如皋市如城镇东部工业区污水处理厂工程可行性研究报告.doc

如城镇东部工业区污水处 理厂可行性研究报告 设计编号：2006b150 上海市城市设计研究院 设计证书编号：090110sj(甲级) 如城镇污水处理厂工程可行性研究报告 1 目目 录录 前言前言1 第一章第一章 概概 述述3 1.1 编制依据.3 1.2 编制范围3 1.4 采用的主要规范与标准.4 1.5 城镇概况与自然条件.6 1.6 给排水工程现状及项目建设的必要性.8 第二章第二章 污水水质水量污水水质水量8 2.1 工程服务范围.8 2.2 工程规模.9 2.3 进出水水质.9 第三章第三章 工程系统方案工程系统方案10 3.1 污水收集系统方案.10 3.3 尾水排放.11 4.1 污水管道设计.11 第五章第五章 污水处理工艺和污泥处理工艺方案污水处理工艺和污泥处理工艺方案11 5.1 污水处理工艺的选择.11 5.2 污水处理工艺技术经济比较.19 53 深井曝气工艺的优点21 5.5 污泥处理工艺及处置方案.23 第六章第六章 污水处理工艺设计污水处理工艺设计26 6.1 污水处理工艺设计.26 第七章第七章 环境保护和安全生产环境保护和安全生产29 7.1 环境保护.29 7.2 安全生产.31 第八章第八章 建设管理机构、劳动定员及工程实施计划建设管理机构、劳动定员及工程实施计划32 8.1 建设管理机构.32 8.2 劳动定员.33 8.3 工程实施计划.33 第九章第九章 节能措施节能措施34 第十章第十章 招标计划招标计划35 10.1 投标基本情况.35 10.2 工程招标初步方案.36 第十一章第十一章 投资估算及资金筹措投资估算及资金筹措36 如城镇污水处理厂工程可行性研究报告 2 11.1 编制说明.36 11.2 编制依据.37 11.3 投资估算.38 11.4 资金筹措和用款计划.39 第十二章第十二章 工程经济分析工程经济分析41 12.1 财务评价.42 12.2 效益评述.44 第十三章第十三章 结论与建议结论与建议59 13.1 结论.59 13.2 建议.59 附图纸附图纸 2、污水处理厂收集系统平面布置图、污水处理厂收集系统平面布置图 3、工艺流程图（方案一）、工艺流程图（方案一） 4、工艺流程图（方案二）、工艺流程图（方案二） 5、工艺流程图（方案三）、工艺流程图（方案三） 6、工艺流程图（方案四）、工艺流程图（方案四） 7、总平面布置图、总平面布置图 8、推荐工艺高层布置图、推荐工艺高层布置图 如皋市如城镇东部工业区污水处理厂工程可行性研究报告 1 前言前言 如城镇位于江苏省如皋市境内。是如皋市市委、市政府所在地，如皋 市的政治、经济、文化中心。如皋市地处中国经济最具发展活力和发展潜 力的长江三角洲的北翼，东临黄海，南连长江，是江海平原最早成陆的地 方，是长江三角洲最早见诸于史册的璀璨明珠，它拥有“金如皋”美誉的 中华第一大县，是全国最早对外开放的县市之一。如皋市总面积 1477 平方 公里，总人口 145 万人。如城镇素有“区域经济贸易强镇” 、 “江苏历史文 化名城” 、 “中国花木盆景之都” 、 “世界长寿养生福地”的美誉。 如城镇位于东经 12038，北纬 3222，与上海、苏州、无锡隔 江相望，属于上海 1.5 小时经济圈范围内。通过江阴大桥可以在 2 小时内 到达苏州、无锡、常州，苏州；通过苏通长江大桥到达上海仅需 1.5 个小 时。全镇总面积 169.5 平方公里，其中城区面积 20 平方公里。全镇耕地总 面积 7655 公顷。常住人口 25.33 万人，流动人口 5 万人。如城镇交通十分 便利，通江达海，水、陆、空配套交通运输功能齐全。长江、通扬运河、 如泰运河的水上运输，新长铁路、宁通高速公路、盐通高速公路、204 国道 等的陆路运输，如皋机场、南通机场的空中运输为到如皋的投资者提供了 理想的立体交通、运输网络。 目前如城镇年财政收入已超过 3 亿元，并且每年正以较大速度递增。 1 1，如城镇东部工业区概况：，如城镇东部工业区概况： 如城镇东部工业区位于镇区以东，新长铁路和盐通高速之间，东侧有 盐通高速，西侧有宁启铁路货运站，中间有如泰运河，交通优势得天独厚， 工业区内除部分沿河、沿路有居住线外，其余均为大片农田，地势平坦， 工程地质状况良好，有利于形成大规模的工业生产用地。随着新东线的建 设，兴源大道的拓宽以及九鼎新材料、江苏通用钢球厂等企业的落户，工 业区的发展已呈现出欣欣向荣的景象。 2 2，如城镇东部工业区污水处理厂建设的必要性：，如城镇东部工业区污水处理厂建设的必要性： 主要体现在以下几方面： 如皋市如城镇东部工业区污水处理厂工程可行性研究报告 2 1 1）工业区经济发展的需要）工业区经济发展的需要 近年来随着如城镇招商引资力度的不断加大，城市经济增长速度明显加快， 作为市区所在地的如城镇更是全市的发展重点。作为处于工业化初级阶段的如 城镇，经济的发展主要靠工业生产的不断增长。工业的增长将要求城市提供大 量的工业生产用地。因此东部工业区的发展是如城镇发展的必然趋势。该工业 区是如皋市对外招商引资的开发区。目前已有机械、印染等企业入驻。