城市污水处理工艺的对比研究 城市污水处理工艺的对比研究

城市污水处理工艺的对比研究

  • 期刊名字:北方环境
  • 文件大小:769kb
  • 论文作者:刘志红,郑海,李海涛
  • 作者单位:内蒙古大学生命科学院,包头市环境监测站
  • 更新时间:2020-07-09
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论文简介

城市污水处理工艺的对比研究刘志红郑海李海涛城市污水处理工艺的对比研究刘志红',郑海”,李海涛(1. 内蒙古大学生命科学院,呼和浩特,010010; 2.包头市环境监测站,内蒙古,014000 )摘要:介绍了 包头市现有五座城市污水处理厂概况,分析了处理工艺低温的适应性。通过分析其中三座采用不同工艺相似水质污水处理厂的进、出水水质,研究不同处理工艺的处理效果。通过设定相同处理规模,分析三种不同工艺相同规模污水处理厂的经济性。最终得出目前包头市处理效果最佳、经济性最优的城市污水处理工艺,为包头市城市污水处理厂提标改造提供参考。关键词:城市污水;脱氮除磷 ;经济性中国分类号: X703.1文献标识码: A文章编号: 1007 -0370(2012)2-205 -05Comparative study on technology of municipal wastewater treatmentLiu Zhihong',Zhenghai? ,Li Haitao'(1. Inner Mongolia College of Life Science ,Hohhot 010010; 2. BaoTou Enrironmental Mornitor Station ,Inner Magolia 014000)Abstract: General situation of the five existing municipal wastewater plants in Baotou were introduced. Adaptability of the treatmentprocess at low temperature was analyzed. Based on the analysis of water quality of influence and effluence of the three municipal wastewatertreatment plants , the treatment effect of different process was investigated. Economy of different process was analyzed by setting the samescale. The most economic and effective treatment process is finally obtained, which provides a reference for upgrading and regeneration ofmuniceipal wastewater treatment plant in Baotou.Key words: Municipal sewage ; Nitrogen and phosphorus removal; Economic analysis1引言天的设计缺陷、运行管理不到位等原因,经处理的废水无随着我国城市化进程快速发展,城市污水排放量逐法稳定达标排放,氮磷超标严重。随着《城镇污水处理厂年增加。1997年,我国城市污水排放量为189亿吨,占总污染物排放标准》(GB18918 -2002)的一级A标的提出,废水排放量的45.4%。自1998年,城市污水排放量超包头市新- - 轮城市污水厂提标改造迫在眉睫。过了工业废水的排放量"。到2008年我国城市污水量2包头市现有城市污水处理厂概况达到330亿吨,占总废水总排放量的57.7 %[2]。因此,目前,包头市共有五座城市污水处理厂,其概况见表城市污水不论从水量还是从所占比例来看,都成为水污1,总处理能力27万立方米/日。2010年全市产生污水染控制的重中之重。8425万立方米,其中88 %通过污水厂处理,约有30 %污作为北方新型工业城市的包头市来说,2010年全市水再生利用。城市污水处理率达到88 % ,但是由于建设年代久远、先中国煤化工MHCNMHG-205-北方环境第24卷 第2期2012年4月表1包头市现有城市污水处理厂概况处理规模投资名称投运时间.