（环境工程专业论文）榆林市城区污水处理与回用工程设计研究.pdf

摘要 本文分析了我国水体污染现状及城市污水处理厂发展现状及趋势，通过分析现状用 水量以及榆林市的发展状况，预测榆林市城区污水处理厂设计规模为6x1 0 m d 。在调 查和分析已运行的多家污水处理厂进水水质的基础上，采用类比法，预测了榆林市城区 污水处理设计进水水质。论文对五种污水处理技术方案进行了技术经济比选，采用综合 分析法得出最佳推荐工艺。论文对推荐工艺水处理反应器进行了工程设计研究，对处理 成本和工程效益进行了分析。得到以下主要研究成果： ( 1 ) 通过研究分析，确定污水处理规模为6 万m 3 d ，根据现状排水及城市发展状 况可分期实施，近期一期建设规模为3 万m 3 d ，二期再建设3 力m 3 d 的规模。预测污 水处理设计进水水质为：c o d = 4 3 0 r n g , l ，b o d 5 = 2 3 0 m g l ，s s = 2 6 0 m g l ，n h 3 一n = 5 5 m g , l ，t p = 4 o m g l 。 ( 2 ) 以处理水量和水质要求为依据，考虑目前污水处理技术现状及发展趋势，从 五个处理方案中依据技术经济指标、运行成本和管理难易等方面进行综合比选，最后推 荐选用分段进水多级o 生物脱氮工艺。 ( 3 ) 结合国内外研究现状和工程应用实例，对分段进水多级0 生物脱氮工艺设 计的几个重要影响因素进行了探讨。分段进水多级a o 生物脱氮工艺取消了混合液内回 流，反应器段数越多，脱氮效率越高，但是工艺设计与运行也会随之变复杂，工程实际 应用中多采用2 4 段。各级缺氧段与好氧段的比值可采用1 ：1 ，5 。污泥回流比为5 0 的分段进水多级o 三段工艺的脱氮率为7 8 。 ( 4 ) 通过分析，该工程有着良好的社会以及经济效益。污水单位处理成本为0 7 2 元吨。 关键词：污水水质，工艺比选，多级加工艺，工程设计 a b s t r a c t t h i sp a p e ra n a ly z e st h ec u r r e n ts i t u a t i o no fc h i n a sw a t e r p o l l u t i o na n du r b a ns e w a g e t r e a t m e n tp l a n t sa n dt h ed e v e l o p m e n tt r e n dt h r o u g ha n a l y s i so ft h ep r e s e n tw a t e rc o n s u m p t i o n a sw e l la st h ed e v e l o p m e n to ft h ec i t yo fy u l i n i tf o r e c a s tas e w a g et r e a t m e n tp l a n td e s i g n e d f o rt h es i z eo f6 1 0 4 m 3 d i nt h es u r v e ya n da n a l y s i sh a sb e e ni no p e r a t i o nf o rm o r et h a na s e w a g et r e a t m e n tp l a n to nt h eb a s i so fw a t e rq u a l i t y , u s eo fa n a l o g y , p r e d i c t e dt h ec i t yo f y u l i nc i t ys e w a g et r e a t m e n td e s i g no ft h ew a t e rq u a l i t yo fw a t e r f i v ep r o g r a m so nt h e s e w a g et r e a t m e n tt e c h n o l o g yf o r t h et e c h n o - e c o n o m i cs e l e c t i o n ，ac o m p r e h e n s i v ea n a l y s i so f t h el a wc o m et or e c o m m e n dt h eb e s tt e c h n o l o g y s t u d yo nt h ee n g i n e e r i n gd e s i g no ft h e r e c o m m e n d e dw a t e rt r e a t m e n tr e a c t o r a n da n a l y s i st h ec o s ta n db e n e f i te f f e c t i v e n e s so ft h e p r o j e c t t h em a i nr e s e a r c hr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) t h r o u g hr e s e a r c ha n da n a l y s i s ，f o r e c a s t i n gt h es c a l eo fu r b a ns e w a g et r e a t m e n tt o 6 0 ，0 0 0m 。