随着企 业的增加，生产的发展，每天排放的工业废水和生活污水也在不断的增加，虽 然各企业对所排废水进行了预处理，并达到污水排入城市下水道水质标准 （cj 3082-1999）后排入污水管网，但有害物质含量仍较高，直接排放会对环 境和地表水造成较严重的污染。因此建设污水处理厂把各企业排放的污水再有 效处理后达综合污水排放标准 （gb8978-1996）中的一级标准后再排放，科 实现消除污染，保护环境的目的。实现污水最终无害化排放势在必行。 2 2）保护水源的需要）保护水源的需要 如泰运河是如城镇和沿河地区工农业生产用水的主要水源之一。工业区现 有企业所排废水需经预处理达到接管标准后直接排入污水处理厂，再经有效处 理达到综合污水排放标准（gb8978-1996）中一级标准后实现污水无害化排入如 泰运河，对保护和改善如泰运河的水质有十分重要的意义。污水处理厂是如城 镇东部工业区发展的基础设施，保证工业区排水不影响河水及浅层地下水的水 质。为保护如城镇的生态环境，保护居民生活用水和工农业生产用水不受污染。 因此建设污水处理厂，消除东部工业区污水对环境的污染，是保护环境、保护 如泰运河的水质是十分需要的。 3)3)如泰运河流域治理的需要如泰运河流域治理的需要 如城镇处于处于中国最具经济活力和发展潜力的长江三角洲北冀。镇区经 济快速发展，随着人口向镇中心区域的不断集中，生活污水的排放量也将快速 增加，随工业区的招商引资的进行，新的工业企业入驻，工业生产的发展，排 放的污水量也在不断增多，这些污水如不进行有效处理，最终进入如泰运河等 河流地面水网，从而造成地面水系的污染。 如城镇东部工业区污水处理厂的建设是将如城镇东部工业区的工业废水、 生活污水集中收集后通过输送管网送至污水处理厂进行处理，经有效处理后的 如皋市如城镇东部工业区污水处理厂工程可行性研究报告 3 污水达标后无害化排入附近河道。是如泰运河等河流流域治理的需要。 如城镇东部工业区新建污水处理厂，完善污水收集管网。根据如城镇政府 的规划：污水厂建设规模第一期为 1 万 m3/d，第二期也为 1 万 m3/d，污水处理 工艺采用占地少、能耗低、运行费用省、处理效果好的深井曝气工艺，占地 13000m2，总投资约 1700 多万元。 此可行性研究报告是在上述背景下进行编制的。通过对现场实地勘察并与 如皋市有关部门反复协商的基础上，编制了此可行性研究报告。 第一章第一章 概概 述述 1.1 编制依据编制依据 (1)、 如皋市如城东部工业区规划 (2)、 江苏省环境保护“十五”计划 苏环计200211 号 江苏省环境保护厅 （3）如城镇东部工业区污水处理厂特许经营协议及附附件 如城镇政府、江苏泰隆环境工程有限公 司 1.21.2 ，可行性报告编制范围，可行性报告编制范围 如城镇东部工业区污水处理由污水管网收集系统和污水处理厂组成。在编制本科研报告 时；如城镇东部工业区污水收集管网已由如城镇政府设计、规划初步建成。本研 究重点对象是如城镇东部工业区污水处理厂。 根据规划：如城镇东部工业区污水处理厂第一期规模为 1 万 m3/d，第二期工程 规模也为 1 万 m3/d，总规模为 2m3/d。设计年限：第一期 2006 年开始建设， 2007 年二月建成投产。第二期工程将根据招商引资迁入的生产企业排放污水量 确定扩建时间。本研究重点对第一期工程进行详细规划、研究，并为第二期工 程创造好条件。 根据规划污水经污水处理厂处理后尾水排入附近的如泰运河。 1.31.3 编制原则编制原则 如皋市如城镇东部工业区污水处理厂工程可行性研究报告 4 (1)贯彻执行国家关于环境保护政策，按照国家颁布的有关法规、规范及标 准进行编制； (2)、从实际情况出发，在如城镇东部工业区规划原则的指导下，按最终处 理污水规模进行全面规划，分期实施，既考虑近期建设，又同时考虑远期的发 展，使工程建设与如城镇东部工业区的发展相协调，做到既保护环境，又最大 程度发挥工程效益，做到投资省、运行费用低，环境效益、社会效益和经济效 益兼顾。 (3)根据进水水质、处理后尾水水质要求，选择技术先进、处理效果好、占 地面积小、运行费用低、投资省、二次污染少、运行稳定、可靠、操作管理方 便的新型污水处理工艺技术，使污水处理厂能获得较佳的经济技术效果。 (4)主要工艺设备选用性能优良、噪声低、价格适中的节能型设备，以国产 设备为主，进口设备为辅。 (5)在工艺流程高层布置上，按污水经水泵一次提升后靠重力流完成全工艺 处理，避免污水的反复提升，节约动力消耗，降低污水处理费用，方便操作管 理。 (6)适当选用性能可靠、质量优良、价格适中的自动化控制仪表，提高处理 工艺控制水平，保证处理效果、减轻操作人员的劳动强度； (7)采用现代化管理模式，系统分散控制，集中管理，减少人员编制； (8)厂区平面布置力求新颖美观，布局合理，功能齐全。在便于施工安装和 维修的前提下，使处理构筑物尽量集中，布置紧凑，节约用地，保证绿化面积， 同时留有适当的发展余地。 (9)排水体制的确定：工业区采用雨污分流制。 (10)、妥善处理和处置污水处理过程中分离出来的栅渣、沉砂和污泥，避 免对环境造成二次污染，同时加强绿化，尽量减少污水厂对周围环境带来不良 影响，建筑风格力求一致，简洁明快，美观大方，建造花园式污水处理厂。 (11)对排入本工程的工业废水均要求企业先进行预处理，达到污水排入 城市下水道水质标准(gj18-86)后，方可排入污水管网系统。严禁将对水生物 产生毒害作用或呈强酸性、强碱性污水排入城市下水道。 如皋市如城镇东部工业区污水处理厂工程可行性研究报告 5 1.4 采用的主要规范与标准采用的主要规范与标准 室外排水设计规范 (gbj14-87，1997 年版) 防洪标准 (gb50201-94) 城市防洪工程设计规范 (cjj50-92) 建筑给水排水设计规范 (gb50015-2003) 厂矿道路设计规范 (gbj22-87) 泵站设计规范 (gb/t50265-97) .给水排水工程构筑物结构设计规范 (gb50069-2002) 混凝土结构设计规范 (gb50010-2002) 构筑物抗震设计规范 (gb50191-93) 室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范 (gb50032-2003) .泵站设计规范 (gb/t50265-97) 建筑地面设计规范 (gb50037-96) 工业企业噪音控制设计规范 (gbj87-85) 地下工程防水技术规范 (gb50108-2001) 屋面工程质量验收规范 (gb50207-2002) 民用建筑电气设计规范 (jgj/t16-92) 供配电系统设计规范 (gb50052-95) 低压配电设计规范 (gb50054-95) 电力装置的继电保护和自动装置设计规范 (gb50062-92) 工业建筑防腐蚀设计规范 (gb50046-95) 地表水环境质量标准 (gb3838-2002) 污水综合排放标准 (gb8978-1996) 污水排入城市下水道水质标准 (cj3082-1999) 城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准 (cjj31-89) 城市污水水质检验方法标准 (cj26.129-91) 城市污水处理厂污水污泥排放标准 (cj3025-93) 城市排水流量堰槽测量标准 (cj/t3008.15-93) 工业企业设计卫生标准 (gbz1-2002) 如皋市如城镇东部工业区污水处理厂工程可行性研究报告 6 民用建筑隔声设计规范 (gbj118-88) 建筑结构荷载规范 (gb50009-2001) 建筑地基处理技术规范 (jgj79-2002) 混凝土结构设计规范 (gb50010-2002) 建筑地基基础设计规范 (gb50007-2002) 砌体结构设计规范 (gb50003-2001，2002 年局部修订条文) 建筑抗震设计规范 (gb50011-2001) 基坑工程设计规程 (dbj08-61-97) 地下工程防水技术规范 (gb50108-2001) 建筑设计防火规范 (gbj16-87，2001 年版) 工业企业厂界噪声标准及其测量方法 (gb12348-12349-20) 恶臭污染物排放标准 (gb14554-93) 建筑物防雷设计规范 (gb50057-94，2000 年版) 机械工业电力设计规范 (jbj6-96) 城镇污水处理厂污染物排放标准 (gb18918-2002) 1.5 如城镇概况与自然条件如城镇概况与自然条件 1.5.1 城镇概况 如城镇是如皋市市委、市政府所在地，如皋市的政治、经济、文化中心。 东连如东县、南通市，北联东台市，西接泰州市、姜姜堰市、靖江市，南临长 江。全镇总面积 169.5 平方公里，其中城区面积 20 平方公里。全镇耕地总面积 7655 公顷。常住人口 25.33 万人，流动人口 5 万人。 如城镇地理位置优越，介于南通、泰州、盐城之间,与上海、无锡、苏 州，南京、杭州均有快速干道相通。如城镇交通十分便利，通江达海，水、 陆、空配套交通、运输功能齐全。长江、通扬运河、如泰运河的水上运输， 新长铁路、宁通高速公路、盐通高速公路、204 国道等的陆路运输，如皋机 场、南通机场的空中运输为来如皋的投资者提供了理想的立体交通、运输 网。 目前如城镇年财政收入已超过 3 亿元，并且每年正以较快速度递增。 如皋市如城镇东部工业区污水处理厂工程可行性研究报告 7 1.5.2 自然条件 (1) 地形地貌 如城镇属于长江三角洲中部平原水网地区，地势平坦，为长江冲击平原， 土地肥沃。该地海拔标高在 4-6 米（吴淞高程，下同） 。 如城镇地层属长江冲积平原，地表广泛覆盖着粘土、亚砂土、粉砂及粉细 砂等。在镇区范围内地质结构简单，其土质较好，土层分布稳定，有填土层， 亚粘土层和轻亚粘土三层，地基承载力大，多在 6-12 吨/平方米之间，最低在 6 吨/平方米以上，土层中性，无地震，均适宜作建设用地。 (2) 气象资料： 如城镇属于北温带海洋性季风气候类型，气候温和、润湿，四季分明，日照 充足，具有春季温和，夏季炎热、秋季凉爽，冬季寒冷的特点。 气温： 春季平均气温 13.1c、夏季平均气温 25.8c、秋季平均气温 18.4c、冬 季平均气温 3c。 最高气温 36c 最低气温3c 年平均气温为 14.6c 年平均降雨量 1055.5 毫米、年平均相对湿度 79，全年最低风向东南风， 无霜期 216 天。 