九龙坡区白市驿污水处理厂设计方案.doc

九龙坡区白市驿污水处理厂设计方案第一章 概述 白市驿、含谷镇位于梁滩河右支流的上游，以巴福镇童家石岭为源头。梁滩河流经两镇的河道总长约15km。白市驿、含谷两镇是重庆市重要的外围组团之一，2020年该组团规划总人口达到16万人。近年来，含谷开发区、白市驿片区开发热潮迅猛，九龙坡区政府规划将白市驿和白彭快速通道的独特优势，形成新型产业群和新的经济增长点，以促进该地区的经济发展。白市驿、含谷镇目前没有污水处理设施，梁滩河作为城镇的主要河道，由于污水的大量排放，使河水发黑、发臭，已经严重受到污染，主要污染指标已经远远超过地面水类水域标准，主要污染物化学耗氧量、悬浮物、石油类、大肠菌群均超标。因此，集中建设白市驿污水处理厂，以处理白市驿、含谷两镇产生的大量城市污水，不仅可以改善梁滩河流域的水质，同时可以改善地区面貌、美化城镇，为城镇人民生活的改善和白市驿、含谷镇的发展与经济腾飞创造良好的条件。受重庆市桃花溪市政建设有限公司的委托，重庆市环境保护工程设计研究院有限公司对白市驿污水处理厂工程进行方案设计。重庆市环境保护工程设计研究院有限公司为配合重庆市桃花溪市政建设有限公司的要求，决定采用人工快渗污水处理工艺处理对该生活污水进行处理。为此编制了本技术方案。33第二章 编制说明2.1项目概况2.1.1项目名称 白市驿污水处理厂2.1.2设计规模 处理规模：25000m3/d2.1.3 建设地点 重庆市九龙坡区白市驿镇童善桥2.1.4设计单位 重庆市环境保护工程设计研究院有限公司2.2 编制依据2.2.1有关资料1、重庆市九龙坡区白市驿、含谷组团污水处理工程可行性研究报告；2、童善桥地形图；3、建设方对该项目的情况介绍。2.2.2有关标准室外排水设计规范TJ1487城市环境卫生设施设置标准CJJ2789国家污水综合排放标准（GB89781996）城镇污水处理厂附属建筑和设备设计标准（CJJ3189）地面水环境质量标准（GB383888）制定地方水污染物排放标准的技术原则与方法（GBJ383883）泵站设计规范（GB/T5026597）工业与民用建筑抗震设计规范（GBJ1189）城市污水处理厂污染物排放标准（GB189182002）工业企业厂界排放标准(GB1234890) 农用污泥中污染物控制标准(GB428484)室外给水排水工程设施抗震鉴定标准（GB383888）纤维缠绕玻璃钢管道安装及验收规程（DB50/T50121999）工程结构可靠度设计统一标准GB5015392建筑结构设计统一标准GBJ6884给水排水工程结构设计规范GBJ6984混凝土结构设计规范GBJ1089国家相关设计规范及标准2.2.3 设计原则（1）认真贯彻国家关于环境保护的方针和政策，使设计符合国家的有关法规、规范与标准。（2）结合城市发展总体规划及相关规划的要求。（3）工程要投资少，实施容易，建设周期短，见效快，充分发挥建设项目的社会效益、环境效益和经济效益。（4）处理工艺效果稳定、流程简单可靠、运行管理方便，能够与河道修复系统相配合，综合发挥处理效果。（5）分析工程的实施对周边及整个城市的影响和意义。（6）采用先进的节能技术，降低污水处理系统的能耗及运行成本。（7）充分利用现有地形，对处理系统各部分合理布局，尽量减少污水提升次数。（8）采用可靠的控制系统，做到技术可靠，经济合理。2.2.4设计范围本设计处理对象为城镇生活污水；确定工程需要处理的污水水量和水质，论证污水处理后的出水水质要求；确定污水处理工艺及各构筑物的设计，包括设备的选型、管道布置等，并从技术、经济、环境效益等方面论证其可行性；工程投资概算和运行费用估算；其他相关工程。2.2.5.进水水质1、水环境质量现状（1）污水处理厂进水水质分析 按照城市平均生活水平生活污水排放量为BOD5 25g/（人天）、SS 40g/（人天）、COD:BOD=2.5:1、人均生活污水产生量200L/d计算，可以得到下列预测水质：项目CODBODSS单位：mg/L312.51252002 、进水水量根据建设方提供的资料，项目设计污水处理量为25000吨/天。3、设计进水水质 根据以上分析及项目可行性研究报告，确定白市驿污水处理厂设计进水水质为：污染物CODBOD5SSNH3-NTNTP设计进水水质38015020030404.02.2.6 出水水质根据重庆市地面水域适用功能类别划分规定，梁滩河流域执行地面水环境质量类标准，按照城镇污水处理厂污染物排放标准（GB189182002）规定，梁滩河流域城镇污水处理厂污染物排放执行二级标准。但由于梁滩河流域属于重庆主城区范围，地处三峡库区，本着高起点、高标准原则，梁滩河流域城镇污水处理厂污染物排放标准执行一级B标准。污水处理厂出水水质指标如下：COD60mg/lBOD520mg/lNH3-N8（15）mg/lTP1.5mg/lSS20mg/L2.2.7处理程度根据预测的进水水质及出水水质要求，污水处理厂各主要污染物去除率如下：COD84.2%BOD586.7%NH3-N73.3%TP62.5%SS90.0%第三章 项目所在地自然、社会经济概况3.1自然条件3.1.1地理位置九龙坡区是重庆市主城区之一，位于重庆市西部，长江西岸，是重庆市重要的工业基地，幅员面积431.86平方公里，区位优势明显，是重庆市发展和主城区拓展的重点地区，是重庆主城区三大板块之一。