工业园污水处理厂工程可行性研究报告.doc

工业园污水处理厂工程可行性研究报告工业园污水处理厂工程可行性研究报告第一章 总论1.1 编制依据1.1.1 项目背景项目名称: 工业园污水处理厂项目地点： 工业园1.1.2 规范标准1.市政工程设计技术管理标准1993；2.城市污水处理工程项目建设标准（修订）(2001年版)；3.城市给水工程规划规范GB50282-98；4.城市排水工程规划规范GB50318-2000；5.室外给水设计规范GBJ13-86(1997年版)；6.室外排水设计规范GBJ14-87(1997年版)；7.建筑给水排水设计规范GB50015-2003；8.城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002；10.污水综合排放标准GB8978-1996；11.污水排入城市下水道水质标准CJ3082-1999；12.地表水环境质量标准GB3838-2002；13.环境空气质量标准GB3095-1996；14.水污染物排放标准GB4426-89；15.城市污水处理厂污水污泥排放标准CJ3025-93；16.农用污泥中污染物控制标准GB4284-84；17.鼓风曝气系统设计规程CECS97:97；18.城市污水生物脱氮除磷处理设计规程CECS149:2003；19.城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准CJJ31-89；20.城市污水处理厂运行、维护及其安全技术规程CJJ60-94；21.城市污水水质检验方法CJ/T51-1999CJ/T79-1999；22.泵站设计规范GB/T50265-97；23.厂矿道路设计规范GBJ22-87；24.工业企业噪音控制设计规范GBJ87-85；25.工业企业总平面图设计规范GB50187-93；26.建筑设计防火规范GBJ16-87(2001年版)；27.给水排水工程构筑物结构设计规范GB50069-2002；28.给水排水工程管道结构设计规范GB50332-2002；29.室外给水排水和热力工程抗震设计规范TJ32-78；30.建筑抗震设计规范GB50011-2001；31.构筑物抗震设计规范GB50191-93；32.建筑结构设计统一标准GBJ68-89；33.建筑结构荷载规范GBJ9-87；34.混凝土结构设计规范GB50010-2002；35.砌体结构设计规范GB50003-2001；36.建筑桩基技术规范JGJ94-94；37.建筑地基基础设计规范GB50007-2002；38.3110kv高压配电装置设计规范GB50060-92；39.工业建筑防腐蚀设计规范GB50046-95；40.电动装置的继电保护和自动装置设计规范GB5006-92；41.供配电系统设计规范GB50052-95；42.10kv及以下变电所设计规范GB50053-94；43.低压配电装置及线路设计规范GB50054-95；44.民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92；45.建筑防雷设计规范GB50057-94；46.爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058-92；47.其它相关的国家标准、规范、规程、文件、手册及文献资料。1.2 编制原则1.执行国家环境保护的政策，符合国家有关法规、规范及标准；2.结合某市工业园实际情况，从实际出发，在总体规划的指导下，采取全面规划、分期实施的原则使之与某市总体规划相适应；使工程建设与城镇的发展相协调。4根据某市的财力，在充分考虑近、远期结合的前提下，确定工程分期建设，以利于有效地使用建设资金。5结合某市的特点，根据设计进水水质和出厂水质要求，因地制宜、扬长避短采取行之有效的处理方法和工艺流程，节省占地、基建投资和设备费用，尽可能降低工程造价。