北京市五里坨污水处理厂（一期）工程可行性研究报告【最终版.doc

北京市五里坨污水处理厂（一期）工程可行性研究报告工程编号 2004J132证书等级：甲级编号：010108SJ编制单位：北京市市政工程设计研究总院2004年12月设 计 文 件 扉 页第三版工程名称 ：北京市五里坨污水处理厂（一期）工程工程编号： 工程可行性研究报告 院 长 刘 桂 生 ( 院长，教授级高工 ) 总 工 程 师李 艺 ( 院总、教授级高工 ) 审定人、审核人 李 艺 ( 院总、教授级高工 ) 项 目 负 责 人 冯 凯 ( 高级工程师 ) 工艺专业负责人 冯 凯 （ 高级工程师 ） 结构专业负责人 张 汉 瑞 （ 高级工程师 ） 机械专业负责人 刘 燕 云 （ 高级工程师 ） 电气专业负责人 于 天 惠 （ 高级工程师 ） 自控专业负责人 赵 捷 （ 高级工程师 ）暖通专业负责人 马 宪 国 （ 高级工程师 ）经济专业负责人： 兰 健 （ 高级工程师 ）北京市市政工程设计研究总院 (章)北京市五里坨污水处理厂（一期）工程可行性研究报告目 录1简 介12项目概述32.1项目名称32.2编制单位32.3设计依据、原则和范围33工程背景情况73.1区域情况73.2自然条件73.3工程建设的必要性94工程规模及处理程度104.1污水处理厂服务范围104.2污水量预测104.3处理程度114.4处理程度125污水处理厂工艺方案选定135.1处理厂厂址135.2工艺方案选择原则135.3生物处理的可行性分析135.4污水处理工艺方案比选175.5化学除磷工艺确定255.6污泥处理与处置255.7除臭方案选择276工艺设计296.1工艺流程296.2单元设计简介306.3主要建（构）筑物及设备的工艺设计337总图设计517.1厂区概况517.2厂区平面布置517.3厂区竖向布置527.4厂区道路布置527.5厂区绿化527.6厂内给水527.7厂内排水537.8运输车辆537.9总图经济技术指标表538建筑设计548.1概述548.2建筑总平面548.3建筑群体558.4建筑装修558.5建、构筑物面积一览表559结构设计579.1设计依据579.2地形、地貌579.3水文地质与场地抗震性579.4地基与地基处理589.5技术要求及主要建、构筑物结构形式5810电气设计6110.1概述6110.2用电负荷6210.3供配电系统6510.4电气保护6610.5电气控制及操作6610.6电气传动6610.7操作电源6610.8照明、防雷与接地6610.9电缆敷设6710.10消防6710.11电能计量6710.12供配电设备选型6710.13电讯设计6811自控设计7211.1仪表设计7211.2自动化控制系统7312采暖、通风设计7812.1采暖设计7812.2通风设计7813机械设计8014环境保护、职业卫生、安全及节能8314.1环境保护8314.2安全生产、劳动保护8614.3工业卫生8714.4厂区消防8714.5节能8715组织机构、劳动定员、运行管理和工程进度8915.1组织机构8915.2人员配置8915.3运行管理8915.4项目建设进度9016投资估算9116.1编制依据9116.2工程投资估算9116.3其他说明9116.4资金筹措9216.5估算汇总表9217财务评价和工程效益分析10117.1编制说明10117.2财务评价101附表：表17-1 投资计划及资金筹措表表17-2 年成本及流动资金估算表表17-3 现金流量表（全部投资）表17-4 现金流量表（自有资金）表17-5 损益表表17-6 资金来源与运用表表17-7 资产负债表表17-8 借款还本付息计算表附图：附图1 厂址位置图（方案三）附图2 平面布置图（方案一）附图3 平面布置图（方案二）附图4 平面布置图（方案三）附图5 水力流程图（方案三）附图6 低配室配电系统图（方案三）附图7 高压配电系统图（方案三）附图8 自控原理图（方案三）附图9 计算机系统配置图（方案三）附件：附件1 关于五里坨污水处理厂项目环境影响报告表的批复，北京市环境保护局北京市市政工程设计研究总院III1 简 介北京五里坨污水处理厂（一期）工程位于门头沟区高井电厂西南，规划占地面积约4.8公顷，流域范围内规划建设用地790公顷。