薦方案提出工程投資估算,并進行成本預測?提出工程可行性研究結論?存在問題和建議?區(qū)域概況與廠址選擇3.1區(qū)域概況3.1.1地理位置陽泉礦區(qū)位于山西省沁水盆地東北部,面積2102.47平方千米?礦區(qū)范圍西北以郭家溝斷層為界,東南以清漳河為界;北界?東界為煤層露頭,西部深部界線以各勘探區(qū)和礦井邊界連成一個半環(huán)形?區(qū)內地形較復雜,西部壽陽區(qū)和南部和順區(qū)以剝蝕低山丘陵為主,中部盂縣?陽泉?昔陽一帶以剝蝕中—低山為主;總趨勢為西高東低?南高北低,相對高差近千米?礦區(qū)總體構造為單斜構造?地層走向壽陽—陽泉—平定—和順一帶大致由北東東轉為北西至北北東向;傾向南東轉至南西至北西,向盆地中心傾斜?礦區(qū)內斷層不發(fā)育,但環(huán)狀陷落柱構造特別發(fā)育?含煤地層為石炭—二疊系的太原組和山西組;煤層發(fā)育,主要可采煤層有8?9?12?15號煤層?3煤層為局部可采煤層?煤層厚度平均1.01~5.20米,太原組15煤層最厚,10~11.26米?煤類主要為無煙煤,次有貧煤?瘦煤,少量焦煤?從西北向東南,煤變質程度增高?鏡質組反射率1.73%~3.11%?煤結構完整,裂隙較發(fā)育,以小型裂隙和微裂隙為主?陽泉礦區(qū)煤層氣資源豐富,煤層氣資源量為908.8億立方米?在埋深300~1000米中,煤層含氣量5~30立方米/噸?甲烷濃度80%以上?煤層滲透率為(0.5~6.7)×10^-3平方微米?陽泉礦區(qū)地處山西省中部經(jīng)濟區(qū)核心區(qū),是未來山西省經(jīng)濟發(fā)展核心承載與外延拓展地帶?同時處于城鎮(zhèn)體系一級發(fā)展軸和二級發(fā)展軸的交匯處?3.1.2歷史沿革山西陽泉礦區(qū)(以下簡稱礦區(qū))是山西省陽泉市三區(qū)之一,是焦化工業(yè)較大的工業(yè)區(qū)?清末,現(xiàn)今的市中心還是一片荒灘,自1903年石太\o"鐵路"鐵路通車后,煤?鐵?硫磺等工業(yè)隨之興起,至1936年才形成一個有三萬余人的小集鎮(zhèn),屬平定管轄?1947年5月4日,以原平定縣的一部分設陽泉市,后改為陽泉工礦區(qū)?

抗日戰(zhàn)爭時期,平定分置平定(路北)縣?平(定)東縣和平(定)西縣,\o"盂縣"盂縣分置盂(縣)平(山)縣?盂(縣)陽(曲)縣?盂(縣)壽(陽)縣;正太鐵路以南的平(定)東?平(定)西二縣屬晉冀魯豫邊區(qū),以北各縣屬晉察冀邊區(qū)?解放戰(zhàn)爭時期,平定?盂縣逐漸恢復原建置?

1949年設陽泉工礦區(qū),屬榆次專區(qū)?1951年\o"陽泉"陽泉工礦區(qū)改設陽泉市,由省直轄?1958年陽泉市劃歸晉中專署領導?1961年陽泉市改由省直轄?1970年陽泉市劃歸晉中地區(qū)領導?1972年陽泉市改由省直轄?3.1.3陽泉礦區(qū)的規(guī)模?產業(yè)結構礦區(qū)現(xiàn)有企業(yè)80余家,其中規(guī)模以上企業(yè)29戶,初步形成了以煤焦?化工?冶煉?機械鑄造和建材為特色的符合工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的工業(yè)產業(yè)集聚區(qū)?至2007年完成工業(yè)增加值213335萬元,完成現(xiàn)價工業(yè)總產值711118萬元,實現(xiàn)利稅109610萬元?礦區(qū)80余家企業(yè),其中較大型企業(yè)共計35個?涉及產業(yè)門類較多,主要為煤焦?化工?機械加工?材料加工?鑄造?玻璃加工?建材?電力和農副產品加工?3.1.4自然條件1?氣候特征陽泉礦區(qū)位于太行山北段西翼,區(qū)內落雁腦?廟粱分水嶺,大致呈東西向橫貫全區(qū)中南部,形成中部高而南北低的地勢?區(qū)內地形切割劇烈,沖溝極為發(fā)育,其山脊與溝谷多數(shù)成北東向排列于分水嶺兩側,猶如羽狀,形成復雜的中高山地貌?地表多為裸露巖石,少量第四紀黃土分布于山頂及山坡?井田內地形最高點為中部的落雁腦,標高為1369.3米,最低點為沸騰鍋爐房蒙村河床處,標高為766.3米,相對高差約603米?2?地理條件陽泉市礦區(qū)是山西省陽泉市的縣級建置區(qū),是全國最大的無煙煤生產基地,煤炭?鋁冶?磁材為區(qū)域三大支柱產業(yè)?3?工程地質條件(1)建筑場地陽泉礦區(qū)所在地由洪積傾斜平原和沖擊平原組成,組成物質以沙礫石和亞沙土為主,巖性為灰?guī)r和變質巖類,并夾有黃土類物質?建筑場地較為平坦,沉積物質達千米以上,為晉中盆地組成部分,地耐力在15~20t/m2?地震陽泉礦區(qū)以斷裂構造運動為主,以斷陷帶內一系列盆地斷陷下沉,山區(qū)相對上升為主要特征,因此各盆地接受了巨厚的沉積物,形成了大面積的沖積和洪積平原,并反映出新構造運動的繼承性特點?4?礦產資源(1)煤礦資源山西陽泉煤田屬于西山煤田,主要分布在中東部地區(qū),總儲量為19.94億t?主要煤種為焦煤?肥煤,儲量約為18億t,可供煉焦?煤焦配煤及動力煤?無煙煤?磁窯—崔家山一帶為火礦區(qū),主要儲藏煤焦?無煙煤,儲量為1.94億t,可作動力煤和配焦煤?(2)黑色金屬礦產陽泉礦區(qū)內黑色金屬礦主要是鐵礦,分布在縣域東北部狐偃山南側,大冶式—矽卡巖型鐵礦品位較高,工業(yè)儲量為111.7萬t,遠景儲量249.9萬t?另外還有山西式鐵礦?鞍山式沉積變質鐵礦?(3)非金屬礦產主要有石棉?石灰?guī)r?大理石?3.1.6人口狀況一?陽泉礦區(qū)人口1?陽泉礦區(qū)人口現(xiàn)狀礦區(qū)總面積10平方千米,現(xiàn)狀建成區(qū)范圍內人口22萬人,人員組成包括產業(yè)工人?