日照 年平均日照时间为 2075.8 小时，8 月份最多，为 245.3 小时；1 月份最少， 为 141.7 小时。 降雨量： 年平均降雨量 1055.5 毫米。降雨量多集中在夏秋两季；六、七月份梅雨季 节最为集中，降水往往持续 20 天左右。 霜期： 无霜期 216 天。11 月前后为初霜期，四月上旬前后为终霜期。霜期平均在 120 天左右，无霜期平均在 250 天左右。 风向风速： 如皋市如城镇东部工业区污水处理厂工程可行性研究报告 8 年风向频杂，9 月以前多东南风，7 月至 9 月间常受台风影响。冬季多西北 风及西风。最大风速为 20.3m/s。 地震效应： 根据 1990 年全国地震区别，地震基本烈度为 6 度，不考虑远震影响。本工 程按 6 度基本烈度考虑设防措施。 水系： 如皋市南临长江，通扬运河、如泰运河从境内流过。境内水系十分发达， 为如皋市的交通运输、城镇供水、农田灌溉、工业生产用水提供了保障。 1.6 给排水工程现状及项目建设的必要性给排水工程现状及项目建设的必要性 1.6.1 给水工程现状 如城镇自来水多采用抽取地下水生产自来水，全市目前已建 20 余家自来水 厂。水源水质符合国家地面水环境质量标准中的 1 级标准。镇东工业内主 要有九鼎新材料、江苏通用钢球厂、协和印染有限公司等企业。用自来水和地 下水为工业用水水源，部分企业也使用地表生产工业用水。但生活用水均用自 来水。 1.6.2 排水工程现状 如城镇东部工业区根据镇政府的发展规划，目前已设计建设了较完善的污 水及雨水收集管网，采用雨污分流制。构成较完善的排水系统。如城东部工业 区地势平坦、有利于排水，地面标高一般在 4.0-6.0 米之间。排水系统虽已建 立，管网系统仍需完善。 1.6.3 项目建设的必要性 如城镇东部工业区是今后如城镇经济发展的主要集中区，为投资人提供了 较理想的投资办企业的优越条件。有关企业将先后落户此工业区内。随着企业 的入驻，工业生产将较快地发展起来。因此排放的废水量也将不断增加。如果 这些废水都未经处理直接或间接排入如泰运河和其他水域，会严重污染当地水 体，同时也污染了受纳水体及地下水资源。随着工农业生产的发展及镇区的逐 步扩大，污染也将不断加剧，必将影响投资环境，反过来又会制约工业生产的 发展。所以只有根本解决水污染问题后才能保证如城镇投资环境，促进国民经 济的快速健康发展。 如城镇地处如泰运河旁，随着经济发展，人口增加，污水的排放量也将逐 如皋市如城镇东部工业区污水处理厂工程可行性研究报告 9 渐增加，污水未经处理直就接排放，会造成越来越严重的环境污染，在影响本 镇经济发展的同时，也严重影响河流流域人民的生活及经济的发展。 因此，如城镇东部工业区污水处理厂建设工程已势在必行。 第二章第二章 污水水质水量污水水质水量 2.1 工程服务范围工程服务范围 如城镇东部工业区污水处理厂服务范围包括如城镇东部工业区范围内的企、 事业单位排放的工业废水及居民生活污水。 2.2 工程规模工程规模 根据如城镇东部工业区发展规划：近期工业区污水量为 3000m3/d，逐步增 加到 10000m3/d。根据东部工业区污水排放总体规划，如城镇东部工业区污水 处理工程分二期进行建设：第一期工程建设规模为 10000 m3/d，建设时间为 2006 年 7 月2007 年 2 月；污水处理厂第二期工程建设规模也为 10000 m3/d。 根据工业区招商引资进程，落户东部工业区的工业企业排放污水量确定合适的 扩建时间。 2.3 进出水水质进出水水质 2.3.1 进水水质 按照工业区的招商引资要求，进入如城镇东部工业区的所有企业排放 的污水均需经企业内的废水预处理设施处理达到排入城市下水道水质标 准 （cj 3082-1999）后进入工业区污水收集管网，然后排入污水处理厂。 污水经处理达到综合污水排放标准gb8978-1996中的一级标准后尾水无 害化排入如泰运河。 第一期工程建成后，污水处理厂处理的污水以工业废水为主，少量生活污 水。因此进水水质污染指标确定必须留有适当的余地，污水水质宜采用工业废 水预处理后的接管标准作本污水处理厂的进水水质标准。水质指标如下： 表 2-1 污水处理厂的进水水质表 如皋市如城镇东部工业区污水处理厂工程可行性研究报告 10 项目codcr （mg/l） bod5 （mg/l） ss （mg/l） tn （mg/l） tp （mg/l） 综合污水水质 500250300254 2.3.2 排水水质要求 如城镇污水处理厂处理的污水为如城镇东部工业区经预处理达到接管标准 后排入污水厂，根据有关规定，此污水经如城镇东部工业区污水处理厂处理后 的水质需达到综合污水排放标准（gb8978-1996）中的一级排放标准。即： codcr100mg/l bod530 mg/l ss20 mg/l nh3-n15 mg/l tp0.5 mg/l 处理后尾水排入水体为如泰运河。 第三章第三章 工程系统方案工程系统方案 3.1， 污水收集系统方案污水收集系统方案、 1，污水收集系统 如城镇东部工业区污水处理厂纳污范围为如城镇东部工业区范围内经预处 理的工业和生活污水。 