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20000m3/ d 市政應急污水處理廠(chǎng) 技術(shù)方案 （PSBR 工藝）-來(lái)自鵬鷂集團

1、項目概況        （1）項目性質(zhì)：應急污水處理項目        （2）處理規模：20000m³/d        （3）出水標準：執行《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》（GB18918-2002）中的一級 A 標準        （4）設計考慮消毒、出水計量和其他輔助設施及附屬工程。污泥脫水至 80%含水率后外運處置。 2、裝配式污水廠(chǎng)（PPMI）介紹        根據提供的進(jìn)出水水質(zhì)指標要求，結合本項目的應急需求，要求使用年限不少于 5 年，未來(lái)可能拆遷或者回用，推薦采用裝配式污水廠(chǎng)（PPMI）。        2.1裝配式污水廠(chǎng)（PPMI）簡(jiǎn)介        2.1.1裝配式污水廠(chǎng)（PPMI）研發(fā)背景        隨著(zhù)科技的進(jìn)步，鋼鐵冶煉技術(shù)的提升，環(huán)保及資源保護意識的增強，以及 人工成本的提高等因素，催生了用鋼結構取代混凝土建造各種建、構筑物。2016 年國務(wù)院發(fā)文要求各地推廣裝配式建筑，提出了裝配式建筑在建筑中的占比要求。        PPMI 是一種采用不銹鋼，工廠(chǎng)化預制、模塊化和集成化的裝配式污水處理廠(chǎng)。該系統的產(chǎn)生打破了傳統污水廠(chǎng)只能“建造”的觀(guān)念，使污水處理廠(chǎng)進(jìn)入了“制造”的新時(shí)代。鵬鷂生產(chǎn)的 PPMI 裝配式水廠(chǎng)，具有施工周期短、使用壽命長(cháng)、投資省、可拆建、可回收、占地小等優(yōu)點(diǎn)。

       2.1.2工程經(jīng)驗及工作基礎
       鵬鷂環(huán)保創(chuàng )立于 1984 年，一直專(zhuān)注于水處理領(lǐng)域的事業(yè)，其進(jìn)程中不斷創(chuàng )新，與時(shí)俱進(jìn)。
       經(jīng)過(guò) 37 年的持續創(chuàng )新和專(zhuān)業(yè)化經(jīng)營(yíng)，鵬鷂集團已成為一家集研發(fā)設計、設備制造、工程總承包、水務(wù)項目投資及運營(yíng)管理于一體的，具有完善的產(chǎn)業(yè)鏈的環(huán)保企業(yè)。
       早在 80 年代，鵬鷂就已開(kāi)發(fā)出了集成污水處理系統，即 WSZ 地埋式污水處理設備。
       （1）公司目前各類(lèi)設計、建設、安裝資質(zhì)齊全。
       （2）集團通過(guò) PPP、BOT、EPC 等形式，投資及承建各類(lèi)水處理項目超過(guò) 500萬(wàn)噸/天，投資總額超過(guò) 100 億。部分業(yè)績(jì)如下：
       南昌 20 萬(wàn)噸/天污水處理項目
       周口 33 萬(wàn)噸/天污水處理及回用項目
       岳陽(yáng) 22 萬(wàn)噸/天污水處理項目
       望城 12 萬(wàn)噸/天污水處理項目
       丹陽(yáng) 14 萬(wàn)噸/天鄉鎮污水處理項目蕭縣 5 萬(wàn)噸/天工業(yè)污水處理項目南通 40 萬(wàn)噸/天區域供水項目
       長(cháng)春一、三廠(chǎng) 47 萬(wàn)噸/天區域供水項目羅ft縣污水處理及配套管網(wǎng) PPP 項目哈爾濱市公濱污水處理廠(chǎng)工程
       哈爾濱市阿什河污水處理廠(chǎng)工程
       （3）鵬鷂智能智造園
       為提升宜興環(huán)保整體的制造水平，經(jīng)宜興市政府批準， 鵬鷂環(huán)保在我國以發(fā)展環(huán)保產(chǎn)業(yè)為特色的國家級高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區-中國宜興環(huán)?？萍脊I(yè)園，設立環(huán)保設備智能化制造園區。
       該園區總占地面積 30 萬(wàn)平方米，廠(chǎng)房及辦公、研發(fā)用地 40 萬(wàn)平方米，總投資 13 億元。該園區以鵬鷂環(huán)保為核心，吸引國內環(huán)保制造型企業(yè)，打造環(huán)保智能化裝備制造系統。
       園區配有專(zhuān)業(yè)的加工設備及多條智能化生產(chǎn)線(xiàn)，所有環(huán)保設備設計、生產(chǎn)均采用數據化，任何環(huán)保裝備只需具有制造圖紙或數據，即可在短時(shí)間內高質(zhì)量完成生產(chǎn)。
       （4）PPMI“智造”生產(chǎn)線(xiàn)
       2019 年鵬鷂環(huán)保全面升級環(huán)保設備生產(chǎn)線(xiàn)，引進(jìn)智能化環(huán)保產(chǎn)品生產(chǎn)裝備， 優(yōu)化傳統制造加工工藝，使環(huán)保設備生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、可視化、互聯(lián)互通、實(shí)時(shí)調度、生產(chǎn)物料實(shí)時(shí)供需等，實(shí)現了車(chē)間的生產(chǎn)自動(dòng)化、物流自動(dòng)化、倉儲自動(dòng)化。生產(chǎn)線(xiàn)全面覆蓋應用信息系統，從而實(shí)現從設計、加工、精加工、焊接、裝配、測試等全過(guò)程的數字化、智能化控制，整個(gè)制造過(guò)程品質(zhì)可實(shí)現全程追溯。標準化環(huán)保裝備的制造工藝，有效提高了生產(chǎn)效率，全面保障環(huán)保設備的制造產(chǎn)能，實(shí)現環(huán)保行業(yè)裝備“智造”水平的整體提升。 

