27污水再生利用的产业政策与技术研究水工业市场 2010年第8期北京北小河污水处理厂改扩建及 再生水利用工程介绍一、工程简介 北小河污水处理厂位于北 京朝阳区北小河北岸，最早建 于1990年，处理规模4万m3/d， 采用传统活性污泥法，并对污泥 进行消化，工程占地6.07公顷 2006年7月北小河污水处理厂改 扩建及再生水利用工程开工建 设，工程总规模10万m3/d，总流 域面积109.3km2工程内容分为 两部分：第一，扩建6万m3/d污 水处理设施采用MBR工艺，出 水一次达到回用要求，其中1万 m3/d的出水再经过反渗透深度处 理成为高品质再生水，直接供给 奥运公园水体补水及场馆杂用 第二，现有4万m3/d污水处理设 施改造，出水排入北小河扩建 6万m3/d污水处理设施于2008年7 月建成投产，根据工期安排，4 万m3/d改造工作的土建部分目前 没有实施以下重点介绍扩建6 万m3/d污水处理设施二、水质标准 (1) 进水水质标准（见表1） (2) 出水水质标准 扩建规模6万m3/d污水处理 设施出水一次达到城市杂用水水 质标准其中5万m3/d出水排入 城市再生水管网，执行《城市污 水再生利用城市杂用水水质》 （GB/T18920-2002）标准中车辆 冲洗水质要求（见表2）。
另外规模1万m3/d出水作为 奥运公园高品质用水，由于国家 现在还没有相应的体育场馆再生 水水质标准，高品质再生水水质 暂参照《地表水环境质量标准》 （GB3838-2002）中Ⅲ类水体的 主要标准（除TN外）三、处理工艺 流域范围内污水首先进入污 水厂提升泵房的集水池，经过间 隙8mm格栅后由提升泵提升至曝 气沉砂池，然后分别进入4m3/d的改造系统及6万m3/d的扩建系 统进入扩建系统的污水经孔径 1mm的细格栅后进入MBR池， 经紫外线消毒后其中5万m3/d进 入清水池，臭氧脱色后通过配 水泵房输送至厂外再生水利用管 网向用户供水另外1万m3/d出 水进入反渗透膜设备处理，高品 质再生水出水进入独立的清水 池经水泵提升输送至奥运公园 （见图1）四、主要设计参数 (1) MBR系统 ①预处理系统 预处理系统主要由提升泵前 8mm格栅、曝气沉砂池及筛孔直 径1mm转鼓式细格栅组成，拦 截污水中较大杂质、砂粒及纤维 毛发等，确保后续系统的稳定运 行 ②MBR生物池 MBR生物池主要由厌氧池、文 / 李艺 李振川（北京市市政工程设计研究总院）项 目进水标准 (mg/l) 五日生化需氧量 BOD5280 化学需氧量 CODcr550 悬浮物 SS340 氨氮 NH4-N45 总氮 TN65 总磷 TP10表1表2 出水水质标准项目水质标准浊度 /NTU ≤5溶解性总固体 (mg/l) ≤1000BOD5(mg/l) ≤10氨氮 (mg/l) ≤10 ？总余氯 /(mg/l)管网末端≥ 0.228专题水工业市场 2010年第8期缺氧池、变化区、好氧池组成。
生物池分为4系列，每系列均可 独立运行变化区内同时安装潜 水推进器和曝气头，可以根据进 水水质、处理效果、季节变化以 及出水水质需求，转换为缺氧区 或好氧区主要设计参数见表 3 ③膜系统 膜系统共8个膜池，每个膜 池设计安装38个膜组件，预留4 个膜组件位置每个膜组件内 装16个MEMCOR的B30R膜元件 （PVDF中空纤维膜），单个元 件的膜面积为37.6m2设计通量 见表4每 个 膜 池 对 应 一 台 柱 塞 阀、一套混合液分配管和一台 透过液泵，透过液泵单台泵流量 Q=442m3/h，扬程H=10.4m 整个膜系统安装两台清洗水 泵、两台中和水泵、两台膜池清 空泵、4台剩余污泥泵；安装两 台空压机、配套冷干机及相应的 过滤器和储罐；膜系统配套的擦 洗鼓风机四用一备，单台风量为 Q=228m3/min，升压35Kpa 膜系统运行一段时间后还需 要进行化学清洗膜系统的加药 装置包括次氯酸钠加药装置、柠 檬酸加药装置、亚硫酸氢钠加药 装置、氢氧化钠加药装置化学清洗有两种方式：维护性清洗和 恢复性清洗 维护性清洗（MC）：清洗 持续时间较短，采用较低的化学 药品浓度、清洗频率较高其目 的在于保持膜的透水性和延长恢 复性清洗周期。