污水收集管网已由如城镇政府根据如城镇东部工业区规划设计建设， 目前已初步完成。 3.2 ，污水处理厂厂址选择 根据如城镇东部工业区总体规划拟定的东部工业区污水处理厂厂址在 如城镇东部工业区内，跃进东路以北，如泰运河以南，西侧为协和印染有限公 司，东侧为即将迁入的三利毛纺、九鼎集团，跃进路以南为工业区管理中心。 该厂址具有以下优点： 如皋市如城镇东部工业区污水处理厂工程可行性研究报告 11 (1) 紧靠如泰运河，污水处理后就近排入如泰运河，尾水排放距离较短。 (2) 距离主要主要排污企业距离较近，有利于污水的收集输送。 (3) 距离主要交通干道较近，有利于污水厂所需原材料及脱水污泥的运输。 (4) 周围均为企业，无居民，对环境影响小：该厂址南侧为跃进东路，北侧为如 泰运河，西测、东侧为排污企业，间距较远，能满足卫生防护距离要求。 (5) 工程地质条件好：厂区地形平坦，地质条件有利于工程建设。 (6) 拆迁量小：厂区基本上为农田，无拆迁工作量。 (7) 有扩建的条件：厂区东侧留有二期工程预留用地、有发展余地，便于以后工 程扩建。 (8) 厂址标高较低：有利于污水收集与输送，减小进水泵房的地下部分深度，节 约投资。 (9) 交通运输便利：污水厂北侧为如泰运河，南侧为跃进东路，为今后污水厂的 施工及运转后的交通、运输提供有利的条件。 综上所述，此厂址基本符合要求，可以作为如城镇污水处理厂的厂址。 3.3 尾水排放尾水排放方案方案 污水处理厂处理后的尾水排放拟通过控制污水厂厂区地坪标高及污水处理 构筑物的标高，实现尾水自流排入如泰运河。如泰运河为流动水域，水深较大， 水量丰富，自净能力较强。 第四章第四章 污水收集系统工程设计污水收集系统工程设计 污水收集管网的设计污水收集管网的设计 管网收集系统是城市污水处理系统中的重要组成部分，管网收集系统已由 如城镇政府根据规划设计建设初步完成，可以将工业区各企业排放的经预处理 的工业废水，生活污水收集后排入污水处理厂。 如皋市如城镇东部工业区污水处理厂工程可行性研究报告 12 第五章第五章 污水处理工艺和污泥处理工艺方案污水处理工艺和污泥处理工艺方案 5.1 污水处理工艺的选择污水处理工艺的选择 5.1.1 污水处理工艺简述 城市污水处理厂是城市基础设施的重要组成部分，也是防治水污染的重要 措施之一。城市污水处理厂的建设是随着河流湖泊及地下水资源的污染危及人 类的切身利益时才逐步引起人们的重视并开始进行大规模投资建设。城市污水 处理技术已有上百年的发展历史，从开始的一级处理，主要为沉砂、除油、沉 淀，目的是去除污水中的悬浮物、油。随着污水排放量的日益增加，水体污染 程度的逐渐加剧，以及排放标准的提高，才逐步发展到二级生物处理。代表性 的处理工艺有传统活性污泥法、生物膜法等，主要用于去除 bod5以及部分 nh3-n。随着研究工作的不断深入，人们认识到引起水体污染的不仅仅是有机 物质，而无机氮、磷是水体富营养化的主要因素，因此，世界各国都制定了更 为严格的排放标准，在去除有机物的同时，也要去除氮、磷等营养物质。为满 足这种要求，发展了一批深度二级处理工艺（也有称为二级半处理工艺） 。活性 污泥法工艺主要有：a/o 工艺、a/a/o 工艺、氧化沟、ab 法、sbr 法、a/o 深井曝气法等；生物膜法工艺主要有曝气生物滤池及生物接触氧化工艺等。 城市污水处理厂一般采用生物处理工艺。污水生物处理工艺在有效去除城 市污水中的主要污染物质时，具有处理效果好、运行费用低、污泥量少、二次 污染小等特点。污水生物处理主要分为活性污泥法和生物膜法两大类（另有生 物稳定塘和土地处理法） 。 生物膜法是一种通过附着在填料上的微生物膜来处理污水中的有机物的生 物处理法，与活性污泥法相比，生物膜法具有污泥产量少，耐冲击负荷能力强， 运行管理方便，动力消耗少等优点，且没有污泥膨胀问题，但因处理后的出水 较浑浊，有机物去除率低，填料易堵塞，要不定期更换、增加了工程投资和运 行费用等缺点，未被城市污水处理厂广泛采用。 活性污泥法是城市污水和有机废水最有效的生物处理方法。自二十世纪初 在英国试验成功以来，已有近百年的发展史，它具有较好的处理效果且运行管 理方便，因而在城市污水处理中得到广泛应用。大多数城市污水厂采用活性污 如皋市如城镇东部工业区污水处理厂工程可行性研究报告 13 泥法处理工艺。据不完全统计，我国已建、在建的二级污水处理系统 80%以上 均采用活性污泥法。 需要特别指出的，20 世纪七十年代末由英国首先研究发明的深井曝气活性 污泥法污水生物处理新工艺、新设备，为污水生物处理提供了更快速、高效、 廉价的控制手段。在国外已先后用于城市污水、工业废水处理，均取得很佳的 经济技术效果。 我国 20 世纪八十年代初也开始开发研究此项技术。上海市环境科学研究院 已成功开发研究出具有自已知识产权的新型深井曝气技术。此技术获得了国家 实用新型专利、发明专利、上海市科技成果奖。成功地推广应用于多种工业废 水处理、现正在推广应用于城市污水处理。此项技术已被国家有关部门列为城 镇污水处理主要推广技术之一。目前我们通过对深井曝气工艺、设备的系统的 开发研究，使此技术又取得了新的发展。