d h o w e v e r ，a c c o r d i n gt ot h es t a t u so fd r a i n a g ea n du r b a nd e v e l o p m e n tc o u l db e i m p l e m e n t e di np h a s e st h a th a v er e c e n t l yi m p l e m e n t e das i z eo f3 0 ，0 0 0m 3 d ，a n dt h e nt h e s e c o n dp h a s ec o n s t r u c t i o no f3 0 ，0 0 0m 3 1 do ft h es c a l e f o r e c a s tf o rs e w a g et r e a t m e n td e s i g n f o rt h ew a t e rq u a l i t yo fw a t e r ：c o d = 4 3 0 m g l b o d s = 2 3 0 r a g ls s = 2 6 0 m g l ， n h 3 一n = 5 5 m g l ，t p = 4 0 m g l ( 2 ) b yy u l i nw a t e rq u a l i t ya n a l y s i s ，c o m b i n e dw i t ht h ep r a c t i c a l ，f r o mt h ef i v eo p t i o n s b a s e do nt h et e c h n i c a lp r o g r a m ，r u n n i n gc o s t sa n de a s eo fo p e r a t i o na n dm a n a g e m e n ti ns u c h a r e a sa sac o m p r e h e n s i v es e l e c t i o n ，t h ef i n a lc h o i c et ob em u l t i p l es t a g ea o b i o l o g i c a l d e n i t r i f i c a t i o np r o c e s s ( 3 ) f o r e i g nc o m b i n a t i o no fr e s e a r c ha n de n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o n ，m u l t i p l es t a g ea o b i o l o g i c a ld e n i t r i f i c a t i o np r o c e s st or u nt h eo p e r a t i o na n dd e s i g no fs e v e r a li m p o r t a n tf a c t o r s a r ed i s c u s s e d ，m u l t i p l es t a g ea ob i o l o g i c a ld e n i t r i f i c a t i o np r o c e s st oa b o l i s ht h em i x t u r e i n s i d et h eb a c ks e c t i o nr e a c t o rs e v e r a lm o r e ，t h eh i g h e rt h ee f f i c i e n c yo fn i t r o g e n ，h o w e v e r ， p r o c e s sd e s i g na n do p e r a t i o no ft h ec o m p l e xw i l la l s oc h a n g e ，t h ep r a c t i c a la p p l i c a t i o no f e n g i n e e r i n gi nt h eu s eo f2t o4 。