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1、珠海市斗门区新青水质净化厂工程初步设计工艺方案比较阐明中国市政工程西南设计研究院2023年12月1方案内容1.1 方案构成根据初步设计文献和业主意见，工艺比较由两个方案构成，即CASS工艺和氧化沟工艺。方案一：CASS工艺，其构筑物构成为：粗格栅、提高泵房+细格栅、曝气沉砂池+水解池+CASS池+滤池+紫外线消毒渠。方案二：氧化沟工艺，其构筑物构成为：粗格栅、提高泵房+细格栅、曝气沉砂池+水解池、氧化沟+集配水井+二沉池+紫外线消毒渠。1.2 水解池如前期设计文献所述，设置水解池的目的，一是提高污水的可生化性，既为后续脱氮除磷提供更多时易降解有机物，也为到达出水COD40mgL的!高原则规定（
2、一级A为50mgL,一级B为60mgL）；二是防止电子工业废水超标排放的重金属离子对微生物的毒害。按照原污水以工业污水为主较难降解的特点，进水指标到达设计值时，水解池是必要时。为减少占地，方案二中水解池按与氧化沟合建考虑。若暂不考虑工业污水的难降解特性，根据环境保护局确定的进水水质，BOD/COD值为0.375,可生化性一般，若受投资限制并且进水重金属离子不超标，可缓建水解池。1.3 滤池为到达出水总P0.5mgL的规定，固液分离是关键。根据国内外经验，对运行良好日勺污水处理厂，虽然投加化学药剂后，在出水中仍会具有0.2mgL左右的溶解磷，由于出水SS中含磷量一般到达3%6%,因此需控制其出水
3、浓度不得超过Iomg/L,最佳在5mgL如下，采用沉淀池很难稳定到达此规定，一般应考虑设置后续过滤设施。同步，设置滤池还可带来减少紫外消毒设施的投资和运行费用（均可减少约20%）及减少出水色度的I益处。为减少用地和减少运行水头，滤池型式仍按表面过滤采用。2方案工程设计2.1重要设计参数由于预处理、水解池和消毒设施两方案均相似，故仅列出方案中不一样构筑物所采用日勺设计参数。考虑到水解池缓上的也许，两方案中CASS池和氧化沟的进水水质均不考虑水解池的降解作用。考虑到滤池暂不实行的也许，两方案按化学辅助除磷投加点不一样，分别采用不一样的设计参数（投药量、投加设施能力和污泥量）_若实行滤池，则两方案化
4、学除磷设施布置完全一致。其中方案一投加点设置在CASS池厌氧池出口，运用缺氧池设置的双曲面搅拌器进行混合，间歇投加，投加时间为曝气阶段的最终0.5lh;方案二投加点设置在集配水井的出水井，运用管道或设置搅拌器进行混合，持续投加。根据计算，本工程所需化学除磷量约为05mgL,较小，可不考虑专门日勺絮凝设施。2.1.1 方案CASS工艺1、CASS池混合液浓度：4.2gL6.2g/LSVl值：100mLg污泥回流比：2040%水力停留时间：17h,其中：选择区：0.5h厌氧区：1.5h缺氧区：2h主反应区：13h系统泥龄：17d最大水深：6.0m浑水深度1.97m灌水器堰口负荷：20L（ms）（注
5、：按照城镇建设行业原则旋转式灌水器（CJ/T176-2023）,规定浮水器堰口负荷在2040L（ms）,为了获得较低的出水SS,本设计按低限取值。）曝气器氧转移效率：25%（通气量1Om3Zh）（注：根据水处理用刚玉微孔曝气器（CJT2632023）,直径X长度为IOommX750的）管式刚玉微孔曝气器的氧转移效率为34%40%（通气量104m3h）。该原则是对新产品的规定，一般曝气设施使用一段时间后，氧转移效率都会下降，因此采用的管式刚玉微孔曝气器的氧转移效率为25%（通气量IOm3h）o混合液剩余溶解氧浓度：lmgL最大供气总量：160r113min剩余污泥量：6.5tDSd（其中化学污泥
6、量L3tDSd）剩余污泥体积：1090m3d,含水率99.4%2、加药系统药剂：氯化铝投药量：310kgd（商品重量）投配浓度：5%（以商品重量计）投药历时：3h（d.格）方案一一氧化沟工艺1、氧化沟混合液浓度：3.5gL污泥负荷：0.1kgBOD5(kgMLSS.d)好氧泥龄：Ild水力停留时间：15h,其中：反硝化区：0.5h厌氧区：1.5h缺氧区：3h好氧区：IOh污泥回流比：100%混合液回流比：300%最大水深：6.0m曝气器氧转移效率：25%混合液剩余溶解氧浓度：2mgL最大供气总量：185r113min气水比：4.63：1剩余污泥量：6.2tDSd(其中化学污泥量0.9tDSd)
