武清第五污水处理厂可行性研究报告-污水

武清第五污水处理厂可行性研究报告天津天乐国际工程咨询设计二零一一年十月目录TOC\o"1-1"\h\z\u第一章总论1第二章武清新城现状及开展规划6第三章工程建设的必要性11第四章污水处理规模与程度确定13第五章工艺方案论证17第六章污水处理厂工程设计56第七章劳动、消防、平安卫生92第八章环境保护与节能97第九章组织机构与运营管理104第十章工程建设方案与招标107第十一章投资估算与资金筹措111第十二章财务分析114第十三章环境及社会效益分析119第十四章结论121一、附表附表1：建设工程投资估算表附表2：流动资金估算表附表3：总本钱费用估算表附表4：损益表附表5：全部投资现金流量表二、附件附件1：选址意见通知书附件2：用地预审报告附件3：环评审批意见附件4：能评批复三、附图附图1：污水处理厂平面布置图附图2：工艺流程图第一章总论一、工程名称武清第五污水处理厂二、工程背景武清区地处天津市西北部，位于天津规划的京滨开展主轴上，天津规划的十一个新城之一——武清新城位于该区域内。近两年来，武清区按照天津市2009年提出的农村居住社区、工业园区、农业产业园区“三区”统筹联动开展的总体思路，把武清新城的开发建设作为带动全区城镇化、产业化的龙头，加快推进农村工业化、城镇化和农业现代化，提高农民生活水平，综合实力不断增强。2011年是“十二五”规划的开局之年，武清区提出“十二五”期间，继续着力推进城乡统筹开展，构筑以武清新城为龙头、重点镇为支撑、新农村为根底的一体化格局。武清新城位于武清区中南部，规划总用地面积86平方公里，根据《武清区城乡总体规划〔2008-2020〕》，新城城市性质规划为“京津城市开展主轴上的重要新城，建设成为京津之间的高新技术产业基地、物流基地和生态宜居城市”，城市职能包括“天津联系首都方向的桥头堡〔门户〕，适宜创业、居住的新兴城市”。按照《武清区城乡总体规划〔2008-2020〕》提出的建设方案，武清新城采取自东向西逐步建设的顺序，东部地区〔以新兴路－福源道－新开路－财源道－京福支线为界〕开发建设已全面展开，城区道路、供排水、供热、燃气等公用设施日趋完善，松江运河城、五一阳光等工程正在加紧建设。武清区提出2011年将继续高标准推进新城建设，特别提出要推进西部地区的建设，加快完善西部地区根底设施。目前，新城东部地区已建成4座污水处理厂，日处理能力约为万吨，收水范围根本覆盖东部大范围地区。西部地区随道路建设已开展排水管道建设，目前管网覆盖率已到达50%以上，区内污水处理厂尚未建设。按照武清区总体规划要求和新城建设方案，进一步完善西部地区污水处理设施，建设单位拟实施本工程武清区第五污水处理厂,收水范围为武清新城西部福源道以南，龙凤河故道以东，京山铁路以北，(南东路)京福支线以西，污水厂效劳面积为km2。目前，工程选址已落实，其它前期工作正在进行中，为加快工程进度，建设单位委托天津天乐国际工程咨询设计编制工程可行性研究报告。三、工程概况1、效劳范围污水处理厂的效劳范围：东起(南东路)京福支线，西至龙凤河故道，北起福源道，南至京山铁路，效劳面积约平方公里，近期〔2015年〕效劳人口万人，远期〔2020年〕效劳人口万人。污水处理厂效劳区域内主要为生活污水。2、工程选址污水处理厂选址位于新安路与前进道交口西北侧，总占地面积约为亩。四至范围为：东至空地，南至规划前进道，西至拟建中水厂，北至规划强国道。3、建设规模本工程采用分期建设方式，近期〔2015年〕建设规模为万m3/d，远期〔2020年〕规模为万m3/d，本次按近期〔2015年〕万m3/d建设。4、工艺选择及进出水水质污水处理工艺为A2/O+转盘滤池工艺，处理后污水到达《城镇污水处理厂污染物排放标准》〔GB18918-2002〕一级A标准。污水处理厂出水排至龙凤河。污泥处理工艺选用机械脱水，脱水后污泥送至污泥填埋场填埋处理。进水主要指标：CODCr 350mg/LBOD5 180mg/LSS 200mg/LNH3-N 40mg/LTN 60mg/LTP 4~8mg/L出水主要指标：CODCr≤50mg/LBOD5≤ 10mg/LSS≤10mg/LNH3-N≤8〔5〕mg/LTN≤15mg/LTP≤ mg/L5、主要建设内容建设粗格栅间及提升泵房、细格栅及旋流沉沙池、生化组合反响池〔A2O反响池、污泥回流泵房、二沉池、转盘滤池间〕、综合处理车间〔污泥脱水间、鼓风机房变电间、配电间〕、紫外线消毒渠、综合楼等建筑物6座，购置安装设备122台〔套〕。6、工程总投资及资金筹措〔1〕工程总投资工程总投资万元，其中建设投资万元，铺底流动资金32.70万元。〔2〕资金筹措本工程总投资万元，全部由天津壹帆水务在武清区注册的天津壹帆污水处理自筹解决。7、工程建设工期工程建设工期7月，拟于2012年3月开工建设，2012年9月竣工验收。四、工程建设单位单位名称：武清区水务局单位性质：行政机关单位地址：武清区杨村新华北路武装部西楼五、编制依据《室外排水设计标准》GB50014-2006《室外给水设计标准》GB50013-2006《泵站设计标准》GB50265－97《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918－2002《城市污水处理厂污泥排放标准》CJ/T3025－1993《城市排水工程规划标准》GB50318-2000《城市给水工程规划标准》GB50282-98《建筑给水排水设计标准》GBJ15-88〔1997年版〕《天津市武清区城乡总体规划〔2008－2020年〕》国家相关标准和技术规定业主提供的相关资料六、可行研究报告编制单位天津天乐国际工程咨询设计七、主要技术经济指标序号指标名称单位指标数量备注一用地指标1污水厂处理厂总用地亩二技术指标1污水厂处理建设规模万m3/天出水执行一级A标准2建构筑物座63主要工艺设备台〔套〕122三经济指标1工程总投资万元建设投资万元1.2铺底流动资金万元2资金筹措天津壹帆污水处理自有资金万元第二章武清新城现状及开展规划一、现状1、区域概况武清新城位于武清区中南部，是天津市规划的是一个新城之一，也是京滨开展主轴上的重要节点。规划用地范围为：北起龙凤河，南至前进道、杨北公路，东起杨崔公路、京津塘高速公路，西至龙凤河故道，总用地面积86平方公里。武清新城区位优势显著，交通便利：与市区及主要交通节点距离适中，距离市中心约40公里，距离天津站约45公里，距离天津滨海国际机场约70公里图2-1武清新城区位示意图2、自然条件〔1〕地形地貌本地区处于华北平原东北部，海河流域下游，为微度起伏的冲击平原。地面倾斜平缓，海拔高差不大，地形相对低洼，使境内地势自西、北、南三面向东南方倾斜，地面自然坡度1：6500。〔2〕工程地质本地区地处华北冲积平原下端，地势平缓，自北、西、南向东南海河入海方向倾斜，海拔高度最高13米，最低米武清区地处华北沉降带的冀中凹陷，有两组影响武清区的地震断裂带。一线是北北东向断裂带即河西务断裂、梅厂断裂、汉沟断裂，一组是北西西向断裂即宝坻断裂、王辛庄断裂、赵聪庄断裂、里自沽断裂。这些断裂存在，控制着境内的地层分布、矿产形成、地震活动及地面沉降等。其基底埋深达8000-9000米〔3〕气候武清区属温暖带半湿润大陆季风气候，年平均气温℃，平均风速米/秒，主导风向为西南风。武清区年平均降水量达，年际间降水量变化较大，是造成干旱和洪涝的主要原因。〔4〕水文武清区内有一级河道4条，即永定河、北运河、龙凤河、青龙湾减河，河道总长，堤防总长。二级河道7条，即龙河、龙北新河、凤河西支、龙凤河故道、中泓故道、机场排河、狼尔窝引河，河道总长，堤防总长。一、二级河道技术指标见下表。全区水库有黄庄水库、南湖水库、上马台水库，总库容量3617.1万立方米地下水存贮条件较好，埋深浅。平均可采模数为13万立方米/年/平方公里。