处理工艺出水标准.万吨/天.万元东河东2004年传统活性污泥法污水综合排放标准二级东河西2002年5835北郊.2001年10500新南郊2007年1032600改良A'/0工艺万水泉2009年.510145水解酸化+两级上流生物滤池工艺城镇污水处理厂一级A由表1可以看出,目前包头市五座城市污水处理厂主要采用三种工艺:传统活性污泥法、改良A/O工艺、水解酸.化+两级上流生物滤池工艺。三种工艺的比较见表2。表2三种处理工艺比较水解酸化+两级上流生物滤池初沉池+前置反硝化池+厌氧池水解酸化池+DN生物滤池+CN曝气基本流程初沉池+曝气池+二沉池+缺氧池+好氧池+二沉池生物滤池+反冲洗水池处理原理生化优点:BOD和悬浮物去除率高,能优点:具有脱氮除磷功能,污泥较优点:生物 脱氨效果好, B/C适应范围稳定;工艺比选缺点:对水质变化适应力差,易发达到90-95 %;,缺点:池体设置较多,污泥、混合液缺点:无生 物除磷功能,自控要求高,生污泥膨胀,无脱氮除磷功能回流量大,能耗高,运行控制参数进水有机负荷较低,易堵塞,反冲洗能较多耗高自动化程度一般差高设备维护容易难出水水质氮磷超标达标3包头市现有城市污水处理厂处理工艺的低冬季包头市城市污水处理厂来水温度在10心以上,同时曝气系统的风机会把较高温度的空气鼓人污水中从温适应性分析而提高污水的温度,所以包头市城市污水处理厂采用生包头作为我国北方城市,市区平均气温为6.5 C,1化工艺能够满足温度的要求。月份最冷,平均气温为-12.3 C,极端最低温度- 34.74包头市 现有城市污水处理厂工艺比较C。在选择城市污水处理工艺时,低温影响是必须考虑4.1不同工艺相似水质处理 效果比较的因素。选择东河东、新南郊、万水泉三座城市污水处理厂的由表2可知,包头市现有城市污水处理厂处理工艺进、出水水质进行比较,得出水质处理效果最佳处理工都属于生化法,生化法去除水中污染物主要是利用微生七。物体内的酶促生化反应来实现。好氧微生物的适宜温度东河东新南郊、万水泉三座城市污水处理厂进、出范围是10~35 C。对于实现脱氮目的的硝化、反硝化而水主要水质参数见表3。言,温度对反硝化作用的影响更大,反硝化适宜的温度15 ~35 C。表3三座城市污水处理厂 进水主要水质参数单位:mg/LCOD。BOD,INNH: -NPB/C工业废水含量524.00155. 0071. 9968. 794.660. 3030 %614. 00168. 0061. 6954. 3中国煤化工).2750 %203. 0058. 8056. 8046MHCNMH G.2960%一-206一城市污水处理工艺的对比研究刘志红郑海李海涛从表3中可以看出,三座城市污水处理厂进水均为城市污水处理厂进、出水水质,对于相应处理工艺的处理生活污水加工业废水的混合废水, B/C值略低于可生化效果比较具有一定代表性。处理判断值0.3。除万水泉进水COD较低外,三座城市东河东、新南郊、万水泉三座城市污水处理厂出水主污水处理厂TN、NH: -N、TP值较为接近。比较这三座要水质参数见表4。表4三座城市污水处理厂出水主要水质参数表单位:mg/L名称COD。BOD3TNH: -NTP东河东25. 007.9041.0533. 702.67新南郊12.003. 8014. 497. 46万水泉47.00.7.8014. 404.700.472005年年底前标准.1(1:8.5 2006年1月1日起4.1.1碳源去除效果 比较100: 00曲东河东■新南郊0万水泉三座 城市污水处理厂对COD、BOD,的去除率见9机.0080.00图1。从图1可以得出,对于碳源去除率最好的城市70.0 .污水处理厂为新南郊城市污水处理厂,COD。、BOD3的去除率分别达到98.05 %和97.68 %。对碳源去除.040.00率相对较低的是万水泉城市污水处理厂, COD。、BOD,30.00的去除率分别达到76.85%和86.73%,但能够达标。20. 00三种处理工艺对于碳源的去除率均达到75%以10.00a.00上。改良A'/0效果最佳,水解酸化+两段上流生物滤池则效果略差。这主要因为,改良A2/O工艺中前图2三座 城市污水厂脱氮除磷效果对比置反硝化段、厌氧段、缺氧段、好氧段不同环境条件及(1.TN; 2.NH2 -N; 3. TP)不同功能的微生物菌群有机配合协作,进水的分配流4.1.2脱氮除磷效果 比较人系统以及各功能段间的相互回流更是增强了不同三座城市污水处理厂对于TN、NH: - N、TP的去除菌群去除碳源的协同性,提高了碳源去除的效果。