所选污水处理工艺力求技术先进成熟、处理效果好、运行稳定可靠，同时合理选用设备和新材料以减少工程投资及日常运行费用，降低经营成本。6采用双回路电源保证污水处理系统正常运转，且污水厂运行设备有足够的备用率。7.做到污水处理过程中产生的栅渣、污泥回收再利用，避免二次污染；8.选择国内外先进、可靠、高效，运行管理方便，维修简便的排水专用设备；9.采用现代化技术手段，实现科学自动化管理，做到技术可靠，经济合理。10.厂区总平面布置力求在便于施工、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协调一致。11.积极创造一个良好的生产和生活环境，把污水处理厂设计成现代化的园林式工厂。12.珍惜宝贵的城市建设用地，在保证绿化面积和管理区用地的情况下，尽量少占面积，为处理厂的扩建留有余地。1.3 编制内容本工程可行性研究报告的编制包括两部分：1根据某市工业园的污水排放现状，结合总体规划和给排水规划，确定某市2号工业园污水处理规模。2确定某市2号工业园污水处理厂的设计规模和收集污水范围，同时对污水处理厂厂址选择、处理方案、工程投资、财务评价等进行分析论证。1.4 研究结论污水由管网收集后集中处理，采用硅藻精土污水处理辅以硅藻土生化处理技术，工程计划一年内建成投产。污水厂投资4035.52万元，（不包括征地拆迁费用、管网建设费用）。污水处理厂技术经济指标：年总成本费用： 737.11万元/a，单位处理成本： 0.505元/m3，年经营成本费用： 545.11万元/a，单位经营成本： 0.22元/m3，单位电耗： 0.30kwh/m3污水。有较强的抗风险能力。项目技术先进，经济合理，有良好的社会效益和环境效益，项目可行。1.5 区域概况1.5.1 某市2号工业园概况某市2号工业园工矿企业主要有棉浆泊工厂、热电厂及粘胶化工厂，这三个企业的废水都已经作了预处理，出来的水已达到国家废水三级排放标准，废水排放量分别为棉浆泊工厂每天1.64万立方，热电厂每天0.50万立方，粘胶化工厂1.11万立方，还有该地区的生活污水0.75万立方，根据某市政府的要求及自治区环保局要求，处理量设计为4万立方日，出水达到农田灌溉旱作用水标准。1.6 工程建设的必要性1.6.1国家政策要求和形势的需要国家环境保护总局“九五”计划和2010年远景目标指出“到2010年城市污水集中处理率达到50%”，“到2010年城市环境基础设施得到较大的改善，城市的环境质量与经济发展基本适应”。为适应某市工业园的经济快速、持续发展和保证居民舒适、健康生活环境，及城市建设管理的需要，兴建某市工业园污水处理厂是十分必要的。1.6.2尽快改善城市污水排放对环境和社会经济的影响兴建城市污水处理厂工程，是污水系统环境治理的重要组成部分，是表明城市基础设施完善程度和衡量城市现代化的标志之一，不仅反映了城市的经济实力、社会发展和人口素质。同时随着环境的改善，增强了对内资和外资的吸引力。污水处理系统的完善与否与地区的经济发展繁荣息息相关，经济的发展和环境的优美，是持续发展的根本保证。因此，兴建污水处理工程是十分必要的，产生的社会效益、环境效益和经济效益是无法用价值来衡量，是造福子孙后代的千秋大业；随着经济的发展，人民生活水平的提高，城市化的提高和人口的增加，污水排放量将会大幅增长，若不尽快治理，污染会更加严重，将会严重制约经济的发展。因此，为改善城镇居民的生活环境和投资环境，促进市区经济的发展，兴建污水处理厂已势在必行，近在眉睫。1.6.3环境保护的法律背景环境保护作为一项基本国策，受到了各社会和各级人民政府的重视，并且，随着人类文明的进步和社会经济的发展，我们人类已逐步认识到环境保护对繁荣经济、稳定社会的重要性。为此，中国政府及其各级管理部门颁布了一系列有关的法律和法规，以保证这项基本国策的执行，为水污染防治工作的顺利进行提供了法律依据和保障。