服務業(yè)從業(yè)人員和開發(fā)區(qū)范圍內村莊人口三類?2?規(guī)劃發(fā)展影響人口礦區(qū)擁有的資源優(yōu)勢和多年發(fā)展形成的產業(yè)布局,決定了工業(yè)經(jīng)濟在相對長的時間內,仍將是區(qū)域經(jīng)濟的主導產業(yè)?圍繞陽泉市建設特新材料基地的構想,區(qū)委?區(qū)政府確定了“工業(yè)強區(qū)?三產活區(qū)?民營興區(qū)?招商引資促發(fā)展”區(qū)域經(jīng)濟總體發(fā)展思路,以及建設“一帶”(沿桃河三產經(jīng)濟帶)“兩區(qū)”(貴石溝煤電鋁及煤化工工業(yè)園區(qū)?賽魚鋁產品加工工業(yè)園區(qū))“四大商貿板塊”(平潭?橋頭?賽魚?蔡洼商貿板塊),重點發(fā)展三大支柱產業(yè)(煤炭深加工產業(yè)?鋁加工產業(yè)?磁材產業(yè))的具體部署,積極推進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展,區(qū)域經(jīng)濟呈現(xiàn)快速發(fā)展的良好勢頭將會影響陽泉礦區(qū)的人口數(shù)量?3.2污水處理廠廠址選擇3.2.1選擇原則焦化廢水處理與回用項目的位置受到企業(yè)排水系統(tǒng)布置的支配,在進行污水廠的總體設計時,對具體廠址的選擇,須進行深入的調節(jié)研究和詳盡的技術經(jīng)濟比較,其一般選擇原則為:(1)污水處理廠設置應根據(jù)工業(yè)區(qū)總體規(guī)劃?污水量以及地形地勢等綜合因素來確定?(2)根據(jù)水體的納污能力和作為受納水體的可能性,考慮污水處理廠設置的位置?受納水體應有足夠的環(huán)境容量,以減少尾水對受納水體的影響?廠址應盡可能設在城市邊緣,并要求出水管線短,靠近受納水體?(3)污水處理廠盡可能設在城市或生活居住區(qū)的下風向及遠離生活居住區(qū)(在300m以上),以減少對城市的環(huán)境影響?(4)廠址所在地的地勢較低,有利于污水自流,減少污水提升次數(shù),節(jié)省投資和運行成本?(5)處理廠應盡量少占土地和不占良田,廠址現(xiàn)址沒有或很少建筑物,可節(jié)省拆遷費用?同時,要考慮今后有適當?shù)陌l(fā)展余地?(6)廠址應選在地質條件較好的地方,地基較好,承載力較大,地下水位較低,便于施工?(7)廠址應選擇不受洪水威脅的地方,否則應考慮防洪措施?(8)廠址位置應便于污泥的最終處理?(9)應考慮交通運輸及水?電?暖供應等條件?根據(jù)以上選擇原則,本工程污水處理廠廠址選擇如下?3.2.2廠址選擇山西陽泉焦化廠處理廠山西陽泉焦化廠處理廠圖3-1山西陽泉礦區(qū)焦化污水處理廠區(qū)位圖3.2.3回用水去向本項目污水處理廠出水部分處理到滿足回用水要求后回用?納濾產水主要流向附近電廠等企業(yè)作為企業(yè)脫鹽水制備系統(tǒng)的原水,濃水經(jīng)處理后可回用至附近企業(yè)用于洗煤水等對水質要求不高的用途?3.2.4尾水排放和污泥處置本項目污水排放口設置于白石南河,尾水經(jīng)白石南河去往汾河?排放口距污水處理廠距離約1公里,出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準(GB18918-2002)》中的一級A標準?本項目產生的污泥經(jīng)脫水后外運至附近電廠摻燒處置?設計規(guī)模與設計標準4.1排污現(xiàn)狀山西交城經(jīng)濟開發(fā)區(qū)污水處理廠主要處理開發(fā)區(qū)內企業(yè)排放的工業(yè)廢水和生活污水?根據(jù)調研,目前園區(qū)內主要排污企業(yè)及其排放的廢水情況如表4-1所示?表4-1主要排污企業(yè)及其排放的廢水情況企業(yè)名稱山西宏特煤化工有限公司廢水種類水量(t/d)水溫(℃)COD(mg/L)SS(mg/L)pHBOD(mg/L)氨氮(mg/L)TP(mg/L)硬度(mg/L)電導(us/cm)軟水車間重鹽水16815517.510.650.159317其他企業(yè)名稱山西華鑫煤焦化實業(yè)有限公司廢水種類水量(t/d)水溫(℃)COD(mg/L)SS(mg/L)pHBOD(mg/L)氨氮(mg/L)TP(mg/L)硬度(mg/L)電導(us/cm)電廠重鹽水360020827.920.80.151701循環(huán)冷卻排污水38420200697.930其他企業(yè)名稱山西田寶肥業(yè)有限公司廢水種類水量(t/d)水溫(℃)COD(mg/L)SS(mg/L)pHBOD(mg/L)氨氮(mg/L)TP(mg/L)硬度(mg/L)電導(us/cm)鍋爐重鹽水130015527.9710.720.141973循環(huán)排污水12001580160.340.76其他企業(yè)名稱山西中航騰錦清潔能源有限公司廢水種類水量(t/d)水溫(℃)COD(mg/L)SS(mg/L)pHBOD(mg/L)氨氮(mg/L)TP(mg/L)硬度(mg/L)電導(us/cm)鍋爐及滲透水?生活污水1456.082435.1420.91重鹽水256120.750.13其他企業(yè)名稱山西省交城縣紅星化工有限公司廢水種類水量(t/d)水溫(℃)COD(mg/L)SS(mg/L)pHBOD(mg/L)氨氮(mg/L)TP(mg/L)硬度(mg/L)電導(us/cm)鍋爐重鹽水30251830.930.16其他企業(yè)名稱山西省交城縣并盛化工有限公司廢水種類水量(t/d)水溫(℃)COD(mg/L)SS(mg/L)pHBOD(mg/L)氨氮(mg/L)TP(mg/L)硬度(mg/L)電導(us/cm)軟水裝置?