20000m3/ d 市政應(yīng)急污水處理廠 技術(shù)方案 （PSBR 工藝）-來自鵬鷂集團

1、項目概況        （1）項目性質(zhì)：應(yīng)急污水處理項目        （2）處理規(guī)模：20000m³/d        （3）出水標準：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        （4）設(shè)計考慮消毒、出水計量和其他輔助設(shè)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（PPMI）介紹        根據(jù)提供的進出水水質(zhì)指標要求，結(jié)合本項目的應(yīng)急需求，要求使用年限不少于 5 年，未來可能拆遷或者回用，推薦采用裝配式污水廠（PPMI）。        2.1裝配式污水廠（PPMI）簡介        2.1.1裝配式污水廠（PPMI）研發(fā)背景        隨著科技的進步，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(jié)構(gòu)取代混凝土建造各種建、構(gòu)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，工廠化預(yù)制、模塊化和集成化的裝配式污水處理廠。該系統(tǒng)的產(chǎn)生打破了傳統(tǒng)污水廠只能“建造”的觀念，使污水處理廠進入了“制造”的新時代。鵬鷂生產(chǎn)的 PPMI 裝配式水廠，具有施工周期短、使用壽命長、投資省、可拆建、可回收、占地小等優(yōu)點。

       2.1.2工程經(jīng)驗及工作基礎(chǔ)
       鵬鷂環(huán)保創(chuàng)立于 1984 年，一直專注于水處理領(lǐng)域的事業(yè)，其進程中不斷創(chuàng)新，與時俱進。
       經(jīng)過 37 年的持續(xù)創(chuàng)新和專業(yè)化經(jīng)營，鵬鷂集團已成為一家集研發(fā)設(shè)計、設(shè)備制造、工程總承包、水務(wù)項目投資及運營管理于一體的，具有完善的產(chǎn)業(yè)鏈的環(huán)保企業(yè)。
       早在 80 年代，鵬鷂就已開發(fā)出了集成污水處理系統(tǒng)，即 WSZ 地埋式污水處理設(shè)備。
       （1）公司目前各類設(shè)計、建設(shè)、安裝資質(zhì)齊全。
       （2）集團通過 PPP、BOT、EPC 等形式，投資及承建各類水處理項目超過 500萬噸/天，投資總額超過 100 億。部分業(yè)績?nèi)缦拢?br />        南昌 20 萬噸/天污水處理項目
       周口 33 萬噸/天污水處理及回用項目
       岳陽 22 萬噸/天污水處理項目
       望城 12 萬噸/天污水處理項目
       丹陽 14 萬噸/天鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理項目蕭縣 5 萬噸/天工業(yè)污水處理項目南通 40 萬噸/天區(qū)域供水項目
       長春一、三廠 47 萬噸/天區(qū)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工程
       哈爾濱市阿什河污水處理廠工程
       （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)開發(fā)區(qū)-中國宜興環(huán)?？萍脊I(yè)園，設(shè)立環(huán)保設(shè)備智能化制造園區(qū)。
       該園區(qū)總占地面積 30 萬平方米，廠房及辦公、研發(fā)用地 40 萬平方米，總投資 13 億元。該園區(qū)以鵬鷂環(huán)保為核心，吸引國內(nèi)環(huán)保制造型企業(yè)，打造環(huán)保智能化裝備制造系統(tǒng)。
       園區(qū)配有專業(yè)的加工設(shè)備及多條智能化生產(chǎn)線，所有環(huán)保設(shè)備設(shè)計、生產(chǎn)均采用數(shù)據(jù)化，任何環(huán)保裝備只需具有制造圖紙或數(shù)據(jù)，即可在短時間內(nèi)高質(zhì)量完成生產(chǎn)。
       （4）PPMI“智造”生產(chǎn)線
       2019 年鵬鷂環(huán)保全面升級環(huán)保設(shè)備生產(chǎn)線，引進智能化環(huán)保產(chǎn)品生產(chǎn)裝備， 優(yōu)化傳統(tǒng)制造加工工藝，使環(huán)保設(shè)備生產(chǎn)過程自動化、可視化、互聯(lián)互通、實時調(diào)度、生產(chǎn)物料實時供需等，實現(xiàn)了車間的生產(chǎn)自動化、物流自動化、倉儲自動化。生產(chǎn)線全面覆蓋應(yīng)用信息系統(tǒng)，從而實現(xiàn)從設(shè)計、加工、精加工、焊接、裝配、測試等全過程的數(shù)字化、智能化控制，整個制造過程品質(zhì)可實現(xiàn)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(shè)備的制造產(chǎn)能，實現(xiàn)環(huán)保行業(yè)裝備“智造”水平的整體提升。 