本期（一期）工程处理规模 20000 m3/d，远期工程总处理规模达45000 m3/d。处理厂出水排入高井沟，作为高井沟及永定河河道的补充水源，下游近进永定河。 设计进、出水水质见下表，其中出水水质执行建设部颁发的城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918-2002中的一级A标准。表1-1 处理厂进、出水水质一览表编号项 目单 位进水水质出水水质1生化需氧量BOD5mg/l200102化学需氧量CODcrmg/l350503悬浮物SSmg/l250104NH4+-Nmg/l-55TNmg/l40156总磷TPmg/l50.57PH值6.57.5698粪大肠菌群数103个/L结合本工程的实际情况，通过对多种工艺的技术及经济综合比较，推荐采用循环式SBR工艺+压力过滤工艺处理污水，污泥处理采用污泥浓缩脱水一体化设备。主要经济指标见下表。表1-2 处理厂主要经济指标一览表序号名 称单位数 量备 注1厂区占地面积公顷1.144一期工程2绿化用地面积公顷0.40一期工程绿地率353总建筑面积m22030全厂生产性建筑面积m2986全厂非生产性建筑面积m210444全厂定员人185工程总投资万元404755%自筹工程费用万元23736单位水量工程费用元/立方米11877总成本万元/年698单位处理总成本元/立方米0.968经营成本万元/年387单位经营成本元/立方米0.539年耗电量万度197.1单位水量电耗度/立方米0.27通过财务各项综合分析，本工程税前财务内部收益率7.21，高于行业基准收益率4，静态税前投资回收期13.37年小于行业基准值18年，因此项目在财务上可行。本次可行性研究工作对项目在技术和经济可行性方面进行了充分的研究和论证，证明此项目的实施是可行的，并且是必要的，项目建成后将产生良好的社会、经济和环境效益。2 项目概述2.1 项目名称北京市五里坨污水处理厂（一期）工程2.2 编制单位北京市市政工程设计研究总院、山东山大华特科技股份有限公司、泰安市城市排水管理处联合体。2.3 设计依据、原则和范围2.3.1 设计依据 北京城市总体规划 专业规划说明，北京市城市规划设计研究院，1992年修订 北京市区污水处理厂合理规模研究，2002年编制 五里坨污水处理厂及配套管线规划，北京市城市规划设计研究院，2003年编制 北京市五里坨污水处理厂（一期）项目投资人招标文件,北京市污水处理项目招标委员会，2003年9月 关于五里坨污水处理厂项目环境影响报告表的批复京环保评价审字2004916号，北京市环境保护局，2004年11月6日2.3.2 设计原则 执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。 结合北京市已运行污水处理厂情况，对污水、污泥处理关键部分适当考虑留有缓冲调节余地。 根据技术先进可靠、经济合理的原则进行总体设计和单元构筑物的设计。 在满足施工、安装及维修的前提下，使各处理构筑物尽量集中，节约占地，扩大绿化面积。 尽量减少污水处理对周围环境的负面影响，选择能减少污泥产量的处理工艺和自动化水平高的泥渣处理设备，防止污泥渣二次污染。尽量减少处理工艺产生的异味。控制噪声强度，减少噪声干扰。2.3.3 设计范围本工程的设计范围包括：厂区内的全部污水及污泥处理构筑物、厂区建筑物及附属构筑物、进水管线、道路、厂区内雨污水管线、厂区供水管线、热力管线、厂区内通讯、电力、自控等。2.3.4 主要规范及标准室外排水设计规范1997年版（GBJ1487）地表水环境质量标准（GB38382002）污水排入城市下水道水质标准（CJ30821999）污水综合排放标准（GB8978-1996）城镇污水处理厂污染物排放标准（CB189182002）农田灌溉水质标准（GB508492）农用污泥中污染物控制标准（GB428484）数据处理与分析质量控制（HY003、391）水质检测与分析（HY003、491）制定地方水污染物排放标准的技术原则与方法GB383983）恶臭污染物排放标准（CJ1455493）室外给水设计规范1997年版（GBJ1386）泵站设计规范（GB/T5026597）城市污水处理工程项目建设标准（