具有便捷的交通优势，区域内有长江上游最大的深水货运水陆联运码头九龙坡港，成渝、川黔和襄渝3条铁路货运起始站，成渝高速公路起点站，李家沱长江大桥、鹅公岩长江大桥和马桑溪长江大桥等，构成便捷立体交通网。项目位于含谷镇东北方向，距离含谷镇边缘2.8km左右，处理后污水可就近排入梁滩河。3.1.2气候气象九龙坡区域属亚热带湿润季风气候区，具有冬暖夏热、湿度大、阴天多、雾日多、无霜期长、风速低、静风频率高等特点，常规气象参数为：平均气温18.4，极端最高气温42.2，极端最低气温2.5，年平均相对湿度80，平均降雨量1151.5mm，最大降雨量191.7mm，年日照时数1140.5小时，年平均雾日数：43天，年平均风速1.5m/s，主导风向及频率NNE，12。3.1.3工程地质场地地势平坦，地面标高285-289.00，污水可自流进厂，并满足20年一遇洪水位要求。地震设防烈度七度。地形条件：地形开阔平坦，处于当地村庄与河道附近，可利用面积约5公顷。3.1.4配套设施供电：污水处理站用电量约为401.41KVA，利用含谷变电站（10KV）配电系统供电即可。与项目距离约3.5km。供水：项目日常生活用水利用城市供水管网供水，城市供水管网距离项目约1.5km。交通：项目所在地距离镇间道路约100m。3.2社会条件3.2.1行政区划九龙坡区是重庆市主城区之一，现辖杨家坪街道、谢家湾街道、石坪桥街道、黄桷坪街道、中梁山街道、石桥铺街 道和渝州路街道7个街道，以及九龙镇、华岩镇、白市驿镇、西彭镇、铜罐驿镇、陶家镇、走马镇、含谷镇、巴福镇、金凤镇和石板镇11个镇， 总计113个行政村、86个居委会。其中石桥铺街道办事处和渝州路街道办事处由重庆市高新区管委会代管；华岩镇、中梁山街道于2001年7月实行两块牌子 一套班子，合署办公。3.2.2经济发展2005年， 地区生产总值达到270.41亿元，增长15.8%；固定资产投资达到126.19亿元，增长13.3%；社会消费品零售总额达到107.29亿元，增长 16.5%；外贸进出口达到5.45亿美元，其中出口4.73亿美元，分别增长45.5%和68.1%；区级财政入库收入达到90092万元，增长 49.5%；城市居民人均可支配收入达到10310元，农村居民人均纯收入达到4283元，分别增长11%和13.9%。第四章 工艺方案比较与选择4.1工艺方案选择原则污水处理厂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、经济等多种因素进行综合考虑，各种工艺都有其适用的条件，应视具体情况而定。结合白市驿污水处理厂的实际情况，在污水处理工艺选择时需要遵循以下原则：1、认真贯彻国家关于环境保护的方针和政策，使设计符合国家的有关法规、规范。经净化后的水质符合国家和地方的有关排放标准和规定，符合环境保护的要求，能有效保护梁滩河水质。2、考虑应急和长期服务相结合的原则，工程要投资少，实施容易，建设周期短，见效快，充分发挥建设项目的社会效益、环境效益和经济效益。3、采用先进的节能技术，降低能耗及运行成本。使用自然能源优先，人工强制能源为次，特别是对于污染物浓度低的污水，应首先考虑自然能源（太阳能）用于处理污水，而不考虑采用人工强化能源（电能等），达到有利于保持近域的环境景观，更有利于整个生态环境的保护。4、工艺选择时要求工艺流程简单可靠、运行管理方便的处理工艺。注意首选管理人员少，产泥量少或没有污泥处理工艺的深度处理技术，以减少污泥等的二次污染。5、充分利用现有地形，对处理系统各部分合理布局，尽量减少污水提升和减少占地。6、采用先进、可靠的自动化控制技术，提高管理水平，保证处理工艺运行在最佳状态，尽可能减轻工人的劳动强度。4.2污染物的去除方法结合城市污水水质特点，污水的主要污染物有三类：第一类为悬浮物SS，第二类为有机污染物COD、BOD，第三类为营养盐N、P等。4.2.1 SS的去除污水中SS粒径一般大于，在生活污水中SS主要来源于人类活动过程中的排泄物和洗涤渣，工业废水中的SS主要来自生产过程中随污水带出的颗粒。SS可分为挥发性有机的VSS（约占总量的5060）和无机NVSS两种，一般来说可理性BOD5应随污水的SS可沉部分在进入生化反应池前予以沉淀去除，即可保证生化反应池的良好运行条件，又能达到省能的目的。污水中的SS主要靠沉淀作用去除，污水中无机颗粒和大志敬的有机颗粒靠自然沉降作用就去除，小直径的有机颗粒靠微生物的降解作用去除，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）则主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。