開平板生產(chǎn)線	液壓成型生產(chǎn)線
自動焊接生產(chǎn)線	拼裝現(xiàn)場

       進廠污水經(jīng)預(yù)處理工序后直接進入 PSBR 反應(yīng)池的厭氧池與預(yù)缺氧池的回流污泥混合，富含磷污泥在厭氧池進行釋磷反應(yīng)后進入缺氧池，缺氧池主要用于強化整個系統(tǒng)的反硝化效果，由主曝氣池至缺氧池的回流系統(tǒng)提供硝態(tài)氮。缺氧池出水進入主曝氣池經(jīng)有機物降解、硝化、磷吸收反應(yīng)后再進入序批池 I 或序批池II。如果序批池 I 作為沉淀池出水，則序批池 II 先進行缺氧反應(yīng)，再進行好氧反應(yīng)，或交替進行缺氧、好氧反應(yīng)。在缺氧、好氧反應(yīng)階段，序批池的混合液通過回流泵回流到泥水分離池，分離池上清液進入缺氧池，沉淀污泥進入預(yù)缺氧池，經(jīng)內(nèi)源缺氧反硝化脫氮后提升進入?yún)捬醭嘏c進廠污水混合釋磷，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，同時將進入預(yù)缺氧池及厭氧池的回流量減少了 70%以上，從而強化了系統(tǒng)的除磷效果。當進入預(yù)缺氧池的流量從 1Q 減少到 0.25Q 時，其實際停留時間增加了 3 倍，也即其反硝化反應(yīng)的反應(yīng)時間增加了 3 倍，而當其污泥濃度增加了 2 倍時，微生物內(nèi)源降解所帶來的反硝化反應(yīng)速率增加了 1 倍，也即 NOx-N 的總?cè)コ试黾又?8 倍，將預(yù)缺氧池的反應(yīng)體積減少一半后，其 NOx-N 的總?cè)コ嗜允菬o泥水分離區(qū)的 4 倍，使得進入預(yù)缺氧池的 NOx 濃度在最低點，保證厭氧區(qū)的厭氧狀態(tài)及厭氧區(qū)的 VFA 能被聚磷菌優(yōu)先使用。
       進入?yún)捬鯀^(qū)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(yīng)，污泥濃度的增加提升了厭氧區(qū)異氧細菌的總量，更進一步促進了酸化反應(yīng)的速率。而進入?yún)捬鯀^(qū)的回流液從 1Q 減少到 0.25Q 使得厭氧區(qū)的實際反應(yīng)停留時間增加了 60%，更進一步增加了酸化反應(yīng)的 VFA 總產(chǎn)量與此同時，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，其對厭氧區(qū) VFA 的稀釋效應(yīng)大大降低了，此效應(yīng)可將厭氧區(qū)的 VFA 增加至 1.6 倍。由于厭氧區(qū) 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(yīng)的上升大大提高了聚磷菌的整體反應(yīng)速率，而 60%的實際反應(yīng)時間增加及厭氧區(qū)污泥濃度的上升則更進一步提升了VFA 吸附及PHB 轉(zhuǎn)化的總量。
       單元 6 至單元 7 的回流，可根據(jù)對反硝化效率的要求的高低，通過變速調(diào)節(jié)回流泵來改變系統(tǒng)的回流量。將曝氣池至缺氧池大回流量設(shè)計在 4Q，為避免聚磷菌在預(yù)缺氧池中進行吸附釋放，預(yù)缺氧池至厭氧池的污泥泵可變速調(diào)節(jié)，以保證預(yù)缺氧池的 NOx-N 控制在 1~2.5mg/L，污泥泵的調(diào)節(jié)由預(yù)缺氧池的硝酸鹽在線監(jiān)測儀控制。序批池至泥水分離池的回流泵同樣可進行變速調(diào)節(jié)，以保證整個系統(tǒng)的污泥平衡。
       （2）PSBR 系統(tǒng)運行模式
       PSBR 將運行過程分為不同的時間段，在同一周期的不同時段內(nèi)，一些單元采用不同的運轉(zhuǎn)方式，以便完成不同的處理目的。
       一個運轉(zhuǎn)周期分為 6 個時段（具體運行時根據(jù)冬季或夏季氣溫變化，會有所變化，可自動設(shè)置調(diào)整），由 3 個時段組成一個半周期。在兩個相鄰的半周期內(nèi)， 除序批池的運轉(zhuǎn)方式不同外，其余各單元的運轉(zhuǎn)方式完全一樣。一般各時段的持續(xù)時間如下：