形成从研究、工程设计、成套设备的 加工制造、深井施工、安装、调试运行等工程所需的整套技术，可承接各种规 模的污水处理工程的建设。深井曝气技术是最佳的活性污泥法，与其他污水处 理方法相比，处理城市污水时，工程占地可减少 50以上，运行费用节约 40 左右，降低工程投资 1030，除此之外，还具有处理效果好、产生的污泥量 少、受气温影响小、二次污染少、无污泥膨胀问题、运行更稳定、操作管理更 方便等优点。将此项技术应用于城市污水处理，是利国、利民的大事，会带来 十分巨大的环境效益、经济效益、社会效益，具有十分重要的意义。目前在宜 兴市已建成日处理 10000m3的城市污水处理厂，并已投入处理污水的工艺运行。 5.1.2 污水处理程度的确定 根据前章所述的污水进水水质和出水水质，可确定各种污染物质的去除率， 但此工程主要用于处理工业废水，污水处理厂的进出水水质、去除率如表 5-1 所示。 表 5-1 ：污水进出水水质和去除率 项目 水质 codcr (mg/l) bod (mg/l) ss (mg/l) nh3-n (mg/l) tp (mg/l) ph 进水水质50025025036-9 如皋市如城镇东部工业区污水处理厂工程可行性研究报告 14 出水水质1002020 15 0.56-9 去除率 (%)80929283 深井曝气法处理污水效果优于延时曝气法，由于深井的深度大、静水压力 高、溶解氧浓度大，氧化能力强，不仅能有效去除污水中的 codcr、bod5、ss，也能有效地将有机氮降解为 nh3-n，再将 nh3-n 进一步 氧化成为硝态氮，但对硝态氮、磷的去除是有限的，达不到除磷、脱氮的要求。 因此，需与 a/a 法生物除磷脱氮工艺相结合，即可取得满意的效果。 5.1.3 生物除磷脱氮基本原理简述 (1) 生物脱氮 生物脱氮是利用自然界氮的循环转化原理，采用微生物方法来快速实现从 污水中去除氮，达到脱氮的目的。污水的生物脱氮包括三个过程。一是同化过 程，污水中的一部分氨氮被同化为新的菌体，以剩余活性污泥的形式排出；二 是硝化过程，污水中的有机氮（如蛋白质等）在好氧条件下首先被转化成氨氮， 然后在硝化菌作用下，将其转化成硝态氮；三是反硝化过程，在缺氧条件下， 反硝化菌以污水中的有机碳源作为电子载体，将硝态氮还原成氮气，排入大气 中，化有害为无害，达到污水脱氮的目的。整个生物脱氮过程就是氮的分解、 氧化、还原工程，反应能量是从有机物中获取。在硝化与反硝化过程中，影响 其脱氮效率的因素主要是温度、溶解氧、ph 值以及碳氮比等。生物脱氮系统中， 硝化菌的生长速度较慢，代谢周期较长，需要有足够的硝化周期。反硝化速度 较快，反硝化菌在缺氧条件下能充分利用污水中提供的碳源作电子载体，可将 污水中的硝态氮反硝化还原成氮气，达到脱氮的目的。 因此，生物脱氮系统中硝化与反硝化反应需具备如下条件： a.硝化过程：足够的溶解氧以满足好氧条件（一般 do2mg/l） ；适宜温度， 一般15c，低于 10c 硝化作用难以进行；足够长的污泥泥龄；足够的 碱度以满足合适的 ph 条件。 b.反硝化过程：在缺氧条件下（do 值应0.2 mg/l） ，有硝酸盐的存在，充足 的碳源，合适的 ph 条件等。 按照上述原理，污水生物脱氮过程可用缺氧池和好氧池来实现，即所谓的 如皋市如城镇东部工业区污水处理厂工程可行性研究报告 15 a/o 系统。a/0 系统设计中需要控制的主要参数为污泥泥龄、碳氮比、溶解氧浓 度、温度等。 (2) 生物除磷 生物除磷的原理是利用聚磷菌，在厌氧条件下释放磷，吸收有机物，在好 氧条件下超量吸收磷，通过排放剩余污泥，以去除污水中的磷。聚磷菌的特点 是既能贮存磷酸盐，又能贮存碳源（以聚 羟丁酸相识贮存，即 phb 形式贮存） 。在厌氧条件下，进水中有机物与细菌体内磷酸盐作用，分解菌体贮存的磷酸 盐，提供能量，合成 phb，并释放磷；在好氧条件下，利用体内的 phb，吸收液 相中的磷，形成磷酸盐贮存于细胞内。所谓的生物除磷仅指液相中的磷酸盐转 移到细胞中。剩余污泥的含磷量高，可达 3-7%，而一般活性污泥含磷量仅为 1.5%左右。影响生物除磷的主要因素是溶解氧，及恰当的 p/codcr比值；同时， 希望含磷污泥尽快排出系统，即污泥泥龄要短，否则，污泥中的磷又将释放到 液相中。 按照上述除磷原理，在生物脱氮系统前再设置一个厌氧池，就形成了所谓 的 a/a/o 系统，即厌氧/缺氧/好氧系统。 (3)污水处理厂进水水质的要求 从生物除磷、脱氮原理可看出，两者要求的某些方面是相互制约的。要正 常发挥脱氮除磷效率，对进水水质的要求如下：。 a，. codcr浓度 要达到除磷要求，进水中易被生物快速降解的 codcr浓度，一般不得小于 50mg/l（此值一般为进水 cod 的 1/4-1/3） ，因此进水 cod 低于 150mg/l，难 以达到除磷要求。 b.，codcr/tkn 值 一般认为 codcr/tkn 比值大于 12，可完全去除硝酸盐；若在 9-12 之间， 不能完全去除硝酸盐，为减少回流污泥对硝酸盐的影响，可在深井曝气工艺前 设厌氧、缺氧段，消除部分硝酸盐；若在 7-9 之间，需要控制深井至缺氧池的 回流比，减少硝酸盐对厌氧池的影响；若 codcr/tkn 小于 7，碳氮比严重不足， 需外加碳源，运行成本提高，则城市污水不宜采用除磷脱氮方法。 