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20000m³/ d 市政应急污水处理厂 技术方案 （PSBR 工艺）-来自鹏鹞集团

1、项目概况        （1）项目性质：应急污水处理项目        （2）处理规模：20000m³/d        （3）出水标准：执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级 A 标准        （4）设计考虑消毒、出水计量和其他辅助设施及附属工程。污泥脱水至 80%含水率后外运处置。 2、装配式污水厂（PPMI）介绍        根据提供的进出水水质指标要求，结合本项目的应急需求，要求使用年限不少于 5 年，未来可能拆迁或者回用，推荐采用装配式污水厂（PPMI）。        2.1装配式污水厂（PPMI）简介        2.1.1装配式污水厂（PPMI）研发背景        随着科技的进步，钢铁冶炼技术的提升，环保及资源保护意识的增强，以及 人工成本的提高等因素，催生了用钢结构取代混凝土建造各种建、构筑物。2016 年国务院发文要求各地推广装配式建筑，提出了装配式建筑在建筑中的占比要求。        PPMI 是一种采用不锈钢，工厂化预制、模块化和集成化的装配式污水处理厂。该系统的产生打破了传统污水厂只能“建造”的观念，使污水处理厂进入了“制造”的新时代。鹏鹞生产的 PPMI 装配式水厂，具有施工周期短、使用寿命长、投资省、可拆建、可回收、占地小等优点。

       2.1.2工程经验及工作基础
       鹏鹞环保创立于 1984 年，一直专注于水处理领域的事业，其进程中不断创新，与时俱进。
       经过 37 年的持续创新和专业化经营，鹏鹞集团已成为一家集研发设计、设备制造、工程总承包、水务项目投资及运营管理于一体的，具有完善的产业链的环保企业。
       早在 80 年代，鹏鹞就已开发出了集成污水处理系统，即 WSZ 地埋式污水处理设备。
       （1）公司目前各类设计、建设、安装资质齐全。
       （2）集团通过 PPP、BOT、EPC 等形式，投资及承建各类水处理项目超过 500万吨/天，投资总额超过 100 亿。部分业绩如下：
       南昌 20 万吨/天污水处理项目
       周口 33 万吨/天污水处理及回用项目
       岳阳 22 万吨/天污水处理项目
       望城 12 万吨/天污水处理项目
       丹阳 14 万吨/天乡镇污水处理项目萧县 5 万吨/天工业污水处理项目南通 40 万吨/天区域供水项目
       长春一、三厂 47 万吨/天区域供水项目罗ft县污水处理及配套管网 PPP 项目哈尔滨市公滨污水处理厂工程
       哈尔滨市阿什河污水处理厂工程
       （3）鹏鹞智能智造园
       为提升宜兴环保整体的制造水平，经宜兴市政府批准， 鹏鹞环保在我国以发展环保产业为特色的国家级高新技术产业开发区-中国宜兴环保科技工业园，设立环保设备智能化制造园区。
       该园区总占地面积 30 万平方米，厂房及办公、研发用地 40 万平方米，总投资 13 亿元。该园区以鹏鹞环保为核心，吸引国内环保制造型企业，打造环保智能化装备制造系统。
       园区配有专业的加工设备及多条智能化生产线，所有环保设备设计、生产均采用数据化，任何环保装备只需具有制造图纸或数据，即可在短时间内高质量完成生产。
       （4）PPMI“智造”生产线
       2019 年鹏鹞环保全面升级环保设备生产线，引进智能化环保产品生产装备， 优化传统制造加工工艺，使环保设备生产过程自动化、可视化、互联互通、实时调度、生产物料实时供需等，实现了车间的生产自动化、物流自动化、仓储自动化。生产线全面覆盖应用信息系统，从而实现从设计、加工、精加工、焊接、装配、测试等全过程的数字化、智能化控制，整个制造过程品质可实现全程追溯。标准化环保装备的制造工艺，有效提高了生产效率，全面保障环保设备的制造产能，实现环保行业装备“智造”水平的整体提升。 