時段 1	30min
時段 2	60min
時段 3	30min
時段 4	30min
時段 5	60min
時段 6	30min

 其中時段 1、2、3 為第一個半周期，時段 4、5、6 為第二個半周期。原污水由 PSBR 的單元 4 進入，在各個時段內(nèi)的流向見下表： 

時段	進水單元	流經(jīng)單元	出水單元
時段 1	單元 4	單元 5、5A、單元 6	單元 7
時段 2	單元 4	單元 5、5A、單元 6	單元 7
時段 3	單元 4	單元 5、5A、單元 6	單元 7
時段 4	單元 4	單元 5、5A、單元 6	單元 1
時段 5	單元 4	單元 5、5A、單元 6	單元 1
時段 6	單元 4	單元 5、5A、單元 6	單元 1

       在頭一個半周期內(nèi)，單元 7 起的是沉淀池的作用，而在第二個半周期內(nèi)單元1 在起沉淀池的作用。
       PSBR 系統(tǒng)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(jù)各循環(huán)周期內(nèi)的時段確定如下表：

時段	單元 1	單元 2	單元 3	單元 4	單元 5	單元 5A	單元 6	單元 7
時段 1	攪拌	濃縮	攪拌	攪拌	攪拌	攪拌	曝氣	沉淀
時段 2	曝氣	濃縮	攪拌	攪拌	攪拌	攪拌	曝氣	沉淀
時段 3	預(yù)沉	濃縮	攪拌	攪拌	攪拌	攪拌	曝氣	沉淀
時段 4	沉淀	濃縮	攪拌	攪拌	攪拌	攪拌	曝氣	攪拌
時段 5	沉淀	濃縮	攪拌	攪拌	攪拌	攪拌	曝氣	曝氣
時段 6	沉淀	濃縮	攪拌	攪拌	攪拌	攪拌	曝氣	預(yù)沉