一、二级河道现状技术指标河道名称河道长度〔km〕堤防长度〔m〕现状防洪标准行洪能力〔m3/s〕左堤右堤一级河道永定河50年一遇2500北运河50年一遇225龙凤河10年一遇50～325青龙湾20年一遇1330二级河道凤河西支10810年一遇98～149龙河1210年一遇94龙北新河10年一遇60龙凤河故道10年一遇20机场排河1030狼尔窝引河43～50中泓故道13131310年一遇80规划武清新城内有北运河1条一级河道和龙凤河、龙凤河故道、机场排河等3条二级河道，均为规划景观水系河。〔5〕土壤境内砂性土和壤质土分布交叉，但以壤质土分布最广泛。粘性土主要分布在离河较近的河间或交接平洼地中。3、排水现状目前以新兴路－福源道－新开路－财源道－京福支线为界的东部地区的道路、供排水、供热、燃气等公用设施正在日趋完善，排水方面已建成污水处理厂4座，日处理能力万吨。二、武清新城开展规划1、开展规模武清新城规划总用地面积86平方公里。规划至2020年区内人口规模为50-60万人。2、城市性质武清新城是京津城市开展主轴上的重要新城，将建设成为京津之间的高新技术产业基地、现代效劳业基地和生态宜居城市。3、城市职能京津地区以高新技术产业和外向型加工业为主的现代加工制造业基地；区域交通枢纽结点以及效劳主导产业和京冀乃至更广阔区域的商贸物流基地；天津联系首都方向的桥头堡〔门户〕，适宜创业、居住的新兴城市；辖区行政管理、文化教育、商贸信息效劳中心。4、开展目标围绕为京津两市效劳，为港口效劳，大力开展高新技术产业，进一步开展保税物流、商务商贸、休闲娱乐等现代效劳业，打造京津之间“明珠新城”、天津的“第一新城”。武清新城开展规划图三、排水规划〔1〕排水分区根据《天津市武清区城乡总体规划〔2008~2020〕》，污水排水规划分十一个区〔不包括陆、空两军基地和逸仙园〕。具体分区如下：Ⅰ区：龙凤河以南，龙凤河故道、翠亨路以东，福源道、光明道以北，北运河、泉州路及泉兴路以西，污水收集面积为2。Ⅱ区：光明道、财源道以南，京福支线、泉兴路以东，京山铁路以北，北运河以西，污水收集面积为2。Ⅲ区：壅阳东道及陆、空军基地边界线以南，北运河以东，京山铁路以北，津蓟铁路以西，污水收集面积为2。Ⅳ区：北运河以南、以西，泉州路以东，财源道以北，污水收集面积为2。Ⅴ区：机场道以南，北运河以东，雍阳东道、二号道以北，机场外壕以西，污水收集面积为2。Ⅵ区：京津塘高速公路以南、以西，北运河以东，机场道、空军基地边界及以北，污水收集面积为2。Ⅶ区：为下朱庄地区，京山铁路以南、以西，北运河以东，规划边界以北，污水收集面积为2。Ⅷ区：为牛角洼地区，边界分别为京山铁路、北运河及龙凤河故道，污水收集面积为2。Ⅸ区：福源道以南，龙凤河故道以东，京山铁路以北，京福支线以西，污水收集面积为km2。Ⅹ区：龙凤河以南，北运河、京津塘高速公路以东，京山铁路以北，外环东路以西，污水收集面积为m2。Ⅺ区：西边界为津蓟铁路，东、南边界均为规划城区边界线，污水收集面积为2。〔2〕本工程效劳范围根据排水规划，本工程收水范围为第Ⅸ分区：福源道以南，龙凤河故道以东，京山铁路以北，〔南东路〕京福支线以西，污水收集面积为km2。本工程收水范围图第三章工程建设的必要性与意义一、工程建设是进一步完善武清新根底设施，促进新城开发建设的需要根据武清区总体规划，武清新城采取自东向西逐步推进的建设模式，目前新城东部地区已建成4座污水处理厂，日处理能力约为万吨，收水范围根本覆盖东部大范围地区。西部地区随道路建设已开展排水管道建设，但尚未建设污水处理厂。污水处理设施是根底设施必不可少的一局部，应与西部地区开发建设同步实施。本工程实施后将建设近期处理规模1.5万吨/日〔远期万吨/日〕的污水处理厂，其建成后可进一步完善武清新城根底设施，促进新城西部地区的纵深开发。二、工程建设是美化环境卫生，促进居民生活质量提高的需要城市生活污水含有大量细菌、病毒等，如不经处理直接排入受纳水体，不仅直接污染地表河流，而且随着有害物质的入渗，间接造成地下水污染，对人民身体健康产生直接危害，有些有机物还会在人体积累以致影响下一代的健康成长。本工程拟建地点位于新城西部地区，规划主要为居住区，每日有大量生活污水排放。本工程实施后，能够对污水处理厂收水范围内收集的污水实施有效处理，防止其直接曝露地表或排入水体，并减少由此产生对区域内居民身体健康产生的不利影响，不仅美化了区域环境卫生，而且有助于促进居民生活质量提高。三、工程建设保护了水资源，实现了污水资源化利用本工程近期污水处理能力1.5万m3/日，远期处理能力为万m3/日，出水水质可到达国家一级A标准，可减少新城内污水排放，促进地表水体水质保护，改善区域环境质量。同时污水处理厂出水排入龙凤河，为城市景观河道提供了水源，实现了污水资源化利用。第四章污水处理规模与程度确定一、污水处理厂建设规模根据《天津市武清区城乡总体规划〔2008~2020〕》，武清第五污水处理厂的效劳范围为：东起(南东路)京福支线以西，西至龙凤河故道，北起福源道，南至京山铁路。效劳面积约平方公里，区域为主居住区，规划人口万人，污水排放主要为生活污水。1、污水水量预测根据《天津市武清区城乡总体规划〔2008~2020〕》和《城市给水工程规划标准》〔GB50282—98〕，2020年区域内综合生活用水指标：200升/日·人，那么最高日总供水量为0=4.12万m根据《城市排水工程规划标准》，城市污水量应由城市给水工程统一供水的用户和自备水源供水的用户排出的城市综合生活污水量和工业废水量组成，城市污水量宜根据城市综合用水量〔平均日〕乘以城市污水排放系数确定，本工程污水排放系数取0.9，日变化系数为1.5，那么总污水量为：Q=×0.9÷1.5=万m3/d根据以上计算本工程排污总量确定为：2.50万m3/d2、污水处理厂规模确实定根据污水量预测，区域内排污量为2.50万m3/d，确定污水处理厂总规模为2.50万m3/d。由于受区域开发进度的影响，预计至2014年底区域开发面积约为总面积的60%，即到2015年初区域内人口可到达12万人规模，排污量为万m3/d。因此根据方案开发进度本次建设规模确定为万m3/d，远期预留万m3/d。二、污水处理程度确实定1、污水设计进水水质《室外排水设计标准》〔GB50014—2006〕中规定，城市污水处理厂的设计水质应根据调查资料或参照邻近城镇类似工业区和居住区的水质确定。我们对武清区第一污水处理厂、武清区第二污水处理厂、武清区第三污水处理厂进行了调研。武清第一污水处理厂设计规模为万m3/日，实际水量为万吨/日，污水以工业污水为主，处理工艺为接触氧化工艺，由于污水点源处理比拟好，进水水质为：CODCr〔300~350mg/L〕、BOD5〔150~160mg/L〕、SS〔160~170mg/L〕、NH3-N〔10~20mg/L〕、TP〔2~3mg/L〕，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》〔GB18918－2002〕一级B标准。武清第二污水处理厂设计规模为万m3/日，实际水量为万m3/日，污水以生活污水为主，处理工艺为改进型氧化沟工艺，进水水质为：CODCr〔270~340mg/L〕、BOD5〔160~180mg/L〕、SS〔150mg/L〕、NH3-N〔60mg/L〕、TP〔4~8mg/L〕，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》〔GB18918－2002〕一级B标准。武清第三污水处理厂实际水量为1.0万m3/日左右，处理工艺为改进型氧化沟工艺，进水水质为：CODCr〔200mg/L〕、BOD5〔100mg/L〕、SS〔150mg/L〕、NH3-N〔30mg/L〕、TP〔44mg/L〕，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》〔GB18918－2002〕一级B标准。