修订） （2001年版）城市污水处理厂运行、维护及其安全技术规程（CJJ6094）给水排水管道工程施工及验收规范（GB5026897）工业金属管道工程施工及验收规范（GB5023597）压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范（GB5027598）建筑排水硬聚氯乙烯管道工程技术规程（CJJ/T2998）埋地硬聚氯乙烯排水管道工程技术规程（CECS122：2001）埋地硬聚氯乙烯给水管道工程技术规程（CECS17：2000）给水排水工程构筑物结构设计规范（GB500692002）给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程（CEC138:2002）建筑给水排水设计规范（GB500152003）建筑结构荷载规范（GB500092001）工业建筑防腐设计规范（GB5004695）混凝土结构设计规范（GB500102002）钢结构设计规范（GB500172003）建筑地基基础设计规范（GB500072002）建筑抗震设计规范（GB500112001）建筑结构可靠度设计统一标准（GB500682001）水工混凝土结构设计规范（SDJ2078）工业企业设计标准（TJ3679）采暖通风和空气调节设计规范（GBJ1987）建筑设计防火规范（2001年版）（GBJ1687）城镇污水处理厂附属建筑和附属设备标准（CJJ3189）地下工程防水技术规范（GB501082001）建筑电气设计技术规范（GBJ1083）供配电系统设计规范（GB5005295）10KV及以下变电所设计规范（GB5005394）低压配电设计规范（GB5005495）爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范（GB5005892）35KV110KV变电所设计规范（GB5005992）电力装置的继电保护和自动装置设计规范（GB5006292）建筑防雷设计规范（2000年版）（GB5005794）电力装置技术条件（JB292181）分散型控制系统工程设计规定(HG/T2050892）过程检测和控制流程图用图形符号和文字代号(GB262581）控制室设计规定（HG2050892）仪表供电设计规定（HG2050992）信号报警、连锁系统设计规定（HG2051192）仪表配管、配线设计规定（HG2051292）仪表系统接地设计规定（HG2051392）供水排水用铸铁闸门（CJ/T3006-92）钢闸门设计规范（SDJ1381）城市污水处理工程项目建设标准（国家建设部 2001）城市污水处理及污染防治对策 （国家建设部、环保局、科技部 2000）3 工程背景情况3.1 区域情况五里坨污水处理厂规划污水流域范围主要为五里坨边缘集团及门头沟三家店地区的规划建设用地。其规划流域范围: 南起永定河引水渠南侧，北至小西山，西起永定河三家店拦河闸，东至模式口隘口,总用地面积约28平方公里，规划总人口约5.6万人(不含部队)。3.2 自然条件3.2.1 气候条件北京市平原地区属暖温带、半湿润、半干旱的大陆性季风气候区，年平均气温约为11C12C，1月份最低月平均气温为-4C-5C，7月份最高月平均气温为25C26C。北京地区为季风区，冬季以西北风和北风为主，夏季多偏南风，春秋两季为南北风转换季节，年平均风速为23m/sec，最大风速可超过20m/sec。北京地区年平均降水量550mm660mm，夏季降水量约占全年的70%，雨季施工对本工程基坑开挖、支护和施工降水将产生不利影响。拟建厂区地基土标准冻结深度为1.00m。3.2.2 地形地貌五里坨污水处理厂位于永定河冲洪积扇的顶部。工程场区自然地形基本平坦，本工程现场勘探期间所量测的钻孔孔口处地面标高为95.06m96.78m。厂区现为工厂厂区。3.2.3 水文地质根据五里坨污水处理厂岩土工程勘查报告场区(地下)潜水的天然动态类型属渗入径流型,主要接受大气降水入渗及地下迳流补给，并以蒸发及地下迳流等方式排泄。厂区地处北京市区西部,第四纪地层以渗透性很强的沙土、碎石土为主，故厂区及附近的地下水位多年来动态变化幅度较大，并且其变幅对北京西郊永定河放水、未来“南水北调”工程、西郊地下水库的建立以及北京市节水措施引起的地下水开采量减小等非自然因素的影响较敏感。