陕西省某市城市污水处理厂项目可行性研究报告

'陕西省某市城市污水处理厂项目一前言某市地处陕西省关中平原中部，介于东经108017’49”—108037’7”，北纬34012’15”—34026’53”。东依咸阳市秦都区，南接周至县、户县，西邻武功县，北靠礼泉县。全市东西最大距离28.8公里，南北最大距离为22.9公里，国土面积为508.5平方公里。从地理位置上看某市是通向周边各个县市的重要通道，在未来必定有很好的发展潜力，同时在不断的促进周边各县市经济的发展的。改革开放以来，某市随着改革开放政府政策的不断完善和扶持，某市整体经济发展水平有了很大的提高。然而城市基础设施的建设却赶不上经济发展的步伐，城市现状污水系统不完善，有些地段还没有敷设排水管道，给居民生活带来不便。已建管道，遇有管理不善，局部排水存在不通畅。已建排水明渠，由于缺乏必要的防渗处理和合理的规划管理，造成对城市地下水有一定的污染，同时地表收集的污水又直接排入渭河内，污染了渭河的水质，影响了整个城市的环境。根据某市政府及环保部门的相关规定，某市兴建污水处理厂后，完成某市的污水处理任务，最终出水排放到渭河的水质达到国家GB8978—1996《污水综合排放标准》的二级标准。应实现的水环境目标：全市水污染问题有所改善，流域水体质量明显提高。为了提高环境质量，保护居民身体健康、改善投资环境，努力形成环境优美，人与自然和谐相处的城市生态环境，促进某市的城市环境、经济和社会持续、协调发展，实现某市国民经济和社会发展“十一五”计划和远景目标。省、市两级政府高瞻远瞩，决定兴建某市污水处理厂，特编制本可行性研究报告。深圳市某环保科技有限公司对某市污水处理厂工程进行可行性研究。本研究通过对某市水环境现状与发展趋势的分析，提出适宜某市城市发展规划的城市污水厂建设方案，以期控制水环境污染，保障经济可持续发展。本研究报告在编制过程中得到了陕西省水污染治理指挥部办公室、某市环保局、某市水务局等有关部门及单位的大力支持和协助，在此表示衷心感谢。2概述2.1项目名称和建设单位Ø项目名称：某市污水处理厂建设工程39 Ø建设地点：Ø委托单位：陕西省某市水污染治理办公室Ø编制单位：2.2项目目的、任务、设计依据、设计资料和设计范围2.2.1项目目的深圳市某环保科技有限公司对某市污水处理厂工程进行可行性研究。本研究通过对某市水环境现状与发展趋势的分析，提出适宜某市城市发展规划的城市污水厂建设方案，以期控制水环境污染，保障经济可持续发展。Ø处理目标执行《污水综合排放标准》的二级标准。Ø工程目标构筑物设计使用年限不低于50年，主要工艺设备设计使用年限不低于20年；污水处理厂技术先进、高效、能耗低、运行稳定可靠、维修次数少；在设计使用年限内，所选处理方案的建设投资成本及将来的运行维护成本的折现值最低。Ø财务目标从使用者身上收取的污水处理费能满足污水处理厂的建设、维持保本微利及将来的可持续性服务。Ø社会目标通过消减服务区域内的污染物从而改善和提高人们的生活环境质量，并且改善城市水体景观，同时消减经济发展与水环境污染的矛盾。2.2.2任务参照建设部颁发的《市政工程设计技术管理标准》的要求，本可行性研究报告的主要任务是：Ø某市污水处理厂工程服务区现状资料调查分析Ø污水处理厂工程服务区范围内污水量预测Ø分期建设规模的确定Ø设计进水水质和处理出水水质的设定Ø污水处理厂厂址论述Ø污水、污泥处理工艺选择39 Ø污水处理处理厂设计Ø管理机构、劳动定员及建设进度的构想Ø投资估算及资金筹措Ø经济评价2.2.3编制原则Ø贯彻之行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法规、规范及标准。Ø采取分部实施，近期、远期结合的方针，充分发挥建设项目的社会效益，环境效益和经济效益。Ø根据设计进水水质和出厂水质要求，所选污水处理工艺力求技术先进、可靠、处理效果好、节省投资的处理新工艺、新技术、新设备和新材料，确保污水处理效果，减少工程投资及日常运行费用。Ø采用先进的节能技术，降低工程基础建设投资，降低能耗和生产成本，提高管理水平。Ø妥善处理和处置污水处理过程中产生的栅渣、沉沙和污泥，避免造成二次污染。Ø确保工程的可靠性及有效性，提高自动化水平，降低运行费用，减少日常维护检修工作量，改善工人操作条件。Ø采用双回路电源保证污水处理系统正常运行，且污水厂运行设备有足够的备用率。Ø在污水厂征地范围内，厂区总平面布置力求便于施工、便于安装和便于维修的前提下，使各处理构筑物尽量集中，节约用地，扩大绿化面积，并留有发展余地。使厂区环境和周围环境一致。Ø积极创造一个良好的生产和生活环境，把速水处理厂设计成为现代化的园林式工厂。Ø按现行有关规定，结合地方实际情况进行投资估算和经济分析。2.2.4编制依据资料Ø《某市城市总体规划说明书》，陕西省城乡规划设计院，2002年12月编制。Ø39 《关于某市城市污水厂处理项目建议书的批复》，陕西省发展计划委员会文件，陕计投资：（2002）655，2002年7月。2.2.5设计范围2.2.5.1编制范围根据委托书的要求，本可行性研究报告由深圳市某环保科技有限公司公司负责编制，工程服务范围为陕西省某市城区污水渭河流域。编制内容主要为：Ø污水处理厂厂址选择；Ø污水处理厂污水量预测及规模确定Ø某市污水处理厂污水污泥工艺流程选择与论证；Ø某市污水处理厂近期建设工程工艺方案设计及相关专业方案设计；Ø某市污水处理厂近期建设工程投资估算及经济评价；2.2.5.1编制年限编制年限为：近期2010年，远期2020年。2.3城市概况2.3.1区位与自然条件2.3.1.1地理位置某市地处陕西省关中平原中部，介于东经108017’49”—108037’7”，北纬34012’15”—34026’53”。东依咸阳市秦都区，南接周至县、户县，西邻武功县，北靠礼泉县。全市东西最大距离28.8公里，南北最大距离为22.9公里，总国土面积为508.5平方公里。从地理位置上看某市是通向周边各个县市的重要通道，在未来必定有很好的发展潜力，同时在不断的促进周边各县市经济的发展的。2.3.1.2地形地貌某市市域地势北高男低，由渭河平原和渭北黄土台塬两大部分组成，其中平原占总土地面积的63.9%。海拔高度为390—541.8m；渭河平原因渭河干流切割而形成一、二、三级阶地。阶地发育完整，阶面平坦、宽阔，呈梯形倾向渭河，渭北黄土台塬高地向南呈微倾斜与三级阶地相接。台塬塬面平整，南缘因水土流失侵蚀左右而形成一些狭小的沟壑。2.3.1.3气候特征39 某市属于暖温带主湿润、半干旱大陆性季风气候，四季分明，雨热同季、日照充足；年平均气温13.1℃，七月份平均气温26.4℃，极端气温为42.2℃，元月平均气温为—0.9℃，极端最低气温为—19.9℃。年日照数为2065.2小时。无霜期平均为218天，年平均降水量588mm，多集中在7—9月份。主要灾害性天气有干旱、连阴雨、暴雨等。2.3.1.4境内水系渭河沿南端流经某市域，全长30.5km。地下水属渭河水洗。沿黄土台塬坡下，东西有地层断裂缝涌出泉水八处。北部店张凹地属泾河流域，全境为低产径流区。地下水主要类型为潜水，含水量甚为丰富，北部黄土台塬区水位埋深30~65m，单位涌水量1.5~2.5m3/h.m；渭河河谷二级阶地水位埋深约6—18m，三级阶地水位埋深15~30m，单位涌水量20—40m3/h.m；地下水主要受大气降水补给，流向为西北—东南，与地形相吻合，含水岩组厚度由南向北渐减，水量也渐减，水质良好、矿化度0.51g/L，PH值7.3—7.5，硬度20—30，主要为HCO3—Na—Mg类型水，对混凝土无侵蚀作用。地下水的另一类型为承压水，北部黄土台塬区水位埋深30~65m，单位涌水量2~8m3/h.m；渭河河谷阶地水位埋深约为4—14m，单位用水量10~26m3/h.m；流向平行渭河，主要是受渭河补给，其次是大气降水补给，埋深由南向北加深，含水岩组一样，且厚度递减，矿化度0.2—0.3g/L，属HCO3—Na—Mg类型水，对混凝土无侵蚀作用。工程所在地属黄河流域渭河水系。某市具有地热资源，储量丰富，现已有部分单位计划开采地下热水。2.3.2区域社会经济概况改革开放以来，特别是进入“九五”时期以来，某市的经济和社会发展取得了很大的成就，2002年某市实现的国内生产总值为25.5亿元（当年价，下同），2002年底人均国内生产总值为4594元，财政支出1.6456亿元，社会消费品零售总额为4亿元，农民人均纯收入为1931元，乡镇企业总产值为44.91亿元，2002年全市有普通中学30所，在校学生4.14万人，职业中学11所，在校学生2975人，小学232所，在校学生6.96万人，少年儿童入学率97.8%。全市域共有医院28所，拥有病床1367张，专业卫生技术人员1350人，其中医生448人。39 2.3.3人口情况2002底某市域人口554933人，人口密度为1091人/平方公里，其中非农业人口114723人，占20.7%，农业人口440210人，占79.3%。市域管辖7个镇四个乡，3个街道办事处。2.4项目背景水是生命之源，也是人类活动和经济发展的支持要素。当今世界，水在某种程度上限制和决定地区的性质、规模、产业结构、布局与发展方向，自然界及社会对水的依存度越来越高。进入21世纪以后，某市以前所未有的速度推进城市化，与所有发展城市同步，近几年明显加大了土地开发的力度，频频引进各种建设项目，随之人口的增加，大量未经处理的污水直接排入河流，致使渭河水系的水质遭受严重的污染，这种状况必需要改变。随着未来某市的经济、社会、环境、人口、生活需求的不断发展，城市排水系统和污水治理将承受更大的压力，主要表现有：城市生活污水处理率低，而污水总量却在不断增加；地区饮用水水质下降，对人的健康造成潜在危险；城市排水系统工程和污水处理工程建设远落后于城市的发展；城市化水平的提高，使城市自然滞洪能力和保水功能降低，洪涝灾害、水污染日趋严重。在我国，包括水环境的环境保护已经为一项基本国策加以贯彻，得到了全社会和各级人民政府的高度重视，保护环境和控制污染对城市的经济繁荣、社会稳定具有重要意义。为此，国务院有关部委颁布了有关的法律和法规，以保证这项基本国策的贯彻和执行。我国早在1989年颁布的《中华人民共和国环境保护法》，是各项有关环境保护法规的基础和依据，其要点如下：Ø环境监督和管理规定了各级政府在制定环境质量标准和环境监督大纲方面的职责，由中央政府制定国家环境标准，各省、市级政府可根据地方条件补充项目和指标。Ø环境保护与污染防治39 各级政府必需制定工业排污的程序和制度，并提供各种环境保护措施。Ø法律责任授权给各级政府环保部门采取适当的法律程序来警告和惩罚污染者。2.5区域排水现状以及存在的问题2.5.1污水排放现状某市现状污水排放体系基本为合流制。污水全部排入渭河，最终排入黄河，排入渭河的排水管渠系统大多数都是合流制的。城市生活污水及工业废水混合流入水渠内后直接流向河流内，这就造成了某市污水水质复杂、水量浮动大的特点。某市现状污水排水大致分为两种情况：Ø工业企业：某地区在“五一”期间工业有了很大的发展，但城市基础设施相对落后，受到当时苏联模式的影响，企业办社会，各个企业自成体系，自给自足，所以，某市区企业大都拥有自备井水源，以供生产和职工生活需要。在当时的确解决了地方基础建设资金不足的问题，但是同时也给后期对于水资源的管理带来了很多负面影响。从用水量来看，某市工业企业日均用水量占规划日均用水量的84%，其万元产值耗水量为228.5吨，比全省工业企业平均万元耗水量150吨要高很多，原因是因为某市地区自给井水源供水水价是企业内部自定，工业企业自备井的水价由水资源费（0.05元/吨），供水电费（0.17元/吨），人工工资（0.05元/吨），构成成本价（约0.27元/吨），且大都没有安装计量设备。低廉的水成本和管理的漏洞造成企业用水无节制，水回用率偏低，生产和生活用水浪费严重。所以按照全省工业企业平均万元产值耗水量计算，某市工业企业节水量在3万吨/日左右。Ø居民用水：城区居民大多使用自来水，但仍有相当多的居民、营业浴池、洗车行使用自备井，还有部分单位开采地热水用于营业，数目多，涌水量大，又难以计量，水成本价格更低，这也是造成某市用水量和排水量大的主要原因之一。综上所述，自备井管理体质方面存在的漏洞和水成本价格的偏低，是造成某市用水量和排水量最大的主要原因。39 通过以上分析，某市目前的节水空间3万吨，其排水量应该为6.7万吨/日。因此，污水处理规模设计为10万吨/日是比较合理的。2.5.2存在的主要问题某市大中型企业多，工业废水排放量大，为保护城市生态环境，规划提出某市排水体制宜采用雨污分流制。但是由于诸多因素限制，很难成行，故目前仍以雨污合流制考虑。城市排水系统尚不完善，有些地段还没有敷设排水管道，每逢雨季，给居民生活带来不便。已建管道，由于管理不善，局部排水不畅通。已建排水明渠，由于缺乏必要的防渗处理，对城市地下水造成一定的污染，影响了城市的环境质量。2.6项目实施的必要性和可能性2.6.1实施本项目的必要性某市现状污水排放体系基本为合流制。城市生活污水及工业废水混合流入水渠内后直接流向渭河内，根据某市环境监测站在2003年元月27~元月29日对某市排放的污水进行了连续监测，监测数据见表2—1。在2004年9月20~元月22日又对某市排放的污水进行了连续监测，监测数据见表2—2。2003年元月27~元月29日某市排放污水水质（单位：mg/L）表2—1时间地点PHSS挥发酚NH3-NCODBOD52003.1.27东西口汇合区6.907640.02785.5333134.6总排放口6.595110.028101317130.1渭惠渠6.712360.03030.8238141.12003.1.28东西口汇合区6.953280.02257.2416123.6总排放口6.804040.02665.8320120.3渭惠渠6.93880.0273319231.92003.1.29东西口汇合区6.702520.01865.5285120.7总排放口6.931920.02582.5190118.4渭惠渠6.90640.0269.5158103.9范围东西口汇合区6.70-6.95252-7640.018-0.02757.2-85.5285-416120.7-134.639 总排放口6.59-6.93192-5110.025-0.02865.8-101190-320118.4-130.1渭惠渠6.71-6.9364-2360.026-0.0309.5-33158-23831.9-141.1平均值东西口汇合区6.854480.02269.4345126.2总排放口6.773690.02683.1276122.9渭惠渠6.85129.30.02824.419692.3扣除渭惠渠后总排放口净均值6.76404.40.02691.76288127.42004年9月20~元月22日某市排放污水水质（单位：mg/L）表2—2时间地点PHSSNH3-NCODBOD52004.9.20二水厂北桥口7.46151.6720430.5小阜村桥口8.661727.24430133.9渭惠渠（兴化西桥口）8.00146.975913.42004.9.21二水厂北桥口7.40181.1216849.2小阜村桥口8.422854.30906124.8渭惠渠（兴化西桥口）8.451815.8425621.92004.9.22二水厂北桥口8.79111.0812327.6小阜村桥口8.467936.95353138.1渭惠渠（兴化西桥口）8.161012.4512840.0说明：二水厂北桥口代表西城区过来的污水水质，小阜村桥口代表现状流经污水处理厂的所有的污水情况，包括某城区污水，渭惠渠污水及兴化厂部分的污水。由上面水质监测数据可知排入渭河水体的污水水质污染程度比较严重。而原来某市污水通过水渠管网等未经处理就全部直接排放到渭河水体中，严重污染了渭河水体的水质。某市现状污水系统不完善，因此，应加快污水处理厂、污水收集系统的建设进度，早日将污水通道打通，减少直接排入水体的污水数量。2.6.2工程建设的可能性Ø工程服务范围内经济保持高速发展，经济实力雄厚，各级政府高度重视，为本工程提供了强有力的政策和经济支持。39 Ø某市污水处理厂厂址位置及占地面积已经在市政详规、污水系统布局规划中得到控制，并留有发展余地。污水厂建设的供水、供电均有来源，交通便利，为本工程的建设与投产创造了外部实施条件。Ø服务范围内的污水收集官网工程有部分已实施，部分也已开展设计工作，污水处理厂建成后即可发挥作用。3工程规模、进出水水质及污水厂厂址3.1工程规模3.1.1规划概况近年来，我国城市缺水问题已经非常集中、突出地表现出来，水的供需矛盾日益尖锐，水的问题已经成为制约城市建设和发展的主要因素。随着城市化率的不断提高及大中型基础设施的建设，城市污水排放量也以每年7.7%的速率在增加，这样，大量的城市污水浪费流失，既浪费了资源，又污染了环境。因此，某市污水处理厂从节约水资源、减少水污染的角度考虑，决定对处理后的部分污水进行不同程度的深度处理，使其达到生活杂用水的水质标准和其他回用水的水质标准，实行中水回用。回用水主要用于工业、市政和农业方面，下面分别叙述：Ø工业回用水兴化厂用，回用水水质和水量分为A类水质和B类水质。其中A类水质是指循环水的补充水，B类水质是指工业锅炉用水。详细见表3—1表3—1A类水项目水量t/h温度℃K+Mmol/lCa2+Mmol/l正硬Mmol/l负硬Mmol/lPHHCO3-+CO32-+SO42-+Cl-指标100≤30<5.0<40<4.0<3.07-8<9B类水39 项目水量t/h温度℃硬度Mmol/l碱度Mmol/l电导率µs/cmPHSO42-µg/l指标200≤30<0.015<0.1≤157-8.5<100Ø市政用水主要用于市政绿化、苗木，现状绿地面积为301公顷，折合4515亩，以农业灌溉50吨/亩.时计，用水量约为22.575万吨，年均浇水4次，合计为100万吨左右。Ø农业用水主要为富寨乡、田埠乡灌溉用水，两乡灌溉面积为5万亩左右，农作物主要为冬小麦和秋玉米，其中冬小麦生长期约为8个月，正常年份浇水3次；秋玉米生长期为3个月，正常年份浇水4—6次。两乡农灌用水量约为1750万吨/年，干旱年用水量更大，可突破2000万吨。根据调查本地每亩每小时灌溉用水量约为50吨，费用为7.5—8万元。考虑发展和其他用途，中水回用系统设计水量每天按15000吨是可行而且是非常必要的。3.1.2给水量预测某市自理阿水公司建于1958年，现共有水源井6眼，主要用于老城区生活及部分小厂供水。现在经扩建水厂供水能力2.5万吨/日，最高供水量17040吨/日，平均日供水量13412吨/日，年供水量489.54万吨。驻某中央、省地市属工业及部分地方都建有自备水源井，就地开采，自成系统，自给自足。同时城市部分居民也使用自备井，全市现有水源井121眼，其中工业自备井92眼，除供工业企业用水外，同时保证各厂区职工家属生活用水，供水能力为12.06万吨/日，平均日供水量9.2万吨/日，年供水量3350万吨。平均供水总量为：自来水日均供水量+自备井日均供水量=10.54万吨。