廢熱鍋爐1864425180生活水67002517018080重鹽水25720.850.14其他企業(yè)名稱山西省美錦鎂合金科技有限公司廢水種類水量(t/d)水溫(℃)COD(mg/L)SS(mg/L)pHBOD(mg/L)氨氮(mg/L)TP(mg/L)硬度(mg/L)電導(us/cm)生活廢水4380253006060重鹽水251010.950.17其他企業(yè)名稱山西省交城縣新園太生物科技有限公司廢水種類水量(t/d)水溫(℃)COD(mg/L)SS(mg/L)pHBOD(mg/L)氨氮(mg/L)TP(mg/L)硬度(mg/L)電導(us/cm)酚水225481.8重鹽水25520.650.12其他企業(yè)名稱園區(qū)其他企業(yè)生活污水廢水種類水量(t/d)水溫(℃)COD(mg/L)SS(mg/L)pHBOD(mg/L)氨氮(mg/L)TP(mg/L)硬度(mg/L)電導(us/cm)生活廢水1703253006050重鹽水25620.640.15其他企業(yè)名稱山西省交城縣興龍鑄造有限公司廢水種類水量(t/d)水溫(℃)COD(mg/L)SS(mg/L)pHBOD(mg/L)氨氮(mg/L)TP(mg/L)硬度(mg/L)電導(us/cm)重鹽水2568.720.620.122002其他企業(yè)名稱山西利虎玻璃集團有限公司廢水種類水量(t/d)水溫(℃)COD(mg/L)SS(mg/L)pHBOD(mg/L)氨氮(mg/L)TP(mg/L)硬度(mg/L)電導(us/cm)鍋爐重鹽水502525150.960.17其他企業(yè)名稱山西美錦煤化工有限公司廢水種類水量(t/d)水溫(℃)COD(mg/L)SS(mg/L)pHBOD(mg/L)氨氮(mg/L)TP(mg/L)硬度(mg/L)電導(us/cm)間接冷卻水?循環(huán)水1232580070783.50.2450重鹽水172825827.750.550.146070其他企業(yè)名稱山西建華美錦管樁有限公司廢水種類水量(t/d)水溫(℃)COD(mg/L)SS(mg/L)pHBOD(mg/L)氨氮(mg/L)TP(mg/L)硬度(mg/L)電導(us/cm)蒸汽冷凝水1702580169.80.03重鹽水256111.210.650.131602其他企業(yè)名稱山西新天源醫(yī)藥化工有限公司廢水種類水量(t/d)水溫(℃)COD(mg/L)SS(mg/L)pHBOD(mg/L)氨氮(mg/L)TP(mg/L)硬度(mg/L)電導(us/cm)軟化及鍋爐排污水1112.7251632.020.03脫鹽水站排水循環(huán)冷卻排污水重鹽水251027.7430.950.031138其他總計52904.7298.5120.348.929.43.552.0由上表可知,目前開發(fā)區(qū)排污量約53000m3/d,主要廢水來源為煤化工廢水,部分企業(yè)排放的生產廢水COD?氨氮等污染物濃度很高,可生化性較差?部分企業(yè)排水含脫鹽水站和循環(huán)冷卻水排污水,預計污水廠進水中將含有一定量的鹽分?4.2設計規(guī)模目前開發(fā)區(qū)排污量約53000m3/d,隨著園區(qū)的發(fā)展?新企業(yè)的入駐,排污量還將逐年增加?本污水處理廠工程設計水量40000m3/d,主要處理對象為園區(qū)工業(yè)廢水,及各企業(yè)及生活區(qū)排放的生活污水?4.3設計進水水質污水處理廠進水污染物濃度的高低決定污水處理工藝流程的選擇,且與污水廠的基建投資和運行費用密切相關?然而,污水廠進水水質又與工業(yè)用水狀況?工業(yè)廢水種類及預處理情況?居民生活水平?生活用水狀況?以及污水收集方式等相關聯(lián),要準確預測污水廠建成后實際進水水質,難度較大?為力求所確定的水質符合實際情況,本可研一方面參考現(xiàn)有企業(yè)排污情況和園區(qū)未來的產業(yè)規(guī)劃,一方面從國家相關的設計規(guī)范以及相似污水處理廠的水質情況等多方面來預測園區(qū)污水處理廠的設計進水水質?根據(jù)CJ343-2010《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質標準》,對排入有城市污水處理廠的下水道系統(tǒng)的工業(yè)廢水中污染物最高允許排放濃度有明確規(guī)定?下水道末端污水處理廠采用再生處理時,排入城鎮(zhèn)下水道的污水水質應符合如下規(guī)定?COD≤500mg/LBOD≤350mg/LSS≤400mg/LNH3-N≤45mg/LTN≤70mg/LTP≤8mg/L此外,各企業(yè)排入污水收集管網(wǎng)的污染物濃度還應滿足相關行業(yè)的污染物排放標準,如焦化企業(yè)的污水排放應滿足《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》(GB16171-2012),鋼鐵企業(yè)的污水排放應滿足《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標準》(GB13456—2012)?園區(qū)的企業(yè)涉及行業(yè)主要有煤焦?化工?機械加工?材料加工?鑄造?玻璃加工?建材?電力和農副產品加工等,目前主要企業(yè)排放的污染物濃度可參考表4-1?根據(jù)園區(qū)規(guī)劃,還將新建一批以焦化?合成氨?煤化工等行業(yè)為主的大型企業(yè)?