由于第一污水处理厂以工业污水为主，与本工程生活污水的特点可比性较小；第三污水处理厂目前水质水量都不稳定，可比性也较差。因此，根据本工程水质特点，同时参考武清第二污水处理厂工程指标〔以生活污水为主〕，最终确定污水处理厂的进水水质指标为：CODCr 350mg/LBOD5180mg/LSS 200mg/LNH3-N 40mg/LTN 60mg/LTP 4~8mg/L2、污水设计出水水质标准污水处理厂对主要污染物〔BOD、SS、氨氮，磷〕等的去除程度是确定污水处理工艺的根本依据，而处理程度可以通过城区污水系统进水中污染物的总量和受纳水体对主要污染物允许排放的总量来确定，既要到达保护水体的目的，又要充分利用受纳水体本身的环境容量，寻求适宜的处理工艺，最大限度地降低污水处理厂的建设投资和运行费用。依据天津市环保政策要求污水处理厂应执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》〔GB18918-2002〕一级A标准，近期污水处理厂尾水排入龙凤新河，出水的主要指标见表4-1。表4-1根本控制工程最高允许排放浓度〔日均值〕单位mg/L序号根本控制工程一级A标准1化学需氧量〔COD〕502生化需氧量〔BOD5〕103悬浮物〔SS〕104动植物油15石油类16阴离子外表活性剂7总氮〔以N计〕158氨氮〔以N计〕①5〔8〕9总磷〔以P计〕2005年1212006年110色度〔稀释倍数〕3011PH6~912粪大肠菌群数〔个/L〕103①括号外数值为水温﹥12℃时的控制指标,括号内数值为水温≦12第五章工艺方案论证一、工艺选择原那么根据对污水进出水水质的分析，本工程要求污水处理程度的特点是：除对COD、BOD5、SS去除率要求较高，还应具有脱氮除磷的功能。因此，对污水处理工艺的选择应根据其特点，慎重选择。本工程的污水处理工艺在选择时充分考虑污水量、污水水质、经济条件，力求做到：工艺成熟，技术先进，对水质变化的适应能力强，出水达标且稳定，污泥易于处置。经济合理，电耗省，造价低，占地省。易于管理，操作方便，设备可靠。重视环境、臭气的防护，噪声的控制。整体工艺协调优化。厂区景观与环境相协调，文明生产。二、污水可生化性分析污水生物处理是以污水中所含污染物作为营养源，利用微生物的代谢作用使污染物被降解，污水得以净化的一种最经济实用同时也是首选的污水处理工艺。而对污水可生化性的判断是污水处理工艺选择的前提。BOD5和CODCr是污水生物处理过程中常用的两个水质指标，采用BOD5/COD比值评价污水的可生化性是广泛采用的一种最为简易的传统方法。一般情况下，BOD5/COD值越大，说明污水可生物处理性越好。目前国内外多按照下表中所列的数据来评价污水的可生物降解性能。表5-1污水可生化性传统评价数据BOD5/CODcr～～可生化性好较好较难不宜生化本工程污水处理厂设计进水水质COD=350mg/l，BOD5=180mg/l，进水中有机污染物浓度偏高。从污水可生化性考虑，污水中BOD5/COD=180/350=0.51，可生化性好。碳氮比本工程设计进水水质NH4-N＝40mg/l，TN＝60mg/l。从进水水质分析，总氮还是比拟高的，因此设计上应考虑出水水质要求要求，系统必须具有足够的反硝化能力。而系统能否完成较充分的反硝化，除了外部条件，还取决于进水中的碳源是否充足。根据经验BOD/TN在3~27之间就满足脱氮碳源，经过计算BOD5/TN为3.0，碳源满足处理要求，毋需投加营养物。碳磷比污水处理厂出水标准中对磷的排放要求为：TP≤，去除率要求较高。一般BOD5/TP=20~60之间是比拟适合生物除磷的，本工程进水水质中BOD5/TP＝22.5~45之间，采用生物除磷方法可去除大局部磷，剩余少局部的磷需要采用化学方法去除，另外由于出水水质对SS去除要求较高，因此在本工程设计中采用加药的方法以强化除磷效果和去除SS，到达污水排放标准。根据以上分析，本工程可以通过二级生物处理的污水处理工艺〔即生物脱氮除磷处理工艺〕去除污水中的大局部污染物，使出水水质中的污染物指标到达《城镇污水处理厂污染物排放标准》〔GB18918-2002〕一级B标准。再通过深度处理使最终出水到达《城镇污水处理厂污染物排放标准》〔GB18918-2002〕一级A标准。三、二级生物处理工艺技术概述1、污水处理工艺技术概述在城市污水处理厂中，污染物的存在形式包括漂浮物、胶体悬浮物、溶解性污染物等，主要去除的污染物指标包括COD、BOD、SS、氮、磷和粪大肠杆菌数量等，主要分为物理法、生物法、化学法，漂浮物与悬浮物的去除主要依靠格栅、沉淀、过滤等物理方法解决，不能只通过物理方法去除的COD、BOD、氮、磷等污染物可通过生物法或化学法解决。在城市污水处理过程中，主要的去除对象是C、N、P污染物和病原微生物污染物。〔1〕C污染物的生物处理去除污水中C污染物的存在是以BOD指标反映的，而生物处理的方法因其效果明显，经济实用而在污水处理工程得到极为广泛的应用。在生物反响过程中，污水中的含C有机物被活性污泥降解，这一过程一般在有氧条件下完成，最终生成稳定的分解物，可用方程式表示为：酶酶一般城市污水处理厂二级生化反响可以去除大约95%以上的BOD，从而完成对主要的C有机污染物的净化。〔2〕N污染物的去除缺氧－好氧的生物脱氮处理工艺机理：污水中氮以有机氮和氨氮为主要存在形式，传统活性污泥法能够完成将有机氮化合物转化为氨氮的过程，但对氨氮的去除及脱氮作用却极为有限。生物脱氮的根本原理即在于通过硝化反响先将污水中的氮氨化为硝酸盐，再通过反硝化反响将硝酸盐复原成气态氮从水中逸出。微生物将有机氮转化为NH3－N的生物过程即为氨化作用。一般的异养微生物都能进行高效的氨化作用，在传统活性污泥法工艺中，伴随BOD5的去除，95%以上的有机氮会被氨化成NH3－N。生物脱氮是由硝化和反硝化两个生化过程完成的，污水先在好氧状态〔oxic〕中进行硝化，使含氮有机物被细菌分解成氨，氨进一步转化成硝态氮，然后在缺氧状态〔Anoxic〕中进行反硝化，硝态氮复原成氮气溢出。生物硝化反响是利用化能自养微生物将氨氮氧化成硝酸盐的一种生化反响过程。硝化作用由两类化能自养细菌参与，亚硝化单胞菌首先将氨氮NH3－N氧化成亚酸盐NO－2－N，硝化杆菌再将NO－2－N转换为NO－3－N，由于硝化杆菌反响速度大于亚硝化菌反响速度，因而不会造成NO－2－N积累。在实践中可以简单地理解成硝化作用是硝化细菌将NH3－N氧化成NO－2－N的过程。反响式如下：NH4＋＋2O2→NO3-+2H++H2O式中的NH4＋系因为NH3在污水中95%以上以NH4＋形式存在。硝化过程需要大量的氧。生物脱氮技术影响因素目前在工程中广泛应用的活性污泥法生物脱氮技术的主要工艺参数及影响因素主要为：A：污泥负荷和泥龄生物硝化属于低负荷工艺F/M一般在以下，负荷越低，硝化进行得越充分。与低负荷相对应，生物硝化系统的泥龄一般较长，主要是因为硝化细菌增殖速度较慢，世代周期长，如果不保证足够的SRT〔污泥泥龄〕，硝化细菌就培养不起来，得不到硝化效果。当污水温度为10℃时，实际工程中SRT一般不少于8dB：回流比与水力停留时间综合考虑池容、硝化反硝化脱氮率等因素，回流比一般较传统工艺大，同时，回流比太小，活性污泥在二沉池停留时间长，容易发生反硝化，导致污泥上浮。生物硝化系统曝气池的水力停留时间T，一般较传统工艺长，因为硝化速度较有机物的去除速率低。试验说明硝化时间根据硝化速度和需要去除的总NH+4-N确定，一般在4h以上，如果需要很高的去除率那么应加长停留时间。C：溶解氧溶解氧是保证系统正常运转的先决条件，一般情况下，将每克NH3-N转化成NO－3需氧。由于硝化菌的工作以充分的好氧环境为前提条件，所以硝化工艺混合液的DO应控制在以上。D：pH和碱度对硝化的影响硝化细菌对pH反响很敏感。在生物硝化系统中，应尽量控制混合液的PH在～之间，否那么硝化速率会明显下降。当PH值过低时，还需要加碱中和。