由国家所颁布的有关法规如下：1.中华人民共和国水法(1988年1月)2.中华人民共和国水污染防治法(1984年5月)3.中华人民共和国水污染防治法实施细则(2000年3月)4.中华人民共和国环境保护法(1989年12月)5.中华人民共和国环境污染防治法(2000年3月)6.城市污水处理及污染防治技术政策(2000年5月)7.建设项目环境保护管理条例(1998年4月)8.饮用水水源保护区污染防治管理规定(1989年7月)9.城市排水许可管理办法(1994年)10.污水处理设施环境保护监督管理办法(1988年5月)11.城市供水价格管理办法(1998年9月)12.关于加大污水处理费征收力度建立城市污水排放和集中处理良性运行机制的通知(1999年9月)1989年12月26日颁布的中华人民共和国环境保护法作为母法，是各项有关环境保护法的基本依据，其要点如下：（1）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。（2）环境保护与污染防治各级政府必须制定工业排污的程序和制度，并提供各种环境保护措施。（3）污染责任授权给各级环保部门采取适当的法律程序来警告和惩罚污染者。第二章 污水量与工程规模2.1 污水进水水质根据用户提供的资料即数据，确定本污水处理厂的进水水质为： CODcr： 1000mg/l； BOD5: 600mg/l； SS : 400mg/l； 总锌 : 5.0mg/l；2.2 出水水质及污水处理程度的确定 由于出水用于农田灌溉旱作植物用水，因此出水水质如下CODcr： 300mg/l； BOD5: 150mg/l；SS : 200mg/l； 总锌 : 2.0mg/l；氨氮： 30mg/l； 总磷 : 10.0mg/l；根据污水处理厂进水水质浓度，出水水质指标要求， 确定某市2号工业园污水处理厂进行硅藻土处理辅以硅藻土生化处理结合。相应的去除率如下:污水处理厂污染物去除率分析污染物 BOD5 (mg/l)CODcr (mg/l)SS(mg/l)总锌氨氮总磷进水60010004005.0出水60100800.530.010.0去除率(%)90909090大于50从以上的去除效率来看，用硅藻土处理该工业园的废水，出水远远优于设计出水，预计出水水质可以达到国家农田灌溉用水标准一级。第三章 污水处理工艺选择3.1 进出水质与处理程度本可研报告中除特殊说明外，水质指标中均以COD代表CODcr、BOD代表BOD5。3.1.1 设计进水水质 根据甲方所提供污水水质参考资料，本工程设计进水水质为(其中水温为1525)：COD 1000mg/L，BOD600mg/L，SS400mg/L，总锌5.0mg/L，3.1.2 设计出水水质本工程设计出水水质执行国家农田灌溉用水标准二级（旱作）：COD=300mg/L，BOD=150mg/L，SS=200mg/L，总锌=2.0mg/L。 氨氮： 30mg/l； 总磷 : 10.0mg/l；3.2 污水处理工艺的比较3.2.1 常规污水处理工艺污水生化处理属于二级处理，以去除不可沉悬浮物和溶解性可生物降解有机物为主要目的，其工艺构成多种多样，可分成活性污泥法、生物膜法、生物稳定塘法和土地处理法等四大类。日前大多数城市污水处理厂都采用活性污泥法，活性污泥法主要分为以下几大类：（1）传活性污泥法及其改进型，（2）氧化沟法及其改进型，（3）AB法及其改进型，（4）A/O法及其改进型，（5）SBR法及其改进型，（6）其它类型，如水解好氧生物法等。对于大部分城市污水及工业废水，就满足排放标准来说，所需要的处理程度为具有除磷和部分硝化功能的城市污水处理。由于硝化作用主要受硝化菌比增长速率、泥龄和温度控制。活性污泥中的硝化分成不硝化、部分硝化和完全硝化三种情况，其中部分硝化属于不可控制的高度不稳定过程，因此活性污泥系统中硝化作用只能按完全硝化或不硝化这两种方式设计，不能按部分硝化的方式设计。