4.2.2 BOD5的去除与SS一样，生活污水中的BOD5量也是在人类生活活动过程中产生，其与生活水平和生活习惯有关。污水中的BOD5由溶解性、胶体及颗粒性组成，对于典型的城市综合污水，其溶解行的BOD5约占4050，胶体和颗粒性的占5060，其中颗粒性约占2030。污水中BOD5的去除主要是靠微生物的吸附作用和代谢作用，然后对污泥和水进行分离来完成的。4.2.3 COD的去除COD由两部分组成，可以通过微生物生物降解的被称之为CODB，不能被微生物降解只能用化学方法去除的为CODNB，其中CODB以CODCr计时，CODB相当于1.72BOD5当量，所以可从污水中的BOD5与CODCr的比值分析出污水的可生化性能，当BOD5与CODCr的比值大于等于0.45时，污水被认为易生化，当比值小于0.25时，污水被认为不易生化。可生化的CODB随BOD5的去除而去除，如污水中CODNB过高时为达到排放标准处生化处理外还应辅以化学、物理或其他方法去除。为提高不易生化污水的生化性能，需采取措施予以提高，对于某些污水可以通过厌氧水解把污水中大而长的分子链断裂成较小而短的分子链，供微生物代谢以提高污水的可生化性。4.2.4氮的去除氮主要来源于人体及动物的排泄物，属植物性营养物质，是导致湖泊、海湾、水库等缓流水体富营养化的主要物质。污水脱氮方法主要有物理化学法和生物法两大类，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。物理化学脱氮主要有折点氯化法去除氨氮、选择性离子交换法去除氨氮、空气吹脱法去除氨氮。以氨的吹脱去除为例，水中的氨氮，多以氨离子（NH4+）和游离氨的状态存在，两者保持平衡，平衡关系为：NH3+H2O NH4+OH-这一关系受pH值与水温等参数影响，在不同的pH值的影响，当pH值升高，平衡向左，游离氨的所占比例增大。游离氨易于从水中逸出，如加以曝气吹脱的物理作用，并使水的pH值升高，则可促使氨从水中逸出。一般说来该工艺适合处理氨氮含量高的污水，对低氨氮的污水处理效果不明显。生物脱氮工艺较多，原理一样。生物脱氮是指污水中的含氮有机物在生物处理过程中被异养型微生物氧化分解，转化为氨氮，然后由自养型硝化细菌将其转化为亚硝酸盐氮或硝酸盐氮，然后再由反硝化细菌将亚硝酸盐氮或硝酸盐氮还原转化为氮气，从而达到脱氮的目的，整个生物脱氮过程包括氨化、硝化、反硝化三个阶段。4.2.5磷的去除污水除磷主要有生物除磷和化学除磷两大类，对于城市污水一般采用生物处理为主，必要时辅以化学除磷作为补充，以确保出水的磷浓度在标准范围内。化学除磷主要是向污水中投加药剂，使药剂与水中溶解行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除去，固液分离可单独进行，也可与初沉池污泥和二沉池污泥的排放相结合，按工艺流程中化学药剂投加点的不同，磷酸盐沉淀工艺可分为前置沉淀、协同沉淀和后置沉淀三种类型。化学除磷的药剂主要包括石灰、铁盐和铝盐。生物除磷是污水中的聚磷菌在厌氧条件下，受到压抑而释放出体内的磷酸盐，产生能量用以吸收快速降解有机物，并转化为PHB（聚羟基丁酸）储存起来，当这些聚磷菌进入好氧条件下时就降解体内储存的PHB产生能量，用于细胞的合成和吸磷，形成高浓度污泥，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，但是缺点也比较明显，生物除磷工艺的污泥并不太好处理，污泥一旦厌氧，磷即发生释放，因此要避免重力浓缩，尽管可采取气浮浓缩后迅速脱水或直接脱水，但初沉污泥与剩余污泥最好是分开进行浓缩脱水直到泥处理末端再混在一起。应避免采用厌氧硝化进行污泥稳定，应采取好氧硝化或堆肥等污泥稳定措施。浓缩脱水的清液再回到水处理段前均需化学沉淀除磷。4.3常用污水处理工艺4.3.1污水处理工艺概述概述根据室外排水设计规范（GBJ14-87(1997年版)），城市污水处理厂的处理效率一般情况见表4-1。表4-1处理工艺设计要点比较处理级别处理方法主要处理工艺处理效率（）SSBOD5一级沉淀法沉淀40552030二级生物膜法初次沉淀、生物膜法、二次沉淀60906590活性污泥法初次沉淀、曝气、二次沉淀70906595由此可见，要达到污水处理的目的，采用一级强化处理是达不到要求的，必须采用二级处理方法，并对出水进行消毒。城镇污水处理级别可分为一级处理（包括一级强化处理）、二级处理（包括二级强化处理）和深度处理。一级处理一级处理系统主要由格栅、筛网、沉淀池（初沉池）等组成，是以物理处理技术为主体的处理工艺，目的是拦截污水中较大的悬浮物或飘浮物，去除污水中密度比较大的固体颗粒。二级处理二级处理为生物处理系统，以生物处理技术为主体，主要处理工艺有常规的活性污泥法、A/O法、A2O法、AB法、氧化沟法、SBR法以及生物膜法等，二级处理系统可以大幅度去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物，也有采用稳定塘和人工湿地等系统作为二级处理的。