反硝化菌是兼性异养菌，能利用污水中各种有机质作为电子供体，以硝酸盐代替分子氧，作为电子最终受体，进行“无氧”呼吸，使有机质分解，同时将硝酸盐氮复原成气态氮。反硝化反响受溶解氧的影响较大，一般应保持在以下。反硝化反响过程为：2NO3－+H2O→5[O]+N2↑+2OH－有机碳→CO2↑＋H2O总方程：4NO－3＋5C＋2H2O→反硝化菌2N2↑＋5CO2＋4OH－脱氮过程为零级反响，反硝化速率与水中硝态氮浓度无关，因此为充分利用水中有机质一般均采用前置缺氧脱氮流程。硝态氮由回流污泥和硝化后的混合液回流提供。物理化学脱氮技术物理化学脱氮技术常见于给水处理和水质要求较高的回用水处理工艺中，主要有氨的吹脱去除、折点加氯和选择性离子交换法等。物理化学脱氮技术一般具有除氨效果稳定、操作简便、易于控制的优点。但也由于受到一次投资、运行费用、适用规模和遗留问题等因素的制约而限制了应用推广。例如，游离氨〔NH3〕易造成二次污染，折点加氯的运行费用也远高于生物脱氮工艺，以致癌物卤代烃为代表的所谓“消毒副产品”即是在含有机污染的水中加氯消毒过程形成的。因此，在大规模水处理工程中不宜采用化学脱氮技术。〔3〕P污染物的去除A：生物除磷机理除磷是通过磷的厌氧释放和好氧吸收两个过程完成的。目前其机理还不完全清楚，但一般认为主要是一种称为〔Acinebacter〕菌群的专性厌氧不动细菌起聚磷除磷作用。另外其它一些微生物种群如假单胞菌〔Pseudomonas〕和气单胞菌〔Aeromonas〕等也均有除磷作用。混合液中的聚磷菌进入厌氧区后会处于压抑状态，消耗细胞内贮存的聚磷产生能量，用于维持生命和吸收来自污水中的可快速生物降解有机物，并在细胞内把有机物转化成聚β羟基丁酸贮存起来。同时，由于聚磷的降解，细胞内多余的磷被释放到液相中。厌氧释放的前提是水中既无分子态氧又无结合氧〔NOx-〕，由于产酸菌的存在，厌氧状态还会使混合液的pH值有所下降。聚磷菌进入好氧状态后降解体内贮存的聚β羟基丁酸，产生大量的能量用于细胞合成，增殖和吸收液相中的磷，并在细胞内将磷转化成聚磷酸盐。在厌氧状态下磷的释放越充分，体内贮存的聚β羟基丁酸也越多，进入好氧状态后磷的吸收量也越大。有试验资料说明，厌氧状态下每释放1mg磷，进入耗氧状态后就可吸收～磷。细胞内吸收了大量磷的高磷污泥最后以剩余污泥的形式排出系统，从而完成除磷过程。B：化学除磷机理目前磷已被列为城市污水环境评价的特征因子，它比污水中含氮更容易诱发水体富营养化。而对磷污染的去除目前除采用生化法外，化学除磷也是有效手段之一。污水中的磷分为无机的正磷酸盐，聚磷和有机磷，经水解和微生物降解后，有机磷和聚磷都转化为正磷酸盐，它在水中呈溶解状，pH保持中性时，多以HPO4－的形式存在，易于通过化学沉淀法形成难溶的金属磷酸盐去除。一般钙盐，铁盐和铝盐等均可作为混凝剂。以铁盐为例，通过投加硫酸铁，使正磷酸盐被置换成难溶的磷酸铁盐，沉淀后随剩余污泥排出系统。反响方程式如下：Fe〔SO4〕3+2PO3－4=2FePO4↓＋3SO42－采用该法除磷理论所需投加的铁离子量与污水中含磷量的摩尔比为～1：，实际应用中为保证除磷率，铁盐投加量都应超过计算值的20～30%，另考虑到OH－等离子会与PO43－争夺Fe3＋产生沉淀，因而工程中控制药量多偏为保守，且宜保持污水pH略偏酸性为好。〔4〕病原微生物污染物的去除细菌在污水二级处理的出水中仍有客观的数量，并存在有如大肠杆菌、寄生虫卵、蛔虫卵等在内的病原微生物，根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》〔GBI8918-2002〕的规定，污水处理厂出水必须进行消毒处理。常用的消毒方法有加氯消毒法、臭氧消毒法、紫外线消毒法等。加氯消毒法主要是投加液氯或氯化合物。液氯是迄今为止最常用的方法，其特点是液氯本钱低、工艺成熟、效果稳定可靠。其缺乏是：由于加氯法一般要求不少于30min的接触时间，接触池容积较大；氯气是剧毒危险品，存储氯气的锅瓶属高压容器，有潜在威胁，需要按平安规定兴建氯库和加氯间。含氯化合物包括次氯酸纳、漂白粉和二氧化氯等。其特点与液氯相似，但危险性小，对环境影响较小，但运行本钱略高。在法国，离海岸较近的局部污水排放口和南部的几个排河二级污水处理厂采用了二氧化氯消毒。臭氧消毒法杀菌彻底可靠，危险性较小，对环境根本上无副作用，接触时间比加氯法小。缺点是基建投资大，运行本钱高。紫外线是近十多年来开展得最快的一种方法。紫外线消毒的主要优点是灭菌效率高，作用时间短，危险性小，无二次污染等。并且消毒时间短，不需建造较大的接触池，建消毒渠即可，占地面积和土建费用大大减少。缺点是设备投资高，灯管寿命短，运行费用高，管理维修麻烦，抗悬浮固体干扰的能力差，对水中SS浓度有严格要求。以上介绍的消毒方法都可以到达消毒目的，在工程选用时，应综合考虑一次投资、运行本钱以及消毒副作用的影响等多方面的因素。2、常用污水处理方法概述〔1〕普通活性污泥法这是国内外污水处理工程中历史最长，使用最广泛的一种方法。主要是通过微生物的吸附作用和代谢作用去除有机污染物〔以BOD和COD表示〕，到达污水净化的目的。该方法具有运行效果可靠，出水水质稳定，管理经验丰富的优势。在国内较大型污水处理厂中采用普通活性污泥法的最多，保持正常运行状态的比例也最大。但由于这种工艺不具有脱氮、除磷的功能，故在对富营养污染物排放有要求得工程中应谨慎采用。〔2〕A-B法〔二段曝气法〕A-B法是“吸附-氧化”二级处理法，在我国有几个城市污水处理厂采用。其主要特点是A段负荷高，抗冲击能力强，B段进行低负荷“精加工”，保证出水水质，非常适合于处理冲击负荷大，浓度高的城市污水，但由于A段去除的有机物较多，BOD/N与BOD/P的比值降低，不利于生物脱氮除磷。该工艺在城市污水处理厂的应用主要针对进水污染物浓度较高的情况。〔3〕氧化沟工艺氧化沟〔OxidationDitch〕又名连续循环曝气池，实际上是由活性污泥混合液在一个首尾连通的曝气沟渠中循环流动而净化污水的工艺。氧化沟是荷兰人二战后为处理小城镇污水开发的。曝气装置只在池长方向一处或几处设置，同时起曝气和混合作用。曝气装置在氧化沟中的布置特点，使氧化沟中溶解氧呈现分区变化，溶解氧浓度在远离曝气装置的某一区域会降低到以下而出现缺氧区。这种在氧化沟内溶解氧、有机物和NH4+-N、NO3-N的浓度梯度十分有利于活性污泥的生物絮凝和生物脱氮。氧化沟中的循环流量很大，进入沟内的原污水立即被大量循环水混合稀释，因此具有很强的承受冲击负荷能力，对不易降解的有机物也有较好的处理效果，不仅可满足BOD、SS的处理要求，还可实现脱氮除磷，其出水水质优于常规活性污泥法。由于氧化沟的水力停留时间与泥龄都很长，悬浮状有机物在沟内可获得较彻底的降解，活性污泥产量少且趋于稳定，一般可不设污泥消化池，只需浓缩脱水即可，这样简化了工艺流程，减少了处理构筑物。由于氧化沟工艺具有出水水质稳定及脱氮除磷等优点，在国外七十年代获得迅猛的开展，据报道国外已经有数千座氧化沟工艺污水处理厂在成功运行。在我国，氧化沟技术正在蓬勃开展，已有数十座氧化沟工艺污水处理厂建成并运行，显示了氧化沟工艺的优越性。目前，国内在建的污水处理厂中，氧化沟是主要工艺之一。型式也多种多样，有合建式，也有分建式，有三沟式，也有两沟式，还有侧沟式，可以说是百花齐放。氧化沟在国内应用很广泛，特别是中小型污水处理厂应用很多。传统概念认为，氧化沟工艺也存在由于其池深较浅〔机械设备限制〕，占地面积较大，电耗较大，基建投资和运行本钱都较高的缺乏。目前随着氧化沟工艺自身的不断完善和专用设备性能的提高，这些问题已经或正在得到解决。〔4〕序批式活性污泥法〔SBR法〕又称间歇曝气法，它的主体构筑物是SBR反响池，污水在池中完成反响、沉淀、滗水、排泥等工序，使处理过程大大简化，SBR法集均化、初沉、生物降解、终沉等功能于一池，污水间歇进入池中，在活性污泥的作用下得到净化，沉淀别离后，上清液滗出池外，各运行工序是在时间上排列的，特别适用于小型污水处理工程，国内中型污水处理工程也有采用该工艺的实例。