北京污水处理厂升级改造技术策略

北京排水集团科技研发中心甘一萍

2012.4.12

国家水专项城市主题海河项目课题研究成果

主主要要内内容容

一一 . . 升级改造背景情况升级改造背景情况

二二 . . 升级改造水质标准升级改造水质标准

三三 . . 升级改造技术路线升级改造技术路线

四四 . . 主要技术的示范工程主要技术的示范工程

五五 . . 北京市再生水利用方案北京市再生水利用方案

一一 . . 升级改造背景情升级改造背景情况况

北京是重度缺水型城市

北京人均水资源量只有 210立方米，多年降水平均450mm, 是资源型重度缺水地区 . 2009年市政府提出 : 河湖景观用水和绿化用水不能使用清洁水源供水 , 必须采用再生水。

373438 462

413453

539

467 444

0

100

200

300

400

500

600

1999年 2000年 2001年 2002年 2003年 2004年 2005年 2006年

mm

降水

量（

）

a

8 年平均 450mm8 年平均 450mm

多年平均 多年平均 585mm585mm

北京地区多年降水情况北京地区多年降水情况

仰 仰 仰仰

仰 仰 仰仰

仰仰

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仰仰仰

仰

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仰仰

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仰仰 仰仰 仰仰仰仰 仰仰 仰仰

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仰仰仰仰仰仰仰仰仰仰仰

仰仰仰

仰仰ⅣⅣ 仰仰

仰仰仰仰

ⅢⅢ 仰仰仰仰仰仰

仰仰 仰仰

城市中心区水环境达不到功能要求

多年缺水造成河湖清水补充量少，城市中心区河湖水质已不能满足功能要求。急需将优质再生水调到城市河湖上游，并使中心城区河湖水质基本维持在Ⅳ类水平。

北京市政府提出污水处理厂全部升级改造 ,达到地表四类水体水质实现全部回用

北京已建成 9 座大型污水处理厂 , 污水处理率已经超过 90%, 每日可产二级出水 248万立方米 , 为污水再生利用提供了必备条件。

污水处理厂 10座，总处理能力 258万立方米 / 日，污水处理率93%；

再生水厂 5 座，总能力 25万立方米 / 日，再生水利用率 50%； 中心城污水干线总长度 5000公里；再生水管线 500公里。

现状污水厂现状污水厂

扩大再生水使用范围和总量，节约水资源；扩大再生水使用范围和总量，节约水资源； 实现河道水质全面达标，改善河湖水环境；实现河道水质全面达标，改善河湖水环境； 涵养地下水源，开发城市可用的新的水资源涵养地下水源，开发城市可用的新的水资源 ;;