3.1.3污水量预测3.1.3.1用水量Ø生活用水量39 目前城市规划区内人口为15.48万（含农业人口、非农业人口、暂住人口），人均生活用水量按110升/日计，则某市日均生活用水量约为：110升/日×15.48万人=17028吨。Ø工业用水量某市规划区内现有20多家工业企业，其中兴化集团、玻璃纤维厂、某造纸厂、秦岭航空电器公司、华兴航空机轮公司、西城纸业公司、三环造纸厂、国营陕西柴油机厂为用水大户，经调查，规划区内日均用水量约为8.64万吨。规划区内日均用水总量:生活日均用水量+工业日均用水量=10.34万吨。3.1.3.2排水量Ø生活污水排水量经调查工业企业职工及家属生活日均用水量约为0.56万吨，其主要生活污水混入工业企业污水排放污水中。应予以扣除以免重复计算，故生活用污水日均排放量按生活用水量的80%计算约为：（1.7-0.56）×80%=0.912万吨。Ø工业废水排水量根据2002年的调查统计情况，规划区内20多家重点企业日均排水量约为82961吨，某市重点工业企业日均排水量见表3—2。表3—2序号单位日排水量（吨）备注1国营陕西柴油机厂14976.4实测值2华兴航空机轮公司10398.4实测值3秦岭电器公司9432.2实测值4陕西玻璃纤维厂7948.8实测值5陕西建筑机械厂636.6实测值6某化肥厂20078.8实测值7某造纸厂8070实测值8宝塔山尤其股份公司726统计值9鲁州糖制品厂768统计值10三环造纸厂2462统计值11西城纸业公司2450统计值12陕西省塑料厂1350统计值13某养路机械厂1480统计值39 14某市水泵厂360统计值15某铁路电务处390统计值16贴二十局四处200统计值17某市密封件总公司226统计值18某市化工机械厂5统计值19兴化石油助剂厂3统计值合计82961统计值Ø规划区内日均污水排放量：生活污水日均排放量+工业废水日均排放量=9.21万吨Ø实测排放量：扣除渭惠渠日均污水流量后，某市规划区内污水排放总量为9.76万吨。详见渭惠渠污水流量检测表3—3。总排放口排水量表3—3项目时段平均(m3/s)最大(m3/s)最小(m3/s)总量（万吨）一日11.281.561.1111.121.331.561.2211.531.291.561.1111.1三日1.301.561.1111.2渭惠渠排水量项目时段平均(m3/s)最大(m3/s)最小(m3/s)总量（万吨）一日10.180.210.181.5620.180.210.181.5630.140.180.101.21三日0.170.210.101.44注：数据由咸阳水文站提供。2004年9月某市环境保护检测站对某市城市污水流量又进行了相关监测，其监测结果如下表3—4所示：表3—439 项目时段流量(m3/s)流量(m3/h)累计流量(m3/d)小阜村桥口2004.9.2016：001.9717095.6170294.42004.9.2116：001.7666393.6153446.42004.9.2216：001.9847142.4171417.6兴化桥北2004.9.2010：00~2004.9.219：00102477.4兴化桥北2004.9.2110：00~2004.9.229：00102448.42004.9.2210：00~2004.9.239：00103192.2渭惠渠（兴化西桥口）2004.9.2017：000.37301342.832227.22004.9.2117：000.45551639.839355.22004.9.2217：000.37491349.632390.4注：小阜村桥口代表现状流经污水处理厂的所有的污水情况，包括某城区污水，渭惠渠污水及兴化厂部分的污水，兴化桥北代表某市城区所有的污水。3.1.4近期规模确定综合考虑调查统计日均排水量9.2万吨和实际监测日均排水量9.76万吨。调查数据中，重复计算和哟喽部分大致相抵；实际监测数据中，排除干扰因素和偶然因素的影响，二者之间尚有一定的可比性。因此，某市污水处理厂规模定为10万吨/日。一期处理规模为5万吨/日，于2008年底完工，二期处理规模为5万吨/日，于2012年完工。届时某市日处理13.4平方公里内所有工业污水和生活污水（工业污水先由各企业先处理，达标后与城市污水交汇进入污水处理厂），从而改善某入渭河的水质状况；另外目前某市的污水排放量虽然比较高，但是通过采取技术革新，改变生产工艺及提高水回用率等措施可以降低污水排放总量，因此规划10万吨的污水处理厂是比较合理和可行的。通过以上分析，确定本工程的建设规模为：拟建城市污水处理厂一期规模为5万吨/日，远期规模为10万吨/日。3.2设计进水水质和出水水质39 3.2.1进水水质预测影响污水水质的主要因素有排水体制、污水管网的完善程度、城市化程度和生活水平的高低、排入城市污水管网系统的工业废水的种类和数量、工业废水处理率和处理程度的等。采用分流制排水体制、污水管网愈完善、城市化程度和生活水平愈高，城市污水的浓度相对较大；若采用合流制排水体制、污水管网愈不完善、山水雨水混入的水量愈大、城市化程度和生活水平愈低，城市污水的浓度就相对会较小。城市工业化程度愈高、城市污水中工业废水所占比例越大、排入城市污水系统的工业废水的种类和数量越多、工业废水处理率及处理程度越低，工业废水对城市污水的水质影响就越大。污水处理厂设计进水水质的确定，通常根据污水水质实测资料、《室外排水设计规范》、国内同类型城市污水处理厂进水水质及城市未来的发展等方面进行综合考虑。某市污水水质情况，由于监测数据中氨氮的结果比较高（总排口平均值为91.96mg/l），其原因分析为某化肥厂所引起。据悉，2004年1月某环保公司采用I—BAF生物滤池技术对某化肥厂产生的高浓度氨氮废水进行生物处理的中试，经过一个月的中试，氨氮去除率达到97.7%，氨氮从进水的几千降到出水的5mg/l，达到了一级排放标准，因此，我们建议某化肥厂在厂内采取相应的环保措施，使得氨氮达标后再进入城市污水处理厂。这样进入城市污水处理厂的氨氮就不会太高。另外监测结果中挥发酚的指标未超标，在设计水质中就不单独作考虑。根据某市环境监测站得到的各个排放口污水水质和总排放口水质情况，某市城市污水现状水质：BOD5=127.4mg/l；COD=287.5mg/l；NH3-N=91.7mg/l；SS=404.4mg/l；TP=5.0mg/l。考虑到某市与周边城镇发展态势以及前景规划有类似之处，因此，国内城市特别是邻近地区的同类城市污水处理厂实际进水水质或设计水质对本污水处理厂设计进水水质的确定有着重要的参考意义。3.2.2设计进水水质根据某市环境监测站的监测数据和国内各同等城市污水处理厂的实测数据，结合当地的发展，同时环保部门加强对工业企业污染源的管理，拟定某市污水处理厂工程设计时进水水质按下表3—5计算。39 某市污水处理厂进水水质（单位：mg/l，℃）表3—5PHCODBOD5SS有机氮NH3-NT—P最低水温最高水温6~9400180250103058263.2.3设计出水水质3.2.3.1受纳水体污水处理厂排放水体及出水水质要求由受纳水体的功能区划决定。水体功能区划是区域水资源和水环境保护的宏观控制指导性准则，原则上以GB8978-1996《污水综合排放标准》、DB61-224-1996《渭河水系（陕西段）污水综合排放标准》为依据。避免水体现行功能遭受破坏，污水受纳水体的选择，应：Ø服从某市流域水污染控制重点水域和水环境保护目标Ø适应流域内镇区经济发展规划的要求Ø优先保护集中式饮用水水源，与用涌水水源保持有足够长的缓冲过渡区Ø协调水体现状功能与规划功能的冲突Ø合理利用水体的环境容量和自净能力某市污水处理厂处理后尾水排入渭河，最后汇入黄河。3.2.3.2出水水质由于某市污水处理后排放水体为渭河，根据陕西省、某市水环境治理部门的要求，本设计采用二级处理工艺，在节省投资和降低运行费用的前提下，使处理后的废水达到GB8978-1996《污水综合排放标准》的二级标准，同时又必需达到DB61-224-1996《渭河水系（陕西段）污水综合排放标准》的二级排放标准。具体执行按照当地环保局的要求进行，本方案确定的出水水质和有关标准的比较见下表3—6：表3—6相关标准的水质要求（单位：mg/l）项目CODBOD5NH3-N挥发酚T—PSSPH《污水综合排放标准》12030250.51.0306—9GB8978-1996（二级）12030200.4---39 《渭河水系（陕西段）污水综合排放标准》DB61-224-1996（二级）修改后的城市污水排放标准GB18918—2002，（二级）3003年1003025（30）-3306—9本方案出水水质情况项目CODBOD5T-N粪大肠菌群数NH3-N挥发酚T-PSSPH本方案出水水质≤100≤30≤30≤1000≤20≤0.4≤3.0≤306—93.2.3.3进出水水质和去除率根据以上分析计算，污水处理厂的主要进出水水质指标与处理效果汇总如下表：污水处理厂进出水水质汇总表表3—7污染物进水浓度（mg/l）出水浓度（mg/l）去除率（%）BOD5180≤3083.3COD400≤10075SS250≤3088.0NH3-N30≤2033.3T-N40≤3025T-P5≤3.040粪大肠菌群数106—107≤1000个/L99.93.3大气污染物排放要求根据设计现状某市污水处理厂周边用地情况，考虑大气污染物排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）二级标准，同时还考虑改善厂区环境及对周边环境的影响。某污水处理厂废气排放最高允许浓度如下表3—8。厂界废气排放最高允许浓度表3—8废气指标排放浓度氨硫化氢臭气（无量纲）甲烷（厂区最高体积浓度）39 废气浓度（mg/L）1.00.03100.53.4设计采用的主要规范及标准Ø《室外排水设计规范》（GB50014-2006）Ø《室外给水设计规范》（GB50013-2006）Ø《泵站设计规范》GB/T50265-97Ø《给水排水工程设计与施工规范》Ø《鼓风曝气系统设计规程》CECS97：97Ø《城市污水处理工程项目建设标准（修订）2001》Ø《城镇污水处理厂附属建筑和设备设计标准》CJJ31-89Ø《城市污水处理厂运行、维护及安全技术规程》CJJ60-94Ø《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）Ø《污水排入城市下水道水质标准》CJ3082-1999Ø《地表水环境质量标准》GB38380-2002Ø《建筑结构荷载规范》GB50009-2001Ø《混凝土结构设计规范》GB50010-2002Ø《砌体结构设计规范》GB50003-2001Ø《建筑桩基技术规范》JGJ94-94Ø《建筑抗震设计规范》GB50011-2001Ø《构筑物抗震设计规范》GB50191-93Ø《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002Ø《建筑基础处理技术规范》JGJ79-91Ø《建筑设计防火规范》GB50016-2006Ø《供配电系统设计规范》GB50052-95Ø《10KV及以下变电所设计规范》GB50053-94Ø《低压配电装置及线路设计规范》GB5004-95Ø《建筑防雷设计规范》GB50057-94Ø《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92Ø《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062-9239 Ø《通风与空调工程施工及验收规范》GB50243-97Ø《环境空气质量标准》GB3095-20013.5建设厂址的确定3.5.1厂址选择的原则处理厂建设厂址选择的原则是：Ø符合“总规”和“分区规划”；Ø位于城市主导风向的下风向，并与城市居民点有一定的防护距离；Ø建设部分与后期预留部分界限划分应尽可能明晰，以便运行管理；Ø近期施工、运行管理方便，远期有发展余地；3.5.2厂址的确定某市污水处理厂厂址选择主要考虑以下两个原则：Ø污水处理厂的位置符合城市规划，原理城市水源地，并与周边有一定的防护带，接近收纳水体，少占良田。Ø污水厂应位于流域的下游，尽量利用坡度使污水自流到污水处理厂。根据以上原则，某市污水处理厂拟建于某市南部小埠村南面。该处北距某市边缘（西宝中线）1.2km，南距西宝高速路0.7km，东南紧邻排污渠，西边为农田，地形开阔，地势由西北向东南倾斜，地面高程405~415m，地处某市水源地的下游，且是某市所有污水的必经之地。水、电、路均方便，符合建厂条件。4配套截污干管介绍4.1排水体制4.2截流倍数4.3污水系统布置5污水、污泥处理工艺方案5.1污水处理工艺的功能要求污水处理工艺的选择直接关系到处理后出水的水质指标能否稳定可靠地达到处理要求、运行管理是否方便、建设费用和运行费用是否节省，以及占地和能耗指标是否优化，因此，污水处理工艺方案的选择是污水处理厂成功与否的关键。39 污水处理工艺的选择应根据设计进水水质、处理程度要求、用地面积和工程规模等多因素进行综合考虑，各种工艺都有其适用条件，应视工程的具体条件而定。选择合适的污水处理工艺，不仅可以降低工程投资，且有利于污水处理厂的运行管理以及减少污水处理厂的常年运行费用，保证出厂水水质。根据第三章节对污水水质的分析，本工程要求的污水处理程度不是很高，对BOD5、CODcr、SS、NH3-N、TN、TP、粪大肠菌群的去除率要求分别达到83.3%、75%、88%、33.3%、25%、40%、99.99%。因此，某市污水处理厂的工艺要求进行有良好的脱氮除磷及去除有机物效果的二级生化处理，并且要进行深度处理。5.2污水可生化性分析污水处理方法大致可以分为物化法和生化法两大类，其中生化法由于更经济、更环保的原因成为规模较大的城市污水处理厂污水处理的首选方法。如若满足生化处理条件，某市污水处理厂的污水处理也应该选择生化法。一般而言，城市污水采用方法脱氮除磷处理时需要满足以下条件：表5—1城市污水可生化与生物脱氮除磷标准序号项目要求1BOD5/CODcr≧0.32BOD5/TN≧3.03BOD5/TP≧20ØBOD5/CODcrBOD5/CODcr是判定污水可生化性是否可行的最简便易行和最常用的方法。一般认为BOD5/CODcr>0.45时可生化性较好，BOD5/CODcr>0.3时为可生化，BOD5/CODcr<0.3时为较难生化，BOD5/CODcr<0.25时为不易生化。ØBOD5/TN（即C/N）C/N比值是判定能否有效生物脱氮的重要指标。从理论上讲，C/N≧2.86就能进行脱氮，但一般认为，C/N≧3.0时才能有较高的脱氮效率。ØBOD5/TPBOD5/TP比值是判别能否生物除磷的主要指标。进水中的BOD539 是作为营养物供除磷菌活动的基质，故BOD5/TP是衡量能否达到除磷的重要指标，一般认为该值要大于20，比值越大，除磷效果就越明显。根据进水水质预测，某市污水厂进水水质有关指标比值与判别标准比较如下：表5—2进水水质可生化判别表序号进水水质判别指标判别结果1BOD5=150mg/LBOD5/CODcr进水：0.45满足较好生化反应的条件标准：≧0.452CODcr=280mg/LBOD5/TN进水：4.5满足条件标准：≧3.03TN=40mg/LBOD5/TP进水：36满足条件标准：≧204TP=4.0mg/L由表5—2可以看出，某市污水处理厂污水处理方法选用生化法是可行的。5.2.1污水生化处理级数的选择根据预测的进水水质可见，某市污水处理厂不仅需要对BOD5、CODcr、SS有较高的去除率，同时还对NH3-N、TN、TP提出了较高的要求，也即要求在去除常规污染的基础上增加脱氮除磷。我国现行《室外排水设计规范》（GB50014-2006）给处理污水厂采用常规不同处理级数时对有关污染物的去除率，将某市污水处理厂要求的处理效率与之对比可得表5-3.表5-3某市污水处理厂需要效率与规范效率比较表序号处理级别主要工艺SS、BOD5去除率比较结果1SSBOD5本次要求2一级处理沉淀法40-5520-30≧88%≧83.3%不满足要求3二级处理生物膜法60-9065-90接近要求活性污泥法70-9065-95接近要求由表中可以看出，常规二级处理工艺能有效地去除BOD539 、CODcr和SS，但对氮和磷的去除是有一定限度的，仅从剩余污泥中排除氮和磷，氮的去除率约为10~20%，磷的去除率约为12~19%，达不到本工程对氮和磷去除率的要求。因此，需要采用污水脱氮除磷工艺。在常规二级处理工艺上除磷脱氮，对BOD5的去除将进一步提高，大量具备除磷脱氮功能的二级处理工艺工程实践也表明对BOD5的去除可以达到95%以上，因此，对于BOD5而言，具备除磷脱氮功能的二级处理工艺可以满足其去除要求。综上分析，本工程污水处理工艺须以具有脱氮除磷的二级活性污泥法或生物膜法为基础，增加进一步的高效或深度处理，方能保证出水水质稳定达标。活性污泥法在处理城市污水方面具有处理效果好、出水水质稳定、运转经验丰富等优点。是目前国内外大多数城市污水处理厂所普遍采用的方法。5.2.2处理重点及难点分析污水处理厂的工艺选择与设计主要围绕重点处理项目进行。ØBOD5某市污水处理厂要求的出水BOD5指标为≤30mg/L，相应的最低去除率为83.3%。从目前采用的一些污水处理工艺来看，处理后BOD5浓度可消减90%以上，再加上本工程由于除磷脱氮高效处理过程对BOD5的进一步消减，完全能够保证BOD5出水浓度低于30mg/L，因此，BOD5不是本工程的重点处理项目。ØCODcrCODcr与BOD5的去除基本同步，在本工程中，出水CODcr达到要求值100mg/L以下，去除率为75%，实现容易，因此CODcr的去除不是本工程的处理重点。ØSS本工程要求出水SS浓度小于30mg/L，相应去除率为88%。常规的二级处理一般就能使出水SS浓度达到低于20mg/L，但是难以达到稳定在10mg/L以下，但是，出水SS的浓度高低直接影响到出水水质的CODcr、BOD5、P等，因此，SS是本工程的重点处理项目。ØNH3-N由于该工程出水按照二级出水标准执行，即NH3-N出水浓度小于20mg/L。不考虑进水有机氮、出水有机氮等影响因素，其去除率要求大于33.3%。39 污水处理厂进水氨氮的去除主要靠消化过程来完成，由于氨氮的硝化过程远比碳的氧化过程缓慢，硝化将成为生化处理好氧单元设计的控制因素。对于本工程而言，氨氮基本上要求比较完全硝化才能达到出水标准，但是本工程要求不是很高，因此，NH3-N不是本工程的重点难点处理项目。ØTN本工程要求出水TN小于30mg/L，相应的去除率为25%，要求相对不是很高。污水处理厂进水TN的去除主要在硝化充分的基础上靠反硝化过程来完成，工程上通过缺氧阶段来实现，反硝化成为缺氧池设计的控制因素，但是25%的去除率在常规生化反映中就可以达到，因此，TN也不是本工程的重点处理项目。ØTP本工程要求出水TP浓度为小于3.0mg/L，相应的去除率为40%。