c,codcr/p 比值 如皋市如城镇东部工业区污水处理厂工程可行性研究报告 16 鼓风机房 在厌氧区，聚磷菌分解细胞内的磷酸盐提供能量，吸收有机物合成 phb。 因此厌氧释磷的前提条件是进水中要有充足的易快速降解的有机物。一般认为 codcr/p 的比值应大于 40，方能达到生物除磷要求。 按照上述分析，本污水厂的进水水质 codcr/tkn 为 16.67，codcr/p 为 133，3 满足生物除磷脱氮的比值要求，可以采用生物除磷脱氮工艺。本工程对出水总 氮无要求，只是从减少能耗的角度考虑，尽可能提高总氮去除率。 5.1.4 污水处理工艺的选择 根据本工程的进出水水质的实际情况，结合国内常用的成熟工艺，提出以 下几种污水处理工艺供选择。 （1） a/a/o a/a/o 工艺是最典型的生物脱氮除磷工艺，该工艺国内应用较多，工艺原 理如上所述，其工艺流程图如图 5-1 所示。 进水 出水 污泥回流 图 5-1 a/a/o 法工艺流程图 (2) 氧化沟工艺 氧化沟工艺也是活性污泥法的一种变型，它通常以较低的负荷，以延时曝 气的模式运行。氧化沟出水水质较好，产生的污泥量也少，可同时具有脱氮和 除磷的功能。氧化沟具有以下技术特征： 氧化沟常以较低负荷运行，主要技术参数与延时曝气法相近；在用于处理 城市污水时，应设置格栅和沉砂池进行预处理，但可不设置初沉池。 加氯间 提升泵站沉砂池a/a/o 池二沉池接触消毒池 如皋市如城镇东部工业区污水处理厂工程可行性研究报告 17 加氯间 沉砂池三沟交替式氧化沟接触消毒池 其水流的混合特征介于推流式和完全混合式曝气之间，废水在进入氧化沟 后需进行 30-280 次不等的循环，而被几十倍甚至上百倍的循环水量所稀释，所 以氧化沟能承受水量、水质波动所带来的冲击负荷。 曝气装置并不是沿池长方向均匀布置的，而是安装于某几处，这样在曝气 充氧处 do 浓度高，随着离曝气点距离越远，do 浓度越低，甚至还可能会出 现缺氧区，有利于活性污泥的生物凝絮，用来进行硝化、反硝化，以达到生物 脱氮的目的。 氧化沟的实用形式有多种，主要有 orbal 型、carrouse 型和三沟交替型。 carrousel，氧化沟一般采用垂直轴表面叶轮曝气，具有管理方便，耐水量和水 质冲击的优点，同时又可能省去初沉池：orbal 氧化沟一般采用转盘型曝气器进 行曝气；三沟交替型氧化沟在运行稳定可靠的前提下，操作更趋灵活方便，与 carrousel 氧化沟相比可省去二次沉淀池，可有效减小占地面积。因此本报告以 三沟交替式氧化沟作为比较方案。 三沟交替式氧化沟工艺流程图如图 5-2 所示。 进水 出水 图 5-2 三沟交替式氧化沟工艺流程图 （3）cass 法（循环式活性污泥法） cass 法工艺全称为循环式活性污泥法，整个工艺为一间歇反应器，在此 反应器中活性污泥过程按曝气阶段不断重复，将生物反应过程和泥水分离过程 结合在一个池子中进行。它是 sbr 工艺的一种更新变型。通常 cass 一般分为 三个反应区：一区为生物选择器，二区为缺氧区，三区为好氧区。 生物选择器的设置是利用活性污泥种群组成动力学的规律，创造合适絮凝 性细菌生长的环境，使其快速地去除废水中溶解性易降解的基质，进一步有效 地抑制丝状菌的生长和繁殖，防止污泥膨胀，此外选择器中还发生比较显著的 提升泵站 如皋市如城镇东部工业区污水处理厂工程可行性研究报告 18 反硝化作用，所去除的氮可占总去除率的 20%左右。同时可使污泥中的磷在厌 氧条件下得到有效的释放。 缺氧区运行控制供氧强度以及曝气池中溶解氧浓度，不仅具有辅助厌氧条 件下运行的生物选择区对进水水质水量变化的缓冲作用，同时还具有促进磷的 进一步释放和强化氮的反硝化作用，其对大分子物质发生水解的作用，对于难 降解物质的去除、提高有机物的去除率有一定的促进效果。 好氧区则是最终去除有机物的主要场所。在好氧区充氧阶段，除有机物得 到生物降解外，nh3-h 同时在进行硝化反应，nh3-h 在硝酸盐菌和亚硝酸盐菌 的硝化作用下最终变成 no3-n。而在进水初期，有机物质首先消耗掉残留在池 内的游离氧，之后便出现缺氧状态，为反硝化创造了条件，反硝化菌以污水中 的有机物作碳源，把池内残留的 no3-n 还原成氮气；另外在充水期，由于活性 污泥对基质的吸附，同时以多聚物形式贮存起来，而在停止供氧时，而以多聚 物形式贮存起来的碳源则被释放出来，no3-n 即可进行反硝化脱氮；再者，在 沉淀和撇水阶段，微生物处于内源呼吸状态，no3-n 的反硝化作用以这些内源 碳来进行，使 tn 得到进一步的降低。在充水初期缺氧区，兼氧菌把贮存的多 聚磷一部分转变为高能磷（atp）作为供给自身生长所需的能量；一部分释放 到胞外，在产酸菌的作用下转变为正磷酸盐，由于细胞内磷的吐出释放而使自 身处于缺磷状态。同时还会过剩的吸收环境中的多余磷，从而完成生物除磷的 任务。将 cass 反应池分为污泥吸附区、缺氧区、好氧区三部分，实际上即是 一个厌氧/缺氧/好氧的除磷工艺，使 cass 系统具有更好的除磷效果。 该工艺基本操作程序由进水、反应、沉淀、排水、闲置（可省去）等基本 过程组成，这些过程都是在一个设有曝气和搅拌装置的反应器内进行。