农村生活污水收集人工湿地处理工程项目可行性研究报告

目 录第一章 总 论11.1项目概况11.2项目提出的理由11.3编制单位的概况41.4 编制的依据、原则和范围41.5项目可行性研究报告结论6第二章 项目建设的背景和必要性82.1项目的背景82.2项目建设的必要性122.3项目的政策符合性17第三章 项目选址与建设条件183.1 项目选址183.2 建设条件183.3社会经济概况213.4河流水系22第四章 工程技术方案264.1污水水量、水质及设计标准264.2污水处理工艺简述264.3工艺方案优势分析274.4前处理方案设计284.5人工湿地工艺方案设计384.6 设备、工程方案59第五章 节能615.1编制依据615.2节能分析625.3节水分析625.4 其它节能措施62第六章 劳动安全卫生及消防646.1 设计采用的标准、规范和依据646.2 工程概述646.3 建设场地布置656.4 劳动安全及卫生防护措施656.5 消防措施66第七章 环境影响评价677.1人工湿地工程项目建设对环境的影响677.2项目主要污染源、污染物及环保措施68第八章 组织机构与人力资源配置70第九章 项目实施进度及安排72第十章 招标基本情况7310.1 招(投)标依据7310.2 招投标原则7310.3 投标、开标、评标和中标程序7410.4 评标委员的人员组成和资质要求76第十一章 工程投资估算及资金筹措7711.1 投资估算编制说明7711.2 工程投资估算7811.3资金筹措80第十二章 工程效益分析及评价8112.1 编制依据8112.2 项目收入预测8112.3 项目总成本费用估算8112.4 税金及附加8112.5财务评价指标8112.6财务评价82第十三章 结论与建议8313.1 结论8313.2 建议83附表附表1 流动资金估算表附表2 总成本费用估算表附表3 项目投资现金流量表附表4 项目资本金现金流量表附图：附图一：项目地理位置图II第一章 总 论1.1项目概况1.1.1项目名称农村生活污水收集处理工程1.1.2承办单位XX人民政府1.1.3承办单位负责人负责人： 联系人： 联系电话： 1.2项目提出的理由近年来，国务院和省委、省政府把大力推进农村生活污染治理作为社会主义新农村建设的一项重要工作，作为新时期农村环境保护的一项重要任务，多次提出有关要求。2007年11月，国务院办公厅转发八部委关于加强农村环境保护工作意见（国办发200763号）中明确提出：“因地制宜开展农村污水、垃圾污染治理。逐步推进县域污水和垃圾处理设施的统一规划、统一建设、统一管理。有条件的小城镇和规模较大村庄应建设污水处理设施，城市周边村镇的污水可纳入城市污水收集管网，对居住比较分散、经济条件较差村庄的生活污水，可采取分散式、低成本、易管理的方式进行处理。”随着农民生活水平的提高以及农民生活方式的逐步城市化，如抽水马桶和洗衣机的普及，生活污水的产生量还将随之增长。由于未通过有效手段作进一步处理，污水中的主要污染物COD和氮、磷等富营养物质含量仍较高，直接排入沟渠、河道、池塘后最终污染了这些水体，导致农村地表水呈现不同程度的富营养化。部分直接排至土壤或化粪池防渗性能较差的地域可能会污染浅层地下水。农村环境治理和管理体制滞后于农村经济的发展。由于农村地区经济水平、产业格局以及居住布局都不同于城市，主要适用于城市地区的各种污染控制技术在农村难以实施，使村镇污染治理出现或沿用城市集中处理手段投资太高，或放任污染排放造成更严重的环境危害等问题。因此，制定适合当地农村污水处理的方案势在必行。XX镇在城镇化建设进程中，投入了大量资金进行小城镇建设，使当地投资环境得到明显改善。随着经济的发展和各项优惠措施的出台，必将吸引大批的客商前来XX镇投资兴业，工业经济和外来务工人员急剧膨胀发展，必将带来工业、生活污水排放的日益增多，造成当地水质的严重恶化。同时，XX作为我国南水北调途径的重要地段之一，承担着水源保护的重要责任，优化环境问题亟待解决。针对目前状况和上级政府的要求，XX镇人民政府提出了投资建设XX镇农村生活污水收集处理工程，以确保镇域水质不受到污染，进而保护水源地安全。湿地是陆地与水体之间的过度地带，是一种高功能的生态系统，具有独特的生态结构和功能。对于保护生物多样性，改善自然环境具有重要的作用。人工湿地是一种由人工建造和监督控制的，与沼泽类似的地面。湿地能净化污水，是自然环境中自净能力很强的区域之一。它利用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用，通过过滤、吸附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化。人工湿地是一个综合的生态系统，人们利用它的生态系统中物种共生、物质循环再生原理，达到了良好的内部循环并具有显著的经济效益、生态效益和社会效益的目标，获得污水处理与资源化，是正在不断得到研究、应用和发展的污水处理实用技术。