厂区成层分布的地下水埋深在自然地面以下15m以下。地下水埋深较深，对于一般建筑物可不考虑地下水腐蚀性对主要建筑材料的影响。3.2.4 工程地质根据五里坨污水处理厂岩土工程勘查报告，工程场地地面以下21.00m深度范围内，按沉积年代及工程性质可划分为人工堆积层、新近沉积层和第四纪沉积层三大层，按土层沉积顺序自上而下简述如下：1)人工堆积层表层为厚0.702.80m的人工填土层,岩性主要为粘质粉土填土、砂质粉土 填土层，碎石填土1层。该土层土质较差且不均匀，不宜作为一般建筑物的地基持力层。对于一些简易的临时性单层建筑物，在对该土层进行一定的处理后，也可作为其地基持力层。2) 新近沉积层人工堆积层之下为厚度约1.705.70m的新近沉积层,包括第2大层粘性土、粉土层及第3大层砂土、碎石土层。第2大层粘性土、粉土层第2大层主要岩性为褐黄黄褐色的粘质粉土、粉质粘土层、砂质粉土1层，其地基承载力标准值fka为110kPa140kPa。第3大层砂土、碎石土层第3大层主要岩性为稍密中密的杂色卵石层，褐黄褐黄(暗)色的细砂粉砂1层，其地基承载力标准值fka为160kPa250kPa。3)第四纪沉积层标高89.4891.14m以下为第四纪沉积层, 包括以碎石土为主的第4大层及第5大层,主要岩性包括: 卵石层，细砂、粉砂1层；粉质粘土2层；卵石层，细砂、中砂1层，卵石混粘土2层，粘质粉土、砂质粉土3层，粉质粘土4层。该大层中的砂、卵石层地基承载力标准值fka为220kPa350kPa。粘性土、粉土层地基承载力标准值fka为160kPa240kPa。3.2.5 地震北京地区地震属地震基本烈度8度地区，本场地地基土不会产生地震液化。3.3 工程建设的必要性五里坨污水处理系统是北京市总体规划中的十五座污水处理系统之一，其规划污水流域范围主要为五里坨边缘集团及门头沟三家店地区的规划建设用地。五里坨污水处理厂规划流域范围: 南起永定河引水渠南侧，北至小西山，西起永定河三家店拦河闸，东至模式口隘口,总用地面积约28平方公里，规划总人口约5.6万人(不含部队)，高井沟流经该集团用地。目前，该地区开发工作即将全面展开。但目前配套污水管线系统极为薄弱，大量未经处理的污水通过明沟或雨水管排入河道，造成严重污染。目前由于五里坨污水处理系统尚未开始建设，河道污染严重。为提高五里坨集团的水环境质量，改善北京市区的整体环境，确保2008年北京奥运会召开之前污水处理率达到90的目标，需要积极建设五里坨污水处理厂（一期）项目。4 工程规模及处理程度4.1 污水处理厂服务范围本污水处理厂规划流域范围: 南起永定河引水渠南侧，北至小西山，西起永定河三家店拦河闸，东至模式口隘口，总用地面积约28平方公里，规划总人口约5.6万人(不含部队)。4.2 污水量预测4.2.1 排水体制选择目前五里坨污水处理系统尚未开始建设，配套污水管线系统极为薄弱。规划区内将实行雨污分流系统。4.2.2 污水量预测4.2.2.1 一期建设规模根据2003年对五里坨污水处理厂流域内的污水入河情况进行的现场踏勘调查及连续水量监测，现状入河水量为11220立方米/日。由于现状该地区地形坡度大、河道沿线有渗漏可能性,而监测口位于下游河道,经分析污水量应大于实测量,并考虑到该地区的发展,建议近期污水处理厂规模为2万立方米/日。4.2.2.2 远期建设规模根据五里坨建设区控制性详细规划及门城卫星城总体规划，五里坨污水处理厂流域范围内规划建设用地790公顷,规划人口为5.6万人，总建筑面积368万平方米。根据流域内用地功能、建筑性质、人口结构及人口规模，并分析研究可采用如下用水指标：居住生活用水：140升/人.日公共实施用水: 6升/平方米.日(多数为配套公共设施)工业用水: 80立方米/公顷.日特殊用地: 100立方米/公顷.日表4-1 规划污水量预测表项 目控制数据用水指标(l/d.人)用水量(m3/d)污水排除率预测污水量(万m3/d)居住生活用水5.6万人1400.780.90.70公共设施用水42.13万m260.250.90.23特殊用地372公顷1003.720.93.35工业用水43公顷800.340.850.29小计5.094.57经计算五里坨污水处理厂污水量4.57万立方米/日,详见“规划污水量预测表”。