一般而言，通过具有脱氮除磷效果的生化处理后，出厂水质中磷含量可以达到接近1mg/L，但是难以稳定在0.5mg/L以下，而本工程要求在3.0mg/L即可，因此，TP也不是本工程的重点处理项目。综上所述，根据某市污水处理厂进出水水质，处理率要求较高的为CODcr、BOD5以及SS，即重点处理项目为CODcr、BOD5、SS。5.2.3污染物的去除ØSS的去除污水中SS的大部分去除主要靠沉淀作用，进一步的去除靠过滤。污水中的无机颗粒和大尺度的有机颗粒靠自然沉淀左右就可以去除，小尺度的有机颗粒靠微生物降解左右去除，而小尺度的无机颗粒（包括尺度大小在胶体和亚胶体范围内的无机颗粒）则要靠活性污泥絮体的吸附、网络作用，与活性污泥絮体同时沉淀被去除。污水处理厂出水中悬浮物浓度不仅涉及到出水SS指标，还因为组成出水悬浮物的主要是活性污泥絮体，其本身的有机成分就很高，因此对出水的BOD5、COD等指标也有着很大的影响，所以控制污水处理厂出水的SS指标是最基本的，也是很重要的。39 为了降低出水中的悬浮物浓度，应在工程中采取适当的措施，如采用适当的污泥负荷（F/M值）以保保持性污泥的凝聚及沉降性能，投加药剂，采用较小的沉淀池表面负荷、采用较低的出水堰负荷，充分利用活性污泥悬浮层的吸附网络作用以及增加过滤环节等。在污水处理方案选用合理、工艺参数取值合理，单体设计优化的条件下，完全能够使出水SS达到设计要求。ØBOD5的去除污水中BOD5的去除是靠微生物的吸附和代谢作用，然后对污泥和水进行分离来完成的。活性污泥中的微生物在有氧的条件下将污水中的一部分有机物用于合成新的细胞，将另外一部分有机物进行分解代谢以便或得细胞合成所需的能量，其最终产物是CO2和H2O等稳定物质。在这种合成代谢与分解代谢的过程中，溶解性有机物（如低分子有机酸等易讲解有机物）直接进入细胞内被利用，而非溶解性有机物则首先被吸附在微生物表面，然后被酶水解后进入细胞内部被利用。由此可见，微生物的好氧代谢作用对污水中的溶解性有机物和非溶解性有机物都起作用，并且代谢产物是无害的稳定物质。根据有关资料，在污泥负荷0.15kgBOD5/kgMLSS.d以下且同时生化除磷脱氮时，就很容易使得出水BOD5达到要求。ØCODcr的去除污水中CODcr去除的原理与BOD5基本相同。CODcr的去除率取决于塬污水的可生化性，它与城市污水的组成有关。对于那些主要以生活污水及其成分与生活污水相近的工业废水组成的城市污水，这种城市污水的BOD5/CODcr比值往往接近0.5甚至大于0.5，其污水的可生化性较好，出水CODcr值可以控制在较低水平。而成分主要以工业废水为主的城市污水，或BOD5/CODcr比值较小的城市污水，其污水的可生化性较差，处理后污水中剩余的CODcr会较高，要满足出水CODcr≤100mg/L有一定难度。某市污水处理厂进水BOD5/CODcr=0.45，污水的可生化性较好，采用二级处理工艺完全能满足CODcr≤100mg/L设计排放的要求。Ø氮的去除氮在水体中是藻类生长所需的营养物质，容易引起水体的富营养化，因此氮是污水处理厂出水的控制指标之一。39 污水脱氮方法主要有生物脱氮和物理化学脱氮两大类。目前生物脱氮是主体，也是城市污水处理中经济和常用的方法。物理化学脱氮主要是折点氯化法、选择性离子交换法、空气吹脱法等。国外从六十年代开始对污水脱氮的方法进行了大量的研究，结果认为物理化学法脱氮从经济、管理等方面均不适宜在大中型城市污水处理厂中使用，因此，本工程以生物脱氮法为主。氮是蛋白质不可缺少的组成部分，因此广泛存在于城市污水中。在原污水中，氮以NH3-N及有机氮的型式存在，这两种形势的氮合在一起称为凯氏氮，用TKN表示。而污水中的NO3—和NO2—量很少。氮也是构成微生物的元素之一，一部分进入细胞体内的氮将随剩余污泥一起从水中去除，这部分氮量占所去除的BOD5的5%。生物除氮是通过硝化、反硝化过程实现。硝化过程为好氧过程，在有机物贝氧化的同时，污水中的有机氮也被氧化成氨氮，并且在溶解氧充足、泥龄足够厂的情况下被进一步氧化成硝酸盐，其反应方程式如下：NH4++1.5O2NO2—+2H++H2ONO2—+0.5O2NO3—第一步反应靠亚硝酸菌完成，第二步反应靠硝化菌完成，总的反应为：NH4++2O2NO3—+2H++H2O经过好氧生物处理后的污水，其中大部分的凯氏氮都被氧化成为硝酸盐（NO3—），反硝化菌在溶解氧浓度极低或缺氧情况下可以利用硝酸盐中氮作为电子受体，氧化有机物，将硝酸盐中的氮还原成氮气（N2），从而完成污水的脱氮过程，通常称之为反硝化过程。反硝化菌的生长主要在缺氧条件下进行，并且要有充足的碳源提供能量，才可以促使反硝化作用顺利进行。由此可见，要达到生物脱氮的目的，完成硝化是先决条件。因为硝化菌属于自养菌，其生长率µs明显小于异养菌的生长率µh，生物脱氮系统维持硝化的必要条件µs≧µh，即系统必需维持在较低的污泥负荷条件下运行，使得污泥的泥龄大于维持硝化所需要的最小泥龄。根据大量的实验数据和运转实例，设计污泥负荷≤0.15kgBOD5/kgMLSS.d时，就可以达到硝化及反硝化的目的；污泥负荷≤0.11kgBOD5/kgMLSS.d时，就可以使出水氨氮浓度不高于5mg/L，TN浓度不高于15mg/L。Ø磷的去除39 将磷从污水中去除，可以采用化学法，也可以采用生物法。常规二级处理工艺磷的去除率仅为12~19%，达不到本工程的要求。化学除磷主要是向污水中投加药剂，使药剂与水中溶解性磷酸盐形成不溶性磷酸盐沉淀物，然后通过固液分离将磷从污水中去除。固液分离可以单独进行，也可以与除沉污泥和二沉污泥的排入相结合。按工艺流程中化学药剂投加点的不同，化学沉淀除磷工艺可分为前置沉淀、同步沉淀和后置沉淀三种类型。前置沉淀的药剂投加点是除池前，形成的沉淀物与除沉污泥一起排除；同步沉淀的药剂投加点在曝气池中，曝气池出水处或在二沉池的进水处，形成的沉淀物与剩余污泥一起排除；后置沉淀的药剂投加点设在二沉池之后的混合池中，形成的沉淀物通过另设的固液分离装置进行分离。化学除磷的药剂主要有铁盐、铝盐和石灰。以硫酸铝和三氯化铁、硫酸亚铁混凝剂为例，金属盐与水中的磷酸盐的反应可以表示如下：硫酸亚铁混凝剂：3Fe2++2PO43-=Fe(PO4)2三氯化铁混凝剂：主反应：FeCl3+PO43-FePO4+3Cl-副反应：2FeCl3+3Ca(HCO3)22Fe(OH)3+3CaCl2+6CO2硫酸铝混凝剂：主反应：Al2+(HSO4)3.14H2O+2PO43-2AlPO4+3SO42-+14H2O副反应：Al2+(HSO4)3.14H2O+6HCO3-2Al(OH)3+3SO42-+14H2O+6CO2可见，铁盐和铝盐均能与磷酸跟离子（PO43-）作用生成难溶性的沉淀物，通过去除这些难溶性沉淀物去除水中的磷。按照德国规范ATV-A131的规定，一般去除1kg的磷需要投加2.7kg铁或1.3kg铝。对特定的污水，金属盐投加量需通过试验确定，进水TP浓度和期望的除磷率不同，相应的投加量也不同。39 化学除磷方法的泥产量将增加，仅由沉淀剂与磷酸根和氢氧根结合生成的干泥量为2.3kgTs/kgFe或3.6kgTs/kgAl，除此之外，还要考虑附带的其他沉淀物，因此，在实际应用中按每kg用铁量产生2.5kg污泥或每kg用铝量产生4.0kg污泥来计算泥量。在初沉池投加化学药剂，初沉池产泥量将增加50~100%，如设后续生物处理，则全厂污泥量增加60~70%；在二沉池投药，活性污泥量增加35~45%，全厂污泥量将增加10~25%。因此，化学药剂的投加使沉淀污泥的产量增加、浓度降低、污泥体积增大，使污泥处理的难度增加。采用化学除磷时还应考虑污泥处理与处置的费用。生物除磷是污水中的聚磷菌在厌氧环境并有充足营养的条件下，受到压抑而释放出体内的磷酸盐，产生能量以吸收快速降解有机物，并转化为PHB（聚β烃丁酸）储存起来。当这些聚磷菌进入好氧条件下时就讲解体内储存的PHB产生能量，用于细胞的合成和过量吸磷，形成高磷浓度污泥，随剩余污泥一起排出系统，从而达到除磷的目的。生物除磷的优点在于不增加剩余污泥量，处理成本较低。缺点是未了避免剩余污泥中的磷再次释放，对污泥处理工艺的选择有一定的限制。在厌氧阶段释放1mg的磷吸收储存的有机物，经好氧分解后产生的能量用于细胞合成、增殖，能够吸收2~2.4mg的磷。因此磷的吸收取决于磷的释放，而磷的释放取决于污水中存在的课快速降解的有机物的含量，有机物与磷的比值越大，除磷效果就越好。一般的活性污泥法，其剩余污泥中的含磷量为1.5~2%，采用生物除磷工艺的剩余活性污泥中磷的含量可以达到传统活性污泥法2~3倍，在设计中往往采用2~4%。生物除磷工艺的前提是聚磷菌必需在厌氧条件下优势增长，而后进入好氧阶段才能增大磷的吸收量。因此，污水除磷的处理工艺必需在曝气池前段设置厌氧段，并对污泥中糖的含量进行控制。生物除磷工艺对磷的去除可以达到出水含磷1.0mg/L以下；辅以化学除磷的话，可以保证出水水中磷浓度不高于0.5mg/L。5.3生物脱氮除磷基本原理国外从六十年代开始系统地进行了脱氮除磷的物理处理方法研究，结果认为物理法的缺点是耗药量打、污泥多、运行费用高等。因此，城市污水处理厂一般不推荐采用。从七十年代以来，国外开始研究并逐步采用活性污泥法生物脱氮除磷。我国从八十年代开始研究生物脱氮除磷技术，在八十年代后期逐步实现工业化流程。目前，常用的生物脱氮除磷工艺有A2/O法、SBR法、氧化沟法等。Ø生物脱氮原理39 生物脱氮是利用自然界氮的循环原理，采用人工方法予以控制，首先，污水中的含氮有机物转化成氨氮，而后在好氧条件下，由硝化菌左右变成硝酸盐氮，这阶段称为好氧硝化。随后在缺氧条件下，由反硝化菌作用，并有外加碳源提供能量，使硝酸盐氮变成氮气逸出，这阶段称为缺氧反硝化。整个生物脱氮过程就是氮的分解还原反应，反应能量从有机物中获取。在硝化和反硝化过程中，影响其脱氮效率的因素是温度、溶解氧、PH值以及碳源，生物脱氮系统中，硝化菌增长速度较缓慢，所以，要有足够的污泥泥龄。反硝化菌的生长主要是在缺氧条件下进行，并且要用充裕的碳源提供能量，才可促使反硝化作用顺利进行。由此可见，生物脱氮系统中硝化与反硝化反应需要具备如下条件：硝化阶段：足够的的溶解氧，DO值在2mg/L以上，合适的温度，最好在20℃，不能低于10℃，，足够长的污泥泥龄，合适的PH条件。反硝化阶段：硝酸盐的存在，缺氧条件DO值在0.2mg/L左右，充足碳源（能源），合适的PH条件。生物脱氮过程如图5—1所示。N2NH3-—NNH4+—N含氮有机物异氧型细菌硝化细菌反硝化细菌+有机物（氨化作用）（硝化作用）（反硝化作用）Ø生物除磷原理磷常以磷酸盐（H2PO4-、HPO42-和H2PO43-)、聚磷酸盐和有机磷的形式存在于废水中，生物除磷就是利用聚磷菌，在厌氧状态释放磷，在好氧状态从外部摄取磷，并将其以聚合形态储藏在体内，形成高磷污泥，排出系统，达到从废水中除磷的效果。生物除磷主要是通过排出剩余污泥而去除磷的，因此，剩余污泥多少将对除磷效果产生影响，一般污泥龄短的系统产生的剩余污泥量较多，可以取得较高的除磷效果。有报道称，当泥龄为30d时，除磷率为40%，泥龄为17d时，除磷率为50%，而当泥龄降至5d时，除磷率达到87%。39 大量的试验观测资料已经完全证实，再说横无除磷工艺中，经过厌氧释放磷酸盐的活性污泥，在好氧状态下有很强的吸磷能力，也就是说，磷的厌氧释放是好氧吸磷和除磷的前提，但并非所有磷的厌氧释放都能增强污泥的好氧吸磷，磷的厌氧释放可以分为两部分：有效释放和无效释放，有效释放是指磷被释放的同时，有机物被吸收到细胞内，并在细胞内储存，即磷的释放是有机物吸收转化这一耗能过程的偶联过程。无效释放则不伴随有机物的吸收和储存，内源损耗，PH变化，毒物作用引起的磷的释放均属无效释放。在除磷系统的厌氧区中，含聚磷菌的会留污泥与污水混合后，在初始阶段出现磷的有效释放，随着时间的延长，污水中的易降解有机物被耗完以后，虽然吸收和储存有机物的过程基本上已经停止，但微生物为了维持基础生命活动，仍将不断分解聚磷，并把分解产物（磷）释放出来，虽然此时释磷总量不断提高，但单位释磷量所产生吸磷能力随无效释放量的加大而降低。一般来说，污水污泥混合液经过2小时厌氧后，磷的释放已经甚微，在有效释放过程中，磷的释放量与有机物的转化量之间存在着良好的相关性，磷的厌氧释放可使污泥的好氧吸磷能力大大提高，每厌氧释放1mgP，在好氧条件下可吸收2.0~2.24mgP，厌氧时间加长，无效释放逐渐增加，平均厌氧释放1mgP，所产生的好氧吸磷能力降至1mgP以下，甚至达到0.5mgP。因此，生物除磷并非厌氧时间越长越好，同时在运行管理中要尽量避免PH的冲击，否则除磷能力将大幅度下降，甚至完全丧失，这主要是由于PH降低时，会导致细胞结构和功能损坏，细胞内聚磷在在酸性条件下被水解，从而导致磷的快速释放。5.4污水生物脱氮除磷工艺类别所有生物除磷脱氮工艺都包含厌氧、缺氧、好氧三个不同过程的胶体循环。按照构筑物的组成形式、运行性能以及运行操作方式的不同，又分为悬浮型活性污泥法和固着型生物膜法两大类，应用于城市污水厂的悬浮型活性污泥法污水处理工艺主要有三个系列：（1）氧化沟系列；（2）A2/O系列；(3)序批式反应器（SBR）系列。各个系列不断地发展、改进，形成了目前比较典型的工艺有：A/O工艺，改良A2/O工艺、UCT工艺、改良UCT工艺、CARROUSEL-2000氧化沟工艺、双沟式DE氧化沟工艺、三沟式T型氧化沟工艺、VIP工艺、倒置A2/O工艺、ORBAL氧化沟工艺、CAST工艺、SBR工艺、CASS工艺、MSBR工艺等。应用于城市污水处理厂的固着型生物膜法工艺主要包括：（1）BAF生物滤池；（2）BIOFOR生物滤池。39 除了上面所提到的城市生活污水处理厂的三大系列污水处理工艺外，目前国外采用了一种全新的先进工艺技术，深井曝气的高效好氧处理法，处理工艺名称称作VT工艺，是加拿大诺曼公司在原有深井曝气的基础上研究改进的一种全新的高效好氧活性污泥法水处理工艺。该工艺以其处理效果好、占地面积小、维修及与运行费用低以及环保等优势已经在西方国家大量采用，并取得了很好的经济效益和社会效益。5.4.1氧化沟工艺系列目前在国内外较为流行的氧化沟有：卡罗塞尔氧化沟、奥伯尔氧化沟、双沟式氧化沟、三沟式氧化沟。氧化沟是活性污泥法的一种改进型，具有除磷脱氮功能，其曝气池为封闭的沟渠，废水和活性污泥的混合液在其中不断的循环流动，因此氧化沟又名“连续循环曝气法”。过去由于其曝气装置动力小，使池深及充氧能力收到限制，导致占地面积大，土建费用高，使其推广及运用收到影响。近十年来由于曝气装置的不断改进、完善及池型的合理设计，弥补了氧化沟过去的缺点。Ø卡罗塞尔氧化沟卡罗塞尔氧化沟是荷兰DHV公司开发的。该工艺在曝气渠道端部装有低速表面曝气机。在曝气渠内用隔板分格，构成连续渠道。表曝机把水推向曝气区，水流连续经过几个曝气去后经堰口排出。为了保证沟中流速，曝气渠的几何尺寸和表曝机的设计是至关重要的，DHV公司往往要通过水力模型才能确定工程设计。最近DHV公司又开发了卡罗塞尔2000型，把厌氧/缺氧/好氧与氧化沟循环式曝气渠巧妙的结合起来，改变了原调节性差，除磷脱氮效果低的缺点，但水力设计更为复杂。卡鲁赛尔氧化沟的缺点是池深较浅，一般为4.0m，占地面积大，土建费用高。也有将卡鲁赛尔氧化沟池深设计为6m或更深的情况，但需采用潜水推流器提供额外动力。ØDE型氧化沟和T型氧化沟39 双沟式（DE型）氧化沟和三沟式（T型）氧化沟是丹麦克鲁格公司开发的。DE型氧化沟为双沟组成，氧化沟与二沉池分建，有独立的污泥回流系统，DE型氧化沟可按除磷脱氮（或脱氮）等多种工艺进行。双沟式氧化沟是由两个容积相同，交替进行的曝气沟组成。沟内设有转刷和水下搅拌器，实现硝化过程，由于周期性的变换进、出水方向（需启闭进出水堰门）和变换转刷和水下搅拌器的运行状态，因此必需通过计算机控制操作，对自控要求较高。三沟式氧化沟集曝气沉淀于一体，工艺更为简单。三沟胶体进水，两外沟交替出水，两外沟分别作为曝气或沉淀交替运行，不需设二沉池和回流污泥设备，同DE型氧化沟相同，需要的自动化程度高。由于这两种氧化沟采用转刷曝气，池深较浅，占地面积大。双沟式和三沟式由于各沟交替进行，明显的缺点是设备利用率低，三沟式的设备利用率只有58%，设备配置多，使一次性设备投资大。Ø奥伯尔氧化沟奥伯尔氧化沟是氧化沟类型中的重要形式，此法起初是由南非的修斯曼构想，南非国家水研究所研究和发展的，该技术转让给美国的Envirex公司后得到的不断的改进及推广应用。奥伯尔氧化沟是椭圆形的，通常有三条同心曝气渠道（也有两条或更多条渠道）。污水通过淹没式进水口从外沟进入，顺序流入下一条渠道，由内沟道排出。奥伯尔氧化沟具有同时硝化、反硝化的特性，在氧化沟前面增加一座厌氧选择池，便构成了生物除磷脱氮系统。污水和回流污泥首先进入厌氧选择池，停留时间约1小时，在厌氧池中完成磷的释放，并改善污泥的沉降性，然后混合液进入氧化沟内进行硝化、反硝化，实现除磷脱氮。奥伯尔氧化沟的缺点是池深较浅，一般为4.3m左右，占地面积交大，因为池形为椭圆形，对土地的有效利用率较差。综上所述，氧化沟具有池深浅，占地面积大的缺点；又因采用表面曝气，具有充氧效率较低的缺点。5.4.2A2/O工艺系列Ø传统A2/O工艺A2/O工艺是一种典型的除磷脱氮工艺，其生物反应池由ANAEROBIC（厌氧）、ANOXIC（缺氧）和OXIC（好氧）三段组成，其典型工艺流程见图5—2，其特点是厌氧、缺氧和好氧三段功能明确，界限分明，可根据进水条件和出水要求，人为地创造和控制三段的时空比例和运转条件，只要碳源充足（TKN/COD≤0.08或BOD/TKN≧4），便可根据需要达到表较高脱氮率。39 常规生物脱氮除磷工艺呈厌氧（A1）/缺氧(A2)/好氧(O)的布置型式。该布置在理论上基于这样一种认识，即：聚磷微生物有效释磷水平的充分与否，对于提高系统的除磷能力具有极端重要的意义，厌氧区在前可以使聚磷微生物优先获得碳源并得以充分释磷。常规A2/O工艺存在以下三个缺点：（1）由于厌氧区居前，回流污泥中的硝酸盐对厌氧区产生不利影响；（2）由于缺氧区位于系统中部，反硝化在碳源分配上居于不利位置，因而影响了系统的脱氮效果；（3）由于存在内循环，常规工艺系统所排放的剩余污泥中实际只有一少部分经历了完整的放磷、吸磷过程，其余则基本上未经厌氧状态而直接由缺氧区进入好氧区，这对于系统除磷是不利的。二沉池厌氧池（A)好氧池（O）缺氧池（A）进水出水混合液回流活性污泥回流图5—2A2/O工艺流程图Ø改良A2/O工艺为了解决A2/O工艺的第一个缺点，即由于厌氧区居前，回流污泥中的硝酸盐对厌氧区产生不利影响，改良A2/O工艺在厌氧池之前增设缺氧调节池，改良A2/O工艺流程如流程图5—3所示，来自二沉池的回流污泥和10%左右的进水进入调节池，停留时间为20~30min，微生物利用约10%进水中有机物去除回流硝态氮，消除硝态氮对厌氧池的不利影响，从而保证厌氧池的稳定性，保证除磷效果。该工艺简便易行，在厌氧池中分出一格作为回流污泥反硝化池即可。生产性试验结果表明，该工艺的处理效果与改良的UCT相同甚至优于改良UCT，并节省一个回流系统。