而率见图2。从图2中可以看出,脱氮除磷效果最好的是两级上流生物滤池,有污泥沉降性好,防止污泥膨胀万水泉城市污水处理厂,TN、NH: -N、TP的去除率分别等优点,但对于COD、ss较高的废水要谨慎使用,容达到74.65 %、89.91 %和90.89 % ;而脱氮除磷效果最易造成滤池短时间达到设计的水头损失,发生堵塞,差的是东河东城市污水处理厂,TN、NH - N、TP的去除导致反冲洗频繁,甚至影响滤池中的硝化效果[41。从率分别是42.98 %、51.01 %和42.70 %。万水泉城市污水处理厂进水水质可以看出COD。、水解酸化+两级上流生物滤池工艺中水解酸化主要BOD,、SS值均较低,符合两级向上生物滤池的进水要针对来水中工业废水含量较高,废水B/C比较低而设求,但是低负荷进水,存在除碳动力不足的缺点,所以置。两级上流生物滤池主要包含缺氧反硝化段和好氧硝万水泉城市污水处理厂碳源去除率较低。化段,对于脱氮有着巨大的优势!5.6),而对于除磷此工艺100.00效果有限,数据中除磷率达到90.89%主要由预处理段■COD在■DOD+90.00加药混凝去除。改良A'/0工艺,通过在传统A'/0工艺前设置反硝化段,采用分配进水方式,在碳源不足、反硝r0.00 .化程度不高的情况下仍能达到比较好的脱氮除磷效60.0050.00果'”。传统活性污泥法,在脱氮除磷方面没有优势,图3也能说明。单一使用此种处理工艺已经完全不能满足包s0.00头市城市污水处理厂提标改造的要求,所以采用传统活20.00性污泥法的城市首当其冲。中国煤化工0.004.2不同工艺东冈东万水果YHCNMH G,通过包头市现有城市门小处理)所术用的三种不同图1 三座城市污水厂碳源去除效果对比处理工艺经济性比较,得出经济性最优的处理工艺。-207一北方环境第24卷 第2期2012年4月4.2.1不同 工艺相同规模投资比较类似工程结算资料及近期市场信息价格比较三种不同处由于包头市现有城市污水处理厂规模各异,建设年理工艺主体部分的投资费用,得出经济性最优工艺。代相差近10年,直接比较各厂建设时期实际投资费用,从表5中可以看出,改良A*/O工艺主体部分的投资会受各种费用上涨因素影响,缺乏科学性。最高达到1183.99万元,而传统活性污泥法与水解酸化拟设定统一处理规模20000吨/天,按国家给排水工+两级上流生物滤池工艺主体部分投资相差较小,分别程研究中心编制的《给排水工程概算与经济评价手册》、为 741. 62万元、767.40万元。表5三种不同工 艺相同规模主体部分投资比较投资(万)序号名称费率传统活性水解酸化+两级改良A?/O污泥上流生物滤池1土建投资费用359.26629. 60297. 74设备投资费用260. 39368. 19332.20安装费用2x15%39. 0655.2349.83设计费(1 +2) x6%37.1859.8737. 80调试培训费2x4%10.4214.7313. 29税金(1 +2+3 +4) x5.0%35. 3256. 3836. 54主体部分工程总费用741. 61183. 99767. 404.2.2不同工 艺相同规模处理成本比较规模,比较三种不同处理工艺吨废水处理成本,得出吨水城市污水处理厂污水处理成本主要由三部分组成:处理成本最经济的处理工艺。人工费+电费+药剂费。采用4.2.1中设定的统- - 处理三种不同处理工艺吨水处理成本见表6。表6三种不同处理 工艺吨废水成本比较单位:元/吨废水工艺名称人工费电费药剂费合计传统活性污泥0.160.500.401.06改良A?./00.210.820.251.28水解酸化+两级上流生物滤池0.640.201. 00表6中可以看出,在设定的统- .处理规模下,改良主要用于污泥脱水;水解酸化+两级上流生物滤池工艺,A2/0处理工艺吨废水处理成本最高,达到1. 28元/吨废设备数量较少,工艺本身具有脱氮功能,电费和药剂费均水;而水解酸化+两级上流生物滤池处理工艺吨废水处较低,而人工费与传统活性污泥法相同。理成本最低,为1.00元/吨废水。三种处理工艺中,传统4.3不同 工艺适用条件比较活性污泥法,由于此工艺在脱氮除磷方面的欠缺,需要通根据4.1.4.2从处理效果及经济性两方面的分析,过投加药剂进行弥补,所以药剂费最高;改良A/0工艺传统活性污泥法对包头市关于城市污水处理脱氮除磷的由于处理单元多、设备多,造成人工费和电费的提高,而要求不能适用。