这项技术适合于我国国情，尤其适合于广大农村，中小城镇的污水处理之中，在我国具有极其广阔的应用前景。此外，最近发达国家已经将重点转移到利用人工湿地处理特殊工业废水方面。将人工湿地用于处理特殊工业废水，这是人工湿地未来发展的一个新特点和趋向。XX镇水量充沛、自然条件符合建设人工湿地的建设要求。项目的建设将显著增强当地的水处理能力，经处理后的污水能够达到城市污水再生利用农田灌溉用水水质（GB20922-2007）标准要求，对节约灌溉用水、改善当地的自然景观，提高XX市和聊城的整体形象具有重要的意义。1.3编制单位的概况编制单位名称：XX工程咨询资格证书编号:资质等级: 发证机关: 1.4 编制的依据、原则和范围1.4.1 编制的依据1. 中华人民共和国环境保护法；2. 中华人民共和国水污染防治法；3. 产业结构调整指导目录(2007年本)；4. 2009年淮河海河流域水污染防治财政专项补助资金项目申报指南鲁财建200984号进行编制；5. 山东省环境保护条例；6. 海河流域水污染防治规划(2006-2010年)；7. XX市环境保护“十一.五”规划；8. XX环境保护“十一.五”规划；9. XX城镇总体规划10. 南水北调东线工程山东段水污染防治规划；11. 污水综合排放标准（GB8978-1996）；12. 城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）；13. 给水排水管道工程施工及验收规范GB50268-97；14. 国家发展和改革委员会投资项目可行性研究指南；15. 国家发改委、建设部颁发的建设项目经济评价方法与参数第三版；16. 项目建设地的自然、经济、社会等基础资料、建设单位提供的基础资料和数据；17. 其他国家及地方相关法律、法规、政策及规定，技术资料；1.4.2编制的原则XX镇农村生活污水收集处理工程是一项具有社会效益和环境效益的基础设施工程。鉴于本工程的实际特点，提出污水生态处理工程建设的原则和指导思想：因地制宜，充分利用现有河滩地。在设计中，严格按照规范实施，并结合现场调研的情况，合理设置闸坝，尽量减少投资、简化操作、方便管理。为提高管理水平和及时调整系统运行状态，制定人工湿地运行管理方案。1.4.3 编制的内容和范围本拟建项目的可行性研究范围主要是对XX镇农村生活污水人工湿地水质净化工程项目的建设必要性，建设规模，工程设计方案，管理体系，以及环保、节能，投资估算，财务评价等进行可行性研究及分析论证。一、项目建设背景和必要性二、项目选址与建设条件三、工程技术方案四、节能五、劳动安全卫生及消防六、环境影响评价七、组织机构与人力资源配置八、项目实施进度及安排九、投资估算与资金筹措十、工程效益分析及评价十一、结论与建议1.5项目可行性研究报告结论151.5.1拟建地点根据当地政府关于该流域污染治理的总体规划，结合本工程处理工艺特点，经现场踏勘，建设地设在XX镇西北方向，夏庄与张庄中间地带，该处有60余亩的水塘，可作为人工湿地建设地，水塘两侧200米范围内即为灌溉干渠，便于尾水排灌。1.5.2建设规模与目的本项目生活污水的处理设计规模为1000m3/d经生化处理与复合人工湿地处理达到一级标准后，尾水排入灌溉用水干渠。项目建设综合考虑自然景观与人工景观相结合的设计理念，以达到治污与环境的和谐发展。1.5.3主要建设条件项目建设地形条件有利于实施人工湿地建设，生活污水的处理充分利用农村地广人稀的条件。1.5.4投入总资金及效益情况本工程项目投入总资金为741.6万元，资金全部由市政府财政拨款350万，XX镇人民政府自筹391.6万元。 该项目投资建成后，能有效改善生态和人居环境，对促进地方经济和旅游事业的可持续发展具有积极的推动的作用。有利于生态环境的良性循环，有效保障人民群众的身体健康和用水水域的水质安全。1.5.5主要技术经济指标本项目的总投资收益率、资本金净利润率分别为21%、15.7%，所得税后项目静态投资回收期为4.31年，所得税后项目内部收益率为33.74%，高于财务基准折现率8%；所得税后项目财务净现值为898.6万元，大于零，因此在财务上是可行的。第二章 项目建设的背景和必要性2.1项目的背景近年来，随着经济的快速发展和人民生活水平的提高，工业用水和生活用水逐渐增多，随之产生的工业废水和生活污水也日益增多，污水的外排对当地环境和水资源产生了严重的影响，水环境污染的问题日益突出，水环境污染综合治理问题，已成为各级政府面临的迫切需要解决的问题。2.1.1项目环境概况2.1.1.1XX概况2.1.1.1XX镇概况2.1.2人工湿地技术优势及发展趋势2.1.2.1人工湿地技术概述及优势人工湿地将污水有控制地投配到土壤经常处于饱和状态、生长有象芦苇、香蒲等沼泽生植物的土地上，污水在沿一定方向流动过程中在耐水植物和土壤联合作用下得到净化的一种土地处理系统。人工湿地可以促进废水中植物营养素的循环，使废水中所含的有用物质以作物形式再利用，能绿化土地，改善区域气候，促进生态环境的良性循环。简而言之，具有“一高三低一不”的特点，即高效率、低投资、低运转费用、低维持技术和基本不耗电。