39 改良A2/O工艺在深圳华为污水处理厂及山东泰安城市污水处理工程中已经有成功应用。90%混合液回流出水二沉池好氧池缺氧池厌氧池10%调节池进水活性污泥回流图5—3改良A2/O工艺流程图ØUCT工艺UCT工艺的流程见图5—4所示，该工艺与A2/O工艺的区别在于，回流污泥首先进入缺氧段，而缺氧段部分出流混合液再回流至厌氧段。通过这样的修正，可以避免因回流污泥中的NO3-N回流至厌氧段，干扰磷的厌氧释放，而降低磷的去除率。回流污泥带回的NO3-N将在缺氧段中被反硝化。当入流污水的BOD5/TKN或BOD5/TP较低时，较适用UCT工艺。混合液回流混合液回流二沉池厌氧池（A)好氧池（O）缺氧池（A）进水出水活性污泥回流图5—4UCT工艺流程图ØMUCT工艺39 MUCT工艺的流程如图5—5所示。该工艺是在UCT工艺的基础上，将缺氧段一分为二，形成两套独立的内回流。因而，MUCT是UCT的改良工艺。进行这样的改良，与UCT相比有两个优点：一是克服UCT工艺中不易控制缺氧段的停留时间，二是避免控制不当，DO仍会影响厌氧区。MUCT工艺缺点主要有：（1）MUCT工艺比传统A2/O工艺多了一级污泥回流，因此系统的复杂程度和自控要求有所提高，耗能有所增加。（2）设两个单独的缺氧池，一座缺氧池专门用于去除外回流带来的硝酸盐，增加了缺氧池体积。（3）与A2/O工艺类似，剩余污泥只有一部分经历了完整的放磷、吸磷过程，部分直接经缺氧、好氧后沉淀。（4）与A2/O工艺类似，反硝化在碳源分配上处于不利地位，影响系统的脱氮效果。混合液回流混合液回流缺氧池1厌氧池出水二沉池好氧池缺氧池2进水活性污泥回流图5—5MUCT工艺流程图Ø倒置A2/O工艺为了克服上述各个工艺流程的几大缺点，产生了倒置A2/O工艺，工艺流程见图5—6。为避免传统A2/O工艺回流硝酸盐对厌氧池放磷的影响，通过吸收改良A239 /O工艺优点，将缺氧池置于厌氧池前面，来自二沉池的回流污泥和30~50%的进水，50~150%的混合液回流均进入缺氧段，停留时间为1~3h。回流污泥和混合液在缺氧池内进行反硝化，去除硝态氮，再进入厌氧段，保证了厌氧池的厌氧状态，强化除磷效果。由于污泥回流至缺氧段，缺氧段污泥浓度较好氧段高出50%。单位池容的反硝化速率明显提高，反硝化作用能够得到有效保证。再根据不同进水水质，不同季节情况下，生物脱氮和生物除磷所需碳源的变化，调节分配至缺氧段和厌氧段的进水比例，反硝化作用能够得到有效保证，系统中的除磷效果也有保证。50~70%二沉池缺氧池（A)好氧池（O）厌氧池（A）进水出水30~50%混合液回流活性污泥回流图5—6分点进水倒置A2/O工艺流程图分点进水倒置A2/O工艺采用矩形的生物池，设缺氧段、厌氧段及好氧段，用隔墙分开，采用推流式。缺氧段、厌氧段设置水下搅拌器，好氧段设微孔曝气系统。为能达到硝化阶段，选择合理的污泥龄。5.4.3SBR工艺系列ØMSBR（改良型SBR）MSBR是80年代后期发展起来的技术，目前其中的专利技术归美国芝加哥附近的AquaAEROBICSYSTEM，Inc所有。MSBR是连续进水、联系出水的反应器，其实质是A2/O系统后接SBR，因此具有A2/O的生物除磷脱氮功能和SBR的一体化、流程简洁、控制灵活等优点。MSBR系统原理图见表5—7。SBR池1.5Q回流进水0.5Q混合液回流好氧池污泥浓缩厌氧缺氧缺氧1.5Q回流SBR反应池1.0Q回流39 出水图5—7MSBR工艺流程图现将MSBR系统的与运行原理简介如下：污水进入厌氧池，回流活性污泥在这里进行充分放磷，然后污水进入缺氧池进行反硝化。反硝化后的污水进入好氧池，有机物在这里被好氧降解、活性污泥充分吸磷后再进入起沉淀作用的SBR池，澄清后的污水被排放，此时另一边的SBR在1.5Q回流量的条件下进行起反硝化、硝化，或起静置作用。回流污泥首先进入浓缩区进行浓缩，上清液直接进入好氧池，而浓缩污泥则进入缺氧池，一方面可以进行反硝化，另一方面为先消耗掉回流浓缩污泥中的溶解氧和硝酸盐，为随后的厌氧放磷提供更为有力的条件。在好氧池与缺氧池之间有1.5Q的回流量，以便进行流分的反硝化由其工作原理可以看出，MSBR是具有同时进行生物除磷及生物脱氮的污水处理工艺。采用MSBR工艺时需要注意以下几个问题：①　设备的利用率低，这是SBR系列工艺的通病，MSBR工艺虽然经多次改进，设备的利用率仍仅有74%。②　污水厂工程成功业绩欠缺，特别是大型污水厂采用MSBR工艺的更少。③　MSBR工艺中的污泥浓缩池，工艺计算中要求在30分钟内将污泥浓度提高近3倍（例如从2.4g/L浓缩到7g/L），由于浓缩池底部布置欠妥，污泥堆积无法避免，因此池内MLSS浓度无法平衡。④　进入好氧池有4Q，其中1.5Q回流至缺氧池，1.5Q通过SBR池回流至污泥浓缩池，1.0Q通过SBR池沉淀排出，因此好氧池内流向比较紊乱，如何控制1.0Q从沉淀段排出较难。⑤　MSBR工艺各池传动机械设备多，相互之间回流泵多，对控制系统依赖性大，如果自控系统中某一部分出故障时，将导致全厂运行困难。ØCASS工艺39 CASS工艺是于1968年由澳大利亚开发的一种间歇运行的循环式活性污泥法，是SBR工艺的一种变型。1976年建成了世界上第一座CASS工艺的污水处理厂，随后，在日本、加拿大、美国和澳大利亚等得到了广泛推广应用。目前，在全世界已建成投产了300多座CASS工艺污水处理厂。1986年，美国环保局正式将该工艺列为革新技术。1988年，在计算机技术的支持下，使该工艺进一步得到发展和推广，成为目前计算机控制系统非常先进的生物脱氮除磷工艺。CASS生物池由选择区和主反应区两部分组成。污水连续不断地进入选择区，微生物通过酶的快速转移机理，迅速吸附污水中约85%左右的可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速增长过程，对进水水质、水量、PH值和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，污水再通过隔墙底部的连接口进入主反应池，经历一个较低负荷的基质降解过程，并完成泥水分离。CASS工艺的运行模式与传统SBR法类似，由进水、反应、沉淀和出水及必要的闲置等五个阶段组成。从进水至出水结束作为一个周期，每一过程均按所需的设定时间进行切换操作，其每一个周期的循环操作过程如下：①　充水/曝气在曝气时同时充水，充水/曝气时间一般占每一循环周期的50%，如采用4小时循环周期，则充水/曝气为2小时。②　沉淀停止进水和曝气，沉淀时间一般采用一小时，形成絮凝层，上层为清液。高水位时MLSS约为3.0~4.0g/L，沉淀后可达到10g/L。③　撇水继续停止进水和曝气，用表面撇水器排水，撇水器为整个系统中的关键设备，撇水器根据事先设定的高低水位由闲置开关控制，可用变频马达驱动，有防浮渣装置，使出水通过无渣区经堰板和管道排出。④　闲置在实际运行中，撇水所需时间小于理论时间，在撇水器返回初始位置三分钟后即开始为闲置阶段，此阶段可充水。39 在CASS系统中，一般至少设两个池子，以使整个系统能接纳连续的进水，因此在第一个池子及西宁沉淀和撇水时，第二个池子中进行充水/曝气过程，使两个池子交替运行。为防止进水对沉淀的干扰和出水水质的影响，一般在沉淀和撇水时须停止进水和曝气，在设有四个CSAA池子的系统中，通过选择各个池子的循环过程可以产生连续的近出水。对于四个池子的CASS工艺，若采用4小时循环周期，其循环运行的相关顺序如下表5—4：0~11~22~33~4池1充水/曝气充水/曝气沉淀撇水池2沉淀撇水充水/曝气充水/曝气池3撇水充水/曝气充水/曝气沉淀池4充水/曝气沉淀撇水充水/曝气其中每一循环周期中，始终有两个池子处于曝气/充水顺序，另外两个池子分别处于沉淀和撇水顺序，沉淀和撇水顺序均需停止充水和曝气，这样的组合可以实现CASS系统的连续进出水。5.4.4VT深井曝气工艺系列ØVT工艺简介VT污水处理系统是目前最先进的高效好氧活性污泥法污水处理工艺技术之一。它采用的是一个潜置在水下的深井反应器，VT技术与其它深井反应器技术最主要不同之处是其反应器经重新设计，将三个分离的处理区块合在一起，从而显著的减少占地面积、投资成本，节省能耗、运行费用也大大降低。Ø反应器安装VT反应器采用传统的钻挖工程施工技术，即可安装VT反应器，通常是75米到110米深，井的直径通常是0.7米到6米，所占面积仅为传统的曝气池占地面积的一个零头，耗气量仅为传统耗气量的10%。ØVT工艺流程图，图5—839 图5—8VT工艺反应流程图ØVT工艺的处理流程①　启动阶段，空气通过进流管进入混合区上部，由于水体中的气泡和溶解氧形成一个密度梯度，从而导致整个一级处理区实现循环。②　这个循环简历并稳定后，将空气进入点移到混合区的下部，将待处理的污水则通过进流管进入反应器中并进行循环，其进流管在进气口的上方。③　由于水的压力和深度很大，根据亨律定律，可以保证水中的高氧气传导速率和混合液中具有很高的溶解氧，从而有效保证一级处理区和二级处理区所需要的溶解氧。一级处理区内反应速率很高，大部分有机物在此得到氧化分解。④　循环液沿井壁上升至反应器顶部气液分流罐，循环液中的废气可由此进入大气。去掉这些微生物呼吸作用产生的气体，对于防止这些废气重新进入系统而影响空气动力学效率是非常必要的。⑤　混合区中比例很小的一部分从混合区进入下部二级处理区，这个区域溶解氧含量很高，停留时间长，可使残留的BOD得到深度氧化。同时，该区域的饱和溶解氧也有利于促进后续气浮澄清池中的固液分离。⑥　经深度处理的混合液体以极快的速率（2m/s）进入气浮澄清池，以保证其中的沙砾和固体物质不会沉积于反应器底部。在混合液向上运动过程中，压力迅速降低，形成了充分充氧的低密度的絮体。絮体在气浮澄清池中得以有效分离后，产生浓缩生物污泥，浓缩污泥含水率可达到96%，所以在后续不需要设污泥浓缩池或进行污泥预浓缩，气浮后的水达标排放。ØVT工艺的优点VT技术与传统的活性污泥法技术相比，如氧化沟工艺、CAST工艺、A2/O工艺等，具有以下优点：①　39 与传统工艺相比，VT工艺的运行费用要低很多，通常只有传统活性污泥工艺的一半以下。去除每公斤BOD耗电小于0.8度，对常规城市污水而言，没处理1吨污水耗电0.1度左右，较低的运行费用主要有以下几个方面的原因：v高的氧转移率和低曝气量：传统工艺的氧转移率一般为15%左右，而VT工艺由于反应器深度达100m深左右，大大提高了氧的溶解度，同时通过技术革新，污水与空气的接触时间比深井曝气大为延长，所以转移效率大为提高，最高可达86%，在CHVERONREFINERY污水处理厂中，通过现场测试发现，原所注入空气中含氧为21%，在反应器顶部所排放的废气中，其含氧为3~4%，二氧化碳含量则达到18%左右，说明氧的转移率达到近90%，所需的气量为传统工艺的15%，即约1/6，而在供应同样空气的情况下考虑压力因素，电耗将高3倍，二者合一综合考虑，VT工艺比传统污水处理工艺节省电耗58%。此工艺不但氧转移效率高，而且高压空气的利用也十分巧妙，压缩空气在充氧的同时，还完成了混合液的推流作用，保证混合液按工艺设计要求进行环流和潜流，确保污水在反应器的反应时间及去除效率。因此，本工艺实际上是一气多用：即充氧、混合液的推流、搅拌、泥水分离、污泥浓缩及污泥回流。其节能效果是目前任何工艺无法相比的。v重力污泥回流系统：VT工艺污泥回流量同常规污水处理工艺相当，但是VT工艺由于其自身的特殊结构和特征，充分利用水力学条件，VT工艺的出水重力流到气水分离池实现泥水分离（不需添加任何药剂），分离出来的污泥回流也可以实现重力回流，从而降低运行费用。v较低的人工管理费用和维修费用：整个VT系统采用先进的自动控制技术，可实现无人值守，在CHVERONREFINERY污水处理厂中，日常操作人员仅为3人，夜班无人值守。同时在整个VT系统中无活动部件和易损耗件，所需维护的仅仅是空压机，所以大大降低日常维护和维修工作量，核心设施的使用寿命可达到20年以上或更久，从而大大降低折旧费用。①　39 采用传统工艺进行污水处理时，整个厂区产生很大的异味，主要是曝气池中产生的，对周边环境的影响交大，一方面造成工作环境较为恶劣，同时也影响周边环境的开发利用，所以目前很多城市污水处理厂都建在远离城市的郊区，造成管理费用大为增加。而VT污水处理工艺由于其具有很高的氧转移率，从而需要的空气量为传统工艺的15%，同时，和传统工艺相比，没有开放的曝气池，而反应器的开放面积很小，为传统工艺的1/20左右，对污水的处理过程基本上都发生在地底下，所以，向大气中释放的废气都是最少或难以察觉到的，而传统的曝气工艺排放到大气中的VOC可高达废水中总VOC的60%，这对厂区的工作环境和周边地区的大气环境会造成明显的不良影响。同时由于反应器的面积小，系统结构非常紧凑，所需的空间和占地面积很小，生化反应区通常只有传统工艺的20%。如需进一步减少异味可以很容易将反应器的废气收集起来进行异味处理，同时如果考虑美观或与周边环境相协调的话，可以将整个系统放置在封闭的建筑物内，美观整洁。①　由于所需的曝气程度较低，从而大大减少了运行过程中泡沫的产生，这对污水处理效率提高和设备养护极为有益。②　系统的防漏钢壳和灌浆水泥反应器外壳可有效防止地面水污染，而这正是传统曝气池所经常遇到又难以很好解决的问题。③　抗冲击负荷能力强，能适应废水流量的变化。VT主要经济技术指标如下：lBOD去除率≧95%；l出水BOD小于15mg/L，SS小于15mg/L；l去除每公斤BOD耗电≤0.8度。对城市污水而言，每处理1吨水耗电0.1度左右；l占地面积仅为传统污水处理工艺的10—20%。5.4.5污水处理工艺选择从上述各种工艺的特点分析来看，每种工艺各有优缺点，均可实现污水脱氮除磷的目的。考虑到本工程的具体情况，从上述各种工艺中初步筛选出“改良A2/O工艺”、“CASS工艺”和“VT工艺”三个选择方案，进行详细的技术经济比较，从中推荐一个适合本工程的最佳方案。5.5尾水消毒方案5.5.1尾水消毒的必要性39 消毒是水处理中的重要工序，早在2000年6月5日由建设部、国家环境保护总局、科技部联合发出的“关于印发《城市污水处理及污染防治技术政策》的通知”建城【2000】124号中规定为保证公共卫生安全，防治传染性疾病传播，城市污水处理设施应设置消毒设施。新排放标准颁布后对污水厂尾水消毒有了更严格的规定，根据出水水质，必需采用适当的消毒方式杀灭污水中含有的大量细菌及病毒。5.5.2尾水消毒技术方案简述消毒方法大体可以分为两类：物理方法和化学方法。物理方法主要有加热、冷冻、辐照、紫外线和微波消毒等方法。但目前最常用的还是化学试剂的化学方法。化学方法是利用各种化学药剂进行消毒，常用的化学消毒剂有多种氧化剂（氯、臭氧、溴、碘、高锰酸钾等）、某些重金属离子（银、铜等）及阳离子型表面活性剂等。其中，氯价格便宜，消毒可靠又有成熟经验，是应用最广泛的消毒剂。但最近人们发现采用加氯消毒也可以引起一些不良的副作用。如废水中含酚一类有机物时，有可能形成致癌化合物如氯代酚或氯仿等，水中病毒对氯化消毒也有较大的抗性，因此，目前还展开了对其他废水消毒手段的研究，如二氧化氯消毒，紫外线消毒等。在给水处理中，臭氧被认为是可替代氯的有前途的消毒剂。紫外线消毒技术为物理消毒方式的一种，具有广谱杀菌能力，无二次污染。5.5.3尾水消毒技术方案比选本节将着重介绍在污水处理工程中得到广泛应用的液氯、二氧化氯消毒、臭氧消毒和紫外线消毒技术。表5—5几种常用的消毒方法的比较项目液氯臭氧二氧化氯紫外线照射使用剂量（mg/L）10.010.02~5——接触时间（min）10~305~1010~20短优点39 便宜、成熟、有后续消毒作用除色，臭味，效果好，现场制作杀菌效果好，无气味，有定型产品快速、无化学药剂，无二次污染缺点对某些病毒芽孢无效，残毒，产生臭味比氯贵，无后续作用维修管理要求较高无后续作用，对浊度要求高用途常用方法应用日益广泛，与氯结合生产高质量给水中水及小水量工程日益广泛应用在饮用水和污水处理领域Ø液氯消毒在水溶液中，卤素（包括氯、溴及碘）是非常高效的消毒剂，其中，氯在污水消毒中应用的最为广泛。在标准状况下，氯是一种淡淡的黄绿色的气体，在-34.5˚C，100Kpa的情况下，氯以透明的琥珀色的液态形式存在。液氯通常装在钢制的氯瓶中储存、运输、氯气的比重是空气的2.5倍，而液氯的比重为水的1.5倍，液氯蒸发非常快，通常1L液氯可蒸发成450L氯气，换句话说，1kg液氯约蒸发0.31m3氯气。氯溶于水时，会生成次氯酸，次氯酸可以快速进入细胞膜，破坏细胞组织，从而起到杀菌消毒的作用。氯作为一种强氧化性消毒剂，由于其杀菌能力强，价格低廉，使用简单，是目前污水消毒中应用最广泛的的消毒剂，已经积累了大量的实践经验。氯气消毒自1908年问世以来，随着而水质分析技术的不断完善和发展，科学家们对液氯消毒在水处理上的应用重新进行了评估和研究，发现氯气消毒具有以下缺点：①　氯会与水中腐殖酸类物质反应形成致癌的卤代烃THMs；②　氯会与酚类反应形成有怪味的氯酚；③　氯与水中的氨反应形成消毒效力低的氯胺，而且排入水体后对鱼类有危害；④　氯在PH值较高时消毒效率大幅度下降⑤　氯长期使用会引起某些微生物的抗药性。有鉴于此，人们对其他的代用消毒剂产生了很大的兴趣并进行了广泛的研究，其中二氧化氯在最近几年更是引起了人们的几大关注。39 Ø二氧化氯消毒二氧化氯于1881年首先由HumpHryDary用氯酸钾与硫酸反应时发现。1921年被用于纸浆的漂白。在水处理中应用始于1944年，当时美国的NiagaraFalls水厂为控制水中藻类繁殖与酚法染所产生的气味，率先使用二氧化氯或得成功。目前在欧美国家，二氧化氯在水厂中的使用已经日趋普遍。二氧化氯（CLO2，分子量67.47）是一种黄绿色气体，具有与氯相同的刺激性气味，其沸点为11˚C，凝固点为-59˚C。二氧化氯的气体极不稳定，在空气中浓度为10%时就可能发生爆炸，在45~50˚C时会剧烈分解。二氧化氯的水溶液在较高温度与光照下会生成CLO2与CLO3，因此应在避光低温处存放。二氧化氯溶液浓度在10g/L以下时，基本没有爆炸的危险。由上可知，二氧化氯的气体和液体都极不稳定，不能像氯气那样装瓶运输，只能在使用现场临时制备。研究表明，将二氧化氯吸收在含特殊稳定剂（如碳酸钠、硼酸钠及过氧化物）的水溶液中，制成稳定的二氧化氯溶液，浓度在2%~5%，该溶液可长期进行储存，无爆炸危险，使用也很方便。在试验研究表明，二氧化氯对大肠杆菌、脊椎灰质炎病毒、甲肝病毒、兰泊氏贾第虫胞囊、尖刺贾第虫胞囊等均有很好的杀灭作用，效果优于自由氯。与氯不同，二氧化氯的一个重要特点是在碱性条件仍具有很好的杀菌能力。由于二氧化氯不会与氨反应，因此在高PH值的含氨的系统中可发挥很好的杀菌作用。而且二氧化氯对藻类也具有很好的杀灭作用。二氧化氯与腐殖酸、富量酸和灰黄素作用都不会生成三氯甲烷，主要生成苯多羧酸、二元脂肪酸、羧酸基二羟乙酸、一元脂肪酸四类氧化产物，它们的至突变性比较低。