该工艺具有耐冲击负荷，处理能力强，运行方式灵活，占地省，工艺流程简单等多种优点。缺点是需要的自控水平高，在运行过程中控制和监测装置启闭频繁、人工控制无法完成；而且其设备闲置率高，装机容量大，处理构筑物规模偏大，对于大中型污水处理厂，其投资及运行管理费用较高。SBR工艺已在美国、日本、澳大利亚等国广泛应用于中小型城市污水处理厂，取得了很好的环境效益和经济效益，日本下水道事业团还主编了《序批式活性污泥法设计指南》，指导全国的SBR工艺污水处理厂的设计，对SBR工艺的推广起到巨大的促进作用。SBR工艺有多种型式，在我国已广为人知的有ICEAS工艺、DAT-IAT工艺、CAST工艺等，采用ICEAS工艺的昆明市第三、第四污水处理厂和采用DAT-IAT工艺的天津开发区污水处理厂均已建成投产，正在施工和设计的采用SBR工艺的中小型城市污水处理厂还有很多。但由于SBR工艺存在设备闲置率较高，提升能耗较大，对操作管理人员要求高的问题，一般不在规模较大的污水处理工程中采用。〔5〕曝气生物滤池现代曝气生物滤池是在生物接触氧化工艺的根底上引入饮用水处理中过滤的思想而产生的一种好氧废水处理工艺，70年代末80年代初出现于欧洲，其突出特点是在一级强化处理的根底上将生物氧化与过滤结合在一起，滤池后部不设沉淀池，通过反冲洗再生实现滤池的周期运行。由于其良好的性能，应用范围不断扩大，在经历了80年代中后期的较大开展后，到90年代初已根本成熟。在废水的二级、三级处理中，曝气生物滤池〔biologicalaeratedfilter，简称BAF〕表达出处理负荷高、出水水质好，占地面积省等特点。但是其电耗高，日常药剂费用也高；污泥量相对较大，污泥稳定性较差。在我国目前该工艺应用于城市污水处理厂还处于起步别段，主要针对出水要求特别严格的情况，运行管理经验还比拟的缺乏。〔6〕A2O工艺为了适应去除氮磷的要求，在传统活性污泥法的根底上开展出具有除磷脱氮功能的A2O工艺。这种工艺对于保护水体，防止发生富营养化有着突出的作用，在国外已迅速推广，国内也得到了相当广泛的使用。A2O是厌氧－缺氧－好氧生物脱氮除磷工艺的简称，是通过厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，到达去除有机污染物、脱氮、除磷功能的。在我国目前该工艺广泛应用于城市污水处理厂，取得了良好的运行效果。3、本工程工艺方案的提出污水处理工艺方案的提出，应在掌握不同工艺技术特点的同时，注意与建设工程的具体情况相结合，扬长避短，进行针对性的分析比照，进而加以选择。通过对常用污水处理工艺技术的分析和本工程污水水质的特点，可以认为：传统活性污泥法虽具有技术成熟可靠的优势，但受其对污染物去除种类和程度的制约难以满足本工程的需要；A—B法和曝气生物滤池工艺的特点也难以与本工程的水量、进出水水质情况要求相协调，且存在运行管理复杂的问题。而氧化沟技术、SBR工艺和A2O工艺，技术成熟并能够有针对性地满足本污水处理厂的污染物去除需要，较为适用。经进一步分析，我们认为，SBR工艺虽具有处理水质好、运行灵活稳定、占地面积小等特点，但也存在以下缺乏：受间歇运行模式的影响，设备闲置率较高；受反响池出水方式的影响，水头损失偏大，不利于运行电耗的降低；运行控制水平高，对管理操作人员要求比拟严格。基于以上问题故不宜采用。氧化沟技术和A2O工艺具有应用广泛、可靠、成熟，管理经验丰富，出水水质稳定，且都能达标排放，能够有效去除富营养污染物的特点，与本工程的具体要求较为一致，故本可研报告提出三个工艺方案，并进行深入分析、比拟。根据确定的进水水质和出水水质要求，污水处理工艺应采用二级生物脱氮除磷处理工艺+深度处理。本次设计将生物处理工艺及深度处理工艺进行分别论述。方案一：A2O工艺+深度处理工艺；方案一：改进型氧化沟+深度处理工艺；方案三：卡鲁塞尔2000氧化沟+深度处理工艺。4、二级生物处理工艺方案〔1〕A2O工艺传统意义的A2O工艺即厌氧—缺氧—好氧活性污泥法，即通过厌氧和好氧、缺氧和好氧交替变化的环境完成除磷脱氮反响。该工艺70年代由美国专家在AO除磷工艺的根底上开发而来，是目前国内外应用最为广泛除磷脱氮工艺。带前置反硝化的A2O工艺是在常规A2O工艺前增加一前置的回流污泥反硝化段，通常情况下，全部回流污泥和约10%～50%〔根据实际情况进行调节〕的进水量进入前置反硝化段中，在这里利用局部进水中的有机物作碳源去除回流污泥中的硝酸盐氮，从而为后续厌氧池聚磷菌的释磷创造良好的环境，到达系统在满足反硝化的同时，维持一个较好的生物除磷处理效果。图5图5-1带前置反硝化的AAO除磷脱氮工艺A2O工艺典型处理构筑物包括：粗格栅与进水泵房、细格栅、沉砂池、配水井、A2O反响池、二沉池；还包括回流及剩余污泥泵房、污泥浓缩、脱水机房等泥处理构筑物，鼓风机房，变配电间。〔2〕改进型氧化沟工艺该工艺是在传统A2O工艺根底上，充分吸收氧化沟良好水力特性，并通过改变氧化沟的曝气方式〔外表机械曝气改为水下微孔曝气〕而产生的，此工艺在广东肇庆市污水处理厂中应用，该厂运转至今在出水水质、能耗、占地、运行费、污泥处理、臭气控制、噪声控制等方面都取得了满意的效果。该工程已于2001年7月厌氧池厌氧池缺氧段二沉池好氧段图5-2改进型氧化沟工艺流程简图改进型氧化沟工艺吸收了氧化沟良好水力特性，并引入了微孔曝气，同时曝气器布置方式上做了改进，从而使总氧转移量增大，有效地解决了提高氧利用率并降低能耗问题。此外，在推流方式上，由于采用潜水推进器，由叶轮产生的水流推动直接作用到水中，被推动的水流由下层向上层传递，能量利用效率比拟高。〔3〕卡鲁塞尔〔Carrusel2000〕氧化沟工艺CARROUSEL®〔卡鲁塞尔®〕2000工艺是从众所周知的CARROUSEL®系统开展起来的。由于其特殊的前反硝化区的设计在缺氧条件下，进水与一定量的混合液在CARROUSEL®〔卡鲁塞尔®〕2000中混和〔该量可通过内回流调节〕，通过反硝化作用而实现生物脱氮。为了防止在低负荷活性污泥法系统中可能发生的污泥膨胀现象，在CARROUSEL®〔卡鲁塞尔®〕2000氧化沟前设置了选择池。选择池也称为接触池，在池中〔局部〕回流污泥与富含碳源的原污水混合。经过一段短时间〔一般为10­20分钟〕的接触，污泥的沉降性会得到较大的提高，这就保证了污泥在二沉池中可得到很好的沉淀，从而使出水MLSS含量能够满足要求。为了实现生物除磷，在CARROUSEL®〔卡鲁塞尔®〕2000氧化沟前还设置了厌氧池，主要是利用微生物对磷的超常富集吸收作用而去除污水中所含的磷。由于NO3-N的存在会对生物脱磷过程产生干扰〔一般认为当污水中NO3-N的浓度超过10mg/l时，脱磷作用就会受到影响〕，因此在工艺设计时，将CARROUSEL®〔卡鲁塞尔®〕2000系统作为一个整体，对脱氮和除磷进行了整体的综合考虑。设备配置：曝气设备为表曝机，设备组成简单，无需额外的鼓风机、空气管线及阀门，表曝机的曝气叶轮最大直径达米，配套电机功率可达160kW。曝气设备的充氧效率〔SAE〕，2.1-2.4kgO2/kWh。高于射流曝气但低于鼓风曝气。在整个寿命期内维持稳定；而鼓风曝气系统那么在长期运行后效率有所下降，需更换曝气头。由于采用大功率表曝机而无需其它额外辅助曝气设备，从而设备数量最少。所有曝气设备均可室外安装，曝气叶轮在根本封闭的曝气平台下运转，噪音很低。控制系统：简单的工艺配置产生简单的控制模式，仅需对为数不多的表曝机运行进行控制就可掌控工艺状况。控制系统可以根据不同的进水条件及运行条件〔如水温的波动等〕进行工艺控制以到达出水所需的要求。采用变频器可以控制立式表曝机的转速从而提供与进水负荷相应的供氧量以防止浪费，节约能源。