污水从 进入反应器，到曝气、沉淀、排出、等待下次进水，完成一个运行周期。周而 复始、循环往复。在一个运行周期内，可以控制厌氧、缺氧、好氧环境，从而 在去除碳源有机物的同时可去除氮、磷等营养物质。与普通活性污泥法，循环 式活性污泥法相比，在厌氧、好氧交替环境运行时，可避免普通活性污泥法常 见的污泥膨胀现象，减少运行管理难度，并且循环式活性污泥法的泥水分离是 在静止状态下运行，固液分离稳定，出水水质稳定。 cass 池工艺流程图如图 5-3 所示。 如皋市如城镇东部工业区污水处理厂工程可行性研究报告 19 空压机房 进水 出水 图 5-3 cass 法工艺流程图 （4） ，a/a/.深井曝气法 本工艺为最典型的生物脱氮除磷工艺，与国内使用较多的污水处理工艺相比， 只是将一般好氧活性污泥更换为溶解氧浓度更高、氧化能力更强、处理效果更 好、占地更省、动力消耗更低、投资更少的深井曝气好氧活性污泥法。 深井是垂直置于地下的曝气池，由于其深度达 50150 米，多采用同心圆 的结构，采用气提循环方式运行。运行时在深井内上升管与下降管之间形成的 液体密度差的推动下，形成强大的液体循环流，其循环水量为进水的数十倍至 数百倍，以直接为 3 米的深井为例，其内循环水量高达 1400018000m3/hr,100 米深的深井为例，井底静水压力高达 10kg/cm2, 在井底，通人深井的压缩空 气几乎全部溶入水中，井底见不到气泡，深井内水中溶解氧浓度平均高达 50mg/l 以上，因此用深井法处理有机污水比普通曝气效果更佳、更快速、高效、 低耗。其处理效果优于延时曝气，能够降解普通生物处理降解不了或处理效果 不佳的有机物；由于巨大的内循环，它比普通生物处理法更耐水力及有机负荷 的冲击，运行也稳定、可靠，可取得很佳的经济、技术效果。 a/a/深井曝气法处理工艺流程如图 54 所示; 污水 出水 污泥回流 图 5-4 a/a/深井曝气法工艺流程图 鼓风机房加氯间 沉砂池cass 池接触消毒池 加氯间 提升泵站沉砂池a/a 池深井二沉池 池 消 毒 池 提升泵房 如皋市如城镇东部工业区污水处理厂工程可行性研究报告 20 综上所述，本报告以如下四种处理工艺进行技术经济比较，即： (1) a/a/o (2) 三沟交替式氧化沟 (3) cass 法（循环式活性污泥法） (4) a/a/深井曝气 5.2 污水处理工艺技术经济比较污水处理工艺技术经济比较 以污水处理量 20000m3/d 同等规模的污水处理厂采用不同处理工艺进行比较， 5.2.1 主要设计参数比较 见表 5-2 5.2.2 优缺点比较 见表 5-3 5.2.3，技术经济比较 见表 5-4 表 52：主要设计参数的比较 构、建筑物方案一方案二方案三方案四 粗格栅、泵房齿距：20，宽 800 齿距：20，宽 800 齿距：20，宽 800 齿距：20，宽 800 细格栅齿距：5，宽 1200 齿距：5，宽 1200 齿距：5，宽 1200 齿距：5，宽 1200 沉沙池最大停留 34s最大停留 34s最大停留 34s最大停留 34s 生化处理池污泥负荷 0.12kgbod/m3d 污泥浓度：3 克/l 污泥产率：0.85 泥令：13.5d 污泥负荷 0.10kgbod/m3d 污泥浓度：3.5 克/l 污泥产率：0.85 泥令：21d 污泥负荷 0.12kgbod/m3d 污泥浓度：3.5 克/l 污泥产率：0.85 泥令：17d 污泥负荷 4.00kgbod/m3d 污泥浓度：8 克/l 污泥产率：025 泥令：4-5 天 风机房风机：120m3/min , 3 台 36c 长 8 米转刷， 充氧 35kgo2/hr 风机：60m3/min, 5 台 空压机 18m3/min, 2 台 二沉池水量负荷 0.8 m3/ m2.hr,水深 4 米，水 力停留时间 3.5 小时 无无二沉池 0.8 m3/ m32hr, 水深 4 米，水力停留 时间 3.5 小时 污泥回流内回流：300 外回流：50100 无无内回流：4000 外回流： 80100 污泥浓缩池固体负荷：25 固体负荷：25 固体负荷：25 固体负荷：25 如皋市如城镇东部工业区污水处理厂工程可行性研究报告 21 kg/m3.d,浓缩时间 18 小时 kg/m3.d,浓缩时间 18 小时 kg/m3.d,浓缩时间 18 小时 kg/m3.d,浓缩时间 18 小时 均质池池径 4 米池径 4 米池径 4 米池径 4 米 污泥脱水机房dy-2000 带式压滤 机 2 套 dy-2000 带式压滤 机 2 套 dy-2000 带式压滤 机 2 套 dy-1500 带式压滤 机 2 套 接触消毒池加氯量 510mg/l加氯量 5-10mg/l加氯量 510mg/l加氯量 510mg/l 巴氏计量槽超声波流量计 1 套超声波流量计 1 套超声波流量计 1 套超声波流量计 1 套 表 53：主要工艺有缺点的比较 优点缺点 方案 1 a/a/o 工艺 1、常规的生物除磷脱氮工 艺，有较丰富的运行经验。 2、运行稳定。 1、处理构筑物多，占地面积大。 2、设备多维修管理麻烦，流程长 管理点多。