深度处理深度处理亦称高级处理或三级处理，其目的是进一步去除污水中的悬浮物、有机物、氮和磷等营养盐及可溶的无机盐等，目前常用的污水深度处理技术是由絮凝、沉淀（或澄清）、过滤、活性炭吸附、离子交换、臭氧氧化、消毒等单元技术优化组合而成。4.3.2常用城市污水处理工艺根据拟建污水处理厂的进水和出水水质分析，去除的主要污染物质为BOD5、COD、SS、氮和磷，因此要求选择的处理工艺具有脱氮除磷功能。目前城市污水处理厂最常用的脱氮除磷工艺主要是生物处理方法，生物脱氮除磷具有运行费用低，管理方便的优点。主要有AB法、SBR工艺、氧化沟工艺、BNR工艺、人工湿地、人工快渗等工艺。4.3.3 AB污水生物处理技术工艺研究发展概况AB工艺是吸附生物降解（Adsorption-Biodegradation）工艺的简称。这项污水生物处理技术是由德国亚琛（Aachen）工业大学卫生工程学院的BothoBohnke教授为解决传统的二级生物处理系统，即预处理初沉池曝气池二沉池存在的去除难降解有机物和除氮脱磷效率低及投资运行费用高等问题，在对两段活性污泥法（Z-A法）和高负荷活性污泥法进行大量研究的基础上，于70年代中期所开发、80年代初开始应用于工程实践的一项新型污水生物处理工艺。目前，国外对AB法处理工艺的研究越来越受到重视，并使之成为80年代初以来发展最快的城市污水处理工艺。德国、荷兰、奥地利、美国、瑞士、法国、前苏联、日本、丹麦、捷克、希腊、南斯拉夫及我国等都相继开展了有关的研究并将其应用于工程实际。据1992年统计，欧洲已有50余座城市污水处理厂采用此工艺，并有44座以上的AB法污水处理厂在设计或施工之中，其中最大的污水厂处理规模为160万人口当量，拟建于南斯拉夫。AB法工艺在我国的研究和应用经历了以下三个阶段：（1）对AB工艺的特性、运行机理及处理过程的稳定性等进行详尽的报道和研究。（2）较多单位对AB法处理城市污水、工业废水进行一定规模的（小试）研究。中国市政工程华北设计院、同济大学、清华大学、武汉工业大学、苏州城建环保学院以及东南大学等单位对城市污水、垃圾渗滤液、印染废水、炼油厂含碱废水、饮料废水及屠宰废水等进行了研究。（3）国内部分城市污水处理厂（如山东省青岛市海泊河污水处理厂、泰安污水处理厂等）在引进德国AB工艺技术的基础上，已建成一定处理规模的AB法污水处理厂，标志该技术已在我国进入实际应用阶段。该工艺将曝气池分为高低负荷两段，各有独立的沉淀和污泥回流系统。高负荷段（A段）停留时间约20分钟，以生物絮凝吸附作用为主，同时发生不完全氧化反应，生物主要为短世代的细菌群落，去除BOD达50%以上。B段与常规活性污泥去相似，负荷较低，泥龄较长。AB法A段效率很高，并有较强的缓冲能力。B段起到出水把关作用，处理稳定性较好。对于高浓度的污水处理，AB法具有很好的适用性，并有较高的节能效益。其工艺流程见图4-1。图4-1AB法工艺流程图由于其具有抗冲击负荷能力强、对PH值变化和有毒物质具有明显缓冲作用的特点，故主要应用于污水浓度高、水质水量变化较大，特别是工业污水所占比例较高的城市污水处理厂，对于有脱氮要求的城市污水处理厂，一般不宜采用。工艺优缺点国内外的实验研究及实际工程应用表明，AB法与传统的活性污泥法相比，在处理效率、运行稳定性、工程投资和运行费用等方面均具有明显的优点，是一种非常有前途的污水生物处理技术。4.3.4SBR污水生物处理技术工艺研究发展概况SBR是序批式间歇活性污泥法（SequencingBatchReactor）的简称，又称序批式反应器，它是近年来在国内外被引起广泛重视和研究日趋增多的一种污水生物处理新技术，70年代初，美国NatreDame大学的教授Irvine采用实验室规模装置对SBR工艺进行了系统的研究，并于1980年在美国国家环保局（USEPA）的资助下，在印第安纳州的Culver城改建并投产了世界上第一个SBR法污水处理厂。此后，日本、德国、澳大利亚和法国等都对SBR处理工艺进行了应用研究。法国的Degrement水处理公司将SBR反应器作为定型产品供小型污水处理站使用。我国是近10年来才开始对SBR污水生物处理工艺进行研究的。1985年，上海市政设计院为上海吴凇肉联厂设计投产了我国第一座SBR污水处理站，设计处理水量为2400吨/天。经几年的实际运行实践表明了良好的处理效果。湖南省湘潭大学于1989年完成了应用SBR工艺处理啤酒废水的中试研究工作，并且对SBR工艺的运行稳定性及工艺特性进行了系统的研究。上海同济大学等单位也相继对SBR的硝化脱氮的效能进行了一定的研究。图5-2为SBR工艺图。图4-2SBR工艺流程图工艺优缺点它具有工艺流程简单、处理效果稳定、占地面积小、耐冲击负荷力强及具有除氮脱磷能力等优点。4.3.5氧化沟（OD）工艺研究发展概况氧化沟是由荷兰卫生工程研究所于50年代所开发的一种污水处理工艺，是活性污泥法的一种改型，其曝气池呈封闭的沟渠型，污水和活性污泥的混合液在其中进行不断的循环流动，故又被称为“连续循环式反应器”、“环形曝气池”、“无终端的曝气系统”。