以上所有控制功能被融入CARCon®〔卡控〕系统－一个卡鲁塞尔®2000系统专用的多变量智能自动控制器，是基于世界范围内大量卡鲁塞尔®氧化沟的运行经验和数据开发研制而成。它确保了系统的处理效果和满足出水要求并且节约了能源消耗。系统维护工作量：由于采用大功率的表曝机从而使设备量最少，加之表曝机巩固耐用，故障率极低，因而设备维护工作量非常少。日常只需检查齿轮箱油油位和常规检视。2~3年更换一次齿轮油。而这些工作都可在曝气平台上方便地进行。CARROUSEL®〔卡鲁塞尔®〕2000氧化沟工艺的主要处理构筑物包括：粗格栅与进水泵房、细格栅沉砂池、厌氧池、氧化沟、二沉池等水处理构筑物；还包括回流及剩余污泥泵房、污泥浓缩、脱水机房等泥处理构筑物。三方案工艺特点比拟，见表5-2。表5-2工艺比照表比拟工程方案一：A2O工艺方案二：改进型氧化沟工艺方案三：卡鲁塞尔氧化沟工艺工艺可靠性成熟可靠成熟可靠成熟可靠除磷、脱氮能力厌氧段，除磷效果好前置缺氧，反硝化效率较高厌氧除磷效果好；前置缺氧，反硝化效率较高，脱氮效果可靠。厌氧除磷效果好；前置缺氧，反硝化效率较高，脱氮效果可靠。出水水质出水水质好且稳定出水水质好且稳定出水水质好且稳定充氧方式鼓风曝气，效率高鼓风曝气，效率高机械外表曝气，效率低污泥内回流内回流比大，能耗高池内回流，能耗较低池内回流，能耗较低池型对冲击负荷较敏感推流＋完全混合。抗冲击负荷能力强。推流＋完全混合。抗冲击负荷能力强。占地面积有效水深较大，占地小有效水深小，占地偏大有效水深小，占地偏大运行费用运行费用较为经济运行费用低偏高维护管理维护管理较复杂维护管理复杂维护管理方便基建投资适用于任何规模，投资较低。规模较大时投资较低，规模小时投资较高规模较大时投资较低，规模小时投资较高四、三级处理工艺方案论证1、三级处理工艺比选经过二级生物处理多余的生物污泥在沉淀池中经沉淀池固液别离，从净化后的污水中除去，然而二级生物处理可以到达《城镇污水处理厂污染物排放标准》〔GB18918-2002〕一级B的出水要求，但是仍然达不到一级A的现行排放要求。因此需要选择适宜的三级处理工艺对二级处理出水进行再处理。三级处理可进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。目前三级处理主要方法有生物脱氮除磷法、混凝沉淀法、物理过滤法、活性炭吸附法、离子交换法和电渗分析法等。生物脱氮除磷法、混凝沉淀法与物理过滤法可将二级生物处理出水处理到达标排放标准，而活性炭吸附法、离子交换和电渗析法是处理高品质再生水的工艺。因此本工程三级处理工艺对生物脱氮除磷法、混凝沉淀法与物理过滤法三种工艺进行论证。〔1〕生物脱氮除磷曝气生物滤池是20世纪80年代末在普通生物滤池的根底上,借鉴给水滤池工艺而开发的污水处理新工艺，曝气生物滤池是在生物反响器内装填高比外表积的颗粒滤料，以提供微生物膜生长的载体，并根据污水的不同流向分为下向流或上向流,污水由上向下或由下向上流过滤料层，在滤料层下部鼓风曝气,空气与污水逆向或同向接触，使污水中的有机物和填料外表生物膜通过生化反响得到去除，滤料同时起到物理过滤作用。曝气生物滤池最大的特点是集生物氧化和截留悬浮固体于一体，节省了后续二次沉淀池和污泥回流,在保证处理效果的前提下使处理工艺简化、有有机负荷高、占地面积小、投资少、氧传输效率高、出水水质好等特点，采用曝气生物滤池处理工艺与常规处理工艺相结合对有机物、SS、氮及磷的去除具有良好的效果。〔2〕混凝沉淀混凝沉淀法是利用混凝剂对污水进行净化处理的一种方法。混凝沉淀法中，絮凝和沉析都是极为重要的，但絮凝是用于改善沉淀池的沉淀效果，而沉析那么用于污水中溶解性磷的去除。如果利用沉析工艺实现相的转换，那么当向污水中投加了溶解性的金属盐药剂后，一方面溶解性的磷转换成为非溶解性的磷酸金属盐，也会同时产生非溶解性的氢氧化物(取决于PH值)。另一方面，随着沉析物的增加及较小的非溶解性固体物聚积成较大的非溶解性固体物，使稳定的胶体脱稳，通过速度梯度或扩散过程使脱稳的胶体互相接触生成絮凝体。最后通过固—液别离步骤，得到净化的污水和固一液浓缩物(化学污泥)，到达化学除磷的目的。混凝剂通常有无机高分子絮凝剂、有机高分子絮凝剂和生物高分子絮凝剂3大类。目前，在水处理方面应用最为广泛的是无机高分子絮凝剂中的聚铝盐和复合型聚铝盐。聚合氯化铝〔PAC〕、聚合硫酸铝〔PAS〕是应用最广泛的两种聚铝盐，其生产工艺成熟，生产原料来源广泛。实验证明，PAC对污水具有高效的絮凝效果，不仅去浊率高，对原水的pH值影响小，处理后水的色度好，可作为污水回收处理的絮凝剂。用其处理污水除磷和除COD〔化学需氧量〕效果良好〔除磷度低于mg／L、COD低于6mg／L〕。〔3〕物理过滤在常规水处理过程中，过滤一般是以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水质进一步改善的工艺过程。滤池有多种形式，目前常用的池型有四阀滤池、虹吸滤池、移动罩滤池、V型滤池及转盘滤池等，上述滤池虽构造形式不同，但从过滤机理上都属于物理过滤的范畴。V型滤池系统和转盘滤池作技术经济比拟。V型滤池是法国得利满公司开发研制的均质深层截污过滤技术。20世纪70年代后在国际上得到推广，我国1990年12月在江苏南京上元门水厂10万m3/d的扩建工程中首次采用。近十几年来，全国新建和扩建的数百座水厂中采用了这种滤池。V型滤池的特点是：滤池出水阀可随水位变化不断调整开启度，使池内水位在整个过滤周期内保持不变，滤层不出现负压，到达恒水位等速过滤；气水反冲洗和原水水平扫洗的反冲洗方式，在滤料微膨胀的条件下可更有效地清洗滤池，增强了冲洗效果。图5-3普通过滤工艺流程转盘滤池是一种最新型的过滤方式。它突破了传统滤池占地面积大、能耗高等弊端，实现了连续过滤。转盘滤池具有如下特点：1、转盘滤池在反清洗的时候可以正常过滤，系统不需要停机；2、装机功率低。相比传统砂滤和普通纤维滤池,转盘滤池的装机功率只是他们的1/20；3、占地面积小、过滤面积大。由于滤盘的垂直分布，让转盘滤池在很小的平面上得以实现很大的过滤面积。相比传统砂滤等节约占地80%以上，相比其他转盘节约占地40%以上；4、水头损失小，在转盘滤池内部水头损失一般只有米；5、附属设备少、投资小。转盘滤池只由过滤转盘、反抽吸装置、排泥装置构成，附属设备少。相比其他滤池庞大的土建投资和设备投资，转盘滤池设备更具备经济优势；6、自动化程度高。转盘滤池采用PLC控制箱，整个系统全自动化运行,不需要人工看守；7、出水效果稳定。转盘滤池采用的滤布孔径非常小，保证了出水的水质和稳定性。同时使用者可以根据不同的出水要求选择不同密度和型号的滤布，以实现满足不同进出水要求。图5-4转盘过滤工艺流程由于本工程用地的限制以及转盘滤池优异的过滤功能。因此本工程推荐使用转盘滤池。通过增加机械混合絮凝反响池，可以去除二级处理出水大局部污染物。2、消毒方案污水处理厂二级处理后出水中含有大量的致病细菌和寄生虫卵。根据国家《城市污水处理及污染防治技术政策》关于“为保证公共卫生平安，防治传染性疾病传播，城市污水处理设施应设置消毒设施。”的规定，处理厂出水应进行消毒处理。目前国内主要的消毒方法有液氯消毒、二氧化氯消毒和紫外线消毒和臭氧消毒等几种方式，下文对这几种消毒方式进行比拟。液氯消毒液氯溶于水后，产生次氯酸〔HOCl〕，离解出OCl-，利用OCl-极强的消毒能力，杀灭污水中的细菌和病原体。液氯消毒效果可靠，投配设备简单，投量准确。造价及运行费用均较低，但在平安方面存在潜在的危险性，且由于水中成分复杂，可能形成对水生物有害的物质。液氯消毒系统主要有加氯机，氯瓶及余氯吸收装置组成。二氧化氯消毒二氧化氯是一种介于氯和臭氧性能之间的氧化剂和广普型的消毒剂，它对水中的病原微生物，包括病毒、细菌芽孢等均有较高的杀死作用。二氧化氯只起氧化作用，不起氯化作用，不会生成有机氯化物；消毒运行灵活，杀菌能力强，消毒效力持续时间较长，效果可靠，具有脱色、助凝、除氰、除臭等多种功能，不受污水pH值及氨氮浓度影响，消毒杀菌能力高于氯，但缺点是必须现场制备，原料具有腐蚀性，需化学反响生成，操作管理要求较高。