维护性清洗间隔 为1～2个星期，清洗采用的药剂 为次氯酸钠 恢复性清洗（CIP）：清洗 持续时间比维护性清洗长、采用 化学药品浓度较高，清洗频率较 低其目的在于恢复膜的透水 性每3个月采用次氯酸钠进行 一次恢复性清洗，每6个月采用 柠檬酸进行一次恢复性清洗恢 复性清洗时产生的废液均输送到 中和系统 维护性清洗和恢复性清洗的 周期均可在实际运行中根据膜的 污堵情况进行调节 (2) RO系统 RO系统共设有三套，采用 一级二段式，每套系统的膜压力 容器排列方式为24:12，共36只 压力容器，每只压力容器内装6 支反渗透膜，每套系统共有216 支反渗透膜 每套RO系统对应1台RO原 水提升泵（过滤加压泵）、一 台保安过滤器、一台RO高压 泵RO原水提升泵单台泵流量 Q=170m3/h，扬程H=46m；保安 过滤器单台流量为167m3/h，过 滤精度为5μ m；RO高压泵单台泵 流量Q=170m3/h，扬程H=130m RO系统中包括化学清洗系 统，安装两台清洗水泵、一台清 洗过滤器及一个清洗水箱图1 北小河污水处理厂改扩建及再生水利用工程工艺流程图MBR生物池厌氧段停留时间hr1.5 MBR生物池缺氧段停留时间hr3.8 MBR生物池好氧段停留时间hr8.6(含变化区)MBR生物池污泥负荷KgBOD5/KgMLSS.d0.067总SRTdays17 缺氧池至厌氧池回流比100% 好氧池至缺氧池回流比500%（变频调节） 循环比500% 厌氧池混合液浓度mg/l3650～4200 缺氧池和变化区混合液浓度mg/l6700～7700 好氧池混合液浓度MLSSmg/l8000～9200 剩余污泥浓度（膜池内污泥浓度）mg/l10000～11500 剩余污泥量t/d16.5表 3项目名义通量 (l/m2.h)实际通量 (l/m2.h)60000m3/d13.714.8峰值 （3250m3/h）17.819.3表 429污水再生利用的产业政策与技术研究水工业市场 2010年第8期膜系统的加药装置包括氢氧 化钠投加系统、还原剂投加系统 以及阻垢剂投加系统。
在进水中添加阻垢剂，防 止被截留在膜表面的形成硬垢， 投加还原剂消除原水中的余氯； 在出水处投加氢氧化钠调整水的 pH RO系统根据压力及电 导率监测值决定是否需要进行化 学清洗根据污染物的不同，可 以采用EDTA、柠檬酸、盐酸等 药剂进行清洗正常情况下，清 洗周期为3月左右进行一次；试 运行时设定为1个月一次每次 浸泡、循环1～2小时五、进出水水质分析及处理 效果评价 北小河污水处理厂6万m3/d 扩建系统2008年4月通水进行试 运转阶段，同年7月开始正式运 转在调试运行阶段，根据《性 能测试报告》，各种设备运转达 到了技术指标要求，系统运行正 常，出水水质稳定，基本没有出 现任何故障截至2009年1月， 经过7个月的运行，出水水质良 好，达到设计目标 (1) 进水水质分析 根据北小河污水厂2008年1 月至2009年1月监测分析，进水 水质月平均值分别为：BOD5：167～291mg/L；COD：361～618mg/ L，SS：208～498mg/L，TKN： 47.5～78.5mg/L，TP：4.6～8.3mg/L 基本符合本工程设计的进水水质 指标 (2) MBR系统处理效果评价 ①浊度、悬浮性固体 自2008年7月扩建系统投入 运行后，MBR系统出水浊度月平 均值1.02～2.95NTU，浊度 仪检测MBR出水浊度<0.2NTU； SS月平均值<5～7.5mg/L。