人工湿地工艺在处理污染河水上有其独特的优点，具体如下：（1）建造费用相对低廉；（2）运行和维护成本低，简便，一般只需定期维护；（3）抗水力冲击负荷能力强；（4）可用于河水的回用和资源化；（5）同时还为湿地生物提供了栖息地；（6）能有效的和景观相结合；（7）本身就具有景观效应，易于被大众所接受。人工湿地处理系统根据污水的水流方式，人工湿地可分为表面流人工湿地和潜流式人工湿地，其构造形式如图2-2所示。图2-2 人工湿地的构造分类 可见，人工湿地技术是一种适合处理污染河水的水处理技术工艺，国内外目前普遍开始将人工湿地工艺应用到污染河水处理中。2.1.2.2人工湿地技术发展趋势人工湿地是一个综合的生态系统，人们利用它的生态系统中物种共生、物质循环再生原理，达到了良好的内部循环并具有显著的经济效益、生态效益和社会效益的目标，获得污水处理与资源化，是正在不断得到研究、应用和发展的污水处理实用技术。这项技术适合于我国国情，尤其适合于广大农村，中小城镇的污水处理之中，在我国具有极其广阔的应用前景。此外，最近发达国家已经将重点转移到利用人工湿地处理特殊工业废水方面。将人工湿地用于处理特殊工业废水，这是人工湿地未来发展的一个新特点和趋向。2.1.3项目建设的可行性分析国内外对于人工湿地建设与修复进行了大量的研究，在人工湿地的应用方面积累了丰富的理论及实践经验。山东省已建成湿地运行情况表明，湿地能进一步削减河水的COD以及氨氮等。本工程处理来自XX镇生活污水，农村生活污水含有机物质、氮磷营养物质、悬浮物及病菌等污染成分，生活污水生化性好，易于生物降解。采用生化+人工湿地的组合处理工艺，出水COD、TN、TP指标可达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB189182002）的一级A标准，同时满足城市污水再生利用农田灌溉用水水质（GB20922-2007）要求。因此，如果技术上设置合理，确保水质满足灌溉要求，尾水排入灌溉用水干渠，最终经城镇灌溉渠引入农田灌溉。2.2项目建设的必要性2.2.1政策分析2.2.1.1符合国家和山东省生态建设和环境保护政策本项目属于产业结构调整指导目录（2007年本）第一类鼓励类第一项农林业中第39条.森林、野生动植物、湿地、荒漠、草原等类型自然保护区建设及生态示范工程，符合国家产业政策。山东省环境保护“十一五”规划中指出：我省经济总量大，发展速度快，污染物排放量大，环境容量小，人口密度高。未来5年，我省GDP仍将以年均10%左右的速度增长，快速发展所导致的能源、资源短缺的矛盾进一步加剧，排污总量与环境容量间的矛盾更加突出，经济长期快速发展积累的环境问题未得到及时解决，新的环境问题不断显现，环境污染呈现出结构型、压缩型、复合型的新特点，环境安全面临巨大挑战。从加快建设节约型社会和加强环境保护、“减量化、再利用、资源化”出发，该项目符合国家和山东省的环境保护政策，是生态补偿的重要体现。2.2.1.2是落实科学发展观、建设资源节约型和环境友好型社会，发展循环经济，走可持续发展之路的客观要求本项目建设是企业落实科学发展观，建设资源节约型和环境友好型社会，发展循环经济，走可持续发展之路的客观要求。该工程项目发展方向正确，技术含量高，原材料资源丰富通过人工湿地建设，可达到增加XX境内河流生物多样性、防止水土流失、改善气候和涵养水源的目的。同时，通过湿地水生植物的种植和销售实现农村产业结构调整、增加农民的收入，建立湿地的可持续运行机制，且符合国家产业政策。2.2.1.3改善环境质量，促进XX的生态建设需要 该项目的成功建设和运行可以有效遏制环境污染和生态破坏，促进生态省建设，对解决地区污染和跨界污染具有重要作用，提高生态环境质量和居民生活质量，保障XX河下游饮用水安全具有重要意义；能大大改善XX镇及XX的环境质量、提高城市声誉、完善城市基础设施、改善投资环境、加速经济发展、促进XX的生态建设。2.2.2湿地效益分析2.2.2.1 人工湿地的生态效益 一、维持生物多样性虽然人工湿地没有自然湿地那样十分丰富的物种，但水田、水塘、湖泊等水域地区生长的动植物种类也很多，例如：水田中生育的植物随季节和水田的状态有所不同。在春耕之前，在水田中生长着雀枕草、野花之类，在干季则有莲花草、野菊草等生长，在湿季则有田芥、六节草等发育。在水田杂草中还有很多湿生植物，以及水豆儿、黑藻、水葫芦等水生植物，说明水田是多样的湿生、水生植物的生育地。另外， 在水田中的动物也是多样的。龙虾要在水田中度过一生，青蛙、蜻蜓等要在水田中产卵，并且是幼虫的生息场地，鹭鸟之类的水鸟要在水田中觅食。水田中还有高目鱼、田螺等生存，以及生活在叶面的半翅虫等。这些动物中有草食性动物，也有肉食性动物，水田中的多样生物组成了复杂的食物链。同样，在水塘和湖泊中也生长有大量的水生植物和各种各样的鱼类、虾、蟹、蚌等动物和微生物，为鸟类、鱼类提供丰富的食物和良好的生存繁衍空间，对物种保存和保护物种多样性发挥着重要作用。