根據(jù)相關行業(yè)廢水特點,經(jīng)過預處理的廢水中剩余的有機物大部分難以生化降解,預計COD和氨氮將更高,BOD會比常規(guī)污水更低?園區(qū)中的焦化企業(yè)排水氨氮較高,往往需要外加碳源以滿足反硝化反應需求,為增加廢水的可生化性,并減少外加碳源量,將園區(qū)的生活污水與工業(yè)廢水合并處理?綜合考慮以上因素,確定污水處理廠廢水進水主要水質如下:表4-2設計進水水質水質指標COD[mg/L]BOD5[mg/L]SS[mg/L]NH3-N[mg/L]TN[mg/L]TP[mg/L]進水水質521540035700.234.4設計出水水質該污水處理廠出水部分處理到滿足回用要求后回用為附近電廠等企業(yè)鍋爐補給水的原水;其余尾水到達標排放,出水水質執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準?設計進出水水質對照如下表所示?表4-3設計進?出水水質序號控制項目進水水質排放水質回用水水質1CODcr(mg/L)≤500≤50≤602BOD5(mg/L)≤150≤10≤103SS(mg/L)≤400≤10/4NH3-N(mg/L)≤45≤5(8)≤105TN(mg/L)≤70≤15/6總磷(mg/L)≤8≤0.5≤17動植物油(mg/L)≤100≤1/8石油類(mg/L)≤20≤1≤19揮發(fā)酚(mg/L)≤1≤0.5/10總氰化物(mg/L)≤0.5≤0.5/11色度(稀釋倍數(shù))≤50≤30≤3012pH6.5~9.56~96.5~8.513糞大腸菌群數(shù)(個/L)/≤103≤200014濁度(NTU)//≤515鐵(mg/L)≤5/≤0.316錳(mg/L)≤2/≤0.117氯離子(mg/L)≤500/≤50018二氧化硅(mg/L)//≤3019總硬度(mg/L)//≤45020總堿度(mg/L)//≤35021硫酸鹽(mg/L)≤400/≤25022TDS(mg/L)≤1600/≤100023陰離子表面活性劑(mg/L)≤20≤0.5≤0.5根據(jù)進?出水水質比較,該污水處理廠排放水處理工藝以去除有機物為主,同時具有脫氮的功能;而回用水處理工藝以軟化脫鹽為主?處理工藝選擇5.1園區(qū)污水的水質特性1)污水的可生化特性園區(qū)污水BOD5/CODcr=150/500=0.3由于BOD5/CODcr<0.35,表明園區(qū)污水的可生化性較差,生化處理難度較大,同時本次取樣為冬季且企業(yè)訂單不足,排污總量相對較少,企業(yè)自備污水處理裝置運行負荷較低,導致化驗結果各項數(shù)值可能偏低,為了消除以上影響,在設計過程中,團隊充分考慮到企業(yè)排放污水的波動性,因此,在工藝選擇上對此做了相應考慮?廢水來源含有企業(yè)外排的重鹽水?經(jīng)過處理的生產生活污水?循環(huán)排污水等,其中主要焦化廠的廢水全部在廠內處理后回用,在前期走訪及資料收集過程中,主要企業(yè)相關負責人對廠內廢水產量及回用情況均作了說明,企業(yè)自建水處理設備基本都在運行中?2)污水的反硝化特性園區(qū)污水BOD5/TN=150/100=1.5由于BOD5/TN<3.0,故表明污水的碳源不能滿足反硝化需求,需要外加碳源?經(jīng)過前期取樣化驗,園區(qū)排放廢水總的特點是有機物含量不高,氨氮較高,含鹽量較大,硬度大,其主要原因就是企業(yè)排放大量的重鹽水導致?因此本工藝的處理思路是廢水收集后先進行預處理,再進行生化達到去除有機物脫氮的目的,接著對廢水進行軟化,為后續(xù)進膜創(chuàng)造良好的條件,廢水軟化后進行深度處理脫鹽,脫鹽產品水回用,作為企業(yè)鍋爐補給水的原水,濃水采用蒸發(fā)工藝,使得本項目達到“零排放”的標準?5.2污水處理設計原則1)根據(jù)進水水質?水量以及受納水體的環(huán)境容量,綜合考慮實際情況,選用低能耗?低運行費?低基建費?操作管理方便?工藝成熟的污水處理工藝?2)污水廠總平面布置力求緊湊,有效利用地形,減少占地和投資?其綠化面積不小于30%,創(chuàng)造一個優(yōu)美的工作環(huán)境?3)妥善處置污水處理過程中產生的污泥和柵渣等污物,避免造成二次污染?4)污水處理過程中的自動控制,力求安全可靠?經(jīng)濟實用,提高管理水平,降低勞動強度及運行費用?5.3污泥處理設計原則1)根據(jù)污水處理工藝,按其產生的污泥量?污泥性質,結合自然環(huán)境及處置條件選用符合實際污泥處理工藝?2)根據(jù)城市污水廠污泥排出標準,采用合適的脫水方法?脫水后污泥含固率大于40%?3)妥善處置污水處理過程中產生的柵渣?沉砂和污泥,避免二次污染?5.4污水處理工藝選擇根據(jù)設計原則和設計要求,本工程擬比選出一個投資省?運行費用低?耐沖擊性強?技術成熟?處理效果穩(wěn)定可靠?運行管理方便?要求操作運轉靈活?技術設備先進?成套性好?便于分期實施的處理工藝?5.4.1調節(jié)和事故儲存針對工業(yè)廢水的處理而言,由于水質水量變化范圍比較大,為了水量?水質均衡,保證后續(xù)處理的穩(wěn)定性和連續(xù)性,平衡沖擊負荷,一般均采用設置調節(jié)池以達到均勻水質及水量的目的?根據(jù)工程經(jīng)驗,調節(jié)池的水質水量調節(jié)作用好壞對污水處理系統(tǒng)能否正常運行影響較大?同時,為防止企業(yè)在事故狀態(tài)下排放出超出系統(tǒng)設計水質?水量的高濃度廢水,設置一座事故池?調節(jié)池和事故池合建,根據(jù)類似工程經(jīng)驗和廢水排放規(guī)律,總調節(jié)時間定為18小時?