开平板生产线	液压成型生产线
自动焊接生产线	拼装现场

       进厂污水经预处理工序后直接进入 PSBR 反应池的厌氧池与预缺氧池的回流污泥混合，富含磷污泥在厌氧池进行释磷反应后进入缺氧池，缺氧池主要用于强化整个系统的反硝化效果，由主曝气池至缺氧池的回流系统提供硝态氮。缺氧池出水进入主曝气池经有机物降解、硝化、磷吸收反应后再进入序批池 I 或序批池II。如果序批池 I 作为沉淀池出水，则序批池 II 先进行缺氧反应，再进行好氧反应，或交替进行缺氧、好氧反应。在缺氧、好氧反应阶段，序批池的混合液通过回流泵回流到泥水分离池，分离池上清液进入缺氧池，沉淀污泥进入预缺氧池，经内源缺氧反硝化脱氮后提升进入厌氧池与进厂污水混合释磷，依次循环。
       泥水分离池将从 SBR 池回流的污泥作了 2~3 倍的浓缩，同时将进入预缺氧池及厌氧池的回流量减少了 70%以上，从而强化了系统的除磷效果。当进入预缺氧池的流量从 1Q 减少到 0.25Q 时，其实际停留时间增加了 3 倍，也即其反硝化反应的反应时间增加了 3 倍，而当其污泥浓度增加了 2 倍时，微生物内源降解所带来的反硝化反应速率增加了 1 倍，也即 NOx-N 的总去除率增加至 8 倍，将预缺氧池的反应体积减少一半后，其 NOx-N 的总去除率仍是无泥水分离区的 4 倍，使得进入预缺氧池的 NOx 浓度在最低点，保证厌氧区的厌氧状态及厌氧区的 VFA 能被聚磷菌优先使用。
       进入厌氧区的 NOx 得到控制后，使得异氧细菌能在厌氧条件下，强化非 VFA 有机物对 VFA 的酸化反应，污泥浓度的增加提升了厌氧区异氧细菌的总量，更进一步促进了酸化反应的速率。而进入厌氧区的回流液从 1Q 减少到 0.25Q 使得厌氧区的实际反应停留时间增加了 60%，更进一步增加了酸化反应的 VFA 总产量与此同时，由于回流的污泥几乎不存在任何原废水有机碳源及 VFA，当回流液体从1Q 减少到 0.25Q 时，其对厌氧区 VFA 的稀释效应大大降低了，此效应可将厌氧区的 VFA 增加至 1.6 倍。由于厌氧区 VFA 的浓度是决定聚磷菌释磷速率的关键因素，上述 VFA 浓度效应的上升大大提高了聚磷菌的整体反应速率，而 60%的实际反应时间增加及厌氧区污泥浓度的上升则更进一步提升了VFA 吸附及PHB 转化的总量。
       单元 6 至单元 7 的回流，可根据对反硝化效率的要求的高低，通过变速调节回流泵来改变系统的回流量。将曝气池至缺氧池大回流量设计在 4Q，为避免聚磷菌在预缺氧池中进行吸附释放，预缺氧池至厌氧池的污泥泵可变速调节，以保证预缺氧池的 NOx-N 控制在 1~2.5mg/L，污泥泵的调节由预缺氧池的硝酸盐在线监测仪控制。序批池至泥水分离池的回流泵同样可进行变速调节，以保证整个系统的污泥平衡。
       （2）PSBR 系统运行模式
       PSBR 将运行过程分为不同的时间段，在同一周期的不同时段内，一些单元采用不同的运转方式，以便完成不同的处理目的。
       一个运转周期分为 6 个时段（具体运行时根据冬季或夏季气温变化，会有所变化，可自动设置调整），由 3 个时段组成一个半周期。在两个相邻的半周期内， 除序批池的运转方式不同外，其余各单元的运转方式完全一样。一般各时段的持续时间如下：

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

 其中时段 1、2、3 为第一个半周期，时段 4、5、6 为第二个半周期。原污水由 PSBR 的单元 4 进入，在各个时段内的流向见下表： 

时段	进水单元	流经单元	出水单元
时段 1	单元 4	单元 5、5A、单元 6	单元 7
时段 2	单元 4	单元 5、5A、单元 6	单元 7
时段 3	单元 4	单元 5、5A、单元 6	单元 7
时段 4	单元 4	单元 5、5A、单元 6	单元 1
时段 5	单元 4	单元 5、5A、单元 6	单元 1
时段 6	单元 4	单元 5、5A、单元 6	单元 1

       在头一个半周期内，单元 7 起的是沉淀池的作用，而在第二个半周期内单元1 在起沉淀池的作用。
       PSBR 系统的回流由污泥回流与混合液回流两部分组成。
       PSBR 各单元的工作状态根据各循环周期内的时段确定如下表：

时段	单元 1	单元 2	单元 3	单元 4	单元 5	单元 5A	单元 6	单元 7
时段 1	搅拌	浓缩	搅拌	搅拌	搅拌	搅拌	曝气	沉淀
时段 2	曝气	浓缩	搅拌	搅拌	搅拌	搅拌	曝气	沉淀
时段 3	预沉	浓缩	搅拌	搅拌	搅拌	搅拌	曝气	沉淀
时段 4	沉淀	浓缩	搅拌	搅拌	搅拌	搅拌	曝气	搅拌
时段 5	沉淀	浓缩	搅拌	搅拌	搅拌	搅拌	曝气	曝气
时段 6	沉淀	浓缩	搅拌	搅拌	搅拌	搅拌	曝气	预沉