根据北京市区污水处理厂合理规模研究, 五里坨污水处理厂远期规模确定为4.5万立方米/日,与按控制性详细规划数据所计算污水量基本吻合。4.2.2.3 污水厂设计规模本工程远期建设规模为4.5万立方米/日，一期建设规模为2万立方米/日。4.3 处理程度4.3.1 污水处理厂设计进水水质在实际调查的基础上，并结合设计标准及“五里坨污水处理厂（一期）项目投资人招标”中的要求，拟定污水处理厂进水水质指标见下表。表4-2 进水水质一览表编号项 目单 位进水水质1生化需氧量BOD5mg/l2002化学需氧量CODcrmg/l3503悬浮物SSmg/l2504TNmg/l405总磷TPmg/l56PH值6.57.54.3.2 污水处理厂设计出水水质五里坨污水污水厂出水排入厂区南侧的高井沟，下游进入永定河，可作为高井沟及永定河河道的补充水源。按照规划部分污水要进行深度处理，以负担处理厂流域内的中水回用要求。根据城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918-2002，结合“五里坨污水处理厂（一期）项目投资人招标”中的要求，本处理厂的出水水质应达到一级A标准，出水水质指标如下表。表4-3 出水水质指标一览表编号项 目单 位出水水质1生化需氧量BOD5mg/l102化学需氧量CODcrmg/l503悬浮物SSmg/l104NH4+-Nmg/l55TNmg/l156总磷TPmg/l0.57PH值698粪大肠菌群数103个/L4.4 处理程度本工程要求处理程度达到下表要求：表4-5 处理程度一览表水质类别CODcrBOD5SSTNTP进水水质350200250405出水水质501010150.5处理程度（）85.7959662.5905 污水处理厂工艺方案选定5.1 处理厂厂址规划五里坨污水处理厂位于规划流域范围内的东南端，南起高井沟、西起双峪路，高井电厂西南，厂区东侧和北侧为规划绿地。该厂址有以下优点：远离居民区；交通、供水、供电较方便； 退水管道较短；远期发展用地充足；符合区域规划要求，等等。5.2 工艺方案选择原则在污水处理工艺选择时一般考虑以下几方面内容：工艺能否达到各项出水指标的要求；工艺是否可靠；工艺方案造价的高低；运行管理是否方便；运行成本的高低；现场条件是否允许，等等。根据出水水质要求，本工程处理工艺主要以去除污水中的悬浮固体（SS）及BOD5、COD、TN、TP、NH4-N等有机污染物为目的。目前，国内城市污水处理厂大多采用二级生化污水处理工艺，一般为活性污泥法及其变型工艺处理城市污水，这类工艺工程实际使用历史最长、应用最为广泛、可靠度高、运行费用低、运行管理经验最为丰富，部分变型工艺对TN、TP的去除效果很高。因此，分析进厂污水水质及出水标准对污水处理厂是否可采用二级生化处理工艺、工艺选择及工艺确定有着重要意义。5.3 生物处理的可行性分析5.3.1 悬浮物的去除及分离一般采用物理方法主要通过格栅拦截、设置沉砂池等手段去除废水中大块悬浮物和砂粒等物质。污水中的无机颗粒和大直径的有机颗粒靠自然沉淀作用就可去除，小直径的有机颗粒靠微生物的降解作用去除，而小直径的无机颗粒（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单涉及到出水SS指标，且出水的BOD5、CODcr等指标也与之有关。这是因为组成出水悬浮物的主要活性污泥絮体，其本身的有机成份就很高，因此较高的出水悬浮物含量会使得出水的BOD5、CODcr均增加。因此，控制污水厂出水的SS指标是最基本的，也是很重要的。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，例如采用适当的污泥负荷以保持活性污泥的凝聚及沉降性能，采用较小的二次沉淀池表面负荷，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等。在污水处理工艺方案选用合理、工艺参数取值适当和单体设计优化的条件下，完全能够使出水SS指标达到20mg/l以下。