氧化沟工艺从早期研制以来，在工艺和机械方面进行了无数次的改进。氧化沟技术自问世以来，在欧洲、北美、南非、大洋州等地得到了迅速的推广和应用。经过30多年的实践和发展，氧化沟技术被认为所出水水质好、运行可靠、基建投资费用和运行费用低的污水生物处理方法，特别是其封闭循环式的池型尤其适用于污水的脱氮除磷。目前，此项技术已被广泛地应用于城市污水及石油废水、化工废水、造纸废水、印染废水、食品加工废水等工业废水处理中。我国从80年代以来业较多地开展了对氧化沟工艺的研究，并设计建造了一批氧化沟污水处理厂。图5-3为以氧化沟为生物处理单元的污水处理流程。图5-3氧化沟工艺流程图工艺特点氧化沟具有工艺流程简单，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，并可实现脱氮；基建投资省、运行费用低；污泥产量少，污泥性质稳定；能承受水量、水质冲击负荷，对高浓度工业废水有大的稀释能力。4.3.5BNR污水处理工艺工艺研究发展概况鉴于除磷脱氮的需要，众多的二级污水处理厂工艺需要更新改造，近年来国内外加速开发分段进水生物除磷脱氮（BNR）新工艺，并在试验研究的基础上开始将此项技术应用于生产实践。传统的活性污泥除磷脱氮系统通常采用进水与回流污泥进入池首端的推流式系统，其中前置反硝化系统已在国外广泛应用，但需要设置相应的内回流设施，且池容也较大。1991年纽约市的Tallman岛水污染控制厂将原有的传统的阶段曝气系统中的每一段都设置了缺氧区和好氧区，进行了分段进水的硝化/反硝化可行性示范研究。这种系统的优点是所需池容较小、脱氮效率高、运行管理方便。示范结果和其他一些污水处理厂的实例研究表明，由于采用分段进水，提高了前几段的MLSS浓度，可减少池容。从20世纪90年代初期开始，Nalasco和Daigger等人在Lethbridge污水处理厂进行了将分段进水与生物除磷脱氮技术相结合的实验，并将UCT和VIP技术用于分段进水工艺。工艺优缺点除氮效率高分段进水生物脱氮工艺由于强化了硝酸盐氮反硝化，对氮的去除率较高，根据实验，污泥回流比为50（无内回流）的三短工艺的脱氮效率为78。池容较小而处理能力提高与传统的前置反硝化系统比较，在同样泥龄、终沉池固体负荷和出水水质下，分段进水工艺的处理能力较大；在进水流量、池容和终沉池固体负荷相同的情况下，采用分段进水工艺的出水水质较好。运行管理简便采用分段进水，每段的BOD和氮的负荷相同，分段进水采用单污泥系统，各段的微生物量几乎相同，好氧池的曝气器安装可采用同一规格，运行要求相同，可减少维护管理工作量。工程实例为防止营养物质对水体的污染，纽约市环境保护部门对采用分段进水生物脱氮工艺至为重视，将该市水污染控制厂中的一个生物处理系列（水量为9.46万吨/天）专门设计为四段进水生物脱氮工艺，进出水水质情况为SS60mg/L、COD130mg/L、氨氮15.7mg/L，污泥回流比为50。从检测结果看，硝化程度随水文的增加而提高，夏季接近完全硝化，终沉池出水氨氮1.0mg/L，冬季反硝化率平均为68。加拿大Lethbridge污水处理厂始建于20世纪70年代末，为满足除磷脱氮要求，该厂于90年代后期将传统活性污泥法改造为分段进水的BNR工艺。Lethbridge污水处理厂采用五段进水工艺，改造工程一沉池出水的BOD5118.5mg/L，TP10.9mg/L，TSS150mg/L，出水水质为BOD57.7mg/L，TP1.0mg/L，氨氮0.5mg/L。4.3.6人工湿地工艺湿地系统概况人工湿地处理系统是将污水有控制的投配到土壤经常处于饱和状态，生长有芦苇、香蒲、水葫芦、美人蕉等沼泽生植物的土地上，污水在沿一定方向流动的过程中，在耐水植物和土壤的联合作用下，得到净化的一种土地处理系统。工艺利用湿地自然处理的净化过程，包括一连串湿地生态中的物理作用（沉淀、过滤、吸附）、化学作用（氧化还原、吸附、离子交换等）及生物作用净化污水水质，既可减少污染物对周边环境的污染，又可维持湿地的生态系统。湿地系统以生长沼泽（水）生植物为主要特征，繁茂的水生植物为微生物提供栖息的场所，可以减缓水流速度和风速，有利于SS的去除和防止底泥的上浮，能够遮盖阳光，避免因藻类大量繁殖影响出水水质，维管束植物向根部输送光合作用产生的氧气以及水面赋氧作用得到的氧气可以维持水中和根区附近土壤中微生物的正常活动。其次，植物也能直接吸收和分解污染物。湿地系统的另一特征是水下保持一定厚度的淤泥层，淤泥层含有大量的有机质和微生物，对吸附和分解污水中污染物起到重要作用。人工湿地一般分为两种形式，分别为表面流系统（free water surface system）和潜流床式系统（vegetated submerged bed system）。表面流系统为模拟天然湿地的水文系统。这类湿地中，水从进流口流经土壤表面再流至出流口，有时水会全部蒸散或渗透到湿地中。