       因为 PSBR 的单元 1 和单元 7 是间歇性曝气，缺氧时段和预沉时段之和并不是曝气时段的整数倍，为了使鼓风机房的供气较为均匀以便降低瞬时高风量，各个序批池的运转时段应该彼此错开。
       PSBR 工艺在主曝气池及序批池内安装溶氧测定仪，根据主曝气池及序批池内 DO 水平自动调节空气管道的调节阀门，由调节阀门的开度影响风管总压力，由风管总压力自动调节鼓风机的进出导叶片角，特别是在主曝气池与序批池同时供氧切换为主曝气池单独供氧时自动调整鼓风量以节省能耗，运行周期的切换及各设备的时序操作均实行自动控制。
       在 1/7PBR 池的设计中采用了中间挡板流态设计，当 PBR 池处于澄清出水状态时，曝气池的混合液经过底部的污泥层进行了污泥过滤澄清。底部档流板可以防止当冲击水力负荷时对出水堰口污泥层的破坏，此时污泥层在中间档流板附近部分悬浮物被带起，中间档流板形成的倒向推流使得带起的悬浮物有了二次沉淀效应，保证出水水质。与此同时，PSBR 的系统设计将空间与时间的控制概念有效结合起来，利用了时间控制概念，PSBR 系统在夏天将温度上升所带来的额外反应停留时间转化为悬浮物沉淀时间。当周期时间缩短时，预沉时间的不变造成了沉淀澄清时间所占的比例上升，其结果是当冲击水量将悬浮物在挡板处带起时，推流的时间差使得含有悬浮物的水流接近出水堰口前即已作了周期的切换，防止了出水带出悬浮物，这是PSBR 系统能够在大水力负荷冲击时仍能保证低悬浮物出水的重要原因。
       与普通 A2/O 系统相比较，PSBR 系统的 SBR 池在沉淀澄清时段并无回流，这样实际上的水力负荷及污泥负荷均减少了一半（一般情况下 A2/O 或改良 A2/O 均有 1Q 的回流），大大稳定了澄清时段的水流状态，特别对污泥层效应的稳定起到了很大的作用。本项目的实际 SBR 名义停留时间为 3h，在水力负荷增加至 3 倍情况时，实际停留时间仍有 1h（无回流状态），在此情况下（一般仅发生在夏季），系统仍能利用时间差缩短运行周期，来防止悬浮物被带出水体。
       （3）PSBR 工艺优点
       ①从占地面积来看，PSBR 因为采用了集约型的一体化设计及深池型结构，不设单独的二沉池和回流泵房，大大提高了土地的利用率。
       ②PSBR 系统是从连续运行的单元（即厌氧池或好氧池）进水，而不是从 SBR（旁边的起沉淀作用的池子）进水，这样就将大部分好氧量从 SBR 池转移到连续运行池中。由于 SBR 池中的曝气及搅拌设备都不是连续运行的，将需氧量移到了主曝气池即改善了设备的利用率。对生物除磷来说，连续的厌氧池进水可大大提高厌氧区 BOD5 及 VFA（挥发性脂肪酸）的浓度，从而改善除磷效果。
       ③由于所有的生化反应都与反应物的浓度有关，连续的厌氧池进水加速了厌氧反应速率。厌氧后的污水进入缺氧池及曝气池，也即提高了缺氧区的反应速率以及曝气区的 BOD5 降解速率和硝化反应速率，从而改善了系统的整体处理效应， 使得出水水质变好及系统的体积效率大大提高，即系统的 F/M 值和容积负荷大大提高，从而缩小了系统的体积。
       ④PSBR 增加了低水头、低能耗的回流设施，从表面上看是增加了设备量和运行能耗。但是从更深层次来看问题，增加的基建费用及能耗有限，而回流设施极大地改善了系统中各个单元内 MLSS 的均匀性，即增加了连续运行单元的 MLSS 浓度（特别是提高了硝化反应的反应速率）和减少了 SBR 池的 MLSS 浓度，这样使得 SBR 池沉淀出水时的污泥层厚度大为降低，从而降低了出水中的悬浮物及由悬浮物带出的有机物数量（在出现水量冲击负荷时明显）。
       ⑤PSBR 系统的 SBR 池在起始阶段采用缺氧运行。缺氧运行能利用硝酸盐作为氧源来进行微生物的自身消化反应，稳定了活性污泥及减少了污泥产量，同时也降低了需氧量及能耗。同时，交替运行抑制了丝状菌的生存，缺氧运行也就改善了污泥的絮凝性能、沉降性能及浓缩性能，使得预沉淀区的污泥层更稳定，厚度也更小，进一步保证了悬浮物不会被出水带走。
       ⑥PSBR 系统的 SBR 池的水力条件经过了专门的处理。中间的底部挡板避免了水力射流的影响，从而改善了水力运行状态。在 SBR 池切换为沉淀池出水前的预沉淀过程中，在它的下部形成了一个高浓度的污泥层。该池的进水由 SBR 池的底部配水槽进入，穿过污泥层，污泥层起着接触过滤的作用，也即在利用来自曝气池混合液中的硝酸盐作为氧源进行污泥自身消化稳定的同时将进水中的悬浮物滤除。
       ⑦PSBR 系统采用空气堰控制出水，空气堰防止了曝气期间的任何悬浮物进入出水堰，从而有效地控制了出水悬浮物。
       ⑧PSBR 工艺在回流污泥进入厌氧池前增加了一个污泥浓缩区。这样就减少了硝酸盐进入厌氧区机遇，减少了 VFA 因回流而造成稀释，增加了厌氧区的实际停留时间，从而大大提高了除磷效率。
       ⑨PSBR 一体化模块化设计，各单元均共壁构造，便于整体加盖进行尾气脱臭处理。
       PSBR 系统是由 AAO 系统与 SBR 系统串联组成，并集合了 AAO 与 SBR 的全部优势，出水水质稳定和高效，并且有较强的耐冲击负荷能力，设计过程增加了厌氧区的实际停留时间，从而大大提高了除磷效率。该系统处理流程简单，构筑物少，同时采用集约型的一体化设计及深池型结构，简化了流程，降低了水头损失， 比较节能，且大大减少了占地面积，大大提高了土地的利用率。