       因為 PSBR 的單元 1 和單元 7 是間歇性曝氣，缺氧時段和預(yù)沉時段之和并不是曝氣時段的整數(shù)倍，為了使鼓風機房的供氣較為均勻以便降低瞬時高風量，各個序批池的運轉(zhuǎn)時段應(yīng)該彼此錯開。
       PSBR 工藝在主曝氣池及序批池內(nèi)安裝溶氧測定儀，根據(jù)主曝氣池及序批池內(nèi) DO 水平自動調(diào)節(jié)空氣管道的調(diào)節(jié)閥門，由調(diào)節(jié)閥門的開度影響風管總壓力，由風管總壓力自動調(diào)節(jié)鼓風機的進出導(dǎo)葉片角，特別是在主曝氣池與序批池同時供氧切換為主曝氣池單獨供氧時自動調(diào)整鼓風量以節(jié)省能耗，運行周期的切換及各設(shè)備的時序操作均實行自動控制。
       在 1/7PBR 池的設(shè)計中采用了中間擋板流態(tài)設(shè)計，當 PBR 池處于澄清出水狀態(tài)時，曝氣池的混合液經(jīng)過底部的污泥層進行了污泥過濾澄清。底部檔流板可以防止當沖擊水力負荷時對出水堰口污泥層的破壞，此時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(yīng)，保證出水水質(zhì)。與此同時，PSBR 的系統(tǒng)設(shè)計將空間與時間的控制概念有效結(jié)合起來，利用了時間控制概念，PSBR 系統(tǒng)在夏天將溫度上升所帶來的額外反應(yīng)停留時間轉(zhuǎn)化為懸浮物沉淀時間。當周期時間縮短時，預(yù)沉時間的不變造成了沉淀澄清時間所占的比例上升，其結(jié)果是當沖擊水量將懸浮物在擋板處帶起時，推流的時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(tǒng)能夠在大水力負荷沖擊時仍能保證低懸浮物出水的重要原因。
       與普通 A2/O 系統(tǒng)相比較，PSBR 系統(tǒng)的 SBR 池在沉淀澄清時段并無回流，這樣實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(wěn)定了澄清時段的水流狀態(tài)，特別對污泥層效應(yīng)的穩(wěn)定起到了很大的作用。本項目的實際 SBR 名義停留時間為 3h，在水力負荷增加至 3 倍情況時，實際停留時間仍有 1h（無回流狀態(tài)），在此情況下（一般僅發(fā)生在夏季），系統(tǒng)仍能利用時間差縮短運行周期，來防止懸浮物被帶出水體。
       （3）PSBR 工藝優(yōu)點
       ①從占地面積來看，PSBR 因為采用了集約型的一體化設(shè)計及深池型結(jié)構(gòu)，不設(shè)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(tǒng)是從連續(xù)運行的單元（即厭氧池或好氧池）進水，而不是從 SBR（旁邊的起沉淀作用的池子）進水，這樣就將大部分好氧量從 SBR 池轉(zhuǎn)移到連續(xù)運行池中。由于 SBR 池中的曝氣及攪拌設(shè)備都不是連續(xù)運行的，將需氧量移到了主曝氣池即改善了設(shè)備的利用率。對生物除磷來說，連續(xù)的厭氧池進水可大大提高厭氧區(qū) 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(yīng)都與反應(yīng)物的濃度有關(guān)，連續(xù)的厭氧池進水加速了厭氧反應(yīng)速率。厭氧后的污水進入缺氧池及曝氣池，也即提高了缺氧區(qū)的反應(yīng)速率以及曝氣區(qū)的 BOD5 降解速率和硝化反應(yīng)速率，從而改善了系統(tǒng)的整體處理效應(yīng)， 使得出水水質(zhì)變好及系統(tǒng)的體積效率大大提高，即系統(tǒng)的 F/M 值和容積負荷大大提高，從而縮小了系統(tǒng)的體積。
       ④PSBR 增加了低水頭、低能耗的回流設(shè)施，從表面上看是增加了設(shè)備量和運行能耗。但是從更深層次來看問題，增加的基建費用及能耗有限，而回流設(shè)施極大地改善了系統(tǒng)中各個單元內(nèi) MLSS 的均勻性，即增加了連續(xù)運行單元的 MLSS 濃度（特別是提高了硝化反應(yīng)的反應(yīng)速率）和減少了 SBR 池的 MLSS 濃度，這樣使得 SBR 池沉淀出水時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(shù)量（在出現(xiàn)水量沖擊負荷時明顯）。
       ⑤PSBR 系統(tǒng)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進行微生物的自身消化反應(yīng)，穩(wěn)定了活性污泥及減少了污泥產(chǎn)量，同時也降低了需氧量及能耗。同時，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(yù)沉淀區(qū)的污泥層更穩(wěn)定，厚度也更小，進一步保證了懸浮物不會被出水帶走。
       ⑥PSBR 系統(tǒng)的 SBR 池的水力條件經(jīng)過了專門的處理。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(yù)沉淀過程中，在它的下部形成了一個高濃度的污泥層。該池的進水由 SBR 池的底部配水槽進入，穿過污泥層，污泥層起著接觸過濾的作用，也即在利用來自曝氣池混合液中的硝酸鹽作為氧源進行污泥自身消化穩(wěn)定的同時將進水中的懸浮物濾除。
       ⑦PSBR 系統(tǒng)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 工藝在回流污泥進入?yún)捬醭厍霸黾恿艘粋€污泥濃縮區(qū)。這樣就減少了硝酸鹽進入?yún)捬鯀^(qū)機遇，減少了 VFA 因回流而造成稀釋，增加了厭氧區(qū)的實際停留時間，從而大大提高了除磷效率。
       ⑨PSBR 一體化模塊化設(shè)計，各單元均共壁構(gòu)造，便于整體加蓋進行尾氣脫臭處理。
       PSBR 系統(tǒng)是由 AAO 系統(tǒng)與 SBR 系統(tǒng)串聯(lián)組成，并集合了 AAO 與 SBR 的全部優(yōu)勢，出水水質(zhì)穩(wěn)定和高效，并且有較強的耐沖擊負荷能力，設(shè)計過程增加了厭氧區(qū)的實際停留時間，從而大大提高了除磷效率。該系統(tǒng)處理流程簡單，構(gòu)筑物少，同時采用集約型的一體化設(shè)計及深池型結(jié)構(gòu)，簡化了流程，降低了水頭損失， 比較節(jié)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(yù)處理+PSBR 生化池+中間提升泵房+高效沉淀池+轉(zhuǎn)盤濾池+紫外線消毒”工藝。