当处理系统按硝化设计时，从生物除磷角度及降低能耗角度考虑，处理系统都必须具备反硝化能力，但反硝化程度应根据具体情况确定。出水总氮和总磷有要求时，根据总额及除磷要求综合考虑反硝化程度。出水总氮无要求但出水总磷控制较严时，可根据除磷要求考虑反硝化程度，主要目的是消除回流污泥硝酸盐对生物除磷的不利影响。根据室外排水设计规范GBJ14-87(1997年版)，城市污水处理厂所采用的常规污水处理工艺的处理效率见下表：污水处理厂常规污水处理工艺的处理效率表处理级别处理方法主要工艺处理效率(%)SSBOD一级沉淀法沉淀40-5520-30二级生物膜法初次沉淀，生物膜法，二次沉淀60-9065-90活性污泥法初次沉淀，曝气，二次沉淀70-9065-95从上表可见，以二级污水处理厂采用活性污泥法工艺的处理效率最高，但常规二级污水处理工艺一般只能有效去除BOD、COD和SS，而氮和磷的去除是通过剩余污泥排放实现的，因此对氮和磷的去除是很有限的，一般氮的去除率约为1020%，磷的去除约为1219%，达不到对氮和磷去除率的要求，由于氮和磷过量排放，导致了受纳水体的富营养化。目前国家新的排放标准对氮和磷提出了更高的要求，因此，拟建和正在建设的城市污水厂必须要考虑了具有脱氮除磷功能的污水处理工艺。生物脱氮除磷技术由于具有同时脱除C、N、P且处理成本低等优点而得到广泛应用。各国学者根据厌氧、缺氧、好氧等池子的大小、排列、数量增减以及混合液循环和回流方式的变化，开发出了一系列生物除磷工艺和技术，其中有很多工艺是由A2/O工艺改进而来，如VIP工艺、UCT工艺以及JHB等。另外，还有通过对曝气供氧的控制在空间和时间上形成厌氧与缺氧环境的氧化沟工艺和SBR工艺。在这些生物除磷脱氮工艺中，目前发展并应用于工程实践的有： A/O系列工艺、SBR系列工艺和氧化沟系列工艺等。3.2.2 常用除磷脱氮工艺3.2.2.1 A2/O工艺A2/O工艺原理A2/O脱氮除磷工艺即厌氧缺氧好氧活性污泥法，是从Bardenpho生物脱氮工艺发展而来，增加了前置厌氧段，使聚磷菌在厌氧条件下进行磷的释放。在传统的A2/O工艺中，污水首先进入厌氧池与回流污泥混合，在兼性厌氧发酵菌的作用下部分易生物降解大分子有机物被转化为小分子的挥发性脂肪酸(VFA)，聚磷菌吸收这些小分子有机物合成pHB并储存在细胞内，同时将细胞内的聚磷水解成正磷酸盐，释放到水中，释放的能量可供专性好氧的聚磷菌在厌氧的压抑环境下维持生存；随后污水进入缺氧池，反硝化菌利用污水中的有机物和回流混合液中的硝酸盐进行反硝化，可同时去碳脱氮；当污水进入好氧池时，有机物浓度已很低，聚磷菌主要是靠分解体内储存的pHB来获得能量供自身生长繁殖，同时超量吸收水中的溶解性磷以聚磷酸盐的形式储存在体内，经过沉淀，将含磷高的污泥从水中分离出来，达到除磷的效果。由于在好氧池中有机物浓度很低，十分有利于自养型硝化细菌的生长繁殖，具有较好的硝化效果。A2/O工艺优点A2/O工艺在系统上是同步除磷脱氮工艺，在厌氧(缺氧)、好氧交替运行的条件下可有效抑制丝状菌的繁殖，克服污泥膨胀，SVI值一般小于100，有利于处理后污水与污泥的分离，运行中在厌氧和缺氧段内只需轻微搅拌。由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格区分，有利于不同微生物的繁殖生长。此工艺具有较好的脱氮除磷效果。A2/O工艺缺点A2/O工艺的脱氮能力是依靠回流比来保证的，为了达到较高的总氮去除率，就必须要有较高的污泥及混合液回流比(一般为34)。但人们在生产实际运行中发现，提高回流比不仅大大增加动力消耗和运行成本，而且根据污水水质的不同，并不一定能够提高总氮的去除能力。特别是在COD/TKN值较低时，提高回流比却会使出水中的NO3-N增加。目前该法在国内外使用广泛。