開(kāi)平板生產(chǎn)線(xiàn)	液壓成型生產(chǎn)線(xiàn)
自動(dòng)焊接生產(chǎn)線(xiàn)	拼裝現場(chǎng)

       進(jìn)廠(chǎng)污水經(jīng)預處理工序后直接進(jìn)入 PSBR 反應池的厭氧池與預缺氧池的回流污泥混合，富含磷污泥在厭氧池進(jìn)行釋磷反應后進(jìn)入缺氧池，缺氧池主要用于強化整個(gè)系統的反硝化效果，由主曝氣池至缺氧池的回流系統提供硝態(tài)氮。缺氧池出水進(jìn)入主曝氣池經(jīng)有機物降解、硝化、磷吸收反應后再進(jìn)入序批池 I 或序批池II。如果序批池 I 作為沉淀池出水，則序批池 II 先進(jìn)行缺氧反應，再進(jìn)行好氧反應，或交替進(jìn)行缺氧、好氧反應。在缺氧、好氧反應階段，序批池的混合液通過(guò)回流泵回流到泥水分離池，分離池上清液進(jìn)入缺氧池，沉淀污泥進(jìn)入預缺氧池，經(jīng)內源缺氧反硝化脫氮后提升進(jìn)入厭氧池與進(jìn)廠(chǎng)污水混合釋磷，依次循環(huán)。
       泥水分離池將從 SBR 池回流的污泥作了 2~3 倍的濃縮，同時(shí)將進(jìn)入預缺氧池及厭氧池的回流量減少了 70%以上，從而強化了系統的除磷效果。當進(jìn)入預缺氧池的流量從 1Q 減少到 0.25Q 時(shí)，其實(shí)際停留時(shí)間增加了 3 倍，也即其反硝化反應的反應時(shí)間增加了 3 倍，而當其污泥濃度增加了 2 倍時(shí)，微生物內源降解所帶來(lái)的反硝化反應速率增加了 1 倍，也即 NOx-N 的總去除率增加至 8 倍，將預缺氧池的反應體積減少一半后，其 NOx-N 的總去除率仍是無(wú)泥水分離區的 4 倍，使得進(jìn)入預缺氧池的 NOx 濃度在最低點(diǎn)，保證厭氧區的厭氧狀態(tài)及厭氧區的 VFA 能被聚磷菌優(yōu)先使用。
       進(jìn)入厭氧區的 NOx 得到控制后，使得異氧細菌能在厭氧條件下，強化非 VFA 有機物對 VFA 的酸化反應，污泥濃度的增加提升了厭氧區異氧細菌的總量，更進(jìn)一步促進(jìn)了酸化反應的速率。而進(jìn)入厭氧區的回流液從 1Q 減少到 0.25Q 使得厭氧區的實(shí)際反應停留時(shí)間增加了 60%，更進(jìn)一步增加了酸化反應的 VFA 總產(chǎn)量與此同時(shí)，由于回流的污泥幾乎不存在任何原廢水有機碳源及 VFA，當回流液體從1Q 減少到 0.25Q 時(shí)，其對厭氧區 VFA 的稀釋效應大大降低了，此效應可將厭氧區的 VFA 增加至 1.6 倍。由于厭氧區 VFA 的濃度是決定聚磷菌釋磷速率的關(guān)鍵因素，上述 VFA 濃度效應的上升大大提高了聚磷菌的整體反應速率，而 60%的實(shí)際反應時(shí)間增加及厭氧區污泥濃度的上升則更進(jìn)一步提升了VFA 吸附及PHB 轉化的總量。