人工湿地也是重要的遗传基因库，维持野生物种种群的存续、筛选和改良具有商品意义的物种。而这些生物的存在，为我们提供了很高的经济实用和科学价值。二、调节流量，控制洪涝湿地是蓄水防洪除涝的天然“海绵”。 湿地是一个巨大的蓄水库，可以在暴雨和河流涨水期储存过量的降水，均匀地把径流放出，减弱危害下游的洪水，因此保护湿地就是保护天然储水系统。由于我国降水的季节分配和年度分配不均匀，通过天然和人工湿地的调节，储存来自降雨、河流过多的水量，从而避免发生洪涝灾害，三、补充地下水人工湿地可以为地下蓄水层补充水源，从湿地流入到蓄水层的水可成为浅层地下水系统的一部分得以保持，浅层地下水系统可为周围地区供水，维持水位，或最终流入深层地下水系统。如果湿地受到破坏或消失，就无法为地下蓄水层供水，地下水资源就会减少。四、降解污染物一方面，人工湿地有助于减缓水流的速度，当含有毒物和杂质（农药、生活污水和工业排放物）的流水经过湿地时，流速减慢，有利于毒物和杂质的沉淀和排除。另一方面，当工农业生产和人类其它活动等自然过程产生的农药、工业污染物、有毒物质进入湿地，湿地的生物和化学过程可使有毒物质降解和转化，一些人工湿地植物像芦苇、水湖莲等也能有效地吸收有毒物质，使当地和下游区域受益。所以不少人工湿地可以用做小型生活污水处理地，这一过程能够提高水的质量，有益于人们的生活和生产。目前，全国已有不少城市在利用人工湿地治理河流、湖泊等水污染问题上取得良好成效，2.2.2.2人工湿地的经济效益一、提供丰富的动植物产品水稻、鱼类是众所周知的人工湿地产品。另外还有藕、菱、芡、茨菰、虾、贝、藻类等是富有营养的副食品；有些湿地动植物还可入药；有许多动植物还是发展轻工业的重要原材料，如芦苇就是重要造纸原料。湿地动植物资源的利用还间接带动了加工业的发展；中国的农、渔、牧及副业生产在相当程度上要依赖于湿地提供的自然资源。二、提供水资源湿地常常可以作为居民生活用水、工业生产用水和农业灌溉用水的水源，溪流、河流、池塘、湖泊中都有可以直接利用的水源。莘县是一个典型的北方缺水县城，非常缺乏合格的生产生活用水，人类活动加剧了水资源量在时间上分布的不均匀。而一些未被污染的人工湿地也可以成为我们生活、生产的补充水源，池塘、湖泊等一直是农业灌溉用水的直接水源，同时一些面积较大的水塘和湖泊也可以作为民用及工业生产的水源。2.2.2.3 人工湿地的社会效益一、休闲和美化环境众所周知，水体，在美化环境、调节气候、提供休憩空间方面有着重要的社会效益。仙鹤湖周边水域动植物资源丰富，项目建成后能够显著美化当地自然景观。国内外的众多研究结果表明，城市中小水体在不同的程度上对城市的温度、湿度具有调节作用，并且可以减少污染，改善气候、降低噪声、改善土壤水系，形成除绿色廊道以外的蓝色廊道而增加生物多样性，改善居住环境等方面都有极其重要的作用。二、教育和科研价值人工的湿地生态系统、有丰富的动植物物种等，在自然科学教育和研究中都具有十分重要的作用。一些人工湿地可以为教育和科学研究提供对象、材料和试验基地。2.3项目的政策符合性本项目属于产业结构调整指导目录（2007年本）第一类鼓励类第一项农林业中第39条.森林、野生动植物、湿地、荒漠、草原等类型自然保护区建设及生态示范工程，符合国家产业政策。综上所述，XX镇人工湿地的建设的作用在污水处理、防洪蓄水、补充地下水、丰富生物多样性、美化环境等各方面的都十分显著。该项目的建设是完全符合我国建设生态友好型社会、实现可持续发展的基本政策的。第三章 项目选址与建设条件3.1 项目选址 根据当地政府关于该流域污染治理的总体规划，结合本工程处理工艺特点，经现场踏勘，建设地设在XX镇西北方向，夏庄与张庄中间地带，该处有60余亩的水塘，可作为人工湿地建设地，水塘两侧200米范围内即为灌溉干渠，便于尾水排灌。同时该选址便于生活污水的收集，也可节约人工湿地的建设投资。3.2 建设条件3.2.1地形、地貌3.2.2工程地质与水文地质3.2.2.1工程地质3.2.3气候3.2.4水文条件3.2.5地震3.3社会经济概况3.4河流水系第四章 工程技术方案4.1污水水量、水质及设计标准本工程处理来自XX镇生活污水，结合XX镇居民用水状况，参照农村居民用水量定额，按用水定额为90L/人d，当地人口数是12000人，排放量按照用水量的90%计，则生活污水量为972m3/d。因此工程生活污水的处理设计规模为1000m3/d。该工程进水水质：农村生活污水含有机物质、氮磷营养物质、悬浮物及病菌等污染成分，各污染物排放浓度一般为：COD为300mg/L，BOD5为220mg/L；SS为180mg/L，NH3-N为35mg/L，TP为3mg/L，生活污水生化性好，易于生物降解。本工程处理后出水排入灌溉用水干渠，出水水质执行参考山东省海河流域水污染物排放标准（DB37/675-2007）一级标准、城市污水再生利用农田灌溉用水水质（GB20922-2007）、城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级A标准，并严于以上标准，具体指标为：CODCr50mg/L；BOD520mg/L；氨氮6mg/L；SS20mg/L。