a l ll e v e l so fa e r o b i ca n dh y p o x i ca b o v ep a r a g r a p hm a yb e 1 ：1 5r a t i o s l u d g er e t u r nr a t i oo f5 0 o ft h ew a t e rm u l t i p l es t a g ea op r o c e s so ft h et h r e e r a t e so fn i t r o g e na n d7 8 ( 4 ) t h r o u g ht h ea n a l y s i so ft h ep r o j e c th a sag o o ds o c i a la sw e l la se c o n o m i cb e n e f i t s s e w a g ep r o c e s s i n gu n i tc o s t s0 7 2y u a n t o n k e y w o r d s ：w a s t e w a t e rq u a l i t y ；c o m p a r i s o no f p r o c e s s ；m u l t i p l es t a g ea op r o c e s s ； e n g i n e e r i n gd e s i g n 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：刎8 年1 1 月心日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 2 论文作者签名： 训舅 砂3 年，月盯日 导师签名： 历鳓 z p 口圹年月厂日 k 安人学硕十学位论文 第一章绪论 1 1 我国水体污染现状及城市污水处理厂发展状况 随着城市化进程的加快，我国水污染问题日益突出。根据国家环境保护局的统计资 料，目前，城市污水已占水环境污染负荷的7 0 ，成为水环境的主要污染源。因此，城 市污水处理将是我国未来水环境污染防治的主要任务。尽管近3 0 年来，我国在水污染防 治方面出台了一系列水质标准和法律法规，但水污染的发展趋势仍未得到有效控制，水污 染状况依然十分严重i 。 1 1 1 我国水污染现状 通过对我国地表水现状调查，2 0 0 6 年辽河、海河、淮河、黄河、松花江、珠江、长 江七大水系约1 4 万公罩河流水质评价结果显示，i 类水河长占3 5 ，1 i 类水河长占 2 7 3 ，i i i 类水河长占2 7 5 ，i v 类水河长占1 3 4 ，v 类水河长占6 5 ，劣v 类水河长 占2 1 8 。对全国2 4 8 个省界断面的水质进行了评价，水质符合和优于地表水i i i 类标准 的断面数占总评价断面数的3 8 7 ，水污染严重的劣v 类占3 5 1 、省界断面的主要超标 项目是化学需氧量、高锰酸盐指数、氨氮、五日生化需氧量和挥发酚等。对4 3 个湖泊的 水质进行评价，水质符合和优于i i i 类水的面积占4 9 7 ，类和v 类水的面积共占1 5 3 ， 劣v 类水的面积占3 5 o 。主要超标项目为总磷、总氮、高锰酸盐指数、化学需氧量和 氨氮。 2 0 0 6 年，对北京、辽宁、吉林、黑龙江、上海、江苏、海南、甘肃、青海、宁夏1 0 个省( 自治区、直辖市) 7 7 6 眼地下水监测井的监测资料进行了评价。评价结果表明， 水质适合于各种使用用途的i i i 类水井占监测井总数的1 0 1 ，适合集中式生活饮用 水水源及工农业用水的i i i 类水井占2 8 6 ，适合除饮用外其它用途的v 类水井占 6 1 3 1 2 1 。大部分城市和地区存在一定程度的点状或面状污染。污染区仍然以人口密集 和工业化程度较高的城市中心区为主【1 1 。 1 1 2 我国城市污水排放量状况 随着我国城市化和工业化的发展，城市污水排放量必将大大增加。2 0 0 1 年 - 2 0 0 5 年的 污水排放量增长率为0 8 ，预计2 0 0 6 年 - 2 0 1 0 年增长率为0 1 ，这样虱j 2 0 1 0 年我国的年 污水排放量为7 6 3 亿吨【3 1 。目前大量未经处理的城市污水的直接排放已造成了城市水环境 的严重恶化，已有5 0 以上的水源水质遭受了不同程度的污染【4 1 。 水危机的加剧正严重地威胁着人类的活动与生存，防治水污染、保护水资源已成为 第一一章绪论 人们关 卜的焦点问题。综上所述，我闷水污染防治的形势依然严峻，城j j 污水处理滞后 的局醢i 没有根本扭转。 1 1 3 造成我国水环境污染的原因 造成我国水环境严重污染且难以短期解决的原因无疑是多方面和高度复杂的。造成 我国水环境污染和水质富营养化的主要污染物可以归结为： ( 1 ) 工业废水实际处理率不高且排放标准过低，即使达标排放的出水也仍然含有 大量的污染物；工业企业的污水处理与预处理设施运行不稳定、达标处理率低，偷排现 象严重，尤其是有毒有害工业废水的违法排放，使得突发性污染事故频发，严重影响和 威胁饮用水的安全；排入城市下水道的工业废水中c o d 及有毒有害污染物往往严重超 标，影响城市污水处理的效能。 ( 2 ) 城市污水中生活污水所占比例呈逐年上升趋势，已经从2 0 世纪9 0 年代的4 0 左右上升到目前的6 0 左右，城市污水的集中处理成为各地水污染治理的重要任务。 ( 3 ) 我国拥有3 7 3 3 4 个乡镇，其中建制镇1 9 8 8 3 个，吸纳2 亿多居民，但绝大多数没 有有效的污水收集和处理设施，多数处于无组织排放状态，严重影响乡镇和农村的卫生 环境条件；养殖业排水和城乡面源污染控制，近年开始得到关注，但没有采取真正有效 的管理与控制手段p j 。 