       單元 6 至單元 7 的回流，可根據對反硝化效率的要求的高低，通過(guò)變速調節回流泵來(lái)改變系統的回流量。將曝氣池至缺氧池大回流量設計在 4Q，為避免聚磷菌在預缺氧池中進(jìn)行吸附釋放，預缺氧池至厭氧池的污泥泵可變速調節，以保證預缺氧池的 NOx-N 控制在 1~2.5mg/L，污泥泵的調節由預缺氧池的硝酸鹽在線(xiàn)監測儀控制。序批池至泥水分離池的回流泵同樣可進(jìn)行變速調節，以保證整個(gè)系統的污泥平衡。
       （2）PSBR 系統運行模式
       PSBR 將運行過(guò)程分為不同的時(shí)間段，在同一周期的不同時(shí)段內，一些單元采用不同的運轉方式，以便完成不同的處理目的。
       一個(gè)運轉周期分為 6 個(gè)時(shí)段（具體運行時(shí)根據冬季或夏季氣溫變化，會(huì )有所變化，可自動(dòng)設置調整），由 3 個(gè)時(shí)段組成一個(gè)半周期。在兩個(gè)相鄰的半周期內， 除序批池的運轉方式不同外，其余各單元的運轉方式完全一樣。一般各時(shí)段的持續時(shí)間如下：

時(shí)段 1	30min
時(shí)段 2	60min
時(shí)段 3	30min
時(shí)段 4	30min
時(shí)段 5	60min
時(shí)段 6	30min

 其中時(shí)段 1、2、3 為第一個(gè)半周期，時(shí)段 4、5、6 為第二個(gè)半周期。原污水由 PSBR 的單元 4 進(jìn)入，在各個(gè)時(shí)段內的流向見(jiàn)下表： 

時(shí)段	進(jìn)水單元	流經(jīng)單元	出水單元
時(shí)段 1	單元 4	單元 5、5A、單元 6	單元 7
時(shí)段 2	單元 4	單元 5、5A、單元 6	單元 7
時(shí)段 3	單元 4	單元 5、5A、單元 6	單元 7
時(shí)段 4	單元 4	單元 5、5A、單元 6	單元 1
時(shí)段 5	單元 4	單元 5、5A、單元 6	單元 1
時(shí)段 6	單元 4	單元 5、5A、單元 6	單元 1

       在頭一個(gè)半周期內，單元 7 起的是沉淀池的作用，而在第二個(gè)半周期內單元1 在起沉淀池的作用。
       PSBR 系統的回流由污泥回流與混合液回流兩部分組成。
       PSBR 各單元的工作狀態(tài)根據各循環(huán)周期內的時(shí)段確定如下表：