為同時實現(xiàn)水量水質的均衡,調節(jié)池和事故池流態(tài)采用完全混合式?5.4.2預處理本項目取水點在“白石南河”,河水中泥沙較大,且受季節(jié)影響,因此進水需要進行必要的預處理,去除水中泥沙及其他懸浮物?針對這類水質特點,常用的預處理工藝是反應沉淀?沉淀池的類型比較多,常見的有網(wǎng)格絮凝反應池?平流沉淀池?機械攪拌澄清池等?結合本項目水質的特點擬采用網(wǎng)格絮凝反應池集混凝反應?絮凝反應?沉淀為一體的絮凝沉淀池?沉淀池工藝有網(wǎng)格絮凝反應池?平流沉淀池?機械攪拌澄清池等?各種沉淀工藝的比較見下表?表5-1各種反應沉淀池工藝比較對比項目網(wǎng)格絮凝反應池平流沉淀池機械攪拌澄清池工藝特點1?采用網(wǎng)格絮凝,沉淀區(qū)可根據(jù)出水效果加設斜管,出水效果好;2?重力排泥,能耗低;3?設備整體性好,結構簡單,安裝檢修方便;4?水力負荷1~2.5萬m3/d;5?占地面積較小;6?可分組建設,改擴建方便;1?采用長方形水池,構造簡單,造價較低,凈水效果穩(wěn)定;2?處理水量不限,沉淀效果好;3?平面布置緊湊,施工方便,造價低;4?占地面積較大;5?多斗排泥時,需要機械輔助,工作繁雜,能耗大?1?采用機械攪拌,處理效率高,適應性較強;2?重力排泥,能耗低;3?設備整體性好,安裝檢修方便;4?圓形池體,可分組建設,改擴建方便;5?占地面積小;6?投資成本高;7?維護較麻煩?技術可靠程度技術成熟?可靠;適用范圍廣技術成熟?可靠;適用于進水水質較好的情況技術成熟?可靠;適用于小水量情況運行管理要求運行管理方便操作強度小運行管理較復雜操作強度小運行管理較復雜操作強度大自動水平較高一般較高工程投資一般一般一般運行費用很低較高一般由上表可以看出,網(wǎng)格絮凝反應池配套設備工藝最簡單,設備也較少,產泥量低,出水效果好,池形簡單占地中等等優(yōu)點;平流沉淀池配套設備相對簡單,但需要機械輔助排泥,能耗較大,占地較大;機械攪拌澄清池占地較小,但攪拌機刮泥能耗較大,同時產泥量也較大,運行維護要求較高;結合本工程的特點,為更好的減輕后續(xù)工藝的負荷,本方案選用網(wǎng)格絮凝反應池,能滿足污水處理的要求?綜上所述,本方案沉淀池選用網(wǎng)格絮凝反應池作為預處理?5.4.3生化處理對于含難降解有機物的工業(yè)廢水來說,一般生化二級處理可選擇的方案是:先經(jīng)過水解酸化預處理,提高廢水的可生化性,再進生化處理?生活污水直接進行生化處理?1?水解(酸化)在廢水生物處理中水解指有機物在進入細胞前,在細胞外進行的生化反應,其特征是微生物通過釋放胞外自由酶或固定酶來完成生物催化氧化反應(主要是大分子有機物的斷鏈和水溶);酸化是一類典型的發(fā)酵過程,其特征是微生物利用溶解性的基質產生各種有機酸?水解和酸化是不可分割地同時進行?本工程中,水解酸化的目的是將廢水中難以生物降解的固體物質分解為溶解性物質;將復雜有機物降解為易生物降解的溶解性簡單的有機物,提高廢水的可生化性,以利于后續(xù)的好氧生物處理?水解酸化實際上是好氧生物處理的一種前處理?目前經(jīng)常使用的水解酸化工藝有以下幾種:接觸式反應器(污泥為懸浮生長,類似于厭氧消化系統(tǒng)的厭氧接觸反應器);污泥床反應器(污泥為懸浮生長,類似于厭氧消化系統(tǒng)的上流式厭氧污泥床UASB);生物膜式反應器(污泥為固定生長)?水解酸化方案比較:1)方案一:上流式水解污泥床2)方案二:完全混合式水解池3)方案三:上流式水解填料床4)方案四:推流式填料水解池表5-2水解酸化階段方案綜合比較方案一上流式水解污泥床方案二完全混合式水解池方案三上流式水解填料床方案四推流式填料水解池工藝特點1?采用上流式的構造,易形成污泥層,固化污泥,使得反應效率提高;2?不采用填料,防止SS經(jīng)常堵塞;3?高度上留有一底部混合區(qū),可以有效利用池內污泥吸附來水中的有機物,促進污泥層反應效果;4?污泥水解酸化效果好,出水穩(wěn)定,污泥降解率高;5?靠進?出水壓差出流,無機械能耗;6?不需設中間沉淀池;7?占地面積小;8?配水系統(tǒng)復雜1?傳統(tǒng)的池型構造,屬于傳統(tǒng)的活性污泥法,水力停留時間長,耐來水沖擊負荷;2?水頭損失小;3?池內需設水下推進器進行推流;并有污泥內回流;4?需設中間沉淀池;5?配水系統(tǒng)簡單1?采用上流式的構造,在半軟性填料上固化污泥,使得反應效率提高;2?如控制得當,污泥水解酸化效果好,出水穩(wěn)定,污泥降解率高;3?靠進?出水壓差出流,無機械能耗;4?不需設中間沉淀池1?傳統(tǒng)的池型構造,屬于接觸水解酸化法,在半軟性填料上固化污泥,使得反應效率提高;2?如控制得當,污泥水解酸化效果好,出水穩(wěn)定,污泥降解率高;3?水頭損失小;4?池內設水下推進器進行推流;5?不設中間沉淀池;6?配水系統(tǒng)簡單技術可靠程度技術成熟?可靠;適用于進水水質中等的情況技術成熟?可靠;適用于進水水質較低的情況技術成熟?可靠;適用于進水水質較高的情況技術成熟?可靠;適用于進水水質較高的情況運行管理要求運行管理較復雜運行管理方便運行管理方便運行管理方便自動水平一般一般一般一般工程投資較高較低較低較低運行費用較高較低較低較低從上表比較可知,推流式填料水解池方案比較適合于本廢水的進水水質,該方案處理效率高,管理方便,不需中間沉淀池,此外剩余活性污泥可實現(xiàn)減量?穩(wěn)定化?所以本工程工業(yè)廢水處理的水解酸化階段推薦采用方案四:推流式填料水解池?2?生化處理污水生物處理主要借助微生物的分解作用把污水中有機物污染物轉化為簡單的無機物,使污水得到凈化?其具有效果好,費用低,技術較簡單等優(yōu)點,故在現(xiàn)代污水處理中得到最廣泛應用?