7、剩余污泥体积：1040m3d,含水率99.4%2、二沉池池型：周进周出辐流式沉淀池表面负荷：平均日流量0.71m3(h)(注：按国外资料，沉淀池出水总磷为lmgL时，沉淀池平均日表面负荷为：0.67-1.0m3/（m2.h）；沉淀池出水总磷为0.5mgL时，沉淀池平均日表面负荷为:O.5O.8m3/（m2.h）。SVl值：120mLg3、加药系统药剂：氯化铝投药量：230kgd（商品重量）投配浓度：5%（以商品重量计）投药历时：持续平面布置及流程图平面布置及流程详附图。1、CASS方案水解池与CASS池分建，可实现水解池缓上的也许性。根据平面布置，该方案可满足5万n?/d分期实行日勺用地布置规
8、定。2、氧化沟方案受建设场地所限，氧化沟方案只能采用水解池同其合建的形式。按水解池形式又分为方形和圆形两个方案。圆形水解池同氧化沟合建方案，水力条件很好，构造简朴，其沉淀部分刮泥设备可采用国产，但占地较大。矩形水解池同氧化沟合建方案，水力条件较差，配水困难，构造复杂，沉淀区域底部刮泥设备需要进口，投资大，且根据广州猎得污水处理厂和成都沙河污水处理厂的运行经验，该型设备磨损较大，每年更换配件费用很高。但该方案相对圆形池占地较小。根据平面布置，该方案不能满足5万n?/d分期实行的用地布置规定，矩形水解池方案虽可勉强布置下构建筑物，但管道布置困难。同步，氧化沟方案，水解池必须合建，灵活性差，一次性投
9、资大。3、流程水头从两个比较方案的流程来看，在出水水位相似日勺状况下，CASS方案水头损失较氧化沟方案高约1米，一年需增长约5万元的提高费用（电费按1元/度计，增长约0.004元/m3污水）；重要构筑物尺寸同理，仅列出两方案不一样构筑物尺寸。表1方案一（CASS）构筑物尺寸序号名称主要参数构造形式单位数量备注1水解池。xH=26.7x5.8mR.C.座22CASS池LxBxH=42xlO1.2x6.8mR.C.座14格表2方案二（氧化沟）构筑物尺寸序号名称主要参数构造形式单位数量备注1水解池及氧化沟AxBxH=95x30x6.8mR.C.座22二沉池。xH=36x4.8mR.C.座23集配水井
10、CxH=13x7.6mR.C.座1重要设备同理，仅列出两方案不一样构筑物设备。序号名称规格材料单位数量备注1潜污泵Q=535m3h,H=16m,N=37kW台22用2潜污泵Q=1000m3h,H=16m,N=58kW台21用1备3电动进水调整堰门TYX-30001450B=3.0mN=0.37kW最大调整范围H=800mm套44撇水器Qmax=2650m3hN=2.2kW套45回流污泥泵Q=92.5LS,H=3.52.1mN=7.5kW套9其中1台仓库备用6剩余污泥泵q=3040LS,H=4.63.3mN=3.1kW套5其中1台仓库备用7管式曝气器设计气量Q=10m3h.m根19208手动蝶阀
11、DN200PN=0.60Mpa金属密封个169双曲面搅拌机N=3kW叶轮直径中=IOoO不锈钢套410双曲面搅拌机N=3kW叶轮直径=2023不锈钢套811双曲面搅拌机N=5.5kW叶轮直径=2023不锈钢套812折浆式搅拌器N=4.0kW叶轮直径=2023不锈钢套113铸铁镶铜圆闸门DN600法兰式安装H=1.405m套814刀闸阀DN300台415刀闸阀DN200台616橡胶瓣止回阀DN150台417手动启闭机QSL-400启闭力：1.5吨套2018铸铁镶铜方闸门0.60.6m套1219橡胶拍门DN250HDPE套1620超声波液位计(MO米套421DO检测仪020ppm,氧:0.5%,温
12、度:0.1套422MLSS浓度计0-30gL套423电磁流量计K300DN200IP65套8注：潜污泵为粗格栅提高泵房用，在出水水位相似的状况下，CASS方案水头损失较氧化沟方案大概1米,故其配置的电机功率也均较高于氮化沟方案。氧化沟方案重要设备序号名称规格材料单位数量备注1潜污泵Q=535m3h,H=15m,N=34kW台22用2潜污泵Q=1000m3h,H=15m,N=55kW台21用1备3潜水搅拌器=450N=3kWn=325rpm不锈钢套24潜水推流器=1300N=4kWn=92rpm不锈钢套45潜水推流器=2300N=5kWn=35rpm不锈钢套126潜水循环泵Q=935m3h,H=