对于潜流床式系统，废水流经种植着植物的介质床，这样可以排除废水直接暴露于人类及动物的可能性，人工湿地大多数用来处理一般的生活污水，在世界各国已有利用人工湿地处理各废污水的实例，其中还包括各种工业废水，尤其是对石化及炼油废水有较好的处理效果。美国Chevron Richmond及Amoco Mandan均有大规模的人工湿地进行一些炼油废水的处理。此外，美国杜邦公司（DuPont Chemical Co.）在美国德州的维多利亚厂也建有大型的人工湿地（约21公顷），经净化的工业前处理用水可以提供附近学校进行生态教学使用。系统特点人工湿地处理技术被认为是控制面源污染的一种低费用、实用有效的方法。但是按常规的水力负荷（一般为215cm/d），人工湿地处理方法将占用较大的土地面积，具有很大的局限性。因此主要用于以下情况：经过处理的出水进入天然湿地处置；利用天然湿地进行污水深度处理；利用处理的出水或部分处理的污水改造和建立湿地生态，恢复湿地野生群落和保护鸟类生存环境；利用人工湿地直接进行污水处理；以保护湖泊、河流水质为目的，利用河滩、湖滩的天然湿地净化河水。此外，人工湿地还具有固沙护岸、滞洪排水、吸收空气污染污及提供生物生活环境栖息地等功能。工程实例在国内人工湿地系统已经用于处理城市污水，如投资约3000万元，处理能力为6万吨/天，占地面积约80公顷的山东胶南市人工湿地处理系统，由于胶南市的城市污水中工业废水与生活污水量的比值为4：1，因此进入湿地系统的进水水质浓度达到COD=750mg/L，BOD5360 mg/L，SS600mg/L，TP4 mg/L，TN70 mg/L，出水水质情况为COD=150mg/L，BOD550 mg/L，SS55mg/L，TP1 mg/L，TN25mg/L。表4-2列出了深圳市洪湖湿地中试系统和龙岗沙田湿地的处理效果。表4-2 人工湿地污水处理效果举例 单位：mg/L湿地系统水类CODcrCODMnBOD5NH3-NTNTP洪湖中试系统进水14.713.91.25.20.41出水4.01.40.120.60.04龙岗沙田湿地进水161.636.928.73.87出水33.29.69.30.31注：括号外数值为水温120C时控制指标，括号内数值为水温120C时的控制指标。TP的排放限值为2005年12月31日前建设的项目。沙田湿地的数值是建成运行6个月内的监测水质。新型的人工湿地系统人工复合生态床系统是在人工湿地形式的基础上，选择最佳的植物栽种方式，并在床体内部填充多孔的、有较大比表面积的介质，以改善湿地的水力学性能，为微生物提供更大的附着面积，同时增强系统对污染物，尤其是氮、磷的去除能力。人工复合生态床作为湿地系统的一种，具有工艺简单、运行管理方便、生态环境效益显著、投资少等优点。4.3.7 人工快渗污水处理工艺概述人工快渗污水处理系统（Constructed Rapid Infiltration System，简称CRI系统）是由北京大学深圳研究生院与中国地质大学（北京）联合开发的、具有自主知识产权的新型污水土地处理工艺。该技术具有建设和营运成本低、运行稳定、建设周期短、出水效果好的优点，突破了传统的污水处理概念。目前该技术已经通过由中国环境科学研究院工程设计中心组织的专家鉴定，并入选国家发改委中小城镇污水处理推荐技术。根据已有的工程经验，对于河流污水水力负荷可达1.5m3/(m2d)以上，对于生活污水日水力负荷可达1m3/(m2d)以上，出水质量达到或优于二级处理出水标准，CODcr一般在40mg/L以下，最低小于20mg/L；BOD5一般在10mg/L以下。CRI系统工艺原理人工快速渗滤系统（CRI）是在快速渗滤系统的基础上，采用渗透性能良好的天然河砂，并掺入一定量的特殊填料，采用干湿交替的运转方式，污水在通过渗池时产生综合的物理、化学和生物反应使污染物得以去除。（1）过滤与吸附过滤与吸附是CRI系统中污染物去除的中间过程，悬浮物、重金属、氮和微生物等污染物质的去除，几乎总是先借助于过滤与吸附作用，从液相转入固相，而后在落干期内得到最终解决。而有机耗氧物质（COD和BOD5）以及磷等，则为部分直接降解，部分借助于过滤和吸附作用。和其他污水处理系统相比，CRI系统采用天然河砂为渗滤介质，介质颗粒细小，过滤与吸附均起到十分重要的作用。（2）化学转化一般而言，Eh值约为220mV时，硫化物可以氧化成硫酸盐，在天然河砂为主要介质的条件下，S2-的去除主要发生在表层以下50cm内，这正是氧化还原条件积极交替的地段，因此CRI系统的滤层厚度一般取1.0m以上，能够满足对硫化物的去除。磷在城市污水和河流污水中一般以磷酸盐的形式存在，由于CRI系统不种植作物，不存在作物对磷的吸收，磷在CRI系统中的去除主要是化学作用，渗池内的渗滤介质除天然河砂外，还掺有少量的特殊填料，废水中的磷与渗池内的特殊填料能形成磷酸盐沉淀而去除。（3）生物氧化与生化还原作用CRI系统采用干湿交替的运转方式，即在各渗池里淹水和落干相互交替。一次淹水和一次落干为一个水力负荷周期。落干期渗池大部分为好氧环境，淹水期渗池为厌氧环境，所以渗池内经常是好氧和厌氧相互交替。