4、PSBR 工艺（方案二）
       4.1.1 工艺流程图
       本工程污水处理站采用“预处理+PSBR 生化池+中间提升泵房+高效沉淀池+转盘滤池+紫外线消毒”工艺。

       4.2.2 投资估算表

序号	工程或费用名称	概算价值（万元）
		建筑工程	设备购置	安装工程	其他费用	合计
一	第一部分费用：
1	细格栅及沉砂池
2	PSBR 生化池
3	中间提升泵房
4	高密度沉淀池
5	纤维转盘滤池
6	紫外线消毒池
7	污泥池
8	风机房及配电间
9	污泥脱水机房
10	生物除臭装置
11	综合楼
12	门卫及监测用房
13	电力工程
14	自控及仪表
15	通讯
16	车辆
17	化验设备
18	道路及广场工程
19	厂区绿化工程
20	围墙
21	厂区管道
22	工器具及生产工具购置费
23

       说明：工程费用不含地基处理费。
       4.3.3 主要经济指标
       项目占地面积约 8470m²（12.71 亩，121×70m）。
       工期：110 天。
       总装机功率：900Kw 
       吨水处理总成本：1.24 元/m³ ，其中吨水处理经营成本：0.90 元/m³
       配备人员情况：16 人
       4.4.4 年经营费用及单位制水成本

编号	项 目 名 程	基 本 数 据
1	平均日污水量（万吨/日）	2.00
2	电机等用电负荷（Kw）	485
3	电机等设备效率	0.80
4	电费单价（元/度）	0.62
5	变压器容量	1600.00
6	基本电费（元/KW.月）	21.00
7	阳离子 PAM 投加量（吨/年）	4.38
8	阳离子 PAM 单价（元/吨）	32000
9	PAC 投加量（吨/年）	219
10	PAC 单价（元/吨）	2200
11	阴离子 PAM 投加量（吨/年）	87.6
12	阴离子 PAM 单价（元/吨）	15000
13	生产、生活用水量（吨/天）	25
14	自来水单价（元/吨）	2.5
17	职工定员	16
18	人年均工资（元）	60000
19	总投资 （万元）	5103
20	固定资产基本折旧率	4.80%
21	大修理费	1.50%
22	其他费用费率	6%
	年经营费用及单位制水成本
1	电费	251.05
2	水费	2.28
3	药剂费	193.60
4	工资福利费	96.00
5	固定资产基本折旧费	244.95
6	大修理费	76.55
8	其它管理费用	37.17
9	年经营成本	656.64
10	年总成本	901.59
11	吨水处理总成本（元/m³）	1.24
12	吨水处理经营成本（元/m³）	0.90

说明：运行费用不含污泥外运及处置费。

       4.5.5 平面布置图