本工程中的廢水主要污染物為各類有機物,故選用生物處理工藝,擬對下列三個工藝進行比較,改良SBR法?氧化溝法?A/A/O法等,各處理工藝的機理簡述如下:1)改良SBR法(方案一)1901年英國Ardern和Lockett在其試驗成功的基礎上在世界化學學報上首先發(fā)表了一篇重要的科研報告,介紹了在單一的反應器內將空氣注入污水中,將其所產生的污泥進行循環(huán)并按間歇方式運行,就得到良好的污水凈化效果,從試驗成果,誕生了活性污泥法?80年來活性污泥法一直處于污水生化處理的主導地位?但是由于當時的活性污泥法雖然處理效率很可觀,由于監(jiān)控和檢測技術的限制,SBR法未得到廣泛應用?70年代起,由于西歐各國財政上的原因,政府對小城鎮(zhèn)環(huán)保項目的投入減少,迫使小城鎮(zhèn)的環(huán)保事業(yè)著眼于低投資低能耗,同時由于程控技術,電子計算機技術的發(fā)展,一些水質儀表如溶氧測定儀?ORP計的開發(fā)應用,于是SBR法又得到了重視?日本?美國?澳大利亞?法國等國家開始了高層次重新研究間歇活性污泥法?被命名為序批式活式污泥法(SequencingBatchReactor簡稱SBR)?根據(jù)SBR工藝運行模式,其操作由進水?曝氣反應?沉淀?排出和閑置5個基本過程,從進水至閑置間的工作時間為一個周期?在一個周期內的5個過程都在一個反應池內按程序完成,整個處理系統(tǒng)可以通過二個或二個以上的反應池進行組合交替完成?由于SBR工藝流程短,反應過程在一個池內按時間程序完成,所以在時間程序中進水階段可以降低曝氣強度使池內產生缺氧狀態(tài),而曝氣階段的時間可根據(jù)實際反應時間而定?通過時間順序可以對缺氧?好氧的比例進行調整,使處理系統(tǒng)更適應水質的變化和達到期望的出水標準;通過時間程序可控制沉淀出水水質,根據(jù)活性污泥的實際沉淀時間使出水SS濃度更低?由于SBR法中,曝氣?沉淀集同一池內,節(jié)約了二次沉淀池和污泥回流系統(tǒng),但曝氣池體積?曝氣動力設備均要增加,在中小規(guī)模污水處理中是較好的處理工藝?典型的SBR工工藝已發(fā)展出了許多變種,改良SBR工藝是其中一能夠達到脫氮除磷功能完善的方式?本工程擬采用改良SBR工藝作為方案一進行比較?在改良SBR池內,微生物能通過酶的快速轉移機理迅速吸附污水中大部分可溶性有機物,經(jīng)歷一個高負荷的基質快速積累過程,這對進水水質?水量?PH和有毒有害物質起到較好的緩沖作用,同時對絲狀菌的生長起到抑制作用,可有效防止污泥膨脹;隨后在反應階段經(jīng)歷一個較低負荷的基質降解過程?改良SBR工藝集反應?沉淀?排水于一體,對污染物的降解是一個時間上的推流過程,微生物處于好氧——缺氧(厭氧)——好氧的周期性變化之中,因此可有效地防止污泥膨脹?完整的改良SBR操作周期一般分為以下四個步驟:a)反應階段:由多個曝氣(O)和無氧攪拌(A)階段串聯(lián)組成,此時有機污染物和氨氮被微生物氧化分解?b)沉淀階段:此時停止反應,活性污泥逐漸沉到底部,上層水變清?c)出水階段:沉淀結束后,置于反應池末端的空氣堰開始工作,逐漸排出上清液?本工程改良SBR工藝采用連續(xù)進水?連續(xù)排水的模式;而且可隨來水水量和水質情況,及時調整運行組數(shù)和運行周期安排,以節(jié)約能耗?2)氧化溝法(方案二)氧化溝最初于五十年代出現(xiàn)于荷蘭,主要由環(huán)形曝氣池組成,具有出水水質好?處理效率穩(wěn)定?操作管理方便等優(yōu)點,同時,也能滿足生物脫氮要求?氧化溝布置有多種形式,除了常用的轉刷型氧化溝外,還有采用垂直軸表面曝氣葉輪的卡羅塞爾氧化溝以及轉碟型曝氣器的奧貝爾氧化溝?同時,在運行方法上又可分為連續(xù)流及分渠式氧化溝?后者,氧化溝中一部分體積兼作沉淀池,故不再設二次沉淀池和污泥回流設備?上述各種形式的氧化溝,目前國內均有工程實例,大部分氧化溝運行良好,去除效率穩(wěn)定,取得了較好的處理效果?在間歇運行的氧化溝基礎上,丹麥又發(fā)展了一種新型的氧化溝,即三溝式氧化溝?在運行穩(wěn)定可靠的前提下,操作更趨靈活方便?隨著氧化溝工藝的不斷發(fā)展,作為活性污泥法的一種變型的氧化溝現(xiàn)已廣泛應用于世界各地,并正向著大中型污水處理廠發(fā)展,曝氣型式的多樣化和不斷改進,使氧化溝工藝迅速得到推廣?早期的氧化溝工藝占地面積大,僅用于小型污水處理廠,隨著對氧化溝工藝的充分認識和改進,目前溝深已由1.0m增加至4.0m以上,曝氣轉刷和轉碟直徑也增加到1.0~1.4m?據(jù)報導,從1963年至1974年,英國共興建了約300多氧化溝污水處理廠,1962年至1975年,美國建成了約558座氧化溝污水處理廠?氧化溝發(fā)展出各種型式,可以滿足不同的要求,它可以采用延時曝氣,一池代替初沉池?曝氣池?二沉池和污泥消化池,這對小型污水處理廠最為合適,運行管理非常簡單,它也可以僅作為二級處理使用,代替曝氣池和二沉池,或者只代替曝氣池?一般情況下,由于氧化溝耐沖擊負荷能力強,往往省去初沉池,這對除磷十分有利?氧化溝從五十年代發(fā)展至今,已有許多類型,目前主流池型有:·丹麥克魯格公司的DE型三溝式氧化溝和DSS氧化溝?·荷蘭DHV公司發(fā)明注冊的Carrousel及Carrousel2000型氧化溝·美國Envirex公司設計的Orbal氧化溝?·美國EMICO與荷蘭DHV公司合作開發(fā)的AC型和BARDENPHO氧化溝?