1 1 4 我国城市污水处理厂现状 建设城市污水处理厂是解决城镇水污染的一条有效途径，我国污水处理率达不到保 护水环境的要求，这也与我国污水处理历史较短有关。解放初期由于工农业生产刚刚起 步，水污染程度很低。当时提倡利用污水进行农业灌溉，在八十年代，随着工农业生产 的不断发展，人民生活水平的逐步提高，城市污水的成分也随之而变化，污染程度由低 向高逐渐演变。国务院环保办投资在天津兴建纪庄子污水处理试验厂，处理规模是一级 处理1 0 万m 3 d 、二级处理2 5 万m 3 d ，天津市纪庄子污水处理厂的诞生填补了我国大型污 水处理厂建设的空白，加速了污水处理厂的建设步伐。北京、上海、广东、广西、陕西、 山西、河北、江苏、浙江、湖北、湖南等省市根据各自的具体情况分别建设了不同规模 的污水处理厂，使我国的污水处理厂由6 0 年代的十几座发展到几十座，九十年代以后为 了加强城市污水治理，保护水环境，中央增加了投资力度，支持城市污水处理厂建设。 为确保污水处理厂建设后的j 下常运行，国家己明确在水价中增收排污费，国家计委、建 设部、国家环保总局、国家经贸委、国家机械工业局等都行动起来支持和指导污水治理 2 k 安人学硕十学f 节论义 工作1 6 l 。 国家“七五”、“八五”、“九五”科技攻关课题的建立，使我国在污水处理的新技术、 污泥处理的新技术、再生水回用等领域都取得了可喜的科研成果，某些项目还达到国际 先进水平。随着改革丌放的不断深入，国外污水处理新技术、新工艺、新设备不断被引 进到我国，在应用传统活性污泥法的同时，a b 法、m 法、0 法、s b r 法、c a s s 法、 氧化沟工艺、稳定塘、土地处理法等也在污水处理厂的建设中得到应用，我国的污水处 理事业得到了快速的发展。 1 2 建设榆林市污水处理厂的意义 1 2 1 我国污水处理厂存在的问题及其原因 ( 1 ) 存在的主要问题【7 】 1 ) 污水处理厂建设速度缓慢。虽然我国早己认识到水污染的严重性，加大了对环 境保护的资金投入，在全国各地建成了许多污水处理厂。但毕竟起步较晚，而且城市的 基础建设薄弱，导致所建成的污水处理厂数量远不能满足需求，建设速度远远赶不上水 污染防治的需求。 2 ) 配套设施不完善。全国现有的污水处理设施中有污泥稳定设施的不n 1 4 ，处理 工艺和配套设施中较为完善的不至u 1 1 0 。大多数厂虽然污水得到了有效治理，但污水处 理过程产生的污泥却没有得到处理和处置，污泥不得不直接排放，造成了二次污染。 3 ) 运转不稳定。城市污水处理厂有时运转不正常，进厂水量达不到处理规模的要 求、实际进水水质与设计进水水质相差较大等等。 ( 2 ) 存在问题的主要原因1 8 】 9 】 1 ) 建设资金投入不足。这是城市污水处理厂建设速度缓慢的主要原因之一，由于 社会、经济、环境的可持续发展的需求，不但大城市要建设城市污水处理厂，各个中、 小城市和一些较大的城镇建设污水处理厂的呼声也越来越高。但是污水处理设施和配套 设施建设所需资金投入较大，如一个同处理5 万吨的污水处理厂基础建设投资就需7 0 0 0 万元左右，加上配套管网，约1 亿元左右。地方政府要拿出如此多的资金很困难，所以 造成某些污水处理厂虽通过规划，但迟迟不能动工；有些工程虽然完工，但后续资金不 足，配套设施难以完善。 2 ) 建设规模偏离实际。这主要是由于我国目前经济和城市建设的发展步伐很快， 而城市规划、法制建设和城市管理工作则相对滞后造成的，具体来说有如下几方面原因： a 城市规划的调整改变，使得污水处理厂的服务范围及产生的污水量相应地发生 3 第一章绪论 变化，这是问题的根源。 b 城市建设的不配套、不协调，影响了污水处理厂的实际进水量。造成这种情形 的主要原因之一就是输送污水的管网建设没有配套完善，有些重要的污水主干管与污水 厂没有及时配套建设或者在建设中，出现“断层”。这些建设过程中的问题，也是造成一 些城市污水处理厂实际进水量与处理规模严重不符的重要原因。 c 排水系统的体制问题，也可能影响污水处理厂的进水量。我国老城市的排水体 制几乎都是采用合流制系统，而排水体系的改造又相当复杂。有可能出现改造与污水处 理厂的建设在时间、规模上不一致，从而使得污水处理厂建成后一段时期内进厂的污水 流量达不到设计规模，而将来在排水体制改造完成后，如果截流倍数选用过大，则可能 在某段时期进厂处理的水量超过设计规模。 3 ) 实际进水水质与设计进水水质出现较大差异。由于服务区域功能的改变和人民 生活水平的提高，引起污水量、污染物种类、成分的变化，从而引起污水水质的变化。 再者城市建设过程的失调和城市管理执法的不严，使得该进污水厂的污水进不来，而不 该进污水厂的雨水、冷却水和施工用水却进来了。有些应该先进行预处理的工业废水未 经处理也直接进入城市污水处理厂，这都将对污水处理厂的进水水质产生影响。 1 2 2 我国城市污水处理厂发展趋势 从总体上看，我国城市污水处理尚处在起步阶段，至1 j 2 0 0 5 年底，全国还有2 7 8 个城 市没有建成污水处理厂；有3 0 多个城市约5 0 多座污水处理厂运行负荷率不足3 0 ，或者 根本没有运行；污水处理厂污泥普遍存在二次污染隐患；污水再生利用水平有待提高； 一些企业超标排污，严重影响污水处理厂安全运行。