時(shí)段	單元 1	單元 2	單元 3	單元 4	單元 5	單元 5A	單元 6	單元 7
時(shí)段 1	攪拌	濃縮	攪拌	攪拌	攪拌	攪拌	曝氣	沉淀
時(shí)段 2	曝氣	濃縮	攪拌	攪拌	攪拌	攪拌	曝氣	沉淀
時(shí)段 3	預沉	濃縮	攪拌	攪拌	攪拌	攪拌	曝氣	沉淀
時(shí)段 4	沉淀	濃縮	攪拌	攪拌	攪拌	攪拌	曝氣	攪拌
時(shí)段 5	沉淀	濃縮	攪拌	攪拌	攪拌	攪拌	曝氣	曝氣
時(shí)段 6	沉淀	濃縮	攪拌	攪拌	攪拌	攪拌	曝氣	預沉

       因為 PSBR 的單元 1 和單元 7 是間歇性曝氣，缺氧時(shí)段和預沉時(shí)段之和并不是曝氣時(shí)段的整數倍，為了使鼓風(fēng)機房的供氣較為均勻以便降低瞬時(shí)高風(fēng)量，各個(gè)序批池的運轉時(shí)段應該彼此錯開(kāi)。
       PSBR 工藝在主曝氣池及序批池內安裝溶氧測定儀，根據主曝氣池及序批池內 DO 水平自動(dòng)調節空氣管道的調節閥門(mén)，由調節閥門(mén)的開(kāi)度影響風(fēng)管總壓力，由風(fēng)管總壓力自動(dòng)調節鼓風(fēng)機的進(jìn)出導葉片角，特別是在主曝氣池與序批池同時(shí)供氧切換為主曝氣池單獨供氧時(shí)自動(dòng)調整鼓風(fēng)量以節省能耗，運行周期的切換及各設備的時(shí)序操作均實(shí)行自動(dòng)控制。
       在 1/7PBR 池的設計中采用了中間擋板流態(tài)設計，當 PBR 池處于澄清出水狀態(tài)時(shí)，曝氣池的混合液經(jīng)過(guò)底部的污泥層進(jìn)行了污泥過(guò)濾澄清。底部檔流板可以防止當沖擊水力負荷時(shí)對出水堰口污泥層的破壞，此時(shí)污泥層在中間檔流板附近部分懸浮物被帶起，中間檔流板形成的倒向推流使得帶起的懸浮物有了二次沉淀效應，保證出水水質(zhì)。與此同時(shí)，PSBR 的系統設計將空間與時(shí)間的控制概念有效結合起來(lái)，利用了時(shí)間控制概念，PSBR 系統在夏天將溫度上升所帶來(lái)的額外反應停留時(shí)間轉化為懸浮物沉淀時(shí)間。當周期時(shí)間縮短時(shí)，預沉時(shí)間的不變造成了沉淀澄清時(shí)間所占的比例上升，其結果是當沖擊水量將懸浮物在擋板處帶起時(shí)，推流的時(shí)間差使得含有懸浮物的水流接近出水堰口前即已作了周期的切換，防止了出水帶出懸浮物，這是PSBR 系統能夠在大水力負荷沖擊時(shí)仍能保證低懸浮物出水的重要原因。
       與普通 A2/O 系統相比較，PSBR 系統的 SBR 池在沉淀澄清時(shí)段并無(wú)回流，這樣實(shí)際上的水力負荷及污泥負荷均減少了一半（一般情況下 A2/O 或改良 A2/O 均有 1Q 的回流），大大穩定了澄清時(shí)段的水流狀態(tài)，特別對污泥層效應的穩定起到了很大的作用。本項目的實(shí)際 SBR 名義停留時(shí)間為 3h，在水力負荷增加至 3 倍情況時(shí)，實(shí)際停留時(shí)間仍有 1h（無(wú)回流狀態(tài)），在此情況下（一般僅發(fā)生在夏季），系統仍能利用時(shí)間差縮短運行周期，來(lái)防止懸浮物被帶出水體。
       （3）PSBR 工藝優(yōu)點(diǎn)
       ①從占地面積來(lái)看，PSBR 因為采用了集約型的一體化設計及深池型結構，不設單獨的二沉池和回流泵房，大大提高了土地的利用率。