4.2污水处理工艺简述根据污水进水水质，从农村生活污水处理成本、运行管理方面考虑，结合农村地形条件，本工程采用生化预处理+复合人工湿地的组合处理工艺，出水COD、TN、TP指标可达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB189182002）的一级A标准，同时满足城市污水再生利用农田灌溉用水水质（GB20922-2007）要求。XX镇农村生活污水通过排污总管道的来水汇入本污水水处理工程，首先污水经格栅进入沉淀池，对来水中的SS进行去除，然后经厌氧池、兼氧池、好氧处理，经生化处理后的污水进入人工湿地，人工湿地由前段表面流人工湿地和后段水平潜流人工湿地两部分组成。经湿地处理后，进入收集渠道，所有湿地的出水汇合后，满足灌溉要求，尾水排入灌溉用水干渠，最终经城镇灌溉渠引入农田灌溉。图4.1 工艺流程图4.3工艺方案优势分析该组合工艺由A2/O和人工湿地两个处理单元串联组成，具有较强的抗冲击负荷能力。1、A2/O生化处理该工艺是在厌氧-好氧工艺（A/O工艺）的基础上增加了一个缺氧池，将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧段前段，以达到硝化脱氮的目的。A2/O工艺可以同时完成有机物的去除、硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能。脱氮的前提是氨氮应完全硝化，由好氧池完成这一功能，缺氧池则实现脱氮功能，厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效，运行控制方便可靠，管理维护简单，运行费用低。2、复合人工湿地系统复合人工湿地由前段表面流人工湿地和后段水平潜流人工湿地两部分组成。表面流和水平潜流人工湿地中不同的溶氧环境以及挺水、沉水、浮水等水生植物不同的充氧效果，提供一种沉水植物型表面流与水平潜流组合而成的复合人工湿地系统，通过在表面流人工湿地处理单元栽培沉水型植物，提高该单元的溶解氧浓度，增强该单元的硝化作用，同时水平潜流人工湿地易形成厌氧环境，将这两种人工湿地组合在一起即可形成厌氧和好氧交替的人工湿地环境，有利于氮磷的梯级去除。4.4前处理方案设计4.4.1物化处理（格栅+沉淀）格栅是用来去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行。沉淀池是在生化前或生化后泥水分离的构筑物，多为分离颗粒较细的污泥。对于进入人工湿地污水， SS含量大于100mg/L时，宜设沉淀池。（1）格栅 主要功能：去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物。 材质：不锈钢 参数：栅条间距10mm，过栅流速：0.5 m/s数量：1式（2）初沉池设计参数：设计水量 Qmax=42m3/h 表面负荷为2m3/m2h 池面积 21有效水深 H=4m 有效容积 V=84m3 设备形式：潜污泵 设备参数：流量 Q=43m3/h 扬程 H=13m 功率 N=3KW控制方式：根据工艺要求，由手动与自动控制水泵开启 设备台数： 2台，1用1备4.4.2生化处理工艺比选4.1.2.1改进型SBR工艺（CAST）CAST是在SBR基础上发展起来的一种新型污水生物处理工艺。但与传统的SBR工艺不同之处在于，CAST工艺在进水阶段中不设单独的充水过程或缺氧进水混合过程，另一个重要特点在于反应池的进水始端设置生物选择器，它是一个容积较小的污水污泥接触区，进入反应池的污水和从主反应区回流的活性污泥（20%）在此相互混合接触。设计合理的生物选择器可有效的抑制丝状菌的繁殖，克服污泥膨胀，提高系统的稳定性。CAST工艺的操作运行灵活，其内容覆盖了SBR工艺及其所有的各种变形工艺，但其反应机理比较复杂。4.1.2.2生物接触氧化工艺生物接触氧化工艺是十九世纪末发展起来的，生物接触氧化采用生物膜处理技术，一般为两段接触氧化工艺，由于整个工艺的构筑物简单，维护管理方便、处理时间短、占地面积小、不需要污泥回流、不产生污泥膨胀，处理效果稳定，运转操作比较灵活等一系列优点，因具有处理效果稳定、操作简便、易于管理、产生污泥量少并可在短时间内停止运行等特点。生物接触氧化处理技术的主要缺点是：如设计或运行不当，填料可能堵塞，此外，布水、曝气不易均匀，可能在局部部位出现死角。目前，国内外生物接触氧化池按充氧与接触方式分为直流式和分流式两种。我国常用直流式生物接触氧化池。直流式氧化池的主要特点是在填料底部曝气和充氧，从而在填料上产生上向流。生物膜不断受到迅速上升气流的强烈搅拌加速更新，促进氧的释放，使生物膜保持较高的活性，又能克服填料堵塞。此外，氧的利用率高，节约动力消耗。外循环式直流生物接触氧化池为我国最常用的一种，这种池型的底部一般设密集型穿孔管曝气，造成大流量池内填料体外自动循环的运行工况。