       4.2.2 投資估算表

序號	工程或費用名稱	概算價值（萬元）
		建筑工程	設(shè)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(zhuǎn)盤濾池
6	紫外線消毒池
7	污泥池
8	風機房及配電間
9	污泥脫水機房
10	生物除臭裝置
11	綜合樓
12	門衛(wèi)及監(jiān)測用房
13	電力工程
14	自控及儀表
15	通訊
16	車輛
17	化驗設(shè)備
18	道路及廣場工程
19	廠區(qū)綠化工程
20	圍墻
21	廠區(qū)管道
22	工器具及生產(chǎn)工具購置費
23

       說明：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)營成本：0.90 元/m³
       配備人員情況：16 人
       4.4.4 年經(jīng)營費用及單位制水成本

編號	項 目 名 程	基 本 數(shù) 據(jù)
1	平均日污水量（萬噸/日）	2.00
2	電機等用電負荷（Kw）	485
3	電機等設(shè)備效率	0.80
4	電費單價（元/度）	0.62
5	變壓器容量	1600.00
6	基本電費（元/KW.月）	21.00
7	陽離子 PAM 投加量（噸/年）	4.38
8	陽離子 PAM 單價（元/噸）	32000
9	PAC 投加量（噸/年）	219
10	PAC 單價（元/噸）	2200
11	陰離子 PAM 投加量（噸/年）	87.6
12	陰離子 PAM 單價（元/噸）	15000
13	生產(chǎn)、生活用水量（噸/天）	25
14	自來水單價（元/噸）	2.5
17	職工定員	16
18	人年均工資（元）	60000
19	總投資 （萬元）	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)營成本（元/m³）	0.90

說明：運行費用不含污泥外運及處置費。

       4.5.5 平面布置圖