13、2.5mN=3kW套47管式曝气器氧运用率叁25%通气量10m3h套9608圆形铸铁镶铜闸门DN600N=0.75kW套29圆形铸铁镶铜闸门DN700N=0.75kW套210手动蝶阀DN150铸铁个1611手动蝶阀DN600铸铁个212手动蝶阀DN300铸铁个613铸铁镶铜方闸门0.60.6m套1214单管式吸泥机36mn=0.028rpm不锈钢套215手动蝶阀DN500铸铁个216手动蝶阀DN300铸铁个217手动堰门及启闭机500600不锈钢套218潜污泵Q=730m3h,H=6mN=22kW套319潜污泵Q=35m3h,H=25mN=4kW套220电动葫芦起重量1.0t起吊高12mN=1
14、.9kW套121手动闸阀DN500铸铁个622斜座式止回阀DN500铸铁个323手动闸阀DN150铸铁个424斜座式止回阀DN150铸铁个225法兰伸缩接头DN150铸铁个226手动闸门及启闭机700铸铁套23.1 方案比较表（含水解池、滤池）表5方案技术经济比较表（3.5万nd）序号项目CASS方案氧化沟方案比较备注1厂内部份投资静态总投资（万元）9971.3710544.66I11第一部份费用（万元）8210.438701.73I11基建指标（元Ai?污水）2345.842486.21I112占地占地指标小较大I113场地小J可实行性可不可I114定员总编制人数（人）5050I=II5电耗
15、设备总装机容量（kw）1450.591444.58I11有功功率（kw）820.39812.19I11年电耗（万kw.h）430.63426.89I11考虑了建设期贷款利息单位处理成本（元/m3污水）1.491.55I11单位运行费用（元n污水）1.171.22I117污水处理效果重要污染物处理效果优优I=II脱氮除磷能力优优I=II高冲击负荷能力优优I=II稳定性优优I=II适应性优优I=H8污泥产泥量（Td）6.56.2I1110水头损失较大小I1111自动化程度优优I=II12运行管理规定高低I11注：1、表达优于，表达差于，“=”表达相似或靠近3.2 化学除磷方案比较表CASS方案1、
16、 重要设备表6CASS方案一加药间设备表序号名称规格材料单位数量备注1药剂制备装置100kgh套12计量泵Q=500Lh台42用2备2、 化学除磷用药量及费用用药量(AlCl3)：310kgd药剂费用：17万元/年3、 污泥脱水用药量及费用用药量(PAM)：33kgd,按污泥干重的5%。计药剂费用：46万元/年氧化沟方案1 .重要设备表7氧化沟方案一加药间设备表序号名称规格材料单位数量备注1药剂制备装置100kgZh套12计量泵Q=500Lh台21用1备2 .化学除磷用药量及费用用药量(AlCI3)：230kgd药剂费用：13万元/年3 .污泥脱水用药量及费用：用药量(PAM)：31kgd,按
17、污泥干重的5%。计药剂费用：43万元/年脱水设备由于两个方案污泥总量相差很小，对脱水设备的选型没有影响。3.3方案比较分析上述两个比较方案都能满足新青水质净化厂处理规定。其中CASS方案：静态总投资小，较氧化沟方案节省570万元；占地小，场地可布置，水解池可同CASS池分建，可缓建；虽提高水头高1m,但受建设期贷款利息的影响，其运行费用仍低；如滤池缓建，采用化学辅助除磷，则该方案加药量和污泥量较氧化沟方案较大；规定管理水平较氧化沟方案高。氧化沟方案：静态总投资较大，难以满足业主方日勺投资限额规定;占地较大，场地不能布置，且水解池只能同氧化沟合建，不能缓建；运行费用较高；如滤池缓建，采用化学辅助
18、除磷，其加药量和污泥量较CASS方案小，一年可节省（17+46）-（13+43）=7万元的药剂费用，但不能弥补运行期内基建投资大带来的缺口。规定的管理水平较CASS方案低。4结论及提议4.1 结论根据上述分析比较，由于受用地这个关键原因的制约，且两方案静态总投资相差较大（约573万元），从节省投资和可实行性方面考虑，推荐采用方案一，即CASS工艺。4.2 提议为防止本工程因投资问题影响实行，提议：1、鉴于污水厂建成后一段时间内（约3年），进水水质一般均低于设计水质，因此可缓上水解池和滤池。2、从目前开始，应对工业园区污水实行长期持续检测，以便对未来水解池和滤池的实行安排提供根据，尤其是防止重金