对保证池内水、气及有机投配负荷的均匀分布起了良好作用。4.1.2.3 A2/O系列工艺流程的特点作为专门的脱氮除磷工艺，传统的A2/O工艺在许多行业和不同的城市有着成功的运行实例和经验。特别是在污水排放水质要求愈来愈高的今天。近年来，国家出台的有关环保法规都强化了去除氨氮和磷酸盐指标的要求，以减轻江河湖泊的富营养化。A2/O系列工艺流程以其特有的脱氮除磷、去除有机物、出水水质很高的特性再一次地被放在引人注目的位置上。A2/O系统是将脱氮、除磷两种方法结合在一起，使污水经过厌氧（Anaerobic）、缺氧（Anoxic）及好氧（Oxic）三个生物处理阶段（简称A2/O），达到同时去除BOD、氮和磷的目的，参见图4.2所示。通常采用推流式活性污泥系统，原污水首先进入厌氧池，该池不充氧，也不希望有过多的硝酸盐，目的是使污泥中的好氧微生物在这里处于压抑状态，以释放出贮存在细菌体内的多聚正磷酸盐，同时释放的能量可供处于压抑状态下生物活动的需要。污水再进入缺氧池时，该池也不充氧。但因有回流的混合液带入的硝酸盐，脱硝菌即可利用硝酸盐作为电子接受体进行脱硝，从而达到系统的脱氮目的。最后污水进入好氧池，进行硝化和去除剩余的有机碳化物。在好氧池的活性污泥中能积累磷的微生物，可以大量吸收溶解性磷，把它转化成不溶性多聚正磷酸盐在体内贮存起来，最后通过二次沉淀池排放剩余污泥达到系统除磷的目的。图4.2 A2/O工艺流程示意图该工艺的主要特点：（1）污染物去除效率高，运行稳定。（2）采用A2/O系统，可将经过一级物理处理后的污水，通过厌氧、缺氧、好氧的三个生物处理过程，将水中的BOD、COD成分和悬浮物、氨氮、磷酸盐同时去除。采用A2/O系统是去除氨氮、磷酸盐的主要手段。（3）污泥沉降性能好。（4）能较好的耐受冲击负荷。（5）出水水质稳定。从上述各种工艺的特点分析来看，各工艺均能够满足本工程的要求，但在基建投资、运行管理、运行成本等方面是有所差异的。为了确定最优方案，现将其进行综合比较，见表4-1。表4-1 污水处理工艺比较表比较项目CAST工艺接触氧化工艺A2/O工艺处理效果良好良好良好技术先进性较先进先进较先进成熟性相对成熟成熟成熟动力消耗较高较高低工艺流程较简单较简单简单构筑物数量较少较少较少操作管理复杂较复杂简单自动化程度高较高一般运行可靠性稳定稳定稳定占地面积较大较大一般设备量多较多较少建设投资较多较多较少综上比较， CASS 工艺流程简单，运行费用较低，但设备利用率较低，自控要求较高。A2/O 方案具有投资低，脱氮除磷效果好，抗冲击负荷能力较强的特点。综合考虑本工程的建设规模、处理要求、工程投资、运行费用和维护管理等情况，生化工艺选用A2/O 工艺，O 段中放置填料，进一步提高系统抗冲击负荷能力、强化生化处理能力。4.1.2.4生化池设备及构筑设计A2/O工艺是流程最简单，应用最广泛的脱氮除磷工艺。污水经厌氧，缺氧区，有机物分别被聚磷菌和反硝化细菌利用后浓度已很低，有利于自养的硝化菌的生长繁殖。最后，混合液进入沉淀池，进行泥水分离，上清液作为处理水排放，沉淀污泥的一部分回流厌氧池，另一部分作为剩余污泥排放。 生化池是该工程的主体构筑物, 矩形钢混结构，分为厌氧、缺氧、好氧三个区，三个区联合完成脱氮除磷去除有机物的功能，在好氧区放置生物填料，强化生物处理效果。（1）厌氧区 主要功能：提供厌氧条件，促使聚磷菌释放磷,为生物除磷创造条件。 结构类型：半地上矩形钢混结构 池 数：1座设计参数：设计水量 Qmax=42m3/h 水力停留时间 HRT=2h 污泥回流比 R=80有效水深 H=4 m 总 容 积 V=94.5m3有效容积 V=84m3 主要设备：潜水搅拌器 设备类型：高速潜水搅拌装置 设备参数：叶轮直径 D= 260mm叶轮转速 n= 960r/min功 率 N=1.5KW设备套数： 1套 （2） 缺氧区 主要功能：在缺氧池中,反硝化菌利用污水中的有机物作碳源,将回流混合液中带入的大量NO3-N和NO2-N还原为N2释放至空气中,从而达到除氮的目的。 结构类型：半地上矩形钢混结构 池 数：1座设计参数：设计水量 Qmax=42m3/h 水力停留时间 HRT=4.0h有效水深 H=4 m 总 容 积 V=189m3有效容积 V=168m3 主要设备：潜水搅拌器 设备类型：混合潜水搅拌装置 设备参数：叶轮直径 D= 320mm叶轮转速 n= 740r/min功 率 N=2.2KW控制方式：手动与自动，与厌氧搅拌机联动控制设备套数：1套（3） 好氧区 主要功能：在好氧环境下,利用生物填料上附着的微生物菌群和悬浮活性污泥对污水中的有机物进行分解，去除BOD和氨氮，达到水质净化要求。 结构类型：半地上矩形钢混结构 池 数： 1座设计参数：单池设计水量 Qave=42m3/h 平均接触时间 HRT=10h气 水 比 q= 8:1有效水深 H=4 m 池总容积 V=472.5m3池有效容积 V=420m3混合液回流比 R=200% 主要设备：微孔曝气器 设备类型：微气泡高氧转移速率管式曝气装置设备参数：微孔曝气管 规格 长1000mm/支服务面积 1m2/m 氧转移效率 E= 20% 控制方式：由溶解氧浓度控制曝气强度 设备套数： 100套主要设备：生物填料 设备类型：弹性立体生物填料，用于固定微生物，提高生化池活性污泥量。