結合本工程的情況,由于污水處理可用地面積小,而氧化溝由于池深較淺,一般不超過4m,因此污水處理廠占地面積較大,另相關費用較高?3)A/O法(方案三)A/O工藝將前段缺氧段和后段好氧段串聯(lián)在一起,A段DO(溶解氧)不大于0.2mg/L,O段DO=2~4mg/L?在缺氧段,異養(yǎng)菌將蛋白質?脂肪等污染物進行氨化(有機鏈上的N或氨基酸中的氨基)游離出氨(NH3?NH4+),在充足供氧條件下,自養(yǎng)菌的硝化作用將NH3-N(NH4+)氧化為NO3-,通過回流控制返回至A池,在缺氧條件下,異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態(tài)氮(N2)完成C?N?O在生態(tài)中的循環(huán),實現(xiàn)污水無害化處理?A/O工藝具有以下特點:(1)效率高,該工藝對廢水中的有機物,氨氮等均有較高的去除效果;(2)流程簡單,投資省,操作費用低;(3)缺氧反硝化過程對污染物具有較高的降解效率;(4)容積負荷高;(5)缺氧/好氧工藝的耐負荷沖擊能力強?表5-3方案綜合比較表比較內容方案一(改良SBR法)方案二(氧化溝法)方案三(A/O法)工藝特點采用鼓風機供氣,氧利用率高,運行方式多樣,但操作復雜采用葉輪供氧及維持溝內流速,混合效果好,耐沖擊負荷采用鼓風機供氣,氧利用率高;需要內外回流,能耗較高主要構筑物種類較少,主要為SBR池?鼓風機房等種類較多,主要為氧化溝?二沉池?污泥回流泵房等種類較多,主要為AAO池?二沉池?污泥回流泵房?鼓風機房等主要設備設備種類較少,維護簡單,但閑置率較高,設備種類及數(shù)量相對較少,維護要求一般設備種類?數(shù)量及維護要求一般運行管理自動控制要求高,運行管理要求高管理較簡單?自動控制要求低運行管理要求一般?自控要求一般?占地池深較深,占地面積較小池深較淺,占地面積最大池深較深,總構筑物多,占地面積中等投資中高中運行費中高中由上表可知:氧化溝工藝采用葉輪等供氧,氧利用率相對較低,且水池水深較淺,占地面積大,同時葉輪曝氣不利于冬季的低溫運行?SBR工藝雖然占地較小,但需要經(jīng)常調整程序,運行控制復雜;同時每座池子都需要安裝曝氣設備?沉淀的潷水器及控制系統(tǒng),間歇排水,水頭損失大,能耗較大,設備和池體的閑置率較高,利用率低,土建和設備投資浪費大?因此本污水處理二級生化處理推薦采用A/O工藝?后經(jīng)過二沉池進行泥水分離?5.4.4曝氣方式在污水生化處理系統(tǒng)中,特別是大中型污水處理廠,曝氣設備耗電占整個污水廠電量的60~70%,曝氣器的效率直接影響到污水處理的效果?工程投資和運行費用?曝氣裝置種類繁多,有表面嚗氣?鼓風嚗氣?射流嚗氣等,A/O工藝一般采用鼓風曝氣形式?鼓風嚗氣根據(jù)氣泡可分為大?中?小形式,大中氣泡氧利用率較低,目前一般較少使用?較常用的為微孔曝氣,其形式有很多種,傳統(tǒng)的微孔曝氣器如鈦板?陶瓷微孔曝氣器以硅石或鋼玉等主要材料制成,這類曝氣孔眼容易堵塞,工程維護量大,對氣體除塵?除油?銹要求嚴格等弊端,現(xiàn)在污水廠多利用可變孔式微孔管式曝氣器,氧利用可達到20~26%,標準充氧效率一般可達5~6kgO2/kW·h,因此,本工程采用微孔管式曝氣器?5.4.5軟化經(jīng)過生化處理后的污水有機物及氨氮等指標明顯下降,為進膜創(chuàng)造了良好條件,但原水硬度較高,進膜后在膜表面極易形成結垢顯現(xiàn),對膜的使用壽命?清洗和運行都造成不利影響,為消除以上不利因素,降低原水硬度堿度等指標,必須對生化后的污水進行軟化處理?原水是污水,硬度高,水量較大,針對這類水源的軟化方法基本都采用“石灰軟化法”,此法具備軟化效果好?處理成本低適用于大型工程等特點?石灰軟化法配套工藝是澄清池,澄清池的類型比較多,主要有機械攪拌澄清池?水力循環(huán)澄清池?懸浮澄清池等,各類澄清池均有相應優(yōu)缺點,需結合項目自身特點,選擇適合的池形,各類澄清池的比較見下表:表5-4各型澄清池工藝比較對比項目機械攪拌澄清池水力循環(huán)澄清池懸浮澄清池工藝特點1?采用機械攪拌,處理效率高,出水效果好;2?重力排泥,能耗低;3?設備整體性好,安裝檢修方便;4?采用機械刮泥,適用范圍廣;5?占地面積較小;6?圓形池體,可分組建設,改擴建方便?1?利用水射器作用,混合和達到泥渣循環(huán)回流,加速絮凝達到較好的澄清;2?構造簡單;3?體積小,占地面積少;4?水頭損失大;5?藥耗高;6?排泥系統(tǒng)較復雜?1?構造較簡單;2?形式較多;3?需設氣水分離器;4?對進水量?水溫等因素較敏感,處理效果不穩(wěn)定?技術可靠程度技術成熟?可靠;適用范圍廣技術成熟?可靠;適用中小型水廠技術成熟?可靠;適用小型水廠運行管理要求運行管理方便操作強度小運行管理較復雜操作強度小運行管理較復雜操作強度大自動水平較高較高一般工程投資一般一般一般運行費用一般較高一般由上表可以看出,機械攪拌澄清池具備出水效果好?設備自動化程度高,對原水適應性強等優(yōu)點,但有一定的電耗;水力循環(huán)澄清池構造簡單,占地面積小,但是藥耗高提高運行成本,排泥系統(tǒng)復雜不易操作;懸浮澄清池由于處理水質效果穩(wěn)定性較差,目前已經(jīng)較少使用?結合本工程的特點,為更好的減輕后續(xù)工藝的負荷,為進膜創(chuàng)造良好條件,本方案選用機械攪拌澄清池,能滿足污水處理的要求?綜上所述,本方案氣浮選用機械攪拌澄清池作為軟化工藝?1)機械攪拌澄清池設計原理“機械攪拌澄清池”具有泥渣接觸和泥渣分離兩種功能,可以強制高倍率循環(huán)以加強反和溶解,也可以形成動態(tài)泥渣,利用活性泥渣接觸過程和巨大的接觸表面積,去除較小分子量的有機物膠體物和無機膠體物(如膠體硅?鐵?鋁),它們的有效粒徑約為1~100nm,而且無殘留凝聚藥劑及其產物?