我国的城市污水处理厂建设滞后，而 且还存在污水处理厂建设有效投资利用率及处理出水达标率低等诸多问题。城市污水处 理率很低，处理后回用率更低。按照国家环保总局颁布的城镇污水处理厂污染物排放 标准( g b l 8 9 1 8 2 0 0 2 ) ，为了满足出水排放标准，绝大多数城镇污水处理厂都必须采 用脱氮除磷二级生化处理或深度处理工艺技术。毫无疑问，我国的城市污水处理行业具 有很大的市场需求与产业发展前景，但同时存在严峻的资金短缺和技术设备国产化开发 问题。为了更快地改善我国的水环境，应在学习国外成功和先进经验的基础上，结合我 国的实际情况，进行水污染防治的综合治理。 1 2 3 榆林市污水处理现状 榆林市地处陕甘宁蒙晋五省( 区) 交界接壤地带，东临黄河与山西相望，西连宁夏、 4 i j = = 安人学硕士学位论文 甘) ，阿，北邻内蒙，南接本省延安市。黄河沿东界南下涉境2 7 0 多公罩，明长城横贯东西 7 0 0 多公罩。地域东西长3 8 5 公旱，南北宽2 6 3 公里，总面积4 3 5 7 8 平方公里，约占全 省2 0 ，居全省首位。 自改革开放以来，尤其是近几年，市委市政府高度重视城市排水设施建设和水污染 治理工作，城市排水事业有了长足的发展，正是近几年的不懈努力，全市水污染治理水 平逐步提高，水污染物排放总量得到了有效控制，水体环境质量明显改善，改善了人居 环境，提升了城市价值。但我市城市排水设施仍然存在排水管网系统建设滞后；排水系 统出路不畅；现状排水设施水平落后；城市污水处理率低；污水处理厂建设落后；污水 资源化利用率低等问题f 1 0 1 。 1 2 4 榆林市城区污水处理厂建设背景 随着榆林市各产业的飞速发展，其中水污染尤为突出，如不加以治理必将形成各种 各样的污染源，严重影响城区居民的生活环境。同时，榆林地处西部，水资源相当匮乏， 应积极采取措施实现废水资源化利用，以缓解同趋突出的生产生活用水紧张矛盾。榆林 市实施污水处理及回用工程，响应国家减少污染、清洁生产、循环经济政策，将促进榆 林地区经济、环境、社会协调发展。同时在中国西部大开发之际，为了使排水设施适应 城市的发展，提高管网普及率和污水处理率，尽快改善城市水环境，市政府也把城市排 水工程系统改造作为一项重要工作，加大污水处理厂的建设力度，重视城市管网改造， 以改善榆林市的水环境质量。 1 3 城市污水处理厂工程设计要点 城市污水处理工程设计是一个综合性极强的系统工程，涉及的学科多，相关部门多，其 中任何一个环节的不合理都会给工程设计带来影响，造成不同程度的损失。 1 3 1 城市污水处理厂工艺选择 根据污水水量、水质和处理水排放出路( 受纳水体或污水再生利用) ，结合当地自然 条件、经济状况、技术水平及管理人员素质，进行多方案技术经济比选后再行确定，至 少考虑三个比选方案为宜。选择主要原则如下【1 1 】【1 2 】【1 3 j ： ( 1 ) 首先应采用能够保证处理要求和处理效果，技术合理、成熟可靠的处理工艺。 同时可结合处理厂所在城市的具体情况和工程性质，积极稳妥地采用污水处理新技术和 新工艺，对在国内首次选用的新工艺、新技术，必须经过中试或生产性试验，提供可靠 的设计参数后方可采用。 5 第一章绪论 ( 2 ) 工程造价低，省能耗省运行费及占地少。 ( 3 ) 运行管理简单，控制坏节少，易于操作。 ( 4 ) 因地制宜，结合处理厂所在地区特点，污水处理可分期、分级实施。 将建设规模的划分定位于2 0j i m 3 d 及以上，1 0 力2 0 万m 3 d 和5 力 - - 1 0 万m 3 d 三个类别。把目前国内常用的工艺技术比选列于表1 2 。 从表1 2 中可以看出，国内污水处理工艺大多采用活性污泥法。活性污泥法主要分为 以下几大类：传统活性污泥法及其改进型( a o ，a 2 o 等) ；氧化沟法( 卡鲁塞尔型、 三沟式、双沟式、d e 型、奥贝尔型等) 及其改进型( 各类型氧化沟前设置厌氧池或选择 池等) ；s b r 法及其改进型( c a s s ，c t e c h ，d a t i a t ，m s b r 等) ；a b 法及 其改进型( a b ( a o ) ，a b ( a 2 o ) ，a b ( 氧化沟) ，a b ( s b r ) ，a b ( b a f ) ) ；其它类型 ( u n i t a n k , 水解酸化一好氧法等) 。上述改进型，均是为满足除磷脱氮要求而逐渐发展起来 的新技术。各种处理工艺技术都有着各自的适用条件和特点，大规模污水处理厂宜选用 传统活性污泥法及其改进型。其原因：去除有机物或n 、p 效率高；工艺流程中设 有初沉池； 厌氧、缺氧、好氧功能分区明确；污泥采用中温厌氧消化；处理 规模超过一定量后，基建费可降低。因此，传统活性污泥法及改进型出水水质稳定，处 理全流程能耗小，运行费用较低，并且规模越大，优势越明显。