改良A2/0工艺和水解酸化+两级上流工艺本身具有脱氮除磷功能,则药剂费较低,使用的药剂生物滤池的工艺适用条件见表7。中国煤化工MYHCNMHG-208一城市污水处理工艺的对比研究”刘志红郑海李海涛表7两种处理工艺适用条件项目改良A'/0工艺水解酸化+两级上流生物滤池处理规模> 50000吨/天,大型或较大型≤5000吨/天,中、小型B/C≥0.25.≥0. 20进水水质要求COD。r≤650mg/L,SS≤300mg/LCOD。≤250mg/L,SS≤200mg/L由表7可知,改良A?/O工艺适用于大型或较大型城4)包头市最适合城市污水处理工艺:传统活性污泥市污水处理厂,主要因为其不同功能池体设置较多,基建法无法满足城市污水脱氮除磷的要求;当处理规模>投资较高,较大的处理规模能分摊吨废水投资额,同时降50000吨/天、B/C≥0.25、COD≤650mg/L、SS≤300mg/低处理成本;而水解酸化+两级上流生物滤池则适用于L时,改良A?/O工艺较适合;当处理规模≤50000吨/中、小型城市污水处理厂。在B/C值方面,由于水解酸天、B/C≥0.20、COD。≤250mg/L Ss≤200mg/L时,水解化单元的设置,使得水解酸化+两级上流生物滤池工艺酸化+两级上流生物滤池较适合。B/C值适应范围更广。对于进水水质要求,由于生物滤参考文献池存在堵塞问题,- .般进水COD.、SS不能太大。所以包头市最适合城市污水处理工艺不能-概而[1]韩振宇.中国2020年城市生活污水排放量预测及淡论,需结合具体工程实际综合考虑。水资源财富GDP指标的建立[J].环境科学研究. 2005, 18(5) :88 ~90.5结论[2]贾敏.我国城市污水处理[J].北方环境. 2011, 121)包头市现有五座城市污水处理厂主要采用三种生(4):99 ~100.化处理工艺:传统活性污泥法、改良A2/0工艺、水解酸[3]郑俊,吴浩汀,曝气生物滤池工艺的理论与工程应用化+两级上流生物滤池工艺;采用生化处理工艺完全能(M). 北京:化学工业出版社, 2004.够适应包头市冬季低温特点。[4] F. Fdz - Polanco, E. Mendez, M. A. Uruena, etal.2)采用三种不同城市污水处理工艺对于COD的去Spaial distribution of heterotrophsandntriers in a submergedbiofilter除率均在75 %以上, BOD,去除率均在85 %以上,改良for nfrffcation{J]. Wat. Res. 2003, 34( 10) :4081 ~ 4089.A’/O效果最佳。脱氮除磷效果最佳的处理工艺是水解[5] D. Pak, w. Chang. Simultaneous removal of nitrogen酸化+两级上流生物滤池处理工艺,TN、NH2 N、TP的去and phosphorus in a two - bilfilter system[J]. Wat. Sci. and除率分别达到74.65 %、89.91 %和90. 89%。由于三种Tech. , 2000, 41(12):101 ~ 106.工艺碳源出水水质均达标,故目前包头市处理效果最佳[6] Pak. D., Chang. W.. Factors afecting phosphorus re~工艺为水解酸化+两级上流生物滤池工艺。moval in biological filters treating car - wash wastewater[J]. Wat.3)在设定统- -处理规模20000吨/天情况下,传统活Sci. and Tech.. 2000, 41(4-5) :487 ~492.性污泥法、水解酸化+两级.上流生物滤池工艺的主体部[7]霍宏伟.长春南部污水厂改良型A’/0工艺研究分投资较低,分别为741. 62万元和767.40万元;水解酸[D]. 吉林:吉林大学环境与资源学院,2010: 8~ 10.收稿日期:2012-03-20.化+两级上流生物滤池工艺吨废水处理成本最低,为1.作者简介:刘志红(1968-),女,副高,从事环境工程方面00元/吨废水。则目前包头市经济性最优工艺为水解酸的工作.化+两级上流生物滤池工艺。中国煤化工MHCNM HG一209--

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