       ②PSBR 系統是從連續運行的單元（即厭氧池或好氧池）進(jìn)水，而不是從 SBR（旁邊的起沉淀作用的池子）進(jìn)水，這樣就將大部分好氧量從 SBR 池轉移到連續運行池中。由于 SBR 池中的曝氣及攪拌設備都不是連續運行的，將需氧量移到了主曝氣池即改善了設備的利用率。對生物除磷來(lái)說(shuō)，連續的厭氧池進(jìn)水可大大提高厭氧區 BOD5 及 VFA（揮發(fā)性脂肪酸）的濃度，從而改善除磷效果。
       ③由于所有的生化反應都與反應物的濃度有關(guān)，連續的厭氧池進(jìn)水加速了厭氧反應速率。厭氧后的污水進(jìn)入缺氧池及曝氣池，也即提高了缺氧區的反應速率以及曝氣區的 BOD5 降解速率和硝化反應速率，從而改善了系統的整體處理效應， 使得出水水質(zhì)變好及系統的體積效率大大提高，即系統的 F/M 值和容積負荷大大提高，從而縮小了系統的體積。
       ④PSBR 增加了低水頭、低能耗的回流設施，從表面上看是增加了設備量和運行能耗。但是從更深層次來(lái)看問(wèn)題，增加的基建費用及能耗有限，而回流設施極大地改善了系統中各個(gè)單元內 MLSS 的均勻性，即增加了連續運行單元的 MLSS 濃度（特別是提高了硝化反應的反應速率）和減少了 SBR 池的 MLSS 濃度，這樣使得 SBR 池沉淀出水時(shí)的污泥層厚度大為降低，從而降低了出水中的懸浮物及由懸浮物帶出的有機物數量（在出現水量沖擊負荷時(shí)明顯）。
       ⑤PSBR 系統的 SBR 池在起始階段采用缺氧運行。缺氧運行能利用硝酸鹽作為氧源來(lái)進(jìn)行微生物的自身消化反應，穩定了活性污泥及減少了污泥產(chǎn)量，同時(shí)也降低了需氧量及能耗。同時(shí)，交替運行抑制了絲狀菌的生存，缺氧運行也就改善了污泥的絮凝性能、沉降性能及濃縮性能，使得預沉淀區的污泥層更穩定，厚度也更小，進(jìn)一步保證了懸浮物不會(huì )被出水帶走。
       ⑥PSBR 系統的 SBR 池的水力條件經(jīng)過(guò)了專(zhuān)門(mén)的處理。中間的底部擋板避免了水力射流的影響，從而改善了水力運行狀態(tài)。在 SBR 池切換為沉淀池出水前的預沉淀過(guò)程中，在它的下部形成了一個(gè)高濃度的污泥層。該池的進(jìn)水由 SBR 池的底部配水槽進(jìn)入，穿過(guò)污泥層，污泥層起著(zhù)接觸過(guò)濾的作用，也即在利用來(lái)自曝氣池混合液中的硝酸鹽作為氧源進(jìn)行污泥自身消化穩定的同時(shí)將進(jìn)水中的懸浮物濾除。
       ⑦PSBR 系統采用空氣堰控制出水，空氣堰防止了曝氣期間的任何懸浮物進(jìn)入出水堰，從而有效地控制了出水懸浮物。
       ⑧PSBR 工藝在回流污泥進(jìn)入厭氧池前增加了一個(gè)污泥濃縮區。這樣就減少了硝酸鹽進(jìn)入厭氧區機遇，減少了 VFA 因回流而造成稀釋?zhuān)黾恿藚捬鯀^的實(shí)際停留時(shí)間，從而大大提高了除磷效率。
       ⑨PSBR 一體化模塊化設計，各單元均共壁構造，便于整體加蓋進(jìn)行尾氣脫臭處理。
       PSBR 系統是由 AAO 系統與 SBR 系統串聯(lián)組成，并集合了 AAO 與 SBR 的全部?jì)?yōu)勢，出水水質(zhì)穩定和高效，并且有較強的耐沖擊負荷能力，設計過(guò)程增加了厭氧區的實(shí)際停留時(shí)間，從而大大提高了除磷效率。該系統處理流程簡(jiǎn)單，構筑物少，同時(shí)采用集約型的一體化設計及深池型結構，簡(jiǎn)化了流程，降低了水頭損失， 比較節能，且大大減少了占地面積，大大提高了土地的利用率。