19、属离子对微生物的（毒害导致整个污水处理厂B瘫痪。3、当进水BODCOD0.4,和进水重金属离子不超过下表限制时，可不建设水解池。但考虑到园区企业内部污水处理设施也许存在的超标排放及事故状况，在也许的J状况下，应尽量建设水解池。表8重金属离子浓度对照表序号有害物质名称容许浓度（mgL）排放原则值构筑物进水容许值Ol三价格302六价铭0.50.503铜2104锌10505银1206铅10.507镉0.10.108铁101009睇10.210汞0.050.0111神0.50.24、根据计算，当进水总磷在5mgL时、出水SS含磷量约为3%,规定控制出水SS不得超过10mgL,应实行滤池。当进水总磷在3
20、.5mgL时，出水SS含磷量约为2.2%,规定控制出水SS不得超过14mgL,可缓建滤池。5风机选择5.1 运行条件污水处理工艺为CASS,变液位运行。规定风机风量为80m3min,出口升压0.67bar,数量3台。5.2 技术特性比较1、罗茨风机 故障及维护：相对故障较高，但因属最简朴的回转机械，易于就地维护而不需制造厂来人； 压力随背压变化；小流量高速风机效率较高； 效率一般低于多级、单级离心风机； 噪声（自由空间Im处）：不加隔音罩为102dBA,加隔音罩为83dBAo 单机流量不不小于100m3Zmin时具有优势。 罗茨鼓风机可通过变频调速到达65100%的风量调整范围，较离心风机调整
21、范围小。假如采用进、出口节流调整，只能调整风量，对提高整机效率和减少能耗不起作用。罗茨鼓风机属于正位移型风机，其风量与转速成正比，而与出口压力无关。当风压一定期，轴功率与流量成正比，因此在变化风量时,可采用变频调速的方式来实现。根据罗茨风机出口压力与流量的性能曲线，伴随出口压力较大幅度变化日勺状况下，罗茨风机流量只作小幅波动，由于其对变压头适应性强，更适合于液位系统窄幅调整风机风量。2、多级离心机 低转速机械，可靠性高，使用寿命长； 购置成本较低；备件为原则件，费用低，不需要复杂的润滑系统； 易于采用全冷式设计，无冷却水有关故障和维保费用； 操作维护简朴，但有时需要尤其训练的操作维修人员； 满
22、载效率高于罗茨风机，低于单级离心风机； 电机功率不不小于400kW的机型可选用变频调速和直连驱动方式，可大大提高部分负载的工作效率。在大部分工况下，变频调速日勺多级离心机效率会高于单级离心机。由于部分负载是污水处理厂最经典时工况，因此，多级离心机对于中小型污水处理厂来说具有更好的性能价格比和良好的长短期效益。 噪音：低于罗茨风机和单级离心风机，不加隔音罩为84clBA； 单机流量在100-400m3min时具有最佳的性能价格比。 多级低速风机通过变频调速到达45100%日勺风量调整范围。控制方式可采用进、出口节流调整，也可采用变频调速日勺方式，调控相对比较灵活。多级风机运行稳定很好，在恒压工况
23、状态下效率比单级风机低25%左右。对变液位曝气系统，可通过变频调速，伴随压头的变化平滑调整出口流量。3、单级离心风机 高转速（一般超过20230rmin）,噪声高，加隔音罩为8OdBA; 满载效率高，无法采用变频调速，部分负载能耗高； 大流量相对占地面积小； 控制系统非常复杂；润滑系统非常复杂；维护保养复杂，大修必须请制造原厂支援； 需要尤其训练的操作人员 设备投资大； 单机流量不小于300m3min的）性能价格比高。 鼓风机在流量调整范围内，出口压力变化很小，在管网压力波动（如变液位曝气系统）日勺状况下，仅仅依托调整导叶片，节能效果会下降。5.3 经济比较表9风机经济比较表罗茨风机多级离心风
24、机单级高速离心风机设备费用（万元）117168360电机功率（kw台）132132132电耗（万kW.h年）132132132电费（万元/年）107107107注：表中设备，罗茨风机和多级离心风机主机均进口，变频电机为上海ABB；单级高速离心风机目前只能成套原装进口。5.4 分析与结论根据上述风机0特点，对变液位运行工艺，以罗茨和多级风机较为合适。从综合费用看，由于风量小，单级风机的效率优势不能得到体现，相反设备费用高的缺陷凸现：采用单级风机高于罗茨（约243万元）和多级风机（约192万元）。考虑到本工程对投资控制较严，提议曝气池风机采用罗茨风机，若业主认为其噪音和维护工作量大，则可选用多级离心风机。