在正常运行过程中，滤料表面生长着生物膜，当污水流过时，通过吸附和过滤作用截留污水中的悬浮物和部分溶解性污染物，同时，因滤料表面（特别是渗池上部滤料表面）生长着丰富的生物膜，当污水流过滤料时，利用滤料的高比表面积形成的生物膜的降解能力对污水进行快速净化。就氮的去除而言，落干时产生铵化和硝化作用，淹水期产生反硝化作用，氮通过上述转化过程而被去除。废水中的COD和BOD5一般由悬浮性和溶解性两部分组成，前者可以通过机械过滤，后者可以通过吸附与生物作用而分别得到去除。CRI系统工艺和特点（1）CRI系统工艺流程CRI系统工艺流程见图44。 图44 CRI工艺流程图预处理的作用主要是降低污水中的SS，以便提高渗池的渗滤速度，防止堵塞。污水通过渗池过程中产生综合的物理、化学和生物反应使污染物得以去除，其中主要是生物化学反应。清水收集系统的功能是收集经过快渗系统处理的的清洁水以供回用。经过CRI系统处理后的出水可以回用作为绿化、冲洗路面和冲厕用水。（2）CRI系统适用范围适用水质类型：主要适用于城市污水处理、微污染原水的深度处理，并对受污染的河流水处理具有很好的效果。适用地区：主要适用于冰冻期较短的地区。（3）CRI系统的优点与常规的活性污泥法比较，CRI系统具有非常明显的优势：不产生活性污泥，省去活性污泥的处理费用，不会造成因活性污泥处置不当而引起对环境的二次污染。投资费用省，一般吨水投资费用约为800900元。运行费用低，是一般活性污泥法的三分之一，直接运行成本约0.2元/吨。出水效果优于传统活性污泥法，一般均可达到城镇污水处理厂出水一级A或B标准。便于操作，易于管理和维护，减轻了操作人员的劳动强度低。抗冲击负荷强，可以处理COD小于800mg/L的生活污水；对于污水系统停止运行后，CRI系统在35天内即可迅速恢复正常运行。（4）CRI系统的处理效果CRI系统对污染物的去除效果基本情况为：COD达90以上，BOD达90以上，SS的去除率达到95以上，氨氮和总磷的去处理为85和70以上。以深圳市同兴五金塑胶制品厂处理水质情况为例（处理对象为生活污水），水质监测结果见表4-2。表4-2 人工快渗处理效果举例项目pHSS(mg/L)COD(mg/L)BOD5(mg/L)氨氮(mg/L)进水6.96-7.17119-124159-252127-13127.4-32.3出水6.77-7.066-811.4-25.62.61-13.43.85-5.02城市污水经过该工艺处理后能够达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）的一级A或B标准，受污染的河流水经过该工艺处理后能够大大改善河流水的水质，使河流水体能够达到地表水环境质量标准（GB3838-2002）中的V类水体标准，或达到人体非直接接触的景观回用水及绿化回用水的水质要求，对水环境的生态修复和重复利用具有积极的意义。4.4工艺方案比较与选择4.4.1工艺方案比较综合以上几种常用城市污水处理工艺，工艺方案比较见表4-3。表4-3工艺方案比较工艺名称工艺优缺点AB法分为高低负荷两段，各有独立的沉淀和污泥回流系统，抗冲击负荷能力强，对PH值变化和有毒物质具有明显缓冲作用；高负荷段（A段）以生物絮凝吸附作用为主，同时发生不完全氧化反应，生物主要为短世代的细菌群落，去除BOD达50%以上, 效率很高，并有较强的缓冲能力；B段与常规活性污泥去相似，负荷较低，泥龄较长, 起到出水把关作用，处理稳定性较好；主要应用于污水浓度高、水质水量变化较大，特别是工业污水所占比例较高的城市污水处理厂；投资和运行成本很高。SBR工艺工艺流程简单、处理效果稳定；占地面积小、耐冲击负荷力强；能有效控制污泥膨胀，污泥的活性强，污泥质量浓度高；耐冲击负荷、有机物去除率高；氧的转化率高；适用处理水量小的高质量浓度有毒有害工业废水；投资和运行成本较高。氧化沟工艺流程简单，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，并可实现脱氮；能承受水量、水质冲击负荷，对高浓度工业废水有大的稀释能力；投资和运行成本高；充氧设备要求高，动力消耗大。BNR工艺除氮效率高；池容较小而处理能力提高；运行管理简便；投资和运行成本高。人工湿地控制面源污染的一种低费用、实用有效的方法；按常规的水力负荷（一般为40cm/d），人工湿地处理方法将占用较大的土地面积，具有很大的局限性。人工快渗不产生活性污泥，省去活性污泥的处理费用；投资费用省，运行费用低，是一般活性污泥法的三分之一；出水效果优于传统活性污泥法；便于操作，易于管理和维护；抗冲击负荷强，可以处理COD小于800mg/L的生活污水；对于污水系统停止运行后，CRI系统在35天内即可迅速恢复正常运行；占地面积较大。4.4.2工艺方案选择通过上述不同工艺流程描述和分析，结合本项目的实际情况，并综合考虑建设成本、运行费用和操作管理的要求，虽然从占地的角度上讲稍大，但是并没有超过限制用地，从长远运行的角度上讲选用人工快渗工艺为主的水处理工艺，并辅以消毒等工艺。