设备参数：填料层高度 h =3.0m设备数量： 312m3附属：填料支架1套主要设备：混合液回流泵 设备形式：潜污泵 设备参数：流量 Q=43m3/h 扬程 H=13m 功率 N=3KW 控制方式：根据工艺要求，由手动与自动控制水泵开启 设备台数： 3台，2用1备 主要设备：鼓风机 设备形式：三叶罗茨风机 设备参数：流量 Q=5.63/min 排出压力 P=0.45kgf/cm2 功率 N=11KW 控制方式：根据工艺要求，由手动与自动控制风机开启，时控器控制开停。 设备台数： 2台，1用1备 （4）二次沉淀池 主要功能：进行固液分离，污泥回流至厌氧池，出水达标排放。结构类型：钢混结构，斜管沉淀池池 数：1座设计参数：设计水量 Qave=42m3/h 设计表面负荷 qave=1.2m3/m2.h二沉池表面积 35m2 有效水深 H=4m 设备形式：潜污泵 设备参数：流量 Q=43m3/h 扬程 H=13m 功率 N=3KW 控制方式：根据工艺要求，由手动与自动控制水泵开启 设备台数： 2台，1用1备设备形式：斜板填料 设备数量及参数：pp材质，28m34.5人工湿地工艺方案设计4.5.1人工湿地去除污染物的机制人工湿地污水处理技术是利用植物的根系及其周围微生物以及湿地的基质填料来联合对污水进行处理的，是一种基于自然生态系统的功能，综合了物理、化学、植物及微生物的作用机制，使污水处理达到工程化、实用化的一项新技术。相对于其他污水处理技术更加的生态化、自然化，人工湿地处理系统充分利用地下人工介质的物理、化学特性及其中栖息生物的吸收和代谢的原理，将污水净化，是一种天然净化与人工处理相结合的复合工艺，可对生活污水进行净化处理。植物是人工湿地系统中最重要的去污成分，也是湿地与稳定塘的主要区别所在。植物生长发育需要大量的营养，包括N、P、K、Ca、Mg、S等大量元素，还有Cu、Zn、Mn、Mo、Fe、Cl、B等微量元素。植物具有丰富的根系、根系有庞大的吸附表面，能从土壤溶液中吸收大量的上述营养物质，同时也能吸附一些废物，并且成为废物的沉积场所，对水中的污染物起到过滤的作用。此外，根系表面还为微生物提供了活动空间，根系表面微生物的代谢活动同时能吸附、降解部分污染物，进一步促进了湿地去除污染物的效果。另外，湿地的填料作为植物及其他生物生长的基质和载体，在湿地的去污过程中也发挥着重要作用。填料可以通过一些物理、化学途径（如吸附、吸收、过滤、沉淀、络合反应和离子交换等）去除污水中的N、P、金属离子及其他污染物。人工湿地是一个综合的生态系统，它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理，结构与功能协调原则，在促进废水中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境的再污染，获得污水处理与资源化的最佳效益。4.5.2人工湿地治理效果4.5.2.1人工湿地对SS的去除污水中可沉降的SS主要依靠湿地系统中的物理沉降作用去除。由于湿地中水的流动其极缓慢，水浅，加上植物茎秆的阻挡作用，SS在进水口几米内能有效地去除。实验表明，几乎所有的固体物在系统最初的20%面积处得到去除。胶体状的SS主要依靠微生物的作用、填料渗滤作用去除。4.5.2.2对有机物的去除潜流型人工湿地的显著特点之一就是其对有机污染物有较强的降解能力。污水中的不溶有机物通过湿地的沉积、过滤作用，可以很快地被截留而被微生物利用。污水中的可溶性有机物则可通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢过程而被分解去除。资料表明，潜流型人工湿地系统的出水水质优于传统的二级生物处理。4.5.2.3对氮的去除潜流型人工湿地对氮的去除作用包括吸附、过滤和沉积、氨挥发、植物吸收和微生物硝化和反硝化作用。微生物的硝化和反硝化作用在氮的去除过程中起着重要作用。在潜流型湿地系统中，氧的主要来源是植物根系，但这种能力是非常有限的，这就妨碍了任何流经该水域水流中氨的硝化作用。为提高潜流型湿地的供氧量，可以采用周期性地改变水深促使根系向纵深生长，增加暴露水面或地表漫流区以促进表面复氧作用，或采用间歇布水的方式，以及采用频繁注入和循环的多个平行床系统使大气中的氧进入到介质中等方法。Green研究了系统中氧的分布随时间和空间的变化，并通过给湿地系统增设输气管，利用慢灌快排使系统充分进气，以增加内部溶解氧的含量来提高系统的硝化反应能力，结果大大提高了氨氮的去除率。4.5.2.4对磷的去除潜流型人工湿地对磷的去除作用包括吸收化学沉积、植物和藻类吸收、 微生物作用等。其中基质吸附起主要作用。基质的理化性质对磷的去除率有很大影响。