本污水处理厂进水SS平均浓度为250mg/l，出水SS要求小于10mg/l，该SS进水指标与目前国内大多数城市污水处理厂接近，但出水指标要求较高，因此，在污水处理厂工艺设计时，除采用沉淀分离的办法去除大部分悬浮物，达到出水SS20mg/l外，还需对出水进一步进行过滤处理，从而确保出水SS10mg/l。5.3.2 有机污染物的可生物化性分析进厂污水中有机污染物主要以BOD5、CODcr表示，它们的去除主要是靠微生物的吸附作用和代谢作用，然后通过对污泥与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，将另一部分有机物进行分解代谢以便获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过程中，溶解性有机物（如低分子有机酸等易降解有机物）直接进入细胞内部被利用，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。因此，可以使处理后污水中的残余BOD5浓度很低。原污水的可生化性，它与城市污水的成分有关。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，无需进行特殊处理、设置单独处理构筑物，其出水CODCr值即可控制在较低的水平。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CODCr60mg/l有一定的难度。BOD5/COD值是鉴定污水可生化性的最简便易行和最常用的方法，一般认为BOD5/COD0.45可生化性较好，BOD5/COD0.3较难生化，BOD5/COD2时硝化过程能够正常进行。从理论上讲，BOD5/TN2.86才能有效地进行生物脱氮，实际运行资料表明，只有当BOD5/TN3时才能使反硝化正常运行。当BOD5/TN=45时，氮的去除率大于60%，磷的去除率也可达60%左右。对于生物除磷工艺，要求BOD5/P33100，同时要求BOD5/TN4。本污水处理厂进厂污水BOD5/TN5，BOD5/P40，能满足生物硝化反应、生物脱氮除磷工艺对碳源的要求。因此，本工程采用生物脱氮除磷活性污泥处理工艺是可行的。5.4 污水处理工艺方案比选5.4.1 污水处理工艺选择根据以上对北京五里坨污水处理厂的设计进水水质和要求达到的出水水质标准的分析，确定最合适本工程的污水处理工艺是生物脱氮除磷工艺。该工艺可在满足生物脱氮除磷要求的前提下，同时去除污水中的BOD5、CODCr和SS，使污水处理厂出水完全可以满足排放标准要求。经过初步筛选，选择A2/O工艺、改进型氧化沟工艺、循环式SBR工艺进行经济技术等多方面比较，并最终比选确定技术可行、经济合理、适合本地情况的工艺技术方案作为推荐方案。5.4.2 方案I A2/O 处理工艺A2/O（Anaerobic厌氧、Anoxic缺氧、Oxic好氧）工艺是城市污水处理厂除磷脱氮常用的工艺，有成熟的运转经验。该工艺是在传统A/O除磷工艺基础上增设了一个厌氧区，具有同步脱氮除磷的功能。工艺流程示意图如图5-1所示。本工艺生物处理部分由厌氧池、缺氧池、好氧池组成。污水和外回流污泥首先进入厌氧池，兼性厌氧发酵细菌将污水中可生物降解的有机物转化为VFA（挥发性脂肪酸类）这类低分子发酵中间产物，而聚磷菌可将其体内存储的聚磷酸盐分解，所释放的能量可供好氧的聚磷菌在厌氧环境下维持生存，另一部分能量还可供聚磷菌主动吸收环境中的VFA类低分子有机物，并以PHB（聚羟丁酸）的形式在其体内存储起来，为防止污水产生沉淀，在此段设水下搅拌器；随后污水进入缺氧池，反硝化菌利用在好氧阶池产生的、由混合液回流带入的硝酸盐作为最终电子受体，氧化进水中的有机物，同时自身被还原为氮气从水中逸出，达到同时降低BOD5与脱氮的目的，此段可设水下搅拌器或一定数量的曝气器；接着污水进入曝气的好氧池，聚磷菌在吸收、利用污水中残余可生物降解有机物的同时，主要通过分解体内存储的PHB释放能量来维持其生长繁殖，同时过量的摄取周围环境中的溶解磷，并以聚磷的形式在体内存积起来，使出水中溶解磷浓度达到最低；而BOD5经厌氧池、缺氧池分别被聚磷菌和反硝化菌利用后，到达设有曝气装置的好氧池时浓度已有所降低，并在好氧池内被好氧微生物大幅度降解，BOD5浓度的降低利于自养型硝化菌的生长繁殖，并通过硝化作用将氨氮转化为硝酸盐。