但应用二氧化氯消毒也存在一些问题，加入到水中的二氧化氯有50~70%转变为CLO2-与CLO3-，很多试验表明CLO2-与CLO3-对血红细胞有损害；对碘的吸收代谢有干扰，还会使血液胆固醇升高；使用二氧化氯消毒水有特殊的气味，据调查，这是由于从水中现出的二氧化氯与空气中的有机物反应所致。Ø臭氧消毒39 臭氧是强氧化剂，臭氧氧化和氯化一样，既起消毒作用，又起氧化作用，但是臭氧的消毒能力和氧化性都比氯强，能氧化水中的有机物，并能杀死病毒、芽孢及细菌。臭氧都是在现场用空气或纯氧通过臭氧发生器制取，产率分别为1%~3%和2%~6%。臭氧作为消毒剂的历史几乎和氯一样长，1906年法国尼斯的水厂首次使用臭氧对饮用水进行消毒，美国的工程师于20世纪70年代初开始用臭氧代替氯消毒污水。根据目前的研究可发现：①　臭氧消毒反应迅速，杀菌效率高，同时能有效地去除水中残留的有机物、色、嗅、味等，受PH值、温度的影响很小。②　臭氧能够减少水中THMs等卤代烷类消毒副产物的生成量。③　臭氧消毒可以降低水中总有机卤代物的浓度。虽然臭氧消毒本身不产生卤代烷和总有机卤，但是生成的其他消毒副产物如醛、酮、醇等若经氯化，会产生三卤甲烷。据报道，在世界各种水体中已检测出的有机化合物共有2221种。臭氧能和多种有机物反应，生成一系列中间产物，大体可以分为有机副产物和无机副产物两大类。有机副产物以甲醛为代表，有报道说甲醛是致癌物质。最受关注的无机副产物是溴酸根，国际癌研究部门（IARC）将溴酸根分类为致癌性2B，即可能致癌物。因为臭氧在水中的溶解度极小，且易分解，稳定性差，几乎没有残余消毒能力，所以普遍将臭氧与其他消毒剂联合使用作为控制THMs等有害消毒副产物的优选方法。据1982年的报道，全世界采用臭氧化处理的水厂在1100座以上，其中用臭氧作唯一消毒剂的，除欧洲游少数外，美国和加拿大仅各有一座，其他都辅以氯或氯胺消毒，以保证水中的剩余消毒剂。另外由于臭氧稳定性差容易分解为氧气，故不能瓶装储存和运输，必需现场制备及时使用，设备投资大，电耗大，成本较高，运行管理比较复杂。Ø紫外线消毒紫外线消毒用于水的消毒，具有消毒快捷，不污染水质等优点。因此近年来越来越受到人们的关注。紫外线污水消毒技术如今已被广泛应用于各类城市污水的消毒处理中，包括低质污水、常规二级生化处理后的污水、合流管道溢流废水和再生水的消毒。目前在世界各地已经有3000多家城市污水处理厂安装使用了紫外线污水消毒系统，这些污水消毒系统规模小的每天处理几千吨，大的每天处理上百万吨。紫外线技术在21世纪仍将是人们所关注的消毒技术之一。39 水的紫外线消毒，是通过紫外线对水的照射进行的，是一个光化学过程。光子只有通过系统中分子的定量转化而被原子吸收后，才能在原子和分子中产生光化学变化。换句话说，若光没有被吸收则无效。当紫外线照射到微生物时，便发生能量的传递和积累，积累结果造成微生物的灭活，从而达到消毒的目的。通常，水消毒用的紫外线灯的中心辐射波长是253.7nm。紫外线消毒器的消毒能力是在额定进水量情况下对水中微生物的杀灭功能。紫外线消毒也存在一些问题：①　紫外线消毒法不能提供剩余的消毒能力，当处理水离开反应器之后，一些被紫外线杀伤的微生物在光复活机制下会修复损伤的DNA分子，使细菌再生。因此，要进一步研究光复活的原理和条件，确定避免光复活发生的最小紫外线照射强度、时间和剂量。②　石英套管外壁的清洗工作是运行和维修的关键。当污水流经UV消毒器时，其中有许多无机杂质会沉淀、粘附在套管外壁上。尤其当污水中有机物含量较高时更容易形成污垢膜，而且微生物容易生长形成生物膜，这些都会抑制紫外线的透射，影响消毒效果。5.5.4尾水消毒方案的确定本工程在污水处理工艺中要采用消毒技术来最终控制出水水质，通过对以上几种常见污水消毒方法的介绍和分析讨论，紫外线消毒在消毒过程中，不需要添加任何化学物质，不会在水体中产生或留下任何有毒物质，不产生二次污染，运行安全可靠，是取代传统化学消毒方法的主流技术。结合本工程的出水水质要求不高的特点，设计采用模块化明渠式紫外线消毒装置。5.6污泥处理处置工艺方案39 污泥是城市污水处理后的必然副产物，是一种由有机残片、细菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体，除含有大量水分外，还含有有机物、重金属、盐类及少数病原体微生物和寄生虫卵等，若不进行科学处置将对环境造成新的二次污染。通常把污水处理厂污泥的稳定和脱水（一般脱水至含水率达70~80%）称作污泥的处理；将污泥的堆肥、填埋、干化、碳化和加热处理及最终利用，称为污泥的处置。在排水工程中，将改变污泥性质称为处理，而安排处路称为处置。我国污水处理厂的污泥处理工艺中，一般不包括污泥的处置。污水处理厂污泥处置费用昂贵，污泥处置费用约占污水处理厂总运行费用的20~50%。投资占污水处理厂总投资的30~40%。污泥处理处置的目的：v稳定化：经厌氧消化+机械脱水后的污泥，每公斤干固体中有机物含量为30~50%，为避免因有机物的腐败变质造成二次污染，应进一步降低挥发性有机物的含量。v无害化：去除污泥中对人体或自然界有害的病菌、寄生虫卵、病毒及重金属等有害物质。v减量化：进一步提高污泥的含固率，减少污泥最终处置前的体积，以降低污泥处理及最终处置的费用。v资源化：尽可能的利用污泥中的有机物质或储藏的能量，以实现其资源价值。5.6.1污泥处理工艺Ø概述污泥处理工艺的选择需要与污水处理工艺选择统筹考虑，同时，需要考虑到污泥的最终处置。根据某市污泥处置规划，本工程污泥浓缩脱水后就近运送至旁边的垃圾填埋场填埋场进行填埋。Ø本工程污泥污泥处理工艺的确定由于本工程污水处理工艺采用生物脱氮除磷工艺，污泥龄较长，污泥性质较为稳定，可不进行消化，若采用消化处理，需增加消化池、加热、搅拌和沼气处理利用等一系列构筑物及设备，使投资增加。因此，不考虑设消化池，污泥直接进行浓缩、脱水。Ø污泥浓缩脱水方案比较污泥浓缩脱水一般有以下两种方式：①　方案一：剩余污泥重力浓缩池储泥池污泥脱水外运。②　方案二：剩余污泥储泥池机械浓缩、脱水外运。表5—6污泥处理方案比较项目方案一方案二39 重力浓缩、机械脱水方案机械浓缩脱水方案构筑物数量污泥浓缩池储泥池脱水机房储泥池污泥浓缩脱水机房主要设备周边传动浓缩机脱水机加药装置潜水搅拌机浓缩脱水机加药装置装机功率小大絮凝剂用量3.5kg/T.DS3.0~5.0kg/T.DS对环境影响污泥浓缩池露天布置，气味难闻，对周围环境影响大无污泥敞开式构筑物，对周围环境影响小总土建费用大小总设备费用稍小大总造价大小优点装机功率较小絮凝剂用量较小占地省、造价低全封闭式、操作环境好不会发生污泥厌氧放磷现象缺点占地大、造价高对环境影响大，浓缩池与储泥池散发臭味装机功率较大絮凝剂用量较大对剩余污泥中磷的二次污染有污染无污染表5—6对以上两种方案进行了详细比较。由于本工程主要采用生物除磷，为了防止活性污泥在厌氧条件下再次放磷，剩余污泥在构筑物内的停留时间不宜过长，同时考虑到建造污泥浓缩池占地面积大，对环境影响大，因此推荐采用方案二机械浓缩脱水方案。Ø污泥机械浓缩脱水机选型比较从处理效果、工程投资、经营费用、运行维护、工程实例等各个方面综合比较，目前工程最常使用的机型为：带式压滤机和离心脱水机。主要有三种方式：①　方式一：带式浓缩机+带式脱水机39 设备价格合理、国内有生产并有成熟的运行经验，但该方式需要在浓缩后增加一储泥池及配套的投注设施，导致系统复杂化，且占地大，操作环境差。①　方式二：浓缩、脱水一体机设备紧凑、单一，无需中间过度，环境条件好，是污泥机械处理的首选模式。②　方式三：离心浓缩+离心脱水机操作环境清洁、工人劳动强度小，药剂用量小，可连续运行，但设备价格昂贵、装机功率数大、噪音大，其他缺点同方式一（即污泥浓缩、脱水分体机的共同缺点）。因此污泥浓缩脱水采用方式二“浓缩、脱水一体机”具有显著的优势。方式二“浓缩、脱水一体机”又可分为带式浓缩脱水一体机和离心浓缩脱水一体机。带式浓缩脱水一体机国内引入较早，有较成熟的运行经验，其优点是价格较便宜，运行电耗较节省。缺点是需要一套冲洗设施和空气纠偏系统，运行管理较麻烦。离心脱水一体机是最近几年才引进国内的一种技术先进的设备，目前主要靠进口，它的最大优点是操作卫生环境条件好，适宜于连续工作，体积小，占用空间小，不须冲洗设施，运行管理简便，药耗低，其缺点是设备费用高、装机容量大，电耗较高、噪音较大。根据本项目情况，推荐采用离心浓缩、脱水一体机。5.6.2污泥处置工艺国内外污泥处置方法主要有：填埋、焚烧、土地利用、场内场外储存、堆肥等。国外美国和英国以农用为主，欧洲以填埋为主，日本以焚烧为主。污水厂污泥的处置方法是各国十分关注的问题。在经济发达国家，污泥处置是极其重要的环节，其投资约占污水处理厂总投资的50~70%。据统计，我国用于污泥处置的投资约占污水处理厂总投资的20~50%，可以看出，我国的污泥处理处置已滞后于发达国家。Ø堆肥还田39 污泥用于还田的关键是污泥中重金属和致病菌含量问题。美国联邦政府对城市污泥的土地利用有严格的规定，在《邮寄固体废弃物（污泥部分）处置规定》中，将污泥分为A和B两大类：经脱水、高温堆肥无菌化处理后，各项有毒有害物质指标达到环境允许的为A类，可作肥料、园林植土、生活垃圾填埋坑覆盖土等所有土地类型；经脱水或部分脱水简单处理的为B类污泥，只能林业用土，不能直接用于粮食作物耕地。污泥的仓式堆肥是污泥在受控好氧条件下的生物稳定过程，可在密闭的仓室中进行或不密闭的结构中发生。它可做成多种型式（圆柱形或矩形的塔式、水平渠道、罐子或箱盒仓，或其他的构造）。污泥要与疏松剂混合搅拌，以促进生物过程的发生，分解有机物质，产生50~70˚C的温度——破坏致病菌，捂熟时进一步稳定和破坏致病菌。仓式堆肥与其他堆肥基本的不同点是仓式过程有机械化伴随，在一个或多个受限的构造内，仓式系统通常过程较短，比静式堆肥和条堆系统的停留时间短，因为它有更好的过程控制。Ø卫生填埋污泥填埋投资少，容量大，见效快，通过将污泥与周围环境的隔绝，可以最大限度地避免污泥对公众健康和环境安全造成的威胁，但其占地面积较大。在未来一个时期内，填埋仍然是我国的污泥处置方式之一。根据一项对填埋场的调查，在混合填埋场中，一般污泥的比例不超过5~7%。据有些资料报道，在混合填埋场中，当生物污泥与城市生活垃圾混合比例达到1：10时，填埋垃圾的物理、化学稳定改变过程将明显加快。在技术方面，由于脱水后污泥含水率一般在75%以上，这一含水量通常不能满足填埋场的要求，垃圾填埋场不愿意接受污水处理厂的污泥。在德国，当脱水后的污泥和垃圾混合填埋时，要求污泥的含固率不小于35%，抗剪强度>25KN/m2，有时未来达到这一强度，必需投加石灰进行后续处理，这种处理增加了污泥处置的成本。加入填充剂才能达到污泥填埋所需的力学指标，添加剂的加入缩短了填埋场的寿命；如果采用高干度脱水填埋工艺，脱水后污泥含水率在65%左右，一般可以直接填埋。Ø干化、炭化与焚烧污泥干化、炭化逐步成为能够大规模稳定化、减量化、无害化和资源化处置的有效工艺之一，也是某些污泥最终处置的预处理方法。39 污泥干化工艺类型：直接+热对流、间接+热对流+热传导。污泥干化是一种相对新型的应用技术。同焚烧熔融工艺相比，干化耗能少，处理费用低；同填埋和农用处置比，干化后污泥体积减少了4至5倍，储存方便，运输费用大幅降低，生物相也相当稳定，基本达到无恶臭、无病原菌，容易得到接受。污泥炭化是污泥经800˚C左右的温度干馏形成。其生成物具有与木炭同样的物性，因此可以被广泛用于土壤改良剂、融雪剂、脱臭剂、燃料、脱水助剂等。即使是直接填埋碳化物，也可以因其减容化来延长处置地的使用时间。污泥焚烧工艺成熟稳定、减量效果明显，且占地少，但其工程投资和运行费用相对较高，大型城镇群以及用地紧张地区比较适用。国内率先使用污泥干化焚烧技术的是上海石洞口污水处理厂，设计规模40万吨每天，采用具有脱氮除磷功能的污水处理工艺，处理对象为城市污水，并有以化工、制药、印染废水为主的大量工业废水进入，产生的污泥量为64吨干泥每天，经脱水后含水率为70%，污泥体积为213m3每天。考虑某市用地不是很紧张，经济不是很强的现实条件和污泥量迅速增长的的发展趋势，某市污水处理厂污泥的处置出路以农业堆肥、卫生填埋最为理想。5.7除臭工艺随着人类生活水平的提高和公众环境意识的增强，城市污水处理厂的除臭问题正引起越来越多的关注。城市污水处理厂的臭气发生源主要是一些污水及污泥处理的构筑物。如格栅井、沉沙池、曝气池、浓缩污泥池、贮泥池和污泥脱水机房等。污水处理厂臭气中的主要成分是硫化氢、氨和甲硫醇。从恶臭成分含量来看，氨最多，其次是硫化氢、甲硫醇。而硫化氢、甲硫醇的恶臭强度最高。不仅影响人的感官，而且有害健康。为防止和避免污水处理厂臭味对周围居民生活的影响，一些发达国家先后制定了一些具体规定。我国随着国力的增强和环保意识的提高，也越来越重视城市污水处理厂的臭气处理问题，相应地制定了一些法律、法规和标准。如：《中华人民共和国大气污染防治法》、《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）、《环境空气质量标准》（GB3095-2001）、《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）、《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）。5.7.1臭气的来源与成份39 Ø臭气的来源污水处理厂产生臭气浓度较大的地方主要是污水前处理部分（格栅井、提升泵房集水池、细格栅及沉沙池）和污泥处理单元，生物池以及深度处理部分臭气浓度较低。Ø臭气的成分几种主要臭气的成分如下表5—7所示。表5—7主要臭气成分表化合物典型分子式特性胺类CH3NH2(CH3)3N鱼腥味氨NH3氨味二胺NH2(CH2)4NH2NH2(CH2)5NH2腐肉味硫化氢H2S臭鸡蛋味硫醇CH3SHCH3SSCH3烂洋葱味粪臭素C8G8BHCH3粪便味5.7.2除臭工艺选择热力学方法燃烧法臭气处理的方法可以分成吸收吸附法和燃烧法两种，废气处理的方法可以归纳如下图5—9所示：催化法化学气体洗涤器化学吸收法废气处理法废气通入曝气池生物过滤器生物吸收法吸收法生物洗涤器吸收吸附法湿式分离器活性炭过滤器吸附法离子化分离器中性洗液法而在污水处理厂除臭中常采用水清洗和药液清洗法、活性炭吸附法或生物滤池脱臭法，三种方法典型的处理结果如表5—8、5—9、5—10所示。表5—8水清洗和药液清洗法除臭效果名称原臭（OU/m3）处理臭（OU/m3）39 泵站3500740污水处理4100600污泥处理5000650表5—9活性炭吸附法除臭效果名称原臭（OU/m3）处理臭（OU/m3）泵站3500260污水处理4100220污泥处理5000320表5—10生物滤池脱臭法除臭效果臭气源填料原臭（OU/m3）处理臭（OU/m3）污泥浓缩池天然有机纤维4500400进水渠硅酸盐填料（活性炭并用）3000250污泥浓缩池和贮泥池多孔陶瓷器4500400污泥浓缩池和调整池发酵后的谷糠制品4000350初沉池和曝气池纤维状多孔塑料3500350上述三种方法中，活性炭吸附法效果最好，但活性炭有饱和期限，超过这一期限，就必需更换活性炭（进行活性炭再生），这种方法处理成本很高，常用于低浓度的臭气和脱臭的后处理。水清洗和药液清洗法必需配备较多的附属设施，如药液贮存装置、药液输送装置、排出装置等，运行管理较为复杂，与药液不反应的臭气较难去除，效率低，除臭效果远不如另外两种方法。生物过滤脱臭法是将收集到的废气在适宜的条件下通过长满微生物的固体载体（填料），气味物质先辈填料吸附、吸收，然后被填料上的微生物氧化分解，将恶臭物质吸附吸收后转化为无毒害的CO2、HO2、H2SO4、HNO3等简单无机物，完成废气的除臭过程。微生物除臭过程分三步：①　臭气同水接触并溶解到水中；39 ①　水溶液中的恶臭成分被微生物吸附、吸收，恶臭成分从水中转移至微生物体内；②　进入微生物细胞的恶臭成分作为营养物质为微生物所分解、利用，从而使污染物得以去除。生物除臭效果稳定可靠、成本低廉，目前已实现设备成套化、集约化，外形美观。因此，本工程采用生物滤池除臭法。根据要求，本次污水厂除臭范围为某市污水处理厂全厂。从污水处理厂的臭气浓度分布来分析，除鼓风机房、深度处理提升泵房、除磷加药间、纤维快速滤池、紫外线消毒部分以外，其余生产构筑物均需要进行除臭。本方案设计将产生臭味的构筑物进行加盖加罩，将臭气集中输送到生物滤池进行脱臭。5.8主要构筑物型式选择5.8.1粗格栅、进水泵房Ø粗格栅粗格栅是污水处理厂第一道预处理设施，可去除大尺寸的漂浮物和悬浮物，以保护进水泵的正常运转，并尽量去掉那些不利于后续处理过程的杂物。工程中设几道自动清渣的机械格栅，渣耙循环运行，截流物经皮带输送机送入垃圾箱外运出厂。本次粗格栅设计，选择了两种形式：钢丝绳格栅除污机和回转式固液分离机。钢丝绳格栅除污机国内外使用都很多，国内运转效果较好，性能稳定。国内该类产品质量及性能与进口设备相比差距较小。回转式固液分离机近年在国内使用较多，运转效果较好，但该设备水下运动部件较多，维护不易，并且对较大垃圾的清除不如钢丝绳格栅。这两种设备均能满足使用要求，但考虑到维护保养，运行效果及产品适用性等多因素，本次设计推荐采用钢丝绳格栅除污机。Ø进水泵房污水进入污水处理厂后，须由污水泵提升至沉沙池，污水泵选型过去常采用干式污水泵。近年来潜污泵技术发展很快，型谱加宽，选择余地加大，应用日益增多。国内近年来不少污水处理厂都选用了潜污泵，建成后运行情况良好。归纳起来，潜污泵和普通干式污水泵相比有以下优点：39 ①　潜污泵不需单独设水泵间，直接安装在集水池里，污水进水泵房大多较深，省去水泵间可节省泵房土建费用20~40%。②　目前潜污泵的效率已比较高，有些甚至高于干式污水泵，因此运行费用也较省。③　潜污泵大多采用自动耦合安装系统，安装、起吊方便。本次设计推荐采用潜污泵。5.8.2细格栅、沉沙池Ø细格栅污水由进水泵提升至细格栅，细格栅用于进一步去除污水中较小颗粒的悬浮、漂浮物。由于本项目不设初沉池，为减少污水中浮渣对生物池及后续构筑物的影响，采用栅隙较小的格栅较为必要。按照上述要求，将细格栅的选型集中在阶梯格栅、转鼓格栅除污机的比较上。阶梯格栅是通过偏心的旋转传动而移动齿耙，由上而下，由移动齿耙将污水中的悬浮物从水中逐级推到污物出口处，再从栅渣出口排入传送带，这种格栅栅渣间有过滤作用，清除能力较强，但普通阶梯格栅不太适用于含砂量大的废水处理，因为沙砾会夹在动组、静组栅片之间造成较大的阻力和磨损。转鼓格栅其原理是污水从开放式筛框前段流入，然后穿流过筛网。根据相应的筛缝间隙，可将不同大小的固含物截流分离出来。转鼓格栅运行可靠性高、不易出故障，管理也简单但价格较高。这两类格栅在国内外应用均较广泛，近年来，针对含砂量较大的污水，阶梯格栅通过优化其运动模式、采用坚固的不锈钢构造及可替换的磨损表面等措施使其较好的适应了含砂量大的要求。这两类格栅相比，阶梯格栅具有水头损失小、较高的固液分离率、价格较低等优点，所以本方案设计拟采用对砾石适应性较高的进口阶梯格栅。Ø曝气沉沙池沉沙池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度2.65t/m3的砂砾，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。