而中小规模污水处理厂， 特别当规模不大于1 0 万m 3 d 时，宜选用氧化沟法及其改进型和s b r 法及其改进型。其 原因：去除有机物及n 、p 效率高；抗冲击负荷能力强；不设初沉池或不设初 沉池及二沉池，设施简单，方便管理；基建费低，且规模越小，优势越明显；处 理设备基本可实现国产化，设备费大幅降低。由于中小城市具有水量、水质变化大， 经济水平有限，技术力量相对薄弱，管理水平相对较低等特点，采用s b r 和氧化沟及其 改进型是适宜的。 6 k 安人：硕十学位论文 表1 2 不同处理规模工艺技术方案选择 太 锲 = 2 0 万m 。d1 0 万2 万m 3 d5 万1 0 万m 3 d 除磷脱氮除磷脱氮除磷脱氮除磷脱氮除磷脱氮除磷脱 y 要求严格要求一般要求严格要求一般要求严格氮要求 占。i j i i i l i 叶i l ii ij 。i i l i i f l i t【! i - 。， 鲈 地地地地地地地地地地地地 狭 - ，- 狭 j _ 狭狭 _ j 狭狭 艺 般小般小般小般小般小般小 传统活性污泥法 oooo a | o o o o a 2 o 生物法( 包括改进型)o o o 传统氧化沟法 oo 厌氧池+ 氧化沟法 o o ， 奥贝尔氧化沟法 0 o 传统s b r 法 o c a s s 法 o c t e c h 法 o d a t p 汀法 o u n i t a n k 法 o a b 法 附注2 ：“o ”为优，“”为良，“”为可；传统氧化沟法包括单沟、双沟、三沟、d e 型和卡鲁塞尔 型氧化沟。 1 3 2 水质参数确定的重要性 污水是以其物理、化学和生物的组分来表征的。污水处理厂设计的前提条件是必须 正确掌握污水的水质，由于污水的组成成分极其复杂，难以用单一指标来表示其性质。 在污水处理系统设计时，污水水质是确定处理设备能力和操作特性并确保达到处理目标 的必要条件，也是污水处理厂规划、设计和运行管理的重要基础数据【1 4 】。 城市污水的流量和水质随时间不断变化，污水处理设施设计的前提条件是提供可靠 的污水水质，因此，在进行城市污水处理厂设计之前，应仔细调查污水流量、水质及其 变化规律，掌握水质水量特点。同时，污水中不同组分之间的比值对处理工艺的选择也 有一定的影响，如b o d 5 c o d 的比值高说明污水可生化降解性高，c o d t n 的比值高则 有利于反硝化，v s s s s 的比值高说明悬浮固体物中有机物的含量高等【1 5 】【1 6 】。因此，在 确定污水处理厂设计进水水质和开展工艺设计初期阶段，应进行实地调查，在此基础上 7 第章绪沦 对多年城市排水实测资料进行统计分析，科学合删的确定设计水质。 1 3 3 污水、污泥资源化利用 选择技术工艺方案时应同时考虑污水和污泥综合利用。污水作为水资源已逐步被排 水领域业内人士所接受，污水再生利用势在必行。新建城市污水处理厂时，应将污水净 化和污水再生利用一并考虑，根据再生水用户对水量和水质的需求，按照国家和地方再 生水水质标准，进行包括再生水处理工艺在内的全流程工艺设计。 同时，随着污水处理设施的完善，污泥产量呈增加的趋势，特别是大型污水处理厂， 污泥的处置已成沉重的包袱，因此污泥利用也逐渐受到重视。在达到稳定化、无害化标 准的前提下，优先考虑制肥，利用于农田或绿化，或作建筑材料及能源利用。为此污泥 利用也要进行用户需求和市场调查【1 7 】【1 8 】。 1 3 4 我国城市污水处理厂设计中存在的主要问题 ( 1 ) 水质水量特性分析测定不完善。在污水处理厂设计之前进行必要的水质水量 特性分析测定，并对处理工艺进行动态试验研究是国际上通行的做法，一些发达国家甚 至开展连续多年的全面的水质水量特性分析和中试研究【1 9 】。相比之下，我国是当前污水 处理厂设计中存在的薄弱环节，工程技术人员通常是参考同类型城镇污水处理厂的水质 来确定新建污水处理厂的水质。由于不同地区人们的生活习惯不同，工业企业类别差距 也很大，因此污水水质浓度的变化范围也较大，这就给设计人员确定设计水质指标带来 了困难，若采用最大值作为设计值，保证率达到1 0 0 ，虽然可以保证出水达标，但进 水常年达不到设计负荷，致使投资不能充分发挥效益；若采用平均值，将会有5 0 左右 的时间内超负荷运行，造成系统运行不稳定，出水不能达标。按照这种方法得到的设计 值往往与实际运行差异较大，其结果会导致污水处理厂建设和运行费用增加等问题【2 0 】 2 1 1 o ( 2 ) 工艺计算以经验为主。目前，我国城市污水处理厂设计的工艺计算仍以经验 法为主，设计参数取值范围大。在国内，设计参数的取值完全凭设计者的经验，再加上 一些设计参数缺乏可供参考的数据，如初沉池t n 、t p 去除率等，结果造成设计参数选 用的盲目性，不但导致设备选型不合理、基建投资和运行费用增大，而且对运行结果也 有较大的影响【2 2 】。 1 4 课题研究内容和目的 在当今水资源r 趋短缺的背景下，污水处理回用是解决水资源短缺的重要途径并在 艮安人学硕。 j 学位论文 世界范围内得到普遍重视。