排放的剩余污泥中，由于含有大量能超量存积聚磷的聚磷菌，污泥含磷量可达6（干重）以上。A2/O工艺的优点是厌氧、缺氧、好氧交替运行，可达到同时去除BOD5、脱氮、除磷的目的；而且这种运行状况丝状菌不易生长繁殖，基本上不存在污泥膨胀问题；总水力停留时间少于其它同类工艺，并且不需外加碳源，厌氧、缺氧段只需进行中低速搅拌，运行费用低。A2/O工艺的缺点是除磷效果受到污泥龄、回流污泥中挟带的溶解氧和NO3N的限制，不可能十分稳定；同时，由于脱氮效果取决于混合液回流比，而A2/O工艺的的混合液回流比不宜太高（200），脱氮效果不能满足较高的要求。图5-1A2/O工艺流程示意图5.4.3 方案改进型氧化沟工艺氧化沟工艺具有流程简洁、管理方便、耐冲击负荷能力强、处理效果好、出水水质稳定等特点。改进型氧化沟法工艺是传统氧化沟工艺的一种变型，它由前置厌氧区和氧化沟组成。由于进水端为厌氧区，形成A/O格局，不需专设混合液的外回流装置，有利于聚磷菌及硝化杆菌在厌氧及缺氧条件下获得充足的碳源，从而完成磷的释放。由于出水进入氧化沟（好氧区），聚磷菌可过量吸收磷，从而实现生物除磷。以上复杂的过程在构造十分简单的氧化沟内即可实现。这种工艺的另一优点是利用氧化沟原有的渠道流态，沿环形池水流方向曝气强度改变，形成缺氧段和大量混合液回流，实现反硝化反应，达到较高程度的脱氮效率，无需任何附加回流提升动力。该工艺流程图见图5-2。氧化沟污水处理技术作为一种活性污泥法工艺，与其它生物处理工艺相比，有以下一些技术、经济方面的优点：工艺流程简单，构筑物少，运行管理方便；曝气设备和构造形式多样化、运行灵活；处理效果稳定、出水水质好，前置厌氧池时可实现生物除磷，在好氧沟内可实现同步硝化、反硝化；污泥产量少，污泥性质稳定；能承受水质、水量冲击负荷。但氧化沟工艺由于其曝气设备推流搅拌能力的限制，使其生物池内水深一般不能超过4.5m；占地面积大，电耗较高。图5-2改进型氧化沟工艺流程示意图5.4.4 方案III循环式SBR工艺间歇式活性污泥法或序批式活性污泥法简称SBR工艺，是近几十年来活性污泥处理系统中较引人注目的一种废水处理工艺。该工艺集缺氧、曝气、沉淀、出水于同一生物池中，通过控制系统在该生物池内交替完成不同的反应过程。其生物碳氧化硝化原理与推流式活性污泥法相同，具有成熟的运转经验和节省占地和构筑物的显著特点。近年来通过工程实践发展的SBR变型工艺有CASS法、UNTANK法、ICEAS法、循环式SBR工艺等。本工程采用循环式SBR工艺作为参选方案，该工艺流程图见图5-3。循环式SBR工艺是SBR的一个种变型工艺，它与ICEAS法非常近似。其主体构筑物由预反应池（选择池）和SBR池串联组成，厌氧池中设曝气搅拌装置，在SBR池中充氧曝气设备、滗水器和污泥泵，污泥泵用于回流污泥至厌氧池和排放剩余污泥。与传统的SBR工艺相比，循环式SBR运行方式为连续进水（沉淀期和排水期仍保持进水），间歇排水，没有明显的反应阶段和闲置阶段。这种系统在处理市政污水和工业废水方面比传统的SBR工艺费用更省、管理更方便、占地更少。该工艺通常水力停留时间较长，工艺设施简单，目前在国内外已得到广泛应用。图5-3循环式SBR工艺流程示意图5.4.4.1 循环式SBR工艺的基本组成及运行步骤循环式SBR反应池主要由预反应池（选择池或辅助曝气池）、主曝气池、污泥回流/排除剩余污泥系统和撇水装置四部分组成。预反应池容积较小，一般水力停留时间为12小时，是设计优化合理的生物选择器。该工艺将主反应区中部分污泥（2030）回流至选择器中，在运作方式上为连续进水。循环式SBR反应池（选择池或辅助曝气池）的设置和回流污泥措施，保证了活性污泥不断地在选择器中经历一个高絮体负荷（S0/X0）阶段，从而有利于系统中絮凝性细菌的生长，并可以提高污泥活性，使其快速的去除污水中溶解性、易降解有机污染物，进一步有效的抑制丝状细菌的繁殖。在预反应池与主曝气池之间设置隔墙，最大限度的减小了沉淀阶段进水对污泥沉降的水力干扰，可保证系统有良好的分离效果。循环式SBR工艺每一操作循环包括进水/曝气阶段、进水/沉淀阶段、进水/撇水阶段和进水/闲置阶段等几个过程阶段，各个阶段组成一个循环，并不断重复。