4.4.3 经济合理性论述本工程总造价为3863万元，吨水建设成本为1545.2元/吨。满负荷运行时，工程年总成本费用493.529万元，单位总成本为0.541元/m3；年运行成本270.921万元，单位经营成本为0.297元/m3。计算结果见表12-2。通过表10-2中的分析，可以看出在满负荷的状态运行下吨水处理成本仅仅0.297元，比起传统的曝气法（CAS/SBR/A2O等）从运行成本上讲是非常之低的仅为传统曝气法的20%左右，而建设成本少于上述工艺或基本与其相同。作为国家环保局推荐的工艺，符合当代污水处理工艺节能廉价的新理念。其次，本工程几乎不产生污泥，从根本上、杜绝了由于污泥产生导致的二次污染的问题，带来的间接环境经济效益不是用金钱可以衡量的。另外人工快渗工艺建设的污水处理厂采用的设备数量少，种类单一，维护方便。4.5CRI系统工程实例目前CRI系统已经在生活污水和河流污水治理领域得到广泛应用，主要的实用化工程有：（1）观澜牛湖河水污染治理工程（10000m3/d，2003年8月运行，位于深圳宝安区观澜镇牛湖村）（2）同兴五金塑胶厂生活污水处理工程（800m3/d，2004年2月运行，位于深圳横岗镇黄阁坑村）（3）天基工业园生活污水处理工程（600m3/d，2004年12月运行，位于深圳龙岗区龙岗镇新生村）（4）石岩朗升生活污水处理工程（200m3/d，2004年6月运行，位于深圳宝安区石岩镇）（5）白花村生活污水处理工程（1300m3/d，2003年1月运行，位于深圳宝安区光明街道办白花洞村）（6）丰泽湖生活污水处理工程（3600m3/d，2003年9月运行，位于深圳宝安区龙华镇丰泽湖山庄）（7）中信高尔夫生活污水处理工程（1500m3/d，2004年4月运行，位于深圳龙岗区龙岗镇南约村）（8）东莞华兴电气有限公司生活污水处理工程（200m3/d，2001年12月运行，位于东莞市清溪镇金龙工业区）（9）重庆市李市镇生活污水处理工程（2000m3/d，2004年10月运行，位于重庆市李市镇）（10）重庆市涪陵区南沱镇污水处理工程（1000m3/d，2006年6月运行，位于涪陵区南沱镇）（11）重庆市桃花溪彩云湖生态补水工程（13000 m3/d，建设中）；（12）成都市青羊区污水处理厂工程（10000 m3/d，建设中）。第五章 工艺流程及效果分析5.1总体设计要求为了使白市驿污水处理厂设施与周边环境协调一致，不仅要求经处理后的水满足污水处理厂污染物排放标准要求，而且特别强调系统的外观和布局与周围环境相协调，因此在设计时要求做到：1、各处理单元构筑物的平面布置，应根据各构筑物的功能要求和水力要求进行合理布置，使连接各处理构筑物之间的管道便捷、直通；2、前置处理系统的电机设备置于操作间内，同时按照集中控制及就近控制相结合的原则，进行合理布置；3、尽量使用潜水泵以达到降低噪声污染的效果；4、在选用动力设备时，尽量考虑节能，从而做到节能的环保理念；5、构筑物与建筑物外墙颜色与周围环境协调一致，并尽可能做好绿化。5.2 污水最终受纳水体经本工程净化后的出水排入梁滩河。5.3工艺流程和效果分析5.3.1工艺流程针对污水处理系统水源水质情况，选择人工快渗工艺时必须考虑到进水水质对系统正常运行的效果影响。为此采用该工艺则时的基本流程如下：图51 人工快渗系统工艺流程图除了泵房中的格栅和调节池外，本工艺污水处理厂主体分为预处理和生化处理两个部分。预处理部分包括：平流沉淀池、砂滤池预处理的主要作用是采用物理方法去除对整个系统影响较大的大块杂物、砂石等，是一般污水处理厂常用的方法，砂滤池是用于保护后面快渗池防止堵塞提高快渗池工作效率的一个重要预处理单元。生化处理部分：人工快渗池人工快渗池是本工艺的核心处理单元，主要采用物理和生化法对水中的污染物进行处理。污水中的污染物质（特别是溶解性的污染物质）将通过生物化学反应得到极大的去除，更重要的是，它在对污染物的去除过程中不产生污泥，是一种较为完全的去除。几乎没有污泥产生，这就意味着从根本上避免了二次污染问题。污泥处理部分：污泥干化池处理过程中平流沉淀池会产生的排泥水，含水率一般大于99%，所以需要进行脱水干化，污泥干化池采用自然干化法，因为本工艺最大的特点就是污泥产泥量极少，所以采用污泥干化池，排泥水一次出水可以在2-3天的时间内在污泥干化池中脱水完毕，通过人工清扫直接随城市垃圾一同填埋，至于污泥干化脱水通过回流平流沉淀池的前端继续处理。5.3.2去除效果分析表5-1 各污水处理构筑物去除率分析一览表项目CODcrBOD5SSNH3-NTP单位mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L预处理系统去除率25%20%50%5%10%进水380150200404.0出水285120100383.6快渗系统平均进水水质进水285120100383.6人工快渗系统去除率80%90%95%90%60%进水57125.03.801.44出水57125.03.801.44城镇污水排放标准一级