4、PSBR 工藝（方案二）
       4.1.1 工藝流程圖
       本工程污水處理站采用“預處理+PSBR 生化池+中間提升泵房+高效沉淀池+轉盤(pán)濾池+紫外線(xiàn)消毒”工藝。

       4.2.2 投資估算表

序號	工程或費用名稱(chēng)	概算價(jià)值（萬(wàn)元）
		建筑工程	設備購置	安裝工程	其他費用	合計
一	第一部分費用：
1	細格柵及沉砂池
2	PSBR 生化池
3	中間提升泵房
4	高密度沉淀池
5	纖維轉盤(pán)濾池
6	紫外線(xiàn)消毒池
7	污泥池
8	風(fēng)機房及配電間
9	污泥脫水機房
10	生物除臭裝置
11	綜合樓
12	門(mén)衛及監測用房
13	電力工程
14	自控及儀表
15	通訊
16	車(chē)輛
17	化驗設備
18	道路及廣場(chǎng)工程
19	廠(chǎng)區綠化工程
20	圍墻
21	廠(chǎng)區管道
22	工器具及生產(chǎn)工具購置費
23

       說(shuō)明：工程費用不含地基處理費。
       4.3.3 主要經(jīng)濟指標
       項目占地面積約 8470m²（12.71 畝，121×70m）。
       工期：110 天。
       總裝機功率：900Kw 
       噸水處理總成本：1.24 元/m³ ，其中噸水處理經(jīng)營(yíng)成本：0.90 元/m³
       配備人員情況：16 人
       4.4.4 年經(jīng)營(yíng)費用及單位制水成本

編號	項 目 名 程	基 本 數 據
1	平均日污水量（萬(wàn)噸/日）	2.00
2	電機等用電負荷（Kw）	485
3	電機等設備效率	0.80
4	電費單價(jià)（元/度）	0.62
5	變壓器容量	1600.00
6	基本電費（元/KW.月）	21.00
7	陽(yáng)離子 PAM 投加量（噸/年）	4.38
8	陽(yáng)離子 PAM 單價(jià)（元/噸）	32000
9	PAC 投加量（噸/年）	219
10	PAC 單價(jià)（元/噸）	2200
11	陰離子 PAM 投加量（噸/年）	87.6
12	陰離子 PAM 單價(jià)（元/噸）	15000
13	生產(chǎn)、生活用水量（噸/天）	25
14	自來(lái)水單價(jià)（元/噸）	2.5
17	職工定員	16
18	人年均工資（元）	60000
19	總投資 （萬(wàn)元）	5103
20	固定資產(chǎn)基本折舊率	4.80%
21	大修理費	1.50%
22	其他費用費率	6%
	年經(jīng)營(yíng)費用及單位制水成本
1	電費	251.05
2	水費	2.28
3	藥劑費	193.60
4	工資福利費	96.00
5	固定資產(chǎn)基本折舊費	244.95
6	大修理費	76.55
8	其它管理費用	37.17
9	年經(jīng)營(yíng)成本	656.64
10	年總成本	901.59
11	噸水處理總成本（元/m³）	1.24
12	噸水處理經(jīng)營(yíng)成本（元/m³）	0.90

說(shuō)明：運行費用不含污泥外運及處置費。

       4.5.5 平面布置圖