循环开始时，池子中的水位由某一最低水位开始上升，经过一定时间的曝气和混合后，停止曝气，此时污水仍连续进入循环式SBR反应池，由于反应池容积较大，池内水位缓慢上升，活性污泥进行絮凝并在一个较为静止的环境中沉淀，在完成沉淀阶段后，由一个移动堰式撇水器排出已经过处理的上清液，使整个反应池内水的位下降到预先设定的最低水位，然后再重复上述过程。为保证反应池内污泥浓度及污泥量，需排出相应的剩余污泥。排除剩余污泥一般在沉淀阶段结束后进行，排出的污泥浓度可达10g/l左右。5.4.4.2 循环式SBR系统中的硝化和反硝化循环式SBR工艺的一个重要特性是在工艺流程中不设缺氧混合阶段的条件下，高效地进行硝化和反硝化，从而达到深度去除氮的目的。在循环式SBR工艺中，硝化和反硝化在曝气阶段同时进行（Co-current or simltaneousiy）。运行时通过控制供氧强度以及反应池中的溶解氧浓度，使污泥絮体的外周能保证有一个好氧环境进行硝化，由于溶解氧浓度得到控制，氧在污泥絮体内部的渗透传递作用受到限制，而较高浓度的硝酸盐则能较好地渗透到絮体的内部。因此在污泥絮体内部能有效地进行反硝化过程。通过污泥回流，将部分硝酸盐氮带入设在循环式SBR反应池首端的预反应池中。因此，在预反应池中也有部分反硝化反应发生。这种运行方式不像前置反硝化活性污泥系统中需要较高的内回流，因此可以节省内循环系统，而且不需要单独设置一个缺氧运行阶段就可以完成反硝化反应。5.4.4.3 循环式SBR系统中磷的去除在循环式SBR工艺系统中，通过曝气和非曝气阶段使活性污泥不断地经过好氧和厌氧的循环，这些反应条件将有利于聚磷细菌在系统中的生长和累积，因此循环式SBR工艺系统具有生物除磷的功能。生物除磷的效果很大程度上取决于进水中所含有的易降解基质的含量。在循环式SBR工艺的预反应池中，活性污泥通过快速酶去除机理，吸附和吸收大量易降解的溶解性基质，这些吸附和吸收的易降解基质可用于后续的生物除磷过程，对整个系统的生物除磷功能起着非常重要的作用，因此，在预反应池中也可完成部分磷的释放过程，在厌氧微生物体内存储聚磷。根据Coronszy等的人的研究，当微生物体内吸附和吸收大量易降解物质而且处在氧化还原电位为+100MV150MV的交替变化的环境中时，系统可具有良好的生物除磷功能。5.4.4.4 循环式SBR系统的污泥沉降特性一般地，在以4小时为一个操作循环周期的循环式SBR工艺系统中，最大水深可在6.0m左右，在最大水深时池子中的混合液污泥浓度一般为3.54.0gMLSS/L，最大撇水速率为30mm/min，固液分离时间一般为1小时，设计污泥沉降指数为140ml/g左右，实际污泥沉降指数一般低于80ml/g（测定时间为1小时，采用容积2升的量筒）。循环式SBR反应池中的混合液污泥浓度在最大水位时与传统的固定容积活性污泥法系统基本相等。由于循环式SBR系统在曝气结束后的沉降阶段中整个池子面积均可用于泥水分离；故其固体通量大大地小于传统活性污泥法二沉池中的固体通量，因此循环式SBR工艺的泥水分离效果要优于传统活性污泥法。此外，循环式SBR工艺系统虽然在沉降及撇水阶段仍连续进水，但由于SBR反应池容积较大，池内水位上升速度非常缓慢（10mm/min左右），且在预反应区及主反应区之间均设置有隔墙，污水呈纵向折线状态进入主曝气区，能够最大限度的减小进水对污泥沉淀的水力干扰，使沉降过程在较为静止环境中进行，可进一步保证系统有良好的分离效果。曝气阶段结束后混合液中残余的混合能量可用于沉淀初期的絮凝作用，从而进一步强化絮凝沉降的效果。5.4.5 方案比较5.4.5.1 技术性能比较方案1A2/O 处理工艺；方案2改进型氧化沟工艺；方案3循环式SBR生物处理工艺。三种方案的技术性能比较情况见表51。表51 工艺方案技术性能比较表方案优 点缺 点A2/O 处理工艺工艺成熟、完善，管理经营丰富；功能严格分区，便于处理工艺的管理、调整和优化 ；对有机污染物处理效果好，特别是生物除磷脱氮效果明显，出水水质稳定；可自动运行，但对自控要求不高：适当选用自控设备，可实现对工艺过程的优化管理；运行稳定，有较强的抗冲击负荷（水力和污染物）能力；能耗较低，运行成本较低。构筑物多,不紧凑, 占地面积略大；曝气采用水下曝气头，与氧化沟比检修量大，维修时需停止一个系