紫外线消毒紫外线消毒以紫外光方式杀毒，细菌受紫外光照射后，紫外光谱能量为细菌核酸所吸收，使核酸结构破坏，从而到达消毒的目的。其方法适用范围广，速度快，效率高，不影响水的生物性质和化学成分，无副产物，不增加水的臭和味，操作简单，便于管理，易于实现自动化，但紫外线消毒无持续消毒作用、紫外光需照透水层才能起到消毒作用，即对水中悬浮物质含量有一定要求，一次性投资较大，电耗较高。臭氧消毒臭氧是一种优良的消毒剂，其杀菌效果好，且一般无有害副产物生成。但目前臭氧发生装置的产率通常较低，设备昂贵，安装管理复杂，运行费用高，而且臭氧在水中溶解度低，衰减速度快，为保证管网内持续的杀菌作用，必须和其他消毒方法协同进行。几种消毒方式的比拟表5-13为几种最常用的消毒技术的综合因素比拟。表5-3几种最常用的消毒技术的综合因素比拟表液氯二氧化氯臭氧紫外线消毒效果较好好好较好除臭去味无作用较好较好无作用PH的影响较大较小小无水中的溶解度高很高较低无THMs的形成〔致癌物质〕极明显无当溴存在时有无水中的停留时间长长短短消毒效果持续性有一般少无杀菌速度中等快快快等效条件剂量较多少较少－处理水量大大较小大使用范围广广水量较小广〔悬浮物较少〕氨的影响较大无无无原料易得易得－－管理简便性较简便较简便复杂简便操作平安性不平安不平安平安－自动化程度一般一般较高较高投资低一般高较高设备安装较复杂较复杂复杂简便占地面积大大大小电耗低一般高一般运行费用低一般高一般维护费用低较低高较高二次污染一般较小小无平安性一般一般一般平安消毒设施占地较大较大一般小通过上述分析比拟可知，各种消毒工艺均有优缺点，尽管紫外线消毒法一次性投资相对较高，但其具有占地面积小、杀菌效率高、平安、无二次污染、运行管理简单等优点。同时污水厂三级处理出水的透光率大于65%的实际情况，在低压灯管紫外线消毒的使用范围内。故本工程的污水消毒工艺推荐采用紫外线消毒工艺。3、化学除磷方案污水除磷主要有生物除磷和化学除磷两种工艺。对于城市污水一般采用生物除磷为主，必要时辅以化学除磷的工艺，以确保出水的磷浓度在排放标准以内。混凝剂的投加点化学除磷根本上都与生物处理工艺相结合。生物处理工艺与化学处理工艺的先后位置，对化学除磷效果有重要的影响，其排列顺序有以下三种。预沉淀除磷——在初沉池前投加化学药剂，通过排除初沉池的污泥到达除磷的目的。同时沉淀除磷——在曝气池前、曝气池内或曝气池后投加化学药剂，通过排除二沉池的剩余污你除磷。后沉淀除磷——在二沉池后投加化学药剂，需另建化学混合、絮凝及别离设施〔化学处理沉淀池〕。化学预沉淀除磷在初沉池前投加化学药剂，沉淀物的排除在初沉池中，由于化学反响为综合反响，加药量大，从而导致污泥量大幅度增加，同时也去除了污水中较多的有机物，对后续生物脱氮不利，所以一般不予推荐。同时沉淀除磷方法可以利用二沉池作为沉淀区，不需要增加额外的构筑物，可以保证充分的混合和足够的混凝剂水解絮凝时间，该种方式目前应用比拟广泛。二沉后化学除磷可以使药剂得到充分的利用，但是需要增加后续反响池和三级沉淀或过滤池，由于本工程出水水质要求高，深度处理工艺已经建有混凝、沉淀、过滤设施，因此推荐采用后沉淀除磷的方式。混凝剂的选择常用于除磷的的金属盐有三种，钙盐、铁盐和铝盐。钙盐从磷酸钙溶解度曲线可以看出，pH必须调节到较高值才能将残留的溶解磷浓度降到较低的水平，这一特性已被大量的石灰法化学除磷实践所证实。污水碱度所消耗的石灰量通常比形成磷酸钙类沉淀物所需的石灰量大好几个数量级，因此石灰法除磷所需的石灰投加量根本上取决于污水的碱度，而不是污水的含磷量。石灰除磷的产泥量非常大，而且经过石灰除磷的污水需要采取pH调节措施，工艺复杂。所以石灰除磷工艺很少用于城市污水处理厂。铁盐常用于污水化学除磷的铁盐包括三氯化铁、氯化亚铁和硫酸亚铁三种。由于铁盐具有腐蚀性，所以在处理、储存和投加过程中需要特别小心，以防止人身伤害以及钢铁和混凝土的过快腐蚀和严重腐蚀。铁盐还会加重水的色度，影响感观。因铁盐投入水中会不断产生H+，从而消耗水中的碱度。铝盐碱式氯化铝又称聚合铝，分子式为［Al2〔OH〕nCl6-n］m，简写PAC，是三氯化铝和氢氧化铝的复合盐，为无机高分子化合物，净化效率高，耗药量少，本钱低，适用pH范围宽，水温适应性强，设备简单，使用时操作简便，腐蚀性小，劳动条件好，本钱较三氯化铁低。实践说明聚合氯化铝的作用包括电中和脱稳、吸附架桥以及网补沉淀等。实验说明，聚合氯化铝不仅对除磷有较好的效果，同时对有机物的去除优于其它药剂。综上所述，本工程采用后置沉淀的投药方式，药剂采用铝盐。五、污泥处理工艺方案1、污泥处理处置目标污泥处理是指污泥经单元工艺组合处理，到达“减量化、稳定化、无害化”目的的全过程。污泥处置是将处理后的污泥，弃置于自然环境中〔地面、地下、水中〕或再利用，能够到达长期稳定并对生态环境无不良影响的最终消纳方式。从这一意义上出发，污泥处置是最终目标，污泥的处理是前提和准备。污泥处理包括污泥的厌氧或好氧消化、浓缩、脱水和干化。污泥处置包括污泥卫生填埋、燃烧和农林土地、工业利用等。2、污泥量本工程污水处理产生的污泥量为：剩余污泥量4t/d，含水率92%；脱水污泥为T/d，脱水后含水率80%。3、污泥处理方案确实定《城镇污水处理厂污染物排放标准》〔GB18918-2002〕中规定：城镇污水处理厂的污泥应进行稳定化处理，经稳定化处理后应到达下表的规定。表5-4污泥稳定化控制指标稳定方法控制工程控制指标厌氧消化有机物降解率〔%〕＞40好氧消化有机物降解率〔%〕＞40好氧堆肥含水率〔%〕＜65有机物降解率〔%〕＞50蠕虫卵死亡率〔%〕＞95粪大肠菌值＞污泥处理方法的选择与污水处理方案、规模、当地条件、环保要求、运行费用、维护管理及污泥处置方法等因素有关。本工程选择的污水处理工艺泥龄较长、污泥性质稳定，污泥处理可采用直接浓缩、脱水的方法处理，脱水后的污泥含水率到达80%以下。由于本污水处理厂产生的污泥量较少，假设进行干化、燃烧处置，一次投资及长期运转费用均较高；而进行填埋是最常规的无害化处置方式，因此污泥拟由天津雍泰生活垃圾处理进行填埋。六、除臭方案目前，污水处理厂治理恶臭气体的主要方法有物理法、化学法和生物法三类。其中物理法主要包括稀释法、吸附法等；化学法包括吸收法、燃烧法等；生物法包括生物制剂法、生物过滤法、填充塔式生物脱臭法和生物洗涤法等。对目前常用的处理方法进行分析和比拟，如表5-5所示。表5-5各种除臭工艺比拟表工艺名称适用范围优点缺点去除效果活性炭吸附低浓度臭气和脱臭的后处理初期投资比拟低，维护容易而被广泛应用活性炭吸附到一定量时会到达饱和，就必须再生或更换活性炭，因此运行本钱较高脱臭效果良好湿式化学吸收排放量大、高浓度的臭气排放场合反响速度快、反响温度低、平安高效、运行可靠、占地相对最小配备较多的附属设施，运行管理较为复杂，运行费用较高与药液不反响的臭气较难去除，效率较低燃烧法当废气的质量浓度超过1500×10-6时，燃烧法是唯一有效的方法净化效率高、操作简单、动力消耗少建设投资和运行管理费用都很高，高浓度臭气处理用直接燃烧法是有效的。针对高浓度臭气处理有效活性污泥曝气法适用于臭气浓度低、氧气浓度高的气体设备投资、维护管理费较少需注意鼓风机与配管等的防尘和腐蚀保护，活性污泥有异味能有效去除高浓度气体土壤脱臭适用于臭气浓度低以及土地充裕的地方土壤法具有设备简单，运行费用极低，维护操作方便的优点高浓度或浓度变化较大的臭气方面，不太充分，占地较大降解难溶性恶臭成分有效生物过滤法适用于各种恶臭成分的降解处理管理维护容易、运行费用较低、脱臭效果好，对高浓度臭气均具有很强的适应性生物滤池的缺点是占地较大对污水处理过程产生的富有N、S成分臭气的处理效果优良植物提取液喷淋除臭技术非常适用于臭气收集较困难的场所。占地面积小，无二次污染，建设费用小。