原水中存在較高的膠體硅含量,基本表現(xiàn)為荷負電的球形顆粒,由于擴散作用?布朗運動等,均勻分散性很強,不能靠自身能力沉降分離,按照理論計算1nm顆粒沉降1cm需時19a,100nm沉降1cm需時16h,工業(yè)用都是不能接受的?實際用中需要較大的凝聚劑量,并在較強的吸附作用下才可有效被分離出來?這種石灰處理不完全是著眼軟化,主要作用是吸附和改善沉降分離過程?與之相適的澄清池必需滿足這種吸附和分離過程的結構要求?石灰處理時自然賦予了許多等級差別的顆粒物,它給予了巨大的表面,也可以成為核心,加大了合成物的密度,使那些分散和細小的膠體顆粒被攜帶或吸附,更容易地從水中分離出來?不僅如此,水中顆粒的碰撞遵循如下方程:Jij=4/3NiNj(Zij)3du/dz,由式可見,顆粒濃度(NiNj)的增加(如投加助劑)不足以彌補顆粒直徑(Zij)3的減小,因此幫助顆粒長大,更有助于顆粒間碰撞接觸和分離?“機械攪拌澄清池”的反中生成巨大的活性團粒,它使微粒長大102-6倍,自身不斷生長和被淘汰,沿新陳代謝延續(xù)?呈動態(tài)的活性泥渣顆粒較小,但具有動能,在活動中撲捉其他滯游顆粒?在澄清池后區(qū)形成的濃度較大的活性泥渣層,更具有更強烈的過濾吸附作用,因此對處理膠體等級為主的雜質有良好效果?出水中膠體硅?鐵?鋁等無機膠體和COD?BOD等有機膠體可以較大比例去除?“機械攪拌澄清池”的結構設計做到過飽和石灰乳液投入后充分溶解和反應,減少自身鈍化效,連續(xù)提供級差大,表面積大的核心顆粒,加速反過程和不斷產生新生接觸顆粒,保持較好表面活性,形成良性的循環(huán)反應?同時在同一個澄清池的給定區(qū)域內形成較致密的活性泥渣層,具有絨毛狀互相網(wǎng)結,又有良好透水性的活性泥渣層,當水流通過其間時,沒有在前期反碰撞長大的更加細小和分散的膠體顆粒被吸附截留?2)澄清池的具體設備內部流程反應如下:反應--進水管在池的中部以切線方向直接進入混合室內,在高流速下與藥劑迅速混合,激烈的攪拌可以使鈍化皮層脫落,混合室給予凝聚過程相當?shù)臅r間,微粒在此間經(jīng)凝聚達到失穩(wěn)效果,并碰撞聚合,反應室下部有攪拌器,幫助水流呈旋流上升狀態(tài)?聚合--水流進入反應室后繼續(xù)進行凝聚反,聚合產物在此接受絮凝并與之緩慢結合,逐漸結合為不同類型的初期絮團,絮團在此間及以后需要受到較好的保護不被粉碎,未能凝聚的殘余微粒也可能被絮凝劑或絮團撲捉?分流--水流折返向上時分流,一股向外進入澄清區(qū),折返的離心力使已經(jīng)反變大的顆粒向下沉淀,原水得到第一次澄清?另一股水流向內回流,被攪拌器提升再次進入反室,與新鮮水混合,未分離顆粒再次反并可以起核心作用?后期反--進入澄清區(qū)的水中帶有初凝絮團和殘余未凝微粒,在流速變化下逐漸懸浮于水層間,慢慢形成一定厚度的懸浮泥渣層?此懸浮泥渣層具有吸附活性,初凝絮團逐漸長大,形成巨大的活性透水濾層,它可以有效吸附殘余微粒和非溶膠體物,也可以繼續(xù)行后期接觸反,這是提高出水質量的重要階段?活性泥渣由水中反產物補充,失去活性的懸浮層在上部通過收集器排除?澄清--澄清水最后通過清水區(qū),它可以起到一些進一步凈化和異常情況下的緩沖作用?出水--水流經(jīng)環(huán)形出水槽中間的小孔溢流進入槽內,匯集至出水口?保持四周小孔同時出水是保證澄清池效率(容積系數(shù))的重要標幟,環(huán)形槽的高度是可以調節(jié)的?排泥—沉降渣由底部排出?位于池底的刮泥機為全程刮泥,防止有死泥發(fā)生有機物繁殖和產生氣體,干擾澄清環(huán)境?池底部的沉積泥渣被刮泥機漸次刮到池的中部泥斗中儲存,斗內的濃縮泥渣因攪動不會凝固堵塞,定期通過排污口排放?泥斗排泥和池外儲泥池(濃縮池)構成排泥系統(tǒng),自動定時排泥和清洗?泥渣在濃縮池內再次鈍化后送至脫水機?澄清池在在異常情況下出現(xiàn)的水面泡沫,可以通過溢流口排出?取樣--在整個流程和反階段都設有取樣點,取樣管有防堵塞措施?3)設備構造機械攪拌澄清池池體由鋼筋混凝土構成,內部設施由部分鋼筋混凝土和部分鋼結構件構成?混合室和反應室為筒形?混合室底部延長段是水流回流的隔離室,由于進水濁度低,故不考慮泥砂的一次沉降,僅設較小的回流空間?延長段固定在刮泥機上并隨刮泥機轉動,故延長段與混合室間即封阻又分離?攪拌和刮泥采用同心套筒軸異速轉動,兩軸轉速由變頻調節(jié)器控制,就地調整或者接受微機控制?改變攪拌轉速調整水的回流量?水中軸承為自潤滑軸承,軸承可以在原位更換?機械傳動采用便于維護和更換機構和最新星形擺線減速機?為保持懸浮泥渣層的活性,死渣連續(xù)排出,自行沉降濃縮,水回收?刮泥機沿池底全程刮泥,防止死渣淤積?有機物繁殖和分解氣體,干擾澄清分離,也防止沉渣中未反應完全的過剩石灰凝固板結?大型澄清池的出水槽為雙環(huán)形,保持上升水流合理分配?水槽多點吊裝,相對高度可調節(jié),以使四周出水均衡,克服偏流,有較高的容積系數(shù)?環(huán)形出水槽的設計不妨礙環(huán)內水面泡沫流向溢流口?澄清池的出水保持高位勢能,有較高的位差,可以直接供濾池使用,中間勿需再升壓?可輻射水流動的環(huán)形槽和倒開式閘閥解決了溢流口高于出水孔不能排除水面污物的矛盾?5.4.6超濾截止到機械攪拌澄清池后污水基本可達到一級A標準,可以排放,但如果回用作為企業(yè)脫鹽水的原水含鹽量過高的問題必須先解決,因為一般的企業(yè)脫鹽水裝置不具備處理高含鹽量原水的條件,因此需要先降低原水的含鹽量,一般脫鹽的常用工藝是納濾或反滲透,但進膜(納濾或反滲透)的原水要求較高,必須配置超濾作為其預處理,對納濾或反滲透膜進行保護,以使其壽命更長