进一步提高污染物（进一步提高污染物（ CODCOD 等）削减量。等）削减量。

升级改造目的升级改造目的

污水厂升级改造工程完成后，再生水年生产能力可达到 10亿立方米 / 年。

二二 . . 升级改造水质标准升级改造水质标准

0.31.5

10

COCODD

NHNH44++--

NNTPTP

8

单位：单位： mg/lmg/l

20

1.5

污水处理厂升级改造后出水达到再生水回用标准，其中主要水质指标达到地表水环境Ⅳ类标准。

主要指标

主要指标

TNTN

30

60

6

20

BOBODD

水质标准

水质标准对比表水质标准对比表序号

指标 IV类标准 新排放标准（一级 B ）

再生水景观标准

再生水杂用标准

11 pH(pH( 无量纲无量纲 )) 66 ～～ 99 66 ～～ 99 66 ～～ 99 66 ～～ 99

22 溶解氧（溶解氧（ mg/Lmg/L ）） 33 —— 22 11

33 CODCODMnMn （（ mg/Lmg/L ）） 1010 —— —— ——

44 CODCODCrCr （（ mg/Lmg/L ）） 3030 60 —— ——

55 BOD5 BOD5 （（ mg/Lmg/L ）） 66 20 66 1010

66 氨氮（氨氮（ mg/Lmg/L ）） 1.51.5 8 55 1010

77 TPTP （（ mg/Lmg/L ）） 0.3(0.3( 湖、库湖、库 O.1) O.1) 1.5 0.50.5 ——

88 TNTN （（ mg/Lmg/L ）） 1.51.5 20 1515 ——

99 铜（铜（ mg/Lmg/L ）） 1.01.0 0.50.5 —— ——

1010 锌（锌（ mg/Lmg/L ）） 2.02.0 1.01.0 —— ——

1111 氟化物（氟化物（ mg/Lmg/L ）） 1.51.5 —— —— ——

1212 硒（硒（ mg/Lmg/L ）） 0.020.02 0.10.1 —— ——

1313 砷（砷（ mg/Lmg/L ）） 0.10.1 0.10.1 —— ——

1414 汞（汞（ mg/Lmg/L ）） 0.0010.001 0.0010.001 —— ——

1515 镉（镉（ mg/Lmg/L ）） 0.0050.005 0.010.01 —— ——

水质标准对比表 （续）水质标准对比表 （续）序号 指标 IV类标准 新排放标准

（一级 B ）再生水景观标

准 再生水杂用标准

1616 铬铬 (( 六价六价 )) （（ mg/Lmg/L ）） 0.050.05 0.10.1 —— ——

1717 铅（铅（ mg/Lmg/L ）） 0.050.05 0.10.1 —— ——

1818 氰化物（氰化物（ mg/Lmg/L ）） 0.20.2 0.50.5 —— ——

1919 挥发酚（挥发酚（ mg/Lmg/L ）） 0.010.01 0.50.5 —— ——

2020 石油类（石油类（ mg/Lmg/L ）） 0.50.5 33 1.01.0 ——

2121 阴离子表面活性剂（阴离子表面活性剂（ mg/Lmg/L ）） 0.30.3 11 0.50.5 0.50.5

2222 硫化物（硫化物（ mg/Lmg/L ）） 0.50.5 1.01.0 —— ——

2323 粪大肠菌群粪大肠菌群 (( 个个 /L)/L) 2000020000 1000010000 不得检出不得检出 ——

2424 总大肠菌群总大肠菌群 (( 个个 /L)/L) —— —— —— 33

2525 悬浮物（悬浮物（ mg/Lmg/L ）） —— 2020 1010 ——

2626 浊度（浊度（ NTUNTU ）） —— —— 5.05.0 ——

2727余氯（余氯（ mg/Lmg/L ）） —— —— ——

接触接触 30min30min 后≥后≥ 1.01.0 ，，管网末端≥管网末端≥ 0.20.2

2828 色度色度 (( 度度 )) —— —— 3030 ——

三 . 升级改造技术路线

改造原则

升级改造工程基本上是在原污水处理厂内进行改造，改造遵循的基本原则为：

确保 COD减排目标的实现，做到处理水量不减少、处理指标不降低、改造期间不外排污水。

不新增建设用地，并尽量利用现有设施。 积极采用符合污水水质特征、节能降耗、成熟的新

技术。 建设投资和运行成本相对低廉，运行方式相对灵活，

以保证改造后污水处理厂连续稳定运行。

主要技术路线

臭氧臭氧

生物滤池生物滤池

砂滤池砂滤池

膜过滤膜过滤

MBRMBR

适用技术：

膜生物反应器膜生物反应器（（ MBRMBR ））

曝气生物滤池曝气生物滤池

膜过滤膜过滤

砂过滤砂过滤

臭氧氧化消毒臭氧氧化消毒

污水厂改造 + 曝气生物滤池 + 深度过滤 + 臭氧氧化消毒

选用的技术路线

挖掘脱氮除磷潜力 脱色除嗅消毒

去除 COD/氨氮 / 总氮

去除悬浮物

生物滤池 深度过滤 臭氧

改造现有污水厂改造现有污水厂

IVIV 类类水水

初沉池 生化池 二沉池

新建再生水设施新建再生水设施

脱色、除嗅、消毒脱色、除嗅、消毒

新建或将老旧的现有设施改造为膜生物反应器(MBR)

臭氧

IVIV 类类水水

去除去除 CODCOD 、氨氮、总氮、悬浮物、总磷、氨氮、总氮、悬浮物、总磷

膜生物反应器（ M B R）工艺

选用的技术路线

初步确定污水厂改造方案 项目名称 建设规模

（万立方米 / 日） 采用工艺

高碑店高碑店 100100 • 现状水厂改造现状水厂改造 ++ 单级滤池＋滤布滤单级滤池＋滤布滤池＋臭氧池＋臭氧

小红门小红门 6060 • 两级生物滤池＋滤布滤池＋臭氧两级生物滤池＋滤布滤池＋臭氧

清河清河 4747

• 扩建扩建 1515 万吨万吨 // 日：日： MBR+MBR+ 臭氧臭氧新建新建 3232 万吨万吨 // 日：现有设施改造日：现有设施改造 ++单级滤池单级滤池 ++ 膜过滤膜过滤 ++ 臭氧臭氧

酒仙桥酒仙桥 1414 • 两级生物滤池＋滤布滤池＋臭氧两级生物滤池＋滤布滤池＋臭氧卢沟桥卢沟桥 1010 • 两级生物滤池＋砂滤池＋臭氧两级生物滤池＋砂滤池＋臭氧北小河北小河 44 • MBR+MBR+ 臭氧臭氧吴家村吴家村 44 • 两级生物滤池＋滤布滤池＋臭氧两级生物滤池＋滤布滤池＋臭氧合计 239

四四 . . 主要技术的示范工程主要技术的示范工程

清河能力提升应急工程( 磁技术 )5 万立方米 / 天

清河再生水厂工程(UF+O3) 8 万立方米 / 天

高碑店污水处理厂升级改造工程 （ A2O ） 25 万立方米 / 天 卢沟桥再生水厂工程

（ BAF+DNBF+O3 ） 10万立方米 / 天

示范工程建设运行效果

清河污水处理能力提升应急工程 ( 磁技术 ) ， 5 万立方米 / 天

清河污水处理厂设计处理规模为 40 万 m3/d ，实际进厂平均污水量已达47 万 m3/d ，雨季水量超过 50 万 m3/d ，进水水质指标远高于设计值，超量的污水直接排入清河将严重影响流域的水体水质。