镁、钙、铁、铝和磷的吸附关系，发现钙与磷的吸附相关性最强。钙与铁、铝相比对磷具有更强的结合能力。潜流型湿地系统对磷的去除能力决定于这些矿质元素在基质中的含量。比较分析了7种基质对磷的去除能力，发现飞灰和页岩具有最大的磷吸收，然后是铝土矿、石灰石，综合比较各种性能。页岩最适合作为潜流型湿地系统的基质。17种丹麦不同地区沙的理化性质和除磷能力，这些沙对磷的去除能力差别极大，决定磷的去除能力是沙中钙的含量。研究认为将这些人工基质中的一种或几种和沙混合使用可以显著提高潜流型湿地系统的除磷能力。同类型湿地处理系统处理效果：已成功运行了一年多的时间，随着植物生长其处理效果更加显著，出水COD达到830mg/L，NH3-N为510 mg/L，SS为8 mg/L。该水质满足灌溉水质要求。4.5.3 湿地形态的选择湿地是介于陆地和水生环境之间的过渡带，是一种具有多种功能和使用价值的生态系统。人工湿地处理系统是由人工优化模拟湿地系统而建造的具有自然生态系统综合降解净化功能，且可人为监督控制的废水处理系统，是一种集物理、化学、生化反应于一体的废水处理技术；一般由人工基质和生长在其上的水生植物组成，是一个独特的土壤、植物、微生物综合生态系统。实际设计过程中，为确保人工湿地生态系统的稳定性，增加湿地处理寿命及处理能力，往往将湿地多级组合或附加一些预处理、后处理设施构成完整的污水处理系统。人工湿地污水处理系统按水流方式可分为如下3种不同的类型或系统：（1）地表流湿地（SFW）：类似于沼泽,污水以较慢速度从湿地表面流过,具备投资少、操作简单、运行费用低等优点，但占地大,水力负荷率小，净化能力有限，湿地中的O2来源于水面扩散与植物根系传输，系统运行受气候影响大，夏季易孳生蚊子、苍蝇等。（2）潜流湿地（SSFW）：污水从一端水平流过填料床,其由一个或多个填料床组成，床体填充基质，床底设防水层。水力负荷与污染负荷较大，对BOD、COD、SS及重金属等处理效果好。O2源于植物根传输，少有恶臭与蚊蝇现象，但控制相对复杂，脱N和P效果欠佳。（3）垂直流湿地（VFW）：污水从湿地表面纵向流向填料床底，床体处于不饱和状态，O2通过大气扩散和植物传输进入湿地。硝化能力强，适于处理氨氮含量高的污水，但处理有机物能力欠佳，控制复杂，落干/淹水时间长，夏季易孳生蚊蝇。 表面流人工湿地 潜流人工湿地图4.3 表面流与潜流湿地系统断面示意图1、表面流人工湿地简述表面流人工湿地通常是利用天然沼泽、废弃河道等洼地改造而成的，其底部有由粘土层或其它防渗材料构成的不透水层，以防止有害物质对地下水造成的潜在危害，填以渗透性良好的土壤(1010 m/s)，生长着各种挺水、潜水植物，污水以比较缓慢的流速和较浅的水深流过土壤表面，经过表面流人工湿地系统中各种生物、物理、化学作用，从而得到净化。目前，表面流人工湿地已经广泛地应用于处理生活、养殖污水，蓄积和净化暴雨径流，利用人工湿地控制面源污染，恢复和重建河流、湖泊湿地，在线净化受污河、湖水等各个方面。特别是表面流人工湿地在外观形式和功能能结构上都十分类似于天然湿地系统，污水中的营养元素可以促进植物生长，有机污染物可以通过微生物的分解利用后，通过食物链的传递为各种动物提供食物，从而使其成为一个经过人工强化的、生物多样性极其丰富的自然生态系统，可以为迁徙过冬的鸟类和各种湿地生物提供充足的食物和生活空间。2、潜流人工湿地根据污水在湿地中流动的方向不同可将潜流型湿地系统分为水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地2种类型。不同类型的湿地对污染物的去除效果不同，具有各自的优缺点。水平潜流湿地系统。水平潜流人工湿地因污水从一端水平流过填料床而得名。它由一个或几个填料床组成，床体充填基质。与自由表面流人工湿地相比，水平潜流人工湿地的水力负荷和污染负荷大，对BOD5，COD，SS，重金属等污染指标的去除效果好，且很少有恶臭和孳生蚊蝇现象，是目前国际上较多研究和应用的一种湿地处理系统。它的缺点是控制相对复杂，脱氮、除磷的效果不如垂直流人工湿地。垂直潜流湿地系统。在垂直潜流人工湿地中污水从湿地表面纵向流向填料床的底部，床体处于不饱和状态，氧可通过大气扩散和植物传输进入人工湿地系统。该系统的硝化能力高于水平潜流湿地，可用于处理氨氮含量较高的污水。其缺点是对有机物的去除能力不如水平潜流人工湿地系统，落干、淹水时间较长，控制相对复杂。图4.4 平行流与垂直流布水示意图上图是平行流，水流由进唯一的进水口（可能是多个并行的进水口）进入湿地系统。进入系统的水，横向，纵向或者斜向流动，但多数还是横向流动，然后由积水管道收集，排出湿地系统。下图是垂直流。水流又湿地的地表管道均匀布水下来，然后通过管道收集，排出系统。这种形式，目前用得比较少。这种形式，只能用在末端，因为它主要利用的是沙石的过滤作用，所以，可以看出，上下图的砂砾大小是有区别的。如果垂直流的沙石填料过大，那么它的孔隙就大了，就起不了多少作用。表面流和水平潜流人工湿地中不同的溶氧环境以及挺水、沉水、浮水等水生植物不