39 沉沙池有平流式、竖流式、曝气式和旋流式四种型式。平流式沉沙池具有构造简单、处理效果好的优点；竖流式沉沙池污水由中心管进入池内后自下往上流动，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差；曝气沉沙池则是在池的一侧通入空气，事污水沿池旋转前进，从而产生与主流方向垂直的横向恒速环流。砂砾间产生摩擦作用，可市砂砾上悬浮性有机物得以有效分离，且不使细小悬浮物沉淀，便于砂砾和有机物的分别处理和处置；旋流式沉沙池则是利用水力旋流，使泥沙和有机物分开，以达到除沙目的。从沉沙效果来看，曝气式要优于旋流式，并且由于污水厂处于城区外，污水中含油脂成分更高，本工程采用的工艺流程中没有设置初次沉沙池，污水中的油脂没有办法通过后续处理设施去除，因此为保证沉沙效果和污水中油脂的去除，本项目采用曝气式沉沙池。5.8.3深度处理滤池滤池可分为常规滤池和告诉滤池，由于本工程用地面积小，推荐采用纤维滤料告诉滤池。纤维快速滤池的纤维滤料比其他实体颗粒材料要具有大得多的比表面积和空隙率，其孔隙度高达90%~95%，对比之下，粒径1mm石英砂滤层孔隙度为45%，因此，由纤维材料构成的滤床具有比常规颗粒过滤材料大得多的纳污量。纳污量的提高对滤池效率的提高具有决定性的意义。因此纤维滤料的滤池可以比常规砂滤料滤池滤速高4~5倍的高滤速运行，设计最高滤速可达48m/h。在工程实际运行中，纤维过滤材料构成的过滤层其空隙率沿滤层高度呈梯度分布，下部过滤材料压实程度高，空隙率相对较小，易于保证过滤精度。整个滤层空隙率由下而上逐渐增大，这种滤层空隙率的分布特性有利于实现高速和高精度过滤。纤维快速滤池吸纳了传统快速滤池的主要优点，同时还具有如下独特之处：①　采用特种纤维滤料，可实现高滤速、高精度的过滤，从而减少占地面积，提高出水质量。②　纤维快速滤池采用小阻力配水系统，气水反冲洗，恒水位或变水位过滤方式。③　39 纤维快速滤池的控制可采用手动控制和自动控制两种方式，可根据用户需要制定，灵活先进。①　特有的拦截技术，可保证滤料在反冲洗时不会流失。②　反冲洗耗水率低（约1%~2%），运行费用省。③　具有钢板和混凝土两种结构型式，根据用户和实际需要选择，最大程度地节约投资费用。④　抗冲击性能强。因此，本工程推荐采用高速纤维快速滤池。5.8.4生物除臭采用模块式生物除臭装置，其工作流程为风机通过臭气收集管道将臭气收集至生物除臭装置，首先通过塑料填料，此部分设有喷淋装置，位于塑料填料上部，主要功能为对臭气进行水溶，使臭气由气相传输变为液相传输；其后通过生物滤池，滤池填料以有机无机混合材料作为主要成分，滤料上部设有喷淋装置，喷淋水循环使用，主要功能为保持生物滤料的湿度，当臭气经过生物滤料时，滤料上的微生物对臭气内的致臭成分进行生物氧化去除，干净空气排入大气，从而完成整个除臭流程。39 鼓风机雨水溢流生物除臭5.9污水、污泥处理工艺系统比选5.9.1工艺流程空气缺氧区好氧区厌氧区进水曝气沉沙池粗格栅污水提升泵房细格栅沉沙栅渣栅渣预缺氧区回流污泥外运SBR出水中间提升泵房）二沉池出水滤池消毒池除磷加药生物除臭储泥池污泥脱水间外运剩余污泥图5—10方案一：改良A2/O工艺流程图39 尾气排放鼓风机雨水溢流生物除臭空气SBR池进水曝气沉沙池粗格栅污水提升泵房细格栅沉沙栅渣栅渣外运SBR出水中间提升泵房出水消毒池滤池除磷加药生物除臭储泥池污泥脱水间外运剩余污泥图5—10方案二：CASS工艺流程图39 尾气排放空压机雨水溢流生物除臭空气VT反应器进水曝气沉沙池粗格栅污水提升泵房细格栅沉沙栅渣栅渣外运气浮澄清池出水消毒池滤池除磷加药生物除臭储泥池污泥脱水间外运剩余污泥图5—10方案三：VT工艺流程图39 5.9.2改良型A2/O方案设计选择改良型A2/O法的中心思想是强化氨氮的硝化过程、同时保证生物脱氮、生物除磷过程，而SS的去除则采用高效的周进周出二沉池池型。建设工程改良型A2/O生化池一座，设计处理能力为5万m3/d，分为两格，每格规模2.5万m3/d。建设工程改良型A2/O方案的主要构筑物见表5—10.表5—10改良型A2/O方案主要构筑物一览表编号名称主要参数结构形式单位数量备注1提升泵房和粗格栅AXBXH=15.6×17.5×9.95mR.C+框架座12沉沙池和细格栅AXBXH=11.4×34.6×4.5mR.C座13A2/O反应池AXBXH=72.5×70.45×6.0mR.C座14二次沉淀池AXBXH=80.40×42.3×5.0mR.C座15纤维快速滤池AXBXH=25.00×20.25×3.5mR.C座26紫外线消毒渠AXBXH=10.50×5.0×4.5mR.C座17流量计井AXBXH=3.0×2.0×3.5mR.C座48鼓风机房AXBXH=30.40×12.5×8.0m框架栋19中途提升泵房AXBXH=12.5×15.0×3.5mR.C+框架栋110反冲洗房AXBXH=12.5×15.0×3.5m框架栋211除磷加药间AXBXH=25.0×10.5×8.0m框架栋212储泥池AXBXH=4.0×4.0×3.5mR.C座113脱水机房及2#变配电站AXBXH=18.0×15.0×6m框架栋114污泥料仓成套设备，5.0mV=120m3栋1151#变配电站AXBXH=24.0×15.0×4.5m框架栋116机修及仓库300m2框架栋117综合楼2000m2框架栋118食堂及宿舍700m2框架栋119车库180m2框架栋120传达室30m2框架栋121除臭装置成套设备座339 改良型A2/O工艺的主题构筑物的设计数据如下：①　生化池（2.5万m3/d规模单格）生物除磷设计生物除磷主要取决于厌氧区内发生的放磷过程，厌氧池设计参数如下：预缺氧区容积：550m3水力停留时间（HRTA）：0.49h厌氧区容积：1334m3水力停留时间（HRTA）：1.11h缺氧区容积：2324m3水力停留时间（HRTA）：2.18h混合液浓度（MLSS）：3500mg/L设计剩余污泥含磷率：3.25%好氧区的设计参数（2.5m3/d规模）如下：最低设计水温：14˚C硝化菌最大比增长率（µmax）：0.471/d峰值悉数K：1.2安全系数(SF):2.5最小泥龄（θmin）：4.8d设计泥龄：8—12d设计污泥负荷：0.088—0.106kgBOD5/kgMLSS.d好氧区容积：10200m3水力停留时间（HRTA）：9.04h混合液污泥浓度（MLSS）：3500mg/L最大反硝化速率（qD，max）：0.08kgNO3—N/（kgVSS.d）反硝化进水分配比例：26%改良型A2/O法污泥回流比（外回流）为50~100%，混合液回流（内回流）为100~200%，理论上的脱氮率为70~75%，满足33%的TN去除率的要求是没有问题的。改良型A2/O法对生物除磷效果的强化也是明显的。39 要提高系统的脱氮率，在不加大回流量的前提下，只要提高硝化率（如将出水氨氮控制在2mg/L），虽然使得出水硝酸盐量有所增加，但反硝化的硝酸盐量也随之增加，从而可以提高整个系统的脱氮能力。如果单纯增加回流量，出水硝酸盐量减少，反硝化硝酸盐量增加，也可以提高整个系统的脱氮效率。但是回流量的加大不应影响到生物除磷的效率，建议回流比不要超过100%。实际上，改良型A2/O工艺在水温超过15˚C的情况下，出水中的氨氮浓度应在2mg/L左右，而污泥回流比可以在50~100%的范围内进行调节（污泥回流泵采用了变频调速技术），所以在运行过程中可根据实际情况，以最为经济的运行方式来满足排放要求。因此，系统按照改良A2/O方式运行，一般情况下TN的去除率要能达到要求，这样就可以节省内回流的能耗。改良型A2/O生化池，矩形钢筋混凝土结构，平面尺寸B×L×H=72.5×70.45×6.0m,有效水深为5m。改良型A2/O生化池的总水力停留时间为12.82h，活性污泥回流比R=50~100%。剩余污泥量14000kgDS/d。曝气系统采用微孔曝气器，需气量416Nm3/min，气水比6：1。①　二沉池在设计中采用了表面负荷和固体通量都可以达到较高水平的周边进水、周边出水二沉池。建设工程共设1座二沉池，每座池内分5格，单格宽度10.50m，沉淀区长度为62.80m，有效水深为3.5m，总深为5.0m。单座二沉池平面尺寸为B×L=80.40×42.3m，钢筋混凝土结构。每格池内设有1台链式刮泥刮渣机，共5台。5.9.3CASS工艺方案设计CASS反应池按近期建设规模5万m3/d建设，分两组共建6格CASS反应池，6格池设3个反应模块，每个模块包括两个反应池，两个池子作为同一个模块同时并列启动。39 每个CASS反应池前端设置隔板反应式生物选择器，每个CASS反应池中部装设混合液回流泵，将混合液从主反应区回流至生物选择区，与进水在生物选择区完全混合后再进入接触反应区，最后进入主反应区。生物选择区、接触反应区、主反应区体积分别占CASS池总体积的5%、10%、85%。滗水装置在反应池的末端，采用浮动式大型滗水装置。剩余污泥排放装置在主反应池的末端，由剩余污泥潜水离心泵抽送至储泥池。建设工程CASS方案的主要构筑物见表5—11。表5—11改良型CASS方案主要构筑物一览表编号名称主要参数结构形式单位数量备注1提升泵房和粗格栅AXBXH=15.6×17.5×9.95mR.C+框架座12沉沙池和细格栅AXBXH=11.4×34.6×4.5mR.C座13CASS反应池AXBXH=100.5×40.45×6.0mR.C座14纤维快速滤池AXBXH=25.00×20.25×3.5mR.C座25紫外线消毒渠AXBXH=10.50×5.0×4.5mR.C座16流量计井AXBXH=3.0×2.0×3.5mR.C座47鼓风机房AXBXH=30.40×12.5×8.0m框架栋18中途提升泵房AXBXH=12.5×15.0×3.5mR.C+框架栋19反冲洗房AXBXH=12.5×15.0×3.5m框架栋210除磷加药间AXBXH=25.0×10.5×8.0m框架栋211储泥池AXBXH=4.0×4.0×3.5mR.C座112脱水机房及2#变配电站AXBXH=18.0×15.0×6m框架栋113污泥料仓成套设备，5.0mV=120m3栋1141#变配电站AXBXH=24.0×15.0×4.5m框架栋115机修及仓库300m2框架栋116综合楼2000m2框架栋117食堂及宿舍700m2框架栋118车库180m2框架栋119传达室30m2框架栋120除臭装置成套设备座3规模5万m3/d主要设计参数：39 反应池格数：6格每日运行周期数：4个反应池每周期总运行时间：4hr反应池每周期反应时间：2hr反应池每周期沉淀时间：1hr反应池每周期滗水时间：1hrCASS反应池总容积：42000m3CASS生物选择区总容积：1800m3CASS接触反应区总容积：4200m3CASS主反应区总容积：35000m3CASS反应池最大水深：5mCASS反应池最低水位：4m最高水位时MLSS（mg/L）：3500最低水位时MLSS（mg/L）：5000有机物污染负荷：0.09kgBOD5/kgMLSS.D每格CASS反应池总容积：7000m3每格CASS生物选择区总容积：300m3每格CASS接触反应区总容积：700m3每格CASS主反应区总容积：5000m3污泥回流比：20%反应池溶解氧（DO值）：0.5—2.0mg/L最大供气量：420N.m3/min5.9.4VT工艺方案设计VT污水处理工艺是目前国外最先进的高效好氧活性污泥处理方法之一。它采用的是深井曝气的原理，利用氧气在深井内高效传递效率的原理，使污水中的有机杂质能够有效的被氧化和去除。39 VT污水处理工艺流程的主要核心部分是生化反应区的深井反应区，在该深井反应器内污水经过一个高效好氧的生物处理过程，同时使得污水中的污泥悬浮物附着大量的微小气泡，迫使于污泥悬浮物自动往水面上浮，这就为反应器后续跟进的气浮澄清池分离泥水起到很好的先决作用。VT工艺反应区按近期建设规模5万m3/d建设，主反应区由2座深井反应器及16座气浮澄清池构成，深井反应器上端均有一个接触池，同时设有16个端部池用于混合液的充分混合。VT工艺主要建设构筑物列表见下表：表5—12VT工艺方案主要构筑物一览表编号名称主要参数结构形式单位数量备注1提升泵房和粗格栅AXBXH=15.6×17.5×9.95mR.C+框架座12沉沙池和细格栅AXBXH=11.4×34.6×4.5mR.C座13VT反应器RXH=2.8×91mR.C座24气浮澄清池AXBXH=26.4×6.0×4.0mR.C座165紫外线消毒渠AXBXH=10.50×5.0×4.5mR.C座16流量计井AXBXH=3.0×2.0×3.5mR.C座47空压机房AXBXH=30.40×12.5×8.0m框架栋18中途提升泵房AXBXH=12.5×15.0×3.5mR.C+框架栋19反冲洗房AXBXH=12.5×15.0×3.5m框架栋210除磷加药间AXBXH=25.0×10.5×8.0m框架栋211储泥池AXBXH=4.0×4.0×3.5mR.C座112脱水机房及2#变配电站AXBXH=18.0×15.0×6m框架栋113污泥料仓成套设备，5.0mV=120m3栋1141#变配电站AXBXH=24.0×15.0×4.5m框架栋115机修及仓库300m2框架栋116综合楼2000m2框架栋117食堂及宿舍700m2框架栋118车库180m2框架栋119传达室30m2框架栋120除臭装置成套设备座339 5.9.5方案比较Ø基建投资：改良型A2/O比CASS方案高，A2/O方案与VT方案相接近。Ø能耗：VT方案最为节省运行费用，A2/O与CASS方案基本处于同一水平。Ø运行费用：VT方案运行费用最低，A2/O次之，CASS方案相对最高。Ø运行可靠程度：VT方案与A2/O方案均具有工艺流程简洁、设备少、相对自动化控制以来程度较低等优点，运转可靠性较高。Ø出水水质指标：相对来说了A2/O与CASS方案的出水指标要较高于VT方案的出水水质指标，但是均能够达到出水指标要求。Ø需要外方配合的工作量：改良型A2/O工艺具有全部知识产权，能够独立完成所有设计任务，VT方案则需要外方协助完成设计。《城市污水处理及污染防治技术政策》中强调了污水处理工程中的可靠性原则，第4.2.3条规定：“在对氮、磷污染物有控制的地区，日处理能力在10万立方米以上的污水处理设施，一般选用A2/O法、A/O法、等技术。也可慎选其他的同效技术。”国家技术政策的要求就是大型污水处理厂要采用成熟、可靠的工艺，包括在设计和运行管理两个方面都由成熟的经验，最大限度低会比工程建设中存在的风险。现对3个方案的风险分析如下：改良型A2/O法是在A/O法的基础上对生物除磷脱氮功能进行了强化，其核心仍然是A/O法，工艺流程简单、设备少，对自动化的以来程度低，国内早已掌握全部的设计技术，并且有丰富的运行管理经验。因此该方案的可靠程度很高，且符合国家目前的技术政策。因为CASS主反应单元要担负生化处理和沉淀两种功能，这种功能的转换要靠设备的切换来实现，因此对自动化的要求很高，对自动化的以来程度也很高。目前国内对该工艺的设计和运行管理没有较多的经验，加之设备和自控技术要求较高，因此该方案的可靠程度有一定的风险。VT工艺虽然在目前国内运行和设计方面没有较多的实例及经验，但是该项技术在国外已经运用成熟很久，且该工艺流程最简单简洁、设备及构筑物最少，对自动化要求很低，且方案可靠程度也很高，是目前世界上最先进的高效好氧活性污泥处理法的技术之一。39 对于三种工艺流程，在处理效果上，由于改良型A2/O法和VT工艺法具有功能分区明确，运行方式可以根据水质变化作相应的调节等优点，出水水质稳定，特别是在氮的去除上具有更稳定的效果，但是A2/O法比较适用于较大型的市政污水处理。本建设工程近期设计规模为5万m3/d，更为适宜采用VT工艺方案，并且在本工程中，由于采用VT工艺的特殊流程，在整个工艺流程占地指标上，有一定的优势。根据对3个比选方案的定性及定量比较结果以及风险分析来看，VT工艺占有明显的优势，因此，我们推荐采用VT污水处理工艺。6污水处理工程设计6.1设计水量某市污水处理厂控制总规模为10万m3/d，其中，近期（2010年）建设规模为5万m3/d，设计中水回用1.5万m3/d；远期（2015年）建设规模为5万m3/d，总平面设计按10万m3/d布置。6.2现状污水厂运行概况6.3扩建工程与现状污水厂的衔接6.4扩建工程构筑物建设规模6.5工程分期与分组6.6.1进厂结合井6.6.5改良型A2/O生化池6.6.6矩形周进周出二次沉淀池6.6.7纤维快速滤池及反冲洗泵房6.2主要生产构筑物设计6.2.1粗格栅、进水泵房近期粗格栅间与进水泵房合建，按近期建设规模5万m3/d建设，则旱季最大设计流量为2710m3/h（Kz=1.3），雨季最大设计流量为3750m3/h。在提升泵房前设置的粗格栅井为矩形双渠式钢筋混凝土结构，在渠道内配备2台钢丝绳式机械粗格栅。39 Ø总进水闸门井结构尺寸：2.5m×2.5m×4.5m数量：1座主要设备及数量：附壁圆闸门规格：DN1200数量：1台启闭机：1台Ø粗格栅设计流量：1.1m3/s结构尺寸：8.0m×3.0m×4.5m格栅安装倾角：75˚数量：1座主要设备及数量：①　格栅除污机格栅间隙：10mm格栅宽：1200m电机功率：2.2kw数量：2台②　螺旋输送机功率：1.5kw数量：1台③　附壁方闸门规格：900×900数量：4台启闭机：4台Ø进水泵房设计流量：1.1m3/sØ泵房结构及数量39 结构尺寸：15×9m砖混结构泵房数量：1座Ø集水井池结构及数量结构尺寸：10×9×6.0m设计水深：2.5m钢筋混凝土结构集水井数量：1座Ø主要设备及数量潜水泵流量：1000m3/h扬程：13.0m功率：75kw数量：一期3台（2用一备）6.2.2细格栅、曝气沉沙池Ø细格栅、沉沙池细格栅按近期建设规模5万m3/d建设，并满足雨季最大设计流量为3750m3/h。设计选用2台阶梯式细格栅，每台细格栅栅条间隙为3mm。细格栅的控制方式应为就地手动控制和远程控制两种方式。设计参数①　格栅除污机栅条间隙：3mm格栅宽：1300mm电机功率：2.2kw安装角度：75˚数量：2台②　螺旋输送机功率：1.5kw数量：1台③　搅拌桨39 叶轮转速：12—20rpm数量：2台①　吸砂机排砂量：9.5L/s数量：2台②　砂水分离机功率：0.37kw数量：1台③　平板钢闸门规格：1300×1400数量：2台启闭机：2台④　曝气沉沙池数量：1座设计流量：1.1m3/s水力停留时间：T=3min汽水比：0.2m3空气/m3水土建尺寸：10.5×22.6×4.5m曝气沉沙池鼓风机房与沉沙池合建，选用2台罗茨风机，一用一备，单台风量910m3/h，P=4.5mH2O，N=15.0kw；由于污水中含有硫化物、氮化物等易发臭的成分，进入进水渠、粗格栅间、泵房进水间。细格栅渠和沉沙池时会散发臭气，影响环境和人们的身心健康，需进行除臭处理。具体详有关除臭章节。