进水Influent

出水Effluent

磁加载物MagneticBallast

污泥处理 Sludge Processing

磁过滤器 Magnetic Filter

Clarifier

循环 Recycle

磁鼓分离器Magnetic Drum

混凝剂 Coagulant 助凝剂 Polymer

Mixing Tanks

仰仰仰沉淀池

技术特点• 利用外加磁加载物的作用强化絮凝达到高效沉降和过滤作用。• 该技术对于降低水中 SS 、 TP 、 COD 等指标具有一定优势。• 与传统混凝、沉淀、过滤工艺相比可以缩短沉淀、过滤时间，节

约占地面积。

磁处理的应急处理效果

设计进水mg/L

设计出水mg/L

实际出水mg/L

BOD5 300 150 60-80

COD 550 170 100-140

SS 380 20 10-15

TP 6-7 1 0.4-0.6

高碑店污水处理厂升级改造工程（ A2O ）， 25万立方米 / 天

主要改造内容包括：将部分平流式初沉池改造为活性初沉池，增加水解酸化功能，以提高出水中挥发性脂肪酸（ VFA）的含量；将部分初沉池改造成预缺氧池、厌氧池和缺氧池，部分曝气池改造为可根据运行情况选择缺氧或好氧方式运行；增设混合液内回流至缺氧池；改造回流污泥至预缺氧池前端；在曝气池投加填料，提高脱氮效率。

高碑店污水处理厂四系列改造现场

示范工程出水水质主要指标已基本达到一级 B 要求。

清河再生水厂工程 (UF+O3), 8 万立方米 / 天

再生水中的浊度和色度指标直接影响到再生水的回用。针对此问题，将超滤膜和臭氧集成的污水深度处理工艺研究成果应用于清河再生水示范工程，处理规模为每天 8 万立方米。

工艺参数：

超滤膜：孔径为 0.02微米的中空纤维膜 臭氧投加量为 3-5mg/L

运行效果：

出水 COD小于 30 mg/L ，大肠菌去除率维持在 99.99% ，浊度去除率达到90% ，色度低于 10 度。出水基本达到地表水体 IV 类的标准，向海淀及朝阳部分区域提供了优质的景观用水和市政杂用水。

卢沟桥再生水厂工程（ DNBF+BAF+O3 ）， 10万立方米 / 天

采用反硝化 /硝化生物滤池 +V 型滤池 + 臭氧集成工艺。利用水专项研究成果，进行了工艺单元的调控和优化，实现了再生水厂顺利启动和稳定运行 。

卢沟桥再生水厂 DNBF+BAF工艺现场

示范工程出水主要指标可达到地表 IV 类水标准。

五五 . . 北京市再生水利用北京市再生水利用方案方案

再生水利用方案

改造后再生水产量：改造后再生水产量： 1010亿立方米亿立方米 // 年年 再生水利用领域：再生水利用领域：

重点发展工业用户（重点发展工业用户（ 2.22.2亿立方米亿立方米 // 年）年）补充河湖景观用水（补充河湖景观用水（ 4.54.5亿立方米亿立方米 // 年）年）扩大农业灌溉（ 扩大农业灌溉（ 3.83.8亿立方米亿立方米 // 年）年）推进市政杂用（推进市政杂用（ 0.70.7亿立方米亿立方米 // 年）年）

北部调水区

东部调水区

南部调水区

城市河道补水

六环内现有河道 600公里。水质标准：Ⅱ类河道30公里；Ⅲ类河道58公里；Ⅳ类河道199公里；Ⅴ类河道313公里。 Ⅳ、Ⅴ类河道比例为 85％。

温

榆

河

清河清河再生水厂

肖家河再生水厂北小河再生水厂

酒仙桥再生水厂

高碑店再生水厂

方庄再生水厂小红门再生水厂卢沟桥再生水厂

吴家村再生水厂

北沙河

新凤河

通惠河

河

水

凉

坝河北小河

肖太后河

新开渠

水衙沟

南沙河

南护城河

京

密

引

水

渠

永

定

河

永定河引水渠

马草河 旱河

小龙河

北

河

运通

惠

排干

亮马河

北旱河

南旱河昆

玉

河长河

小月河

小场沟二道沟

Ⅱ类水质河道Ⅲ类水质河道

Ⅳ类水质河道Ⅴ类水质河道

补充河湖景观用水——北京市现状河道水质

温

榆

河

清河清河再生水厂

肖家河再生水厂北小河再生水厂

酒仙桥再生水厂

高碑店再生水厂

卢沟桥再生水厂

吴家村再生水厂

北沙河

通惠河

河

水

凉

坝河北小河

肖太后河

新开渠

水衙沟

南沙河京

密

引

水

渠

永

定

河

小月河

新凤河

永定河引水渠

马草河 旱河

小龙河

北

河

运通

惠

排干

亮马河

北旱河

南旱河昆

玉

河长河 小场沟

方庄再生水厂小红门再生水厂

南护城河

二道沟

补充河湖景观用水——升级改造后北京河道水质

将市区内Ⅴ类河道提高到Ⅳ类功能河道

谢 谢谢 谢