因此，无论是发达国家还是发展中国家，尤其足水资源短缺 地区，必须考虑城市污水工业废水回用问题，制定以洁水与节水为目标、改善水环境质 量、提高水资源的综合利用为目的水资源可持续发展战略，寻求合理、有效的水资源可 持续利用与水污染控制方法，采用发展新型、经济高效的水回用处理技术，提高城市污 水回用率和工业废水水重复率，才能确保社会经济的可持续发展。污水回用是促进经济、 环境、社会协调发展的重要举措。 在当今城市的水资源管理中，污水循环与再利用几乎是在不同程度上无处不在。污 水处理回用的重要意义在于： ( 1 ) 工业和城市污水的再生及其综合利用，将使城市水资源耗量减少3 0 左右， 可显著缓解水资源短缺的问题。 ( 2 ) 工业和城市污水再生综合利用将明显减少水与排污量，缓解水环境污染趋势， 具有可观的环境效益，并促进社会经济可持续发展。 ( 3 ) 以污水为原水的制水成本，可省却水资源费，取水与远距离输水能耗费，水 回用的直接经济效益来自回用水的水价明显低于自来水水价。 因此，城区污水处理及回用工程建设，不仅减少了城区污水的排放，减轻污水对榆 溪河水体的污染，改善居民居住环境，还节约了大量的水资源费，对于榆林市实施“双 创 建设，贯彻落实可持续发展战略，国家循环经济政策，妥善处理好经济发展与人口、 资源、环境的关系，具有重要的意义。 1 4 1 课题来源 本课题在榆林市总体规划的指导下，根据榆林污水处理现状与规划，本着贯彻落实 科学发展观，发展循环经济构建资源节约型和环境友好型社会的目的，为将榆林市建成 “西部经济强市、特色文化大市、绿色生态名市”的目标而设立的。 1 4 2 研究目的 ( 1 ) 通过对污水处理工艺进行综合评价，提出环境效益、社会效益和经济效益俱 佳的方案确定合理的污泥处理规模，污泥处置工艺方案。 ( 2 ) 经过充分比较论证，推荐处理效果好，运行稳定，技术先进，节能与投资运 行成本低的处理方案，使工程获得最佳的环境效益、社会效益和经济效益。 1 4 3 研究内容 ( 1 ) 分析榆林市城区污水处理厂进水水质，并结合榆林市环境监测中心提出的进 9 第+ 章绪论 水水质参数，综合分析提出污水处理厂设计进水水质。 ( 2 ) a o a o 反应池设计参数确定。 ( 3 ) 依据试验研究得到的相关工艺设计参数，对榆林市污水处理厂进行工艺设计 与计算，并绘制工艺设计图。 1 0 k 安人：坝1j 学位论文 第二章处理规模与原水水质确定的研究 2 1 污水量计算 2 1 1 现状污水量统计 根据榆林市1 9 9 6 - 2 0 0 0 年对市自来水公司及市区自备水源全年用水量统计及各供水 部门服务对象及范围，对现状供水情况进行分析，根据榆林市供水现状、居民生活用水 约占全市总供水量的7 0 。见表2 1 。 表2 , 1 供水情况表 单位( 万1 9 9 62 0 0 22 0 0 32 0 0 42 0 0 52 0 0 6 吨) 年 1 9 9 7 定1 9 9 8 正1 9 9 9 年 2 0 0 0 矩 芷 年 正红 年 年用水 j 弘 5 3 05 6 1 5 6 8 5 8 1 6 2 87 6 0 8 2 08 5 09 2 01 0 1 0 鼻妻 白来水 公司 2 3 02 6 12 6 82 8 13 2 85 5 05 8 06 1 06 4 06 8 0 自备水 源 3 0 03 0 0 3 0 0 3 0 03 0 02 1 02 4 02 4 02 8 03 3 0 生活阁 水量 3 7 13 9 2 73 9 7 64 0 6 74 3 9 65 0 06 1 06 3 06 5 07 4 0 工业用 水量 1 5 91 6 8 31 7 0 41 7 4 31 8 8 42 6 02 1 02 2 02 7 02 7 0 参照上表供水状况，依据榆林市1 9 9 6 - - 2 0 0 6 年人口及工业总产值状况，分别推算人 均日供水量及万元产值耗水量，详见表2 2 。 表2 2 人均日供水量及万元产值耗水量 年份1 9 9 6 年1 9 9 7 年1 9 9 8 在1 9 9 9 年2 0 0 0 年 年刚水量( 万m 3 ) 3 7 13 9 2 73 9 7 64 0 6 74 3 9 6 日均 ；| 水量( 万m 3 ) 1 0 2 1 0 8 1 0 91 1 21 2 1 生活用水城市人口( 万人)1 0 81 11 31 51 8 量 人均日生产川水量 ( 升) 9 49 88 47 56 7 年j = j 水量( 万m 3 ) 1 5 91 6 8 31 7 0 41 7 4 31 8 8 4 1 ：业总产值( 万元) 5 3 9 4 75 2 6 6 14 8 9 5 85 7 9 9 65 8 9 2 5 工业用水 万元产值用水量( m 3 ) 3 03 2 3 53 0 3 2 量 人均日j 【：业川水量 4 1 4 23 63 22 9 ( 升) 2 1 2 污水量标准 城镇污水量包括生活污水量和工业生产废水量；在地下水位较高的地区，还应考虑 地下水渗入量。而根据榆林市的实际地下水位分布状况，可不考虑地下水渗入量，即城 镇污水量的总和即为生活污水量与工业废水量的总和。 