但由于增设内回流系统，增加了投资和运行费用，操作复杂，故一般仅适用于大型污水处理厂，A2/O法对小水量、小规模的污水处理厂不宜考虑。3.2.2.2 SBR工艺SBR工艺原理序批式活性污泥法(SBR)是由美国Irvine在20世纪70年代初开发的，80年代初出现了连续进水的ICEAS工艺，随之Goranzy教授开发了CASS和CAST工艺，90年代比利时的SEGHERS公司又开发了UNITANK系统，把经典SBR的时间推流与连续系统的空间推流结合了起来。我国也于80年代中期开始对SBR进行研究，目前应用已比较广泛。SBR工艺是通过在时间上的交替来实现传统活性污泥法的整个运行过程，它在流程上只有一个基本单元，将调节池、曝气池和二沉池的功能集于一池，进行水质水量调节、微生物降解有机物和固液分离等。经典SBR反应器的运行过程为：进水曝气沉淀滗水待机。SBR反应器充分利用了生物反应过程和单元操作过程的基本原理。（1）流态理论由于SBR在时间上的不可逆性，根本不存在返混现象，所以属于理想推流式反应器。（2）理想沉淀理论其沉淀效果好是因为充分利用了静态沉淀原理。经典的SBR反应器在沉淀过程中没有进水的扰动，属于理想沉淀状态。（3）推流反应器理论假设在推流式和完全混合式反应器中有机物降解服从一级反应，那么在相同的污泥浓度下，两种反应器达到相同的去除率时所需反应器容积比则为：当去除率趋于零时V完全混合/V推流等于1，其他情况下(V完全混合/V推流)1，就是说达到相同的去除率时推流式反应器要比完全混合式反应器所需要的体积小，表明推流式的处理效果要比完全混合式好。（4）选择性准则1973年Chudoba等人提出了在活性污泥混合培养中的动力学选择性准则，这个理论是基于不同种属的微生物在Monod方程中的参数(KS、max)不同，并且不同基质的生长速度常数也不同。按照Chudoba所提出的理论，具有低KS和max值的微生物在混合培养的曝气池中，当基质浓度很低时其生长速率高并占有优势，而基质浓度高时则恰好相反。Chudoba认为大多数丝状菌的KS和max值比较低，而菌胶团细菌的KS和max值比较高，这也解释了完全混合曝气池容易发生污泥膨胀的原因。有机物浓度在推流式曝气池的整个池长上具有一定的浓度梯度，使得大部分情况下絮状菌的生长速率都大于丝状菌，只有在反应末期絮状菌的生长没有丝状菌快，但丝状菌短时间内的优势生长并不会引起污泥膨胀。因此，SBR系统具有防止污泥膨胀的功能。（5）微生物环境的多样性SBR反应器对有机物去除效果较好，而对难降解有机物降解效果好是因其在生态环境上具有多样性，具体讲可以形成厌氧、缺氧和好氧等多种生态条件，从而有利于有机物的降解。SBR工艺优点SBR反应器的优点及机理一览表优 点机 理沉淀性能好理想沉淀理论有机物去除效率高理想推流状态提高难降解废水的处理效率生态环境多样性抑制丝状菌膨胀选择性准则可以除磷脱氮，不需要新增反应器生态环境多样性不需二沉池和污泥回流，工艺简单结构本身特点SBR工艺缺点（1）连续进水时，对于单一SBR反应器需要较大的调节池。（2）对于多个SBR反应器，其进水和排水的阀门自动切换频繁。（3）无法达到大型污水处理项目之连续进水、出水的要求。（4）设备的闲置率较高。（5）污水提升水头损失较大。（6）如果需要后处理，则需要较大容积的调节池。由于SBR法是严格按时间顺序运行的，其所需装备造价高，控制管理水平要求严格，否则污泥将随出水流失，造成二次污染，此外SBR法，总容积利用率低，一般小于50%，适用于较小污水量场合。3.2.3 硅藻精土处理辅以硅藻生化处理技术3.2.3.1 硅藻精土污水处理工艺简述硅藻土是以硅藻遗骸(壳体)为主与软泥固结而成的一种生物沉积岩。硅藻土经过特殊工艺提取变成硅藻精土，除去了与其共生的粘土、石英砂、矿物碎屑等杂质，硅藻含量在92以上，非晶体活性二氧化硅在80以上，堆密度为0.30.4g/cm3、比表面为5060m2/g、孔体积为0.60.8cm3/g、孔半径为200600m、粒径小于37m。