可间歇运行。提取液需要进口，运行费用较高，除臭效果受天气影响较大。去除效果较好由上表可以看出物理化学除臭法设备繁多、工艺复杂、二次污染后再生困难、后处理过程复杂，能耗大等缺点；植物提取液喷淋法除臭效果较好，一次性投资较低，在一些臭气较难收集的场所具有很大优势。而生物过滤法脱臭效果好，适用于各种恶臭成分的降解处理，管理维护方便简单，且运行本钱较低。综合处理效果与本钱因素，同时考虑到本工程是新建工程，臭气收集系统可以随构筑物土建同时施工，因此，本工程推荐生物过滤除臭法。除臭设施采用预留用地，以后污水处理厂运行运行后空气检测情况决定是否进行建设。生物过滤法是将收集到的臭气在适宜的条件下通过长满微生物的固体载体〔滤料〕，气味物质先被填料吸收，然后被填料上的微生物氧化分解，完成臭气的除臭过程。固体载体上生长的微生物承当了物质转换的任务，因为微生物生长需要足够的有机养分，所以固体载体必须具有高的有机成分。要使微生物保持高的活性，还必须为之创造一个良好的生存条件，比方：适宜的湿度、pH值、氧气含量、温度和营养成分等。生物过滤法〔即生物滤池除臭法〕主要包括污染场所密封系统、臭气收集及输送系统和生物滤池。生物过滤法的工艺流程见图5-5。图5图5-5生物过滤池工艺流程图本工程除臭采用预留的方式，后期根据实际产生的臭气味道、及气味量再行设计。方案一：A2O工艺总体流程污泥污泥外运二次沉淀池机械混合反响池紫外消毒渠污泥泵房均质池粗格栅及进水泵池细格栅及旋流沉砂池A/A/O生化反响池中间提升泵站污泥浓缩脱水机房加药间絮凝过滤、转盘滤池回流污泥进水剩余污泥至均质池出水污泥紫外消毒渠出水排至龙凤河中间提升泵站机械混合反响池污泥紫外消毒渠出水排至龙凤河中间提升泵站机械混合反响池加药间D型滤池粗格栅及进水泵池进水细格栅及旋流沉砂池A/O氧化沟厌氧池外运二次沉淀池污泥泵房均质池污泥浓缩脱水机房回流污泥剩余污泥至均质池方案三：卡鲁塞尔氧化沟工艺总体流程污泥污泥外运回流污泥进水剩余污泥至均质池出水二次沉淀池机械混合反响池紫外消毒渠污泥泵房均质池粗格栅及进水泵池细格栅及旋流沉砂池卡鲁塞尔氧化沟中间提升泵站污泥浓缩脱水机房加药间D型滤池厌氧池七、方案比拟选择1、建、构筑物比拟为便于对两个方案进行全面的技术经济比拟，下文将分别对这两个方案的整个工艺流程进行详细的工艺计算。三个方案中的各单体构筑物设计详见表5-6。序号构筑物方案一方案二方案三A2O工艺改进型氧化沟工艺卡鲁塞尔氧化沟工艺污水处理区1粗格栅间单格尺寸：L×B×H=××地上，地下〔按进水水位地下考虑〕共2格设备：1.回转式粗格栅2台B=800mmb=15mm2.无轴螺旋输送机1台L=N=2.2kW3.方形镶铜铸铁闸门4台b×h=800×8004.圆形镶铜铸铁闸门1台Ø=15002进水泵房构筑物：L×B×H=××地上，地下1座设备：1.潜水污水泵3台〔2用1备，1台变频〕Q=100l/sH=15mN=22kW2.起重机1台T=2t3细格栅间单格尺寸：L×B×H=××共2格设备：1.固液别离机2台B=800mb=2.无轴螺旋输送机1台L=3.叠梁闸4台b×h=900x9004旋流沉砂池构筑物：Φ×H=2430mm×2设备：1.搅拌器2套2.砂水别离器1台Q=54m3.吸砂泵2台〔1用1备〕Q=54m4.闸板阀7台b×h=700×7006选择池池数：1座，与厌氧池合建；尺寸：设备：污泥分配槽1套；潜水搅拌器，3套7厌氧池池数：1座，尺寸：××池数：1座，尺寸：××设备：潜水搅拌器，3套设备：潜水搅拌器，3套停留时间：停留时间：9A2O反响池/氧化沟池数：2座单池尺寸：××参数：总泥龄：悬浮固体浓度：3000~4000mg/l污泥负荷：5/kgMLSS产泥率：5停留时间：混合液回流比：50-150%总有效池容：V=9120m设备：1、盘式曝气头5530个2、内回流泵8台〔4用4备〕Q=80L/SH=1m3、潜水搅拌器10台D=320mm数量：1座单座尺寸：60.0×28.0×参数：污泥龄：天悬浮固体浓度：3000~4000mg/l污泥负荷：5/kgMLSS污泥产率0.0.65kgSS/kgBOD5停留时间：混合液回流比：200%总有效池容：V=7056m设备：1、曝气头1500个2、潜水推进器4台3、内回流门1台数量：1座单座尺寸：参数：污泥龄：14天悬浮固体浓度：3000~4000mg/l污泥负荷：5/kgMLSS污泥产率0.67kgSS/kgBOD5停留时间：混合液回流比：200%总有效池容：V=7812m设备：1、表曝机6台、2台变频2、潜水推进器4台10二沉池池数：2座单池外表积：A=400m外表负荷：约3/m2.h池数：1座池径：D=30m外表负荷：约0.76~3/m2.h池数：1座池径：D=30m外表负荷：约0.76~3/m2.h设备：2/3桥刮泥机，设备：2/3桥刮泥机，11回流及剩余污泥泵房尺寸：回流污泥泵3台〔2用1备〕流量Q=127l/s，扬程H=剩余污泥泵2台〔1用1备〕流量Q=24/s，扬程H=10m电动葫芦：1台同方案一同方案一13机械混合反响池构筑物：钢筋混凝土池2座尺寸：L×B×H=××4.0m分5格设备：1.垂直轴式浆板搅拌器5台N=2kW同方案一同方案一14转盘滤池构筑物：1座同方案一同方案一尺寸：L×B×H=××设备：转盘过滤器1套最大处理能力975m3直径16紫外线消毒渠构筑物：钢筋混凝土池1座尺寸：L×B×H=××设备：紫外线消毒装置1套功率20kW同方案一同方案一17鼓风机房尺寸：L×B×H=××同方案一同方案一设备：鼓风机3台〔2用1备〕Q=53Nm3/minP=0.06MpaN=90kW污泥处置区18污泥均质池数量：1座尺寸：设计参数：停留时间设备：潜水搅拌机1台19污泥浓缩脱水机房、加药间数量：1座尺寸：1.污泥脱水机1套处理量210KgDS/hN=1+0.75kW2.污泥给料泵2套〔1用1备〕Q=10~25m33.PAC加制备装置1套Q=0~5kg/hN=0.75kW4.PAM投加制备装置1套Q=0~5kg5.螺旋输送机〔水平〕1套Q=5m36.螺旋输送机〔倾斜〕1套Q=5m37.起重机1套t=3tN=3.1+0.52kW厂前区20综合楼二层，建筑面积600平方米同第一方案21变电间尺寸：同第一方案22配电间尺寸：同第一方案23传达室占地20平米同第一方案24紫外线消毒设备间20平米同第一方案2、经济比拟根据工艺设计进行了两种方案的投资估算和运行本钱分析见附表。工程主要技术经济指标详见表5-7。表5-7工程主要技术经济指标方案一方案二方案三工程总投资〔万元〕228912977年总本钱费用〔万元〕573单位生产本钱〔元/m3〕1.041.336单位水量电耗〔3〕50.6857一期占地面积〔亩〕203030技术评价优点运行稳定，经验多，曝气效率高，电耗低，占地小。运行稳定，经验多，曝气效率高，电耗低，占地小。流程简单，管理简便，运行较稳定，经验较多，可省去鼓风机房和曝气头以及其管道系统缺点构筑物少，设备较多，维护量较少微孔曝气器效率高构筑物较多，设备较多，维护量较大微孔曝气器效率率高曝气效率低；占地稍大3、技术比拟综合比拟3个二级生物处理方案和深度处理方案的各项指标，得出结果如下：3个方案在技术上均可行，都能满足出水的水质要求。A2O工艺运行稳定可靠，有大量成熟的运转经验；改进型氧化沟在运行可靠性方面与氧化沟有着相同的特点。A2O工艺占地面积小，氧化沟占地面积较大。A2O工艺曝气效率较高；卡鲁塞尔氧化沟曝气效率较低，能耗高，改进型氧化沟曝气效率与A2O工艺相当，氧利用率高。经以上的分析比拟，由于污水处理厂收水主要为生活污水，水质、水量比拟稳定，同时本工程建设征地面积较小，而且A2O工艺在占地规模、投资和运行费用上较氧化沟工艺具有优势，故本工程推荐定A2O+深度处理方案为优选方案。第六章污水处理厂工程设计一、厂址的选择与确定1、污水处理厂选址原那么污水处理厂的建设应选在城镇水体的下游；污水处理厂