2 1 2 1 居民生活污水量定额 1 1 第二章处理规模与原水水质确定的圳究 生活水量的大小取决于生活用水量。人们在闩常俸活， j ，绝大多数用过的水都成为 污水流入污水管道。因此，居民生活污水定额和综合牛活污水定额应根据当地采用的用 水量定额，结合建筑内部给排水设施水平和排水系统普及程度等因素确定；可按榆林当 地的用水定额的8 0 、9 0 采用。生活污水定额可分为居民生活污水定额和综合生活污水 定额两种，前者是指居民每人每天日常生活中洗涤、冲厕、洗澡等产生的污水量；后者 是指居民生活污水和公共设施( 包括娱乐场所、宾馆、浴室、商业网点、医院、学校和 机关等地方) 排出污水两不分的总和。具体数据见下表2 3 。 表2 3 居民生活污水定额和综合生活污水定额( l ( c a p d ) ) 城市 规模 居民生活污水定额( 平均日)综合生活污水定额( 平均日) 分区 特大城市人城市中、小城市特人城市人城市中、小城市 1 2 0 - 1 8 01 0 0 1 6 08 5 1 4 51 8 0 - 2 9 01 6 0 - 2 6 51 4 5 - 2 4 0 9 5 - 1 3 57 5 1 2 06 0 1 0 01 2 5 2 0 51 1 0 - 1 8 09 5 - 1 5 5 9 5 - 1 2 57 5 1 1 06 0 9 51 2 0 - 1 9 51 0 0 一1 7 08 5 - 1 4 5 ( 1 ) 设计人口数的确定 根据表2 2 ，采用人口数列推算法，即人口数的增加，可用等差数列计算。 只一昂+ l a 口= ( 昂+ ) f 只n 年后的人口数，万人； 昂现在的人口数，万人； 疗现在开始到设计年限的年数，年； a 每年增加的人口数，人。 只现在丌始到t 年前的人口数，人。 所以，据表可得：a = ( 1 8 - 1 0 8 ) 4 = 1 8 ，l o 一，0 0 + r t a ；3 6 由榆林总人口3 6 万，小于5 0 万，即可判断此城市为中、小城市规模，又榆林属于 陕西城市，而陕西又属于二区，顾可根据此表得出，榆林综合污水定额为9 5 1 5 5 之间， 1 2 艮安人学硕 = 学位论文 介于对其城市规模的考虑，本设计选此段的中值，为1 2 5 l ( c a p d ) 。 ( 2 ) 居民尘活污水量： q 1 ；3 6 x 1 0 4 x 1 2 5 x 3 6 5 1 0 0 0 = 1 6 4 2 5 x 1 0 4 m 3 2 1 2 2 工业生产废水量 工业生产废水量按单位产品耗水量或万元耗水量计算，或按工艺流程和设备排水量 计算，或按实测水量数据计算。 本设计采用万元产值耗水量的推算法。工业污水量为： q = i 业产值术万元产值耗水量 据表2 2 的现状供水分析中可看出，榆林是人均生活用水标准过低，工业万元产值 用水量远远低于国家标准，但根据榆林市的实际发展情况及工业方面的发展水平来看， 榆林市的万元产值耗水量可根据1 9 9 6 - 2 0 0 0 年的实测资料的最大值来定，即为3 5m 3 ， 而工业万元总产值可按资料中的最大增长幅度来预测，所以选用增长幅度为9 0 0 0 ，由 2 0 0 0 年的工业总产值，即可推的2 0 1 0 年的工业万元总产值。掘此计算如下： q = ( 5 8 9 2 5 + 9 0 0 0 x 1 0 ) x 3 5 5 2 1 2 4 1 0 4 m 3 2 1 3 规划年限污水量的计算 根据以上现状供水状况分析及对居民生活污水量和工业废水量的计算得知，榆林市 近期年规划用水量为： q = 民生活污水量+ 工业废水量 = 1 6 4 2 5 + 5 2 1 2 4 = 2 1 6 3 7 4 1 0 1 m ： 则设计平均同污水量为： q = 2 1 6 3 7 4 3 6 5 = 5 。9 2 8 万一 设计中可取平均日污水量为6 万m 3 据此来设计榆林市总体规划( 2 0 1 0 2 0 2 0 年) 确定不同规划年限综合用水指标如下 表2 4 。 第二章 处理规模与原水水质确定的研究 ，：表2 4 不同规划年限综合用水指标 年限 2 0 1 0 年( 近期) 2 0 1 5 年( 中期)2 0 2 0 年( 远 ) 综合州水指标( 升人- 大)1 6 6 6 72 1 6 6 73 1 6 6 7 生活h j 水颦标准( 升人大) 1 2 5 1 4 5 1 8 5 j i ：业用水标准( 升人天)4 1 6 77 1 6 71 3 1 6 7 2 2 工程规模的确定 根据榆林市总体规划及榆林市近期城市发展趋势，供水现状及排水区域划分情况 来看，近期发展的重点应在城区污水处理厂的纳污范围之内，城区污水处理厂纳污范围 包括老城区，细沙区及南郊区北部，掘总体规划，该区域远期人口将近54 力人左右， 依水量预测及考虑近、远期结合的问题，因此，遵从项目建议书的批复，确定城区污水 处理规模为6 万m 3 d ，但根据现状排水及城市发展状况可分期实施，即近期实施一期规 模为3 万m 3 d ，二期再建设3 万m 3 d 的规模。 2 3 污水进水水质的确定 2 3 1 榆林市现状污水水质分析 由于榆林市缺乏主要排污口污水水质统计资料，加