膜系 统对水中悬浮固体有良好的截留 效果（见图2、图3） ②BOD5、COD 污水厂进水BOD5的月平均 值167～291mg/L 左右，出水仅 为<2～6.8mg/L，MBR系统对 BOD去除率达96%以上进水 COD的月平均值361～618mg/L 左右，出水为20.9～35.5mg/L MBR系统对COD去除率达92%以 上（见图4、图5） 从上图中处理效果可知， MBR工艺将膜过滤系统应用于二 级生物处理系统，代替沉淀池， 进行泥水分离，能够提高生物系 统的污泥浓度，进一步加强生物 处理效果，出水生化指标由于传 统活性污泥法出水水质 ③总氮、及氨氮指标图 8图 6图 7图 4图 5图 2图 3图 4图 530专题水工业市场 2010年第8期北小河扩建工程MBR系统 运行7个月，污水厂进水TKN的 月平均值为47.5~78.5mg/L左右， 出水TN9.65~15.2mg/L，出水 NH4-N0.29~1.32mg/L，出水 TN平均值=13.47mg/L，基本可 以满足<15mg/l但随着水温的 下降以及进水TN的上升，出水 TN的去除效果较之夏季有比较 明显的下降因此MBR系统出 水TN达标与否受水温、原水碳 源、进水TN等外部因素影响较 大，其中水温对反硝化速率影响 较为明显，从统计数据来看，当 水温低于18℃时，MBR系统脱 氮效率降低较明显（见图6、图 7）。
从上图中处理效果可知， MBR运行期间（包括冬季11月~1 月）NH4+-N出水月均值均低于设 计出水水质1.5mg/L，可见MBR 出水水质可以稳定的达到设计出 水水质要求 ④磷 污水厂进水TP的月平均值 4.56～8.28mg/L左右，出水为 0.086～0.406mg/L，去除率达 92%以上MBR工艺采用生物除 磷辅助化学除磷，采用聚合氯化 铝作为化学除磷药剂TP去除效率 较高（见图8） ⑤其它MBR的膜过滤系统不能去除 水中的溶解物质，因此对于色度 的去除能力有限，出水色度能够 达到30度以下标准但是由于水 中的溶解性物质会吸附于水中的 颗粒物质上，随着颗粒物质被膜 截留，MBR系统能够去除部分溶 解性物质 (3) RO系统处理效果评价 经过反渗透系统处理后， 出水中各项指标除总氮外，可以 达到《地表水环境质量标准》 （GB3838-2002）中Ⅲ类水体 的主要指标要求根据性能测 试报告，RO系统产水率保持在 75%，脱盐率达到98%以上（见 图9） (4) 臭氧脱色处理效果评价 MBR池出水色度在25~30 度 之间，虽然满足再生水出水 水质要求，但与正常天然水体比 较，出水的黄色比较明显，将其 放入无天然补给水源的水体（湖 泊、河流），感官效果不佳。
投 加臭氧氧化后（投加比例控制在 5mg/L以下），臭氧可氧化水中 的有机物，使难降解有机物断 链、开环，很好地的改善感官性 状指标，出水色度能够控制在15 以下 六、运行消耗 1、 电耗根据中标设备资料功能保证 和MBR系统性能测试报告，电耗 系统见表5 2、药剂消耗 药剂消耗主要包括除磷、膜 化学清洗、消毒剂投加等七、主要技术特点 1、落实科技奥运理念，采 用先进工艺技术，污水处理后直 接达到再生水标准 膜生物反应器（MBR）是 目前水处理领域中先进的处理技 术，将生物降解作用和膜的高效 分离技术溶于一体，以膜组件取 代传统工艺的二沉池，实现固液 分离与传统的生物水处理技术 相比，MBR工艺具有以下主要特 点： 高效进行固液分离：MBR工 艺不需要二沉池，膜分离出水浊 度小于1NTU，在生物反应和膜 过滤的作用下，出水直接达到再 生水质标准 生物池内污泥浓度高、耐冲 击负荷：膜的高效分离技术使生 物处理系统设计不受沉淀池对污 泥沉降特性要求的限制，提高了 生物池的活性污泥浓度，在去除 等量污染物的前提下，可减小生 物池的容积 泥龄较长：膜分离使污水中序 号项目电耗单位备注功能保证值测试值1MBR 系统电耗0.750。