用于城市污水处理的硅藻精土还需根据污水的性质和特点，将硅藻土加以活化改性配成复合污水处理剂。硅藻壳体的电镜照片如图: 图3-1 立体小环藻硅藻精土处理剂由不导电非晶体二氧化硅的硅藻壳体和超导的硅藻纳米微孔组成，使硅藻表面形成不平衡电位。在水处理过程中，污染物被快速物理絮凝、沉淀。硅藻60m2/g的比表面积，具有较强的吸附力，把超细微粒物质吸附到硅藻表面，瞬间下沉与水体分离。在专利设备中，水体由每克2.5亿个以上的硅藻形成的数公尽渣层中由下而上浸出，悬浮物、重金属离子及细菌等被硅藻纳米微孔超滤去除，清水向上溢出。另外，硅藻具有自身脱水的功能，经脱水设备脱水，沉渣成饼状装袋，可再生利用。3.2.3.2 污染物的去除城市污水主要的污染物有三类。第一类为悬浮物SS，第二类为有机污染物COD及BOD5，第三类为无机营养盐N和P。几种污染物的去除机理及办法分别简述如下：SS的去除污水中的SS去除主要靠沉淀作用。污水处理厂中悬浮物的浓度不仅仅只涉及到出水的SS指标，而且出水的BOD5、COD等指标也与其有关，这是因为组成出水悬浮物主要是活性污泥絮体，所以控制污水处理厂出水的SS指标是最基本的，也是很重要的环节。为了尽量去除水中的悬浮物浓度，需在工程中采用适当的措施。常用的措施有选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。最好的方法是采用硅藻精土水处理工艺，使用硅藻精土水处理设备，该工艺方案的SS去除率能达到99.9%。BOD的去除污水中BOD的去除主要是靠吸附与代谢作用，然后对吸附代谢物进行泥水分离来完成。在硅藻精土水处理剂与污水接触初期，会出现很高的BOD去除率，这是由于污水中有机颗粒和胶体被硅藻精土水处理剂吸附在表面，从而被去除。但是这种吸附作用仅对污水中悬浮物和胶体起作用，对溶解性有机物不起作用。对溶解性有机物需利用硅藻精土的离子交换功能形成的代谢作用来完成，在有氧的条件下将污水中一部分有机物合成新的细胞，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，这也是污水中BOD的降解过程。微生物的好氧代谢作用对污水中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BOD浓度很低，出水水质低于10mg/L达到一级A标。COD的去除污水中COD去除的原理与BOD5基本相同，但COD的去除率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加工废水组成的污水，这些城市污水的BOD5COD比值往往接近0.5甚至大于0.5，出水中COD值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，其BOD5COD比值较小，其污水的可生化性较差，此类污水是硅藻精土污水处理工艺最擅长处理的污水。满足出水COD40mg/L完全可以做到。对这种情况，如选择的处理工艺是传统的生化法工艺要达到90%以上，甚至在95%以上的去除率就难于做得到的。因此, 采用硅藻精土水处理工艺，并使用硅藻精土污水处理设备，污水处理厂COD达标才有保障。N的去除首先，污水中有机氮在好氧的条件下转化成氨氮，而后在硝化菌作用下转变成硝酸盐氮，这个阶段称为好氧硝化。RCHNH2COOH+O2 RCOOH+CO2+NH3+硝化菌NH4+2O2NO3+H2O+2H-351Kj随后在缺氧的条件下，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，这个阶段称为缺氧反硝化。