6.2.3超声波流量计本工程共设置超声波流量计3台，在沉沙池出水管、沉沙池溢流管管上各安装一台，两者流量之和作为进水泵房提升能力的计量；另外在紫外线消毒渠出水管安装一台作为污水厂出水量的计量。6.2.4VT反应器Ø端部池端部池按污水量5万m339 /d设计，经过预处理后进入端部池，在端部池中污水和生化反应系统的回流污泥进行充分混合，污水和回流污泥的混合液通过管道进入VT反应器底部混合区。设计16座端部池，尺寸为6×2.2×3.5m，钢筋混凝土结构。Ø池顶接触池在VT反应器的顶部设有池顶接触池，池顶接触池作为VT反应器的一个重要的组成部分，其主要作用一方面是为VT反应器内的循环液流经接触池，经过池顶接触池再回流到反应系统，维持系统的循环；另一方面在池顶接触池内设有导流板，通过导流板能够有效地将反应过程中产生的废气释放，为系统的运行提供必要的保证条件。设计接触池2座，每座尺寸为：18.2×5.2×5.0mØVT生化反应器设VT生化反应器2座，尺寸为Ø2.5×90m，整个反应器置于地下，位于池顶接触池的下方，反应器内部分为一级处理区（包括氧化区和混合区）和二级处理区（又称深度氧化区），并设有曝气系统、环形套筒等内部循环管线及空气管路，污水和回流污泥通过进水池进入反应器，在系统的启动阶段先将空气从进水口送入，随着反应器外层环面大量气泡的送入，形成内外环面的液位差，在一级处理区（氧化区）产生大量污水污泥混合液的循环，随着循环的建立，将原水和回流污泥从设计进水口送入，并将气体入口移到一级处理区的下部，即混合区的曝气设备处，这样内部环形套管内混合液的下流速度很快，将曝气装置位于其下部，可以通过气体实现缓冲，防止对后续深度氧化区的影响，同时可以保证二级处理区具有较高的溶解氧，并为循环提供动力。整个反应器内部反应中始终处于紊动和高溶解氧含量的情况。由于反应器内有效深度达到90m，根据亨利定律，在反应器内具有很高的饱和溶解氧，而且空气和液体的接触时间很长，这样可以达到非常高的氧利用率，从而可以有效减少运行费用。在处理过程中反应器的氧化区混合液大量循环，在混合区有小部分进入下部的深度氧化区，在深度氧化区内进一步去除水中的各种污染物，由于溶解氧的浓度很高，微生物活性很强，可以有效实现对水中的各种污染物的降解。6.2.5气浮澄清池39 生化反应器从反应器的底部排除泥水混合物，由于其含有高浓度的溶解性气体，在向地面的告诉移动过程中，混合液中的大量溶解性气体释放出来，可以通过气浮的方式实现泥水分离。设计16座钢筋混凝土结构的矩形气浮澄清池，单座尺寸为26.4×6.0×4.0m，通过气浮澄清池实现泥水分离后其顶部的污泥含固率可以达到4%。同时污泥回流可以惊醒重力回流，无需增设回流泵。剩余污泥用污泥泵送入污泥处理系统，设计剩余污泥泵8台，流量2~5m3/h，扬程为0.1MPa，功率为0.75kw、6.2.6紫外线消毒系统紫外线消毒系统按照5万m3/d规模分组建设，近期一组5万m3/d规模紫外线消毒渠，远期再增加一组5万m3/d规模紫外线消毒渠。明渠数目：1条紫外透光率设计：70%TSS：小于10mg/L污水温度变化范围：15~30摄氏度紫外透光率@253.7nm：不低于70%平均颗粒尺寸：小于20微米消毒指标：粪大肠杆菌群不超过1000个/1L紫外线消毒设备：紫外灯管：低压高强灯，灯管应经过预热处理以提高其寿命。水位控制器：安放在水渠末端的排水口，设计维持一个最低水位及最小水位变化，在此变化范围内保持灯管全部被淹没；选用消毒设备一套，最大功率35kw。6.2.7空压机房空压机房为地上式砖混结构，空压机房的尺寸为：24.0×12.5×6.0m。空压机房是保证曝气系统正常工作的关键设施，要满足曝气系统正常运行，需设5台螺杆空气压缩机，4用一备，功率为50kw，风量为Q=20m3/min，风压为1.0MPa。6.2.8除磷加药间当进水中磷的含量较低时，生物处理的除磷效率基本能满足除磷要求，但当进厂污水的磷浓度较高，而进水中的BOD539 浓度又较低时，为保证出厂水中磷浓度低于0.5mg/L，可辅以化学除磷处理来满足这种工况。这也是目前国外大多数生物除磷污水处理厂较为普遍采用的措施。根据类似污水厂的经验，推荐采用PAC作为附加化学除磷药剂。投加药量可人工调节，其工作状态信号输送到PLC系统，可显示投药泵的运转启闭状态和发出警鸣。加药间建设一座，近期新建厂区内建设一座，土建按10万吨设计，设备按近期5万吨规模安装。6.2.9储泥池近期设储泥池一座暂存污泥，停留时间2小时，远期不增加储泥池，停留时间降为1小时。储泥池为全封闭形式，避免臭气外溢，池内设搅拌器，避免污泥沉积。主要参数干污泥量：7000kgDS/d含水率：96%污泥体积：V=175m3/d近期储泥时间：HRT=120min远期储泥时间：HRT=60min土建尺寸L×B×H=6.0×5.0×3.5m，1座分2格，钢筋混凝土结构。主要设备搅拌器：2台功率：N=4.0kw运行方式与系统的剩余污泥泵、浓缩污水机注泥泵连锁控制。6.3污泥浓缩脱水机房设计参数：剩余污泥干重：7000kg/d需浓缩污泥量：175m3/d，含水率96%浓缩脱水后污泥量：20m3/d，含水率小于65%絮凝剂（聚丙烯酰胺）投加量：3.0~5.0kg/T干固体39 主要工程内容浓缩脱水车间土建按5万m3/d规模设计，平面尺寸16.0×15.0m，与污泥浓缩脱水间合建一配电间，平面尺寸15.0×6.0m。近期选用一体化离心浓缩脱水机2套，若每天运行24h，则一用一备；脱水能力100m3/h，配电功率105kw。配套辅助设备有：污泥进料泵：2台，单台流量20~50m3/h，扬程为2.0bar，电机功率为8.5kw。污泥切割机：2台，单台流量20~50m3/h，扬程为2.0bar，电机功率为3.5kw。泥饼泵：2台，单台流量2~5m3/h，扬程14bar，电机功率10.0kw，输送污泥浓度大于20%。絮凝剂配制系统：1套，配制能力为5kg/h，浓度0.5%，储药罐2个，每个容量1000L。加药计量泵：2台，流量50~400L/h，扬程2bar，，电机功率0.55kw。内设一台起重量为2t的电动悬挂式起重机，便于配套设备安装和维修。内设一台起重量为8t的电动单梁桥式起重机，便于离心机设备安装和维修。6.4除臭装置设计某污水处理厂近期工程考虑除臭。Ø预处理及泥处理工段生物除臭设计设计除臭范围主要包括：格栅间、提升泵房、沉沙池、储泥池、污泥脱水机、污泥料仓除臭气量约20000m3/h选用填充式生物除臭系统一套。技术参数总生物料量：150m3过滤面积：125m2生物层厚度：1.2m设备尺寸39 设备体积：B×L×H=10.0×8.0×1.5m设备功率：18.5kwØ生化池生物除臭设计生化池设一座除臭系统，该除臭设备置于生化池顶。除臭气量约13000m3/h选用填充式生物除臭系统一套技术参数总生物料量：40m3过滤面积35m2生物层厚度：1.2m设备尺寸设备体积：B×L×H=6.0×6.0×1.5m设备功率：N=12.0kw6.5辅助建筑物设计根据建设部颁发的《城市污水处理工程项目建设标准》，考虑到本工程的实际情况，本次建设工程乐亭县污水处理厂在厂区用地范围内建设综合楼、食堂（含单身宿舍）、门卫及车库各一座。6.5.1综合楼总建筑面积：1000m2，内设生产管理、行政管理、中心控制等。6.5.2食堂（含单身宿舍）建筑面积：500m2，内设食堂、单身（值班）宿舍。6.5.3门卫及传达室门卫传达室一座，建筑面积30m2。6.5.4车库车库一座，建筑面积180m2。6.6厂区总平面布置厂区平面布置应根据城市主导风向、进水方向、排放水体位置、工艺流程特点及厂址地形、地质条件等因素进行布置，既要考虑流程合理、管理方便、经济实用，还要考虑建筑造型、厂区绿化及与周围环境相协调等因素。39 6.6.1平面布置新建厂区根据规划布置在某市渭河流域下游，某市南部小埠村南面，近期占地300亩。新建厂区按照不同的功能分区将整个厂区分为：厂前区和生产区。将厂前区布置在厂区北侧，位于城市主导风向的上风向，厂前区综合楼朝向为正北向。北侧紧布置值班室、大门，大门正对马路，方便管理及车辆进出。厂前区布置绿化带与生产区隔离开，保证厂前区的优美环境。厂前区通过大面积的绿化和小品点缀，给人良好的视觉效果。厂前区南侧布置生产区，紧靠厂前区布置基本没有臭味的深度处理构筑物，自北向南依次布置紫外线消毒渠、反冲洗泵房；除磷加药间靠近滤池。最大程度地减少了臭气对厂前区的影响。6.6.2厂区道路及管线设计Ø道路为便于交通运输和设备的安装、维护，厂区内主要道路宽6m，次要道路宽4m。道路转弯半径一般均为6m。道路布置成网格状的交通网络。通向每个建（构）筑物。路面结构采用混凝土。Ø污水管道污水管道为各污水处理构筑物连接管线及厂区生活污水管道，布置原则是线路短、埋深合理，并满足远期发展需要。厂区污水管道接入进水泵房抽升至沉沙池。Ø污泥管道主要有沉淀池污泥排放管，剩余污泥管。管道设计时考虑到污泥的特点，尽量提高其流速，以免淤积。Ø雨水管道为避免发生积水事故，影响生产，在厂区内设雨水管道，就近排入附近渭河谁体内。设计重现期P=1年。Ø给水管道厂区给水由市政给水管网提供。给水管道的布置主要考虑各处理构筑物的冲洗，辅助建筑物的用水及厂区消防、绿化等。39 Ø电缆管线厂内电缆管线较为集中，采用电缆沟形式敷设，局部辅以穿管埋地方式敷设。6.7厂区高程设计6.7.1竖向设计原则6.7.2厂区地面标高6.8主要工艺设备表7建筑及结构设计7.1建筑设计7.1.1建筑设计思想7.1.2建筑总平面设计7.1.3主要单体设计构思7.1.4建筑节能设计7.1.5建筑噪音控制7.1.6厂区绿化7.2结构设计7.2.1设计依据7.2.2概况7.2.3结构设计原则7.2.4主要构筑物结构方案7.2.5主要采用材料7.2.6地基处理8电气、仪表及自控设计8.1电气工程设计8.1.1工程概况8.1.2电气设计范围8.1.3供配电系统现状8.1.4供电电源8.1.5负荷计算39 8.1.6变压器的选择及变配电站布置8.1.7配电系统8.1.8无功补偿8.1.9电动机启动方式8.1.10防雷接地保护8.1.11现状变配电系统与扩建工程变配电系统的衔接8.2综合自动化系统设计8.2.1污水厂计算机自动控制系统现状8.2.2设计范围8.2.3设计依据8.2.4设计原则和基本构思8.2.5结构和组成8.2.6生产过程自动化系统8.2.7与现有自控系统及远期自控系统的连接8.2.8在线检测仪表8.2.9全厂闭路监控系统8.2.10安防系统8.2.11综合布线系统8.2.12系统接地及防雷9机械、通风设计9.1机械设计9.1.1设计原则Ø在满足构筑物工艺要求的前提下，设备选型力求经济合理。Ø设备的工作能力根据5万m3/d规模和处理水质的要求，考虑运行的方式，并备有余量。Ø主要的污水和污泥处理设备应尽可能选用进口设备或国产优质设备，以确保污水厂的正常运行。39 Ø机械设备均按成套考虑，包括就地控制箱，连接电缆等有效运行所必需的附件。Ø所有设备的供货均实行招标采购。Ø控制方式采用就地及控制室集中控制两种方式。Ø潜水泵电机的防护等级为IP68，其他配套电机和就地控制箱防护等级不低于IP55。Ø考虑污水的腐蚀性，淹没于水中的设备、部件所用材料采用铬镍不锈钢或铸铁等耐腐蚀性材料，平台以上部分为不锈钢或碳钢（镀锌或涂刷环氧漆）。9.1.2设计参数Ø设计污水量：5万m3/dØ栅渣量：按0.20m3/1000m3计，栅渣总量为10m3/d，含水率为80~90%，压榨后含水率为55~60%。Ø沉沙量：按0.03L/m3污水量计，沉沙总量为1.5m3/d，含水率按95%计，沙水分离器出砂含水率按60%计。Ø污泥量：新增剩余污泥量为175000kg/d，含水率为96%，经浓缩脱水后，含水率小于等于65%。9.2通风设计为了确保设备正常运行和职工安全生产，污水厂的主要建筑物均考虑通风设计。Ø浓缩脱水车间、空压机房及除磷加药间在浓缩脱水车间、空压机房及除磷简要间安装墙式轴流风机，以排除和更新房内空气，通风机采用人工控制。Ø配电间配电间在建筑和结构设计上满足通风、降温的要求。Ø综合楼及值班室考虑到夏季气温较高，拟在配电间值班室、中控室及综合楼某些房间内设置必要的空调系统。9.3空调设计39 为了调节室内空气的温湿度，满足人体舒适性要求，本工程办公楼和值班宿舍及管理用房实行空调系统设计。办公楼空调采用变频多联机系统，室外机集中布置在四层屋顶上，室内机采用天花梗嵌入式，每套系统使用一组制冷制热管道系统，同时多台容量、型式不同的室内机均可连接到此管道系统中，并且可以单独控制。制冷制热管道系统布置在土建管道井（垂直方向）及吊顶内（水平方向），室内机冷凝水分区汇总集中排放。值班室、控制室均设置分体空调来调节室内空气的温湿度，满足人体舒适性需求。室外机设置在空调房阳台外土建平台上，室内机采用柜式和壁挂式两种形式。10消防与节能设计10.1消防设计10.1.1编制依据Ø《中华人民共和国消防条例》（1984年5月13日）Ø《中华人民共和国消防条例实施细则》Ø《建筑设计防火规范》（2001年修订版）（GBJ16-87）Ø《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-92）Ø《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）Ø《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-98）Ø《建筑灭火器配置设计规范》（GBJ140-90）Ø《低倍数泡沫灭火系统设计规范》（GB50151-92）10.1.2防火及消防措施本工程在正常生产情况下，一般不易发生火灾，只有在操作失误、违反规程、管理不当及其他非正常生产情况或意外事故状态下，才可能由各种因素导致火灾发生。因此为了防止火灾的发生，或减少火灾发生造成的损失，根据“预防为主，防消结合”的方针，本工程在设计上采取了相应的防范措施。Ø总图布置在厂区内部平面布置上，按生产性质、工艺要求及火灾危险性的大小等划分出各个相对独立的小区，并在各小区之间采用道路相隔。39 厂区道路呈环形布置，保证消防通道畅通，厂区主干道宽6.0m，次干道宽4.0m，污水处理厂设2个出入口，均与厂外道路相连，并满足消防车对道路的要求。在火灾危险性较大的场所设置安全标志及信号装置，在设计中对各类介质管道应涂以相应的识别色。Ø建筑在爆炸危险的甲类厂房采用钢筋混凝土框架或排架结构。甲类厂房利用门、窗洞作为泄压面积，或局部采用轻质屋盖作为泄压面积，泄压面积的设置应避开人员集中的场所和主要交通道路，并靠近容易发生爆炸的部位。其泄压系数为0.05~0.22。本工程构筑物的耐火登记均至少达到二级，主要厂房均设2个出入口。Ø电气本工程消防设施采用双回路电源供电，其配电线采用非延燃凯装电缆，明敷时置于桥架内或埋地敷设，以保证消防用电的可靠性。厂内设置火灾自动报警系统，使消防人员及时了解火灾情况并采取措施。消防水可在泵房及各车间内任意一个消防箱处控制，从而及时扑救火灾。建、构筑物的设计均根据不同的防雷等级按防雷规范设置相应的避雷装置，防止雷击引起的火灾。电气系统具备短路、过负荷、接地漏电等完备保护系统，防止电气火灾的发生。Ø消防给水及消防设施污水处理厂需建立完善的消防给水系统和消防设施，以保证消防的安全性和可靠性。a.消防水源厂区内已有给水管道系统，给水管在厂区内连接成环，消防给水与生活给水合用。b.室外消防室外设置由室外消防栓组成的消防系统。采用低压给水系统，最不利点的消火栓水压不低于10m，最大消防用水量为15L39 /s。室外沿道路均匀布置室外消火栓，消火栓间距不大于120m。a.室内消防室内最大消防用水量为10L/s，同时使用水枪数为2个，在各个建筑物内布置室内消火栓，并在建筑物的顶层和底层连接成环，消火栓箱内设置DN19水枪、DN65水龙带、消防泵启动按钮。10.2节能措施目前，国内有许多污水处理厂虽然建有完善的污水、污泥处理工艺，但往往不能坚持运转，只能是转转停停，其主要原因是处理厂能耗太高，即所谓“建得起、用不起”。因此，节能是非常重要的。在污水处理领域也同其他事物一样，有许多“新工艺、新技术、新设备和新材料”产生。在本工程设计中，积极稳妥地运用四新技术，既注重技术的先进性，又考虑技术的成熟性和实用性，使本工程设计更为合理、更为节省、更为优化。具体表现为以下几个方面：①　处理构筑物相对较少，进行合理分组，适应水质、水量的变化。②　采用技术先进且成熟的污水处理工艺，深井曝气，氧利用率提高到了85%，充氧动力效率达到了10~12.5kgO2/kw.h（深井曝气仅为2.5~3.5kgO2/kw.h），节约了大量能耗。③　污水提升泵采用国外进口高效潜污泵，效率高（85%以上），能耗较低。④　混合液内回流采用国外进口的技术先进的大流量、低扬程的螺旋浆式泵，效率高，能耗较低。⑤　污泥处理采用国外进口的一体化离心浓缩脱水机，简化工艺、减少投资，而且电耗低、药耗低，减少了运行成本。⑥　构筑物布置紧凑，管道无迂回，减少了联络管渠的水头损失，节省了污水提升能耗。⑦　全厂采用技术先进的微机测控管理系统，分散检测和控制，集中显示和管理，各种设备均可根据污水水质、流量等参数自动调节运转台数或运行时间，不仅改善了内部管理，而且可使整个污水处理系统在最经济状态下运行，使运行费用最低。在电气设备选用节能型产品。39 ①　电力变压器选用难燃、防尘、耐潮、效率高、损耗小的SCB10系列节能性产品。②　采用Y2系列交流电动机，具有国外90年代先进水平、效率高、性能优越。③　空压机采用国外进口先进的空气压缩系统设备，节能耗电低。④　照明灯具采用发光效率高，使用寿命长的高效灯具。⑤　采用无功补偿装置将10kv变电所的功率因数提高到0.94，减小电网的无功损耗。11环境保护与水土保持11.1项目实施过程中的环境影响及对策11.1.1工程建设对环境的影响Ø工程征地的影响按本工程建设要求，近期需要征用土地300亩，征用的土地均用于污水处理厂建设。被征用土地具有两大特点：征用土地为规划预留地；征用土地位于某市郊区，且在渭河某市段下游附近。Ø对交通的影响工程建设时，由于车俩运输等原因，会使交通变得拥挤和频繁，较易造成交通问题，这种影响随着工程的结束而消失。Ø施工扬尘的影响工程施工期间，运输的泥土通常堆放在施工现场，直至施工结束，长达数月。堆土裸露，干旱风至，以致车俩过往，漫天尘土，使大气中悬浮颗粒物含量剧增，严重影响市容和景观，施工扬尘将使附近的建筑物、植物等蒙上厚厚的尘土，使邻近居家普遍蒙上一层泥土，给居住区环境的整洁带来许多麻烦。阴雨天气，由于雨水的冲刷以及车辆的碾压，使得施工现场变得泥泞不堪，行人步履艰难。Ø施工噪声的影响39 施工期间的噪声主要来自污水处理厂建设时施工机械和建筑材料的运输和施工桩基处理等。特别是夜间，施工的噪声将产生严重的扰民问题，影响邻近居民的工作和休息。若夜间停止施工，或进行严格控制，则噪声对周围环境的影响将大大减小。Ø生活垃圾的影响工程施工时，施工区施工人员的食宿将会安排在工作区域内，这些临时食宿地的水、电以及生活垃圾废弃物若没有做出妥善的处理安排，则会严重影响到施工区的卫生环境，导致工作人员的体力下降，尤其是在夏天，施工区的生活废弃物乱扔，轻则导致蚊虫孳生，重则导致施工区工人爆发流行疾病，严重影响工程施工进度，同时使附近居民遭受蚊虫、臭气、疾病的影响。Ø废弃物的影响施工期间将产生许多废弃物，这些废弃物在运输、处置过程中都可能对环境产生影响。车俩装载过多导致沿程废弃物散落满地，影响行人和车俩过往和环境质量。废弃物处置地不明确或无规划乱地乱放，将影响土地利用、河流流畅，破坏自然、生态环境，影响城市建设和整洁。废弃物的运输需要大量的车俩，如在白天进行，必将影响本地区的交通，使路面交通变的更加拥挤。11.1.2建设中环境影响的缓解措施Ø交通影响的缓解措施工程建设将不可避免地影响到该地区的交通。项目开发者在制定实施方案时应充分考虑到这个因素，对于交通特别繁忙的道路要求避让高峰时间（如采用夜间运输，以保证白天通畅）。Ø减少扬尘Ø工程施工中旱季风扬尘和机械扬尘导致沿线尘土飞扬，影响附近居民和工厂，为了减少工程扬尘和周围环境的影响，建议施工中遇到连续性的晴好天气又起风的情况下，对堆土表面洒上一些水，防止扬尘，同时施工者应对土地环境实行保洁制度。Ø施工噪声的控制运输车辆喇叭声、发动机声、混凝土搅拌机声以及地基处理打桩声等造成施工的噪声，为了减少施工对周围居民的影响，工程在距民舍200m39 的区域内不允许在晚上十一时至次日上午六时内施工，同时应在施工设备和方法中加以考虑，尽量采用低噪声机械。对夜间一定要施工又要影响到周围居民环境的工地，应对施工机械采取降噪措施，同时也可在工地周围或居民集中地周围设立临时的声障之类的装置，以保证居民区的声环境质量。Ø施工现场废物处理工程建设需要上百个施工人员，实际需要的人工数决定于工程承包单位的机械化程序。污水厂施工时可能被分成多块同时进行，工程承包单位将在临时工作区域内为劳动力提供临时的膳宿。项目开发者及工程承包单位应与当地环卫部分联系，及时清理施工现场的生活废弃物；工程承包单位应对施工人员加强教育，不随意乱丢废弃物，保证工人工作生活环境卫生质量。Ø倡导文明施工要求施工单位尽可能地减少在施工过程中对周围居民、工厂、学校影响，提倡文明施工，做到“爱民工程”，组织施工单位、街道及业主联络会议，及时协调解决施工中对环境影响的问题。Ø制定废弃物处置和运输计划工程建设单位将会同有关部门，为本工程的废弃物制定处置计划。运输计划可与有关交通部门联系，车俩运输避开行车高峰，项目开发单位应与运输部门共同做好驾驶员的职业道德教育，按规定路线运输，并不定期地检查执行计划情况。施工中遇到有毒有害废弃物应暂时停止施工并及时与地方环保卫生部门联系，经他们采取措施处理后才能继续施工。11.2项目建成后的环境影响及对策11.2.1污水处理厂对周围的环境影响Ø污水处理厂排放的污水污水处理厂排放的污水是指处理后的尾水和厂内自身排放的污水。本工程采用VT污水处理工艺，该工艺在城市污水处理技术上已经成熟，在国外广为应用。设计中主要设备采用进口设备和国产优质设备。监测仪器和控制系统采用进口设备，自动监控水平较高。因此，污水处理厂正常运转是有保证的，能达到相应要求的出水水质，不会对排放水体造成污染。表11—1污染物去除量39 指标近期（5万m3/d）建设前建设后去除量BOD5(t/d)9.0<1.5>7.5COD(t/d)20.0<5>15.0SS(t/d)12.5<1.5>11.0NH3-N(t/d)1.5<1>0.5TP(t/d)0.2<0.15>0.05从表11-1中可看出，污水处理厂建成运转后，每天将大量减少污染物的排放量，对保护周围地区的环境将起到良好的作用。污水处理厂自身产生的生活污水及构筑物的生产污水（如上清液等）均通过厂内污水泵房提升入污水处理系统进行处理，不向外排，不会造成污染。Ø污水处理厂产生的污泥污泥经采用先进的进口离心浓缩脱水设备浓缩脱水后，其泥饼含水率已降低至75~85%，为非流态固体，可用一般运输工具直接外运。Ø臭味对环境的影响由于一般污水处理厂内很多污水处理设施均为敞开式水池，所以污水的臭味散发在大气中，势必会影响到周围地区。未来解决污水对环境的影响程度，我国某些城市曾做过专门的现状闻味调查，组织了10名30岁以下无烟酒嗜好未婚男女青年进行现场臭味嗅闻。现状调查将臭味强度分为六级见表11—2。表11—2臭味强度分级表强度指标0无气味1勉强能感觉到气味2气味很弱，但能分辨其性质3很容易感觉到气味4强烈的气味5无法忍受的极强气味39 调查人员分别在下风向设5、30、50、70、100、200、300m等距离，来回嗅闻，并以上风向作为对照嗅闻。调查当天的风向为NE，风速约4.5m/s，气温12˚C,嗅闻结果如小10-3所示。表10-3嗅闻调查表风向距离嗅闻人员感觉比例（%）012345上风向510020100下风向560403010050208070406010020701020050503008020由嗅闻结果统计可知，在污水处理设施下风向70m范围内，其臭味对人的感觉影响明显，在200m以外，则臭味已基本闻不到。而在污水处理设施上风向20m外对臭味的感觉已不明显。因此，一般需要满足300m的隔离带，才能有居住区。但是现状由于采用了VT处理工艺，其核心生物反应器好氧处理过程是在全封闭的深井内完成的，故对于厂区的臭气影响将会有所降低。Ø噪声对环境的影响污水处理厂的噪声来源于厂内传动机械工作时发出的噪音，有空压机、污水泵、污泥泵的噪声、有除砂机、砂水分离机的噪声，还有长区外来自车辆等的噪声。根据调查，污水处理厂使用的机械产生的噪声值见表11-4。表11-4机械运行噪声值名称噪声（dBA）空压机60~80污水泵60~80污泥泵60~8039 离心脱水机75~90除砂机80~90汽车75~90Ø视觉与景观影响污水厂的建设可能对周围环境带来美学方面的一定影响，这需要有优美的建筑设计和园林绿化来克服。本工程注意建筑和园林绿化设计。11.2.2对环境影响的对策虽然本工程建成运行后对周围环境影响不大，但为了进一步减小工程对环境的影响，本工程拟采取以下措施：Ø为改善厂区工人的操作条件，总体布置与常年风向结合起来。为最大程度地减少污水厂对该厂前区和周围环境的影响，在总平面布置上将厂前区布置在该厂的北侧，而将处理构筑物布置在该厂的南面，位于主导风向下风向，使臭味对厂前区无影响。Ø本工程污水泵和污泥泵采用潜污泵，在水下，基本无噪音。浓缩脱水机等均设在室内，经过隔音以后传播到外环境时已衰减很多。据调查资料表明，距机房30m时测得的噪声值已达到国家的《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）的标准值，且采用先进的低噪声设备，对环境的影响进一步减小。Ø本工程在建筑设计上充分体现园林式与现代化相结合建筑风格，与周围建筑风格相协调。并布置建筑小品，搞好园林绿化，种植多种树木，爬藤植物和草木植物，提高景观质量。污水厂尽可能增加厂区绿化面积，厂区绿化利用道路两侧的空地、构筑物周围和其它空地见缝插针进行。沿厂区围墙内侧布置吸抗性强的灌木树，逐渐形成隔离带。12劳动保护、安全卫生12.1设计依据Ø《中华人民共和国劳动法》1995年1月1日Ø《建设项目（工程）劳动安全卫生监察规定》劳动部1996年10月4日39 Ø《关于生产性建设工程项目职业安全卫生监察的暂行规定》【劳字（1998）48号】Ø《国务院关于坚强防尘防毒工作决定》【国发（1984）97号】Ø《工业企业设计卫生标准》【TJ36-79】Ø《工业企业噪声控制设计规范》【GBJ87-85】Ø《工业企业煤气安全规程》【GB6222-86】Ø《建筑设计防火规范》【GB50057-94】Ø《建筑抗震设计规范》【GBJ11-89】Ø《城镇燃气设计规范》【GB50028-2001】Ø《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》【GB500058-92】Ø《采暖通风与调节设计规范》【GBJ19-87】劳动安全卫生设计除依据以上法规外，还须遵守某市的有关劳动安全卫生的规定。12.2主要危害因素分析本工程的主要危害因素可分为两类，其一为自然因素形成的危害和不利影响；一般包括地震、不良地质、暑热、雷击、暴雨等因素；其二为生产过程中产生的危害，包括有害尘毒、火灾爆炸事故、机械伤害、噪声振动、触电事故、坠落及碰撞等各种因素。12.3安全卫生防范措施从1995年1月1日起，《中华人民共和国劳动法》正式执行，其中对操作工人的劳动安全生产进行法律保护，因此本工程劳动安全卫生设施必需符合国家规定的标准。在污水处理厂运转之前，须对操作人员、管理人员进行安全教育，制定必要的安全操作规程和管理制度，除此之外，尚需考虑如下措施：Ø各处理构筑物走道和临空天桥均设置保护栏杆，且采用不锈钢制作，其走道宽度、栏杆高度和强度均符合国家劳动保护规定。Ø在产生有毒气体的工段，设置报警仪和通风系统，并配备防毒面具。Ø对于一些密封结构，通风条件差的场所，采取机械通风。Ø厂内配置救生衣、救生圈、安全带、安全帽等劳动保护用品。39 Ø厂区管道、闸阀均须考虑阀门井或采用操作杆接至地面，以便操作。Ø易燃、易爆及有毒物品，须设置专用仓库、专人保管，并满足劳动保护规定。Ø所有电气设备的安装、防护，均需、须满足电气设备有关安全规定。Ø水泵、电机、风机等易产生噪音的设备，设置隔振垫，减少噪音，同时将管理用房与机房分开，并采取有效的隔声措施。Ø机械设备的危险部分，如传动带，明齿轮、砂轮等必须安装防护装置。Ø须设置适当的生产辅助设施，如浴室、厕所、更衣室、休息室等，并经常保护完好和清洁卫生。Ø劳动保护及安全生产方面要加强对职工的法制教育，包括在建设期及运行管理去期，其内容如下：1)在建设期编制和执行各种有关施工安全的政策大纲以及各方面应负的责任；对全体职工进行安全培训，事故和偶发事件报告；办法和使用安全设备，如安全帽、安全鞋等；制定安全工作措施，如脚手架、壳子板和开挖支撑等；任命安全监理和安全官员。2)在运行管理期间制定紧急反应计划；任命安全监理和安全官员；制定安全管理系统（体制）；定期对所有职工进行医疗监察；颁发和使用安全用品如安全帽、安全鞋、耳护套、工作服、气体检漏器等。13劳动定员及进度计划及其他13.1管理机构及技术管理污水处理厂的劳动管理机构与劳动定员，按照质量管理原则，实行岗位责任制，责任到人，责任到岗，以提高工作效率，发挥劳动潜力。39 为了使本工程运行管理达到所要求的处理效果、降低运行成本的目的，除了进行行政管理外，还必须加强技术管理。Ø会同市政环保部门监测污水系统水质，监督工厂企业工业废水排放水质。工业废水排放水质必需达到《污水排入城市下水道水质标准》（CJ3082-1999）的要求。Ø根据进厂水质、水量变化，调整运行条件。做好日常水质化验、分析、保存记录完整的各项资料。Ø即使整理汇总、分析运行记录，建立运行技术档案。Ø建立处理构筑物和设备的维护保养工作和维护记录的存档。Ø建立信息系统，定期总结运行经验。13.2劳动定员污水处理厂的劳动管理机构和劳动定员，按照质量管理原则，实行岗位责任制，责任到人，责任到岗，以提高工作效率，发挥劳动潜力。根据建设部《城市污水处理工程项目建设标准》（修订）（2001）的有关规定，污水厂人员编制系根据中华人民共和国建设部建标（2001）77号“关于批准发布《城市污水处理工程项目建设标准》的通知”进行确定。根据《城市污水处理工程项目建设标准》的规定：10~20万m3/d二级污水厂，每万m3配备3.5~5.5人；深度处理增加18~24人；考虑到采用自动化控制后，某市污水处理厂的操作过程、管理模式等均会发生变化，实际定员相对于国家标准有所减少。这也符合《城市污水处理工程项目建设标准》（修订）中第六十五条的规定，即“劳动定员应根据项目的工艺特点、技术水平和自动控制水平，并按照企业经营管理的要求合理确定。”结合本工程的自动化程度的情况，制定本工程的定员编制为员工60人，详细见表13—1。分类岗位生产班次（班/日）每班人数（人/班）班组人数（人）生产管理人员厂长、副厂长2办公室1技术室1财务室239 档案资料室1小计7生产人员污水处理工段3515配电室、鼓风机房3412污泥处理车间326中央控制室326化验室122小计41辅助生产人员维修133司机133食堂122门卫224小计10合计6013.3主要分析化验设备主要分析化验设备见下表：表13—2。序号设备名称规格单位数量备注1高温炉900±20˚CP=8kw台1含控制箱2电热恒温干燥箱大型200˚CP=8kw台2可调温3电热恒温培养箱中型200˚CP=6kw台1可调温4BOD5培养箱20±1˚CP=0.2kw台15电热恒温水浴锅6孔P=2kw台26分光光度计台17酸度计PH=0~14台18溶解氧测定仪0~14mg/L，精度0.1mg/L台2实验室用9水分测定仪称重50g，精度0.1mg/L，P=1kw台110气体分析仪台339 11全自动电子天平精度0.1mg，称重20g台112精密天平精度0.1时称重<50g台213物理天平精度0.1时称重<50g台114物理天平精度0.1时称重100g台115生物显微镜最大放大倍数1500倍台116电冰箱容积120L，P=0.12kw台1附照相设备17电动离心机4孔，管容积50mg，P=0.5kw台118真空泵20~30L/min，P=0.2kw台119灭菌器台120磁力搅拌器台221COD测定仪0~100mg/L台122微机台1含打印机23空调2~2.5P台213.4主要机修设备主要机修设备见下表：表13—3序号设备名称技术规格单位数量备注1车床最大加工直径410mm，最大加工长度750mm台12台钻最大钻孔直径12mm台13台式砂轮最大直径200mm台14落地砂轮最大直径300mm台15台钳台56电动葫芦3t台17交流电焊机330A台18直流电焊机375A台19乙炔发生器1m3/h台110氧气瓶40kg个539 13.5主要生产运输设备为了满足生产与生活的需要，配备一定数量的车辆是需要的，新建近期工程湿泥量为20吨/d，运至附近填埋场，、。选用8吨泥斗车，每天运泥需4车。某市污水处理厂生产与生活配制车辆见下表：表13—4序号设备名称规格单位数量备注1轿车辆22面包车12座辆13面包车30座辆14工具车1吨辆15卡车5吨辆16反斗运泥车8吨辆37运渣车5吨辆113.6通讯与办公设备13.7工程建设进度计划14工程投资估算14.1编制说明14.1.1工程概况14.1.2编制依据14.1.3工程建设其他费用的计算依据及计算标准14.1.4工程投资估算14.1.5其他说明15经济评价15.1编制说明15.1.1概述15.1.2编制原则15.2基础数据15.3资金使用计划39 15.4综合污水排放收费价格预测15.5总成本费用估算15.6利润总额及分配16.7清偿能力分析16.8财务盈利能力分析16.9不确定性分析16.9.1敏感性分析15.9.2盈亏平衡分析15.10评价结论16结论和建议16.1结论在现场调查与资料收集的基础上，对某市污水处理厂工程进行了系统分析研究，得出以下结论：Ø某市经济发展迅速，工业发展和人民生活水平显著提高，由于基础设施建设相对滞后，渭河河流水质受到严重污染，并导致黄河渭河段水质严重恶化。为了改善某市环境与渭河水质，提高人民生活水平，治理污染，保护地表水资源，实现经济可持续发展的目标，建设某市污水处理厂势在必行，应尽快组织实施。Ø根据水量预测，确定某市污水处理厂总规模为10万m3/d，一期建设工程为5万m3/d，于2012年完工，二期建设工程为5万m3/d，于2015年完工。Ø根据某市周边相近城市已投产运行及在建污水处理厂运行数据，并参照国内其他城市污水厂运行数据，拟定的设计进水、出水水质见下表。表16—1污水处理厂设计进水、出水水质表项目名称BOD5（mg/l）CODcr（mg/l）SS（mg/l）NH3-N（mg/l）T-N（mg/l）T-P（mg/l）粪大肠菌群数设计进水18040025030405106—107设计出水3010030203031000个/LØ39 某市污水处理厂厂址在渭河河边，符合规划，在污水收集管网末端，渭河下游，处理出水排水方便，并有发展余地，是较理想的污水处理厂厂址。Ø尾水排放水体污水厂尾水排入渭河。Ø对改良A2/O工艺与CASS工艺以及VT深井曝气工艺进行了技术、经济比较，推荐采用稳定、技术可靠和经济环保的VT污水处理工艺方案为污水处理厂方案。污泥处理推荐采用机械离心浓缩脱水一体机。消毒采用UV消毒。深度处理采用混合反应、纤维快速滤池。臭气处理采用加盖后生物除臭。投加PAC，辅助化学除磷。Ø主要生物构筑物Ø设备选型Ø人员编制Ø运行管理Ø投资估算16.2建议Ø排入城市污水收集管网的工业企业污水水质指标，必需负荷CJ3082-1999标准。对有毒有害的工业废水，如含有重金属离子的生产废水，必需在生产厂内部处理达标后排放，避免重金属影响城市污水处理厂的运行。Ø污水处理厂建设的同时，应加快建设某市截污干管的建设，配套污水收集系统和运输系统，使工程尽快发挥效益。一般规律是先完善污水收集和输送管道，再建污水处理厂，才能较好的发挥投资效益。对于某市已建成的截污干管，应加强截污次干管建设，增大污水截流率。Ø本工程设计进水水质系按经验参考本地区其他城市污水水质设计，建议环境监测部门着手在污水处理厂运行时对污水水质进行全面、连续监测，积累资料，为下阶段污水处理厂设计和今后污水处理厂运行提供参考和依据。Ø39 建议尽早与规划、土地管理部门、水利部门协商，确保污水厂建设用地，落实征地问题以及河道整治问题，并进行地质详细勘察，便于准确估算地基处理费用。图纸目录共一页第一页工程名称：某市污水处理厂工程任务编号档号设计阶段可研完成时间2008.12序号图纸名称页数图号电子文档号备注1污水系统总体布置图1水—012厂区平面布置图（推荐方案）2水—023污水处理工艺流程图（推荐方案）3水—034厂区平面布置图（比较方案）4水—045污水处理工艺流程图（比较方案）5水—056生化沉淀一体池工艺图（一）6水—067生化沉淀一体池工艺图（二）7水—078生化沉淀一体池工艺图（三）8水—089生化沉淀一体池工艺图（四）9水—0910生化沉淀一体池工艺图（五）10水—1011生化沉淀一体池工艺图（六）11水—1112道路及绿化布置图（推荐方案）12建—0113综合楼建筑图（一）13建—0214综合楼建筑图（二）14建—0315综合楼建筑图（三）15建—0416综合楼建筑图（四）16建—0517综合楼建筑图（五）17建—0618食堂建筑图（一）18建—0719食堂建筑图（二）19建—0839 20食堂建筑图（三）20建—0921食堂建筑图（四）21建—1022地基处理设计图22结—0123生化沉淀一体池结构图（一）23结—0224生化沉淀一体池结构图（二）24结—0325生化沉淀一体池结构图（三）25结—042610KV配电站配电系统图（一）26电—012710KV配电站配电系统图（二）27电—0228厂平面电缆沟布置图（推荐方案）28电—0329综合自动化系统图29自—0130CCTV及安防系统图30自—0231连接桥总体布置图31桥—0139'