氨化菌2HNO3+4H+2HNO2+2H2O2HNO2+4H+2HNO +2H2O2HNO+2H+N2+2H2O整个生物脱氮过程就是氮的氧化还原反应，反应能量从有机物中获取。在硝化与反硝化过程中，影响其脱氮效率的因素是温度、溶解氧、PH值以及反硝化碳源。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，也就是要求系统必须维持在较低的污泥负荷条件下运行，以便使系统的泥龄大于维持硝化所需最小泥龄。反硝化菌的生长，主要在缺氧条件下运行，并且要有充裕的碳源提供能量，才可促使反硝化作用顺利进行。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：足够的溶解氧，DO值2mg/L以上；合适温度，最好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0.2mg/L左右；充足的碳源（能源）；合适的PH条件。需要控制足够的污泥龄与进水的碳氮化，还有进入生物处理池中的COD浓度、TKNCOD比值。采用硅藻精土处理工艺，并使用硅藻精土水处理设备，对凯氏氮（TKN）有物理吸附絮凝和超滤作用,把污水中的有机物和无机物细微和超细微物质包括凯氏氮（TKN）吸附到硅藻表面，形成链式结构，部分实现脱氮的目的。使出水水质达到很低的含氮量。并在硅藻精土水处理工艺后辅以硅藻生化技术，在生化池中以每克69m2的硅藻精土作填料，在每立方米中加入22kg硅藻精土时，生化池中形成每立方米中硅藻精土填料与水体的接触达到120万平方米的比表面积，在污水通过生化池时，在较短的停留时间内充分完成硝化、反硝化过程。使氨氮出水指标稳定达到1mg/L以下。P的去除采用硅藻精土处理剂，使用硅藻精土污水处理设备的工艺，对总磷的去除率能稳定的确保在99%以上, 该工艺在广东省中山市垃圾堆放场渗透液处理工程中，总磷含量在134mg/L以上，经该工艺处理后出水达到总磷含量仅有0.02mg/L，取得了很好的处理效果。采用硅藻精土处理剂处理工业和生活污水，处理后的出水总磷含量大大低于国标一级A的要求。采用硅藻精土水处理工艺，使用硅藻污水处理设备，对总磷的去除率能稳定的确保在99%以上。 3.2.3.3 硅藻精土处理污水工艺与其他工艺比较A2/O、SBR、硅藻精土处理三种污水处理工艺比较表 项目A2/O工艺SBR工艺硅藻精土处理工艺较工艺效果出水水质不稳定不稳定特别稳定污泥膨胀需加生物选择器需加生物选择器无冲击负荷影响承受冲击负荷能力较弱承受冲击负荷能力较强承受冲击负荷能力很强温度变化影响受低温影响较大受低温影响较大受低温影响较小运行管理自动化程度连续过水,可实现供氧量和回流比的自动调节序批式反应,可实现供氧量和回流自动调节自动化程度高日常维护厂区大,设备分散维护巡视量大设备较多,易堵,维护量大设备简单，维修容易大修影响周期长，需重新驯化培养生化分别修理影响一般修理时间短、影响较小未来扩建增加处理量非模块化结构,构筑物均需增加,所需占地和土建工程量大,工期长SBR为模块结构,扩建相对容易,但占地和土建工程量大,工期较长全部模块化结构,扩建非常容易,所需占地和土建工程量小,工期短环境影响臭气问题敞开式,臭味对周围环境影响很大部分敞开式,臭味对周围环境影响较大对周围环境无影响噪音问题曝气量大,风机大对周围环境影响很大曝气量大,风机大对周围环境影响很大设备简单，对周围环境影响较小外观环境占地大,视觉和景观效果不好占地较大,视觉和景观效果一般可作成园林式景观工程传统生化工艺与硅藻精土处理工艺经济比较表(10000m3/d)项目传统生化工艺硅藻精土处理工艺投资费用土建工程较大较小征地费占地较大，费用较高费用较小总投资1200万元/万吨1000万元/万吨运行费用用电量0.50.8kw.h/t总运行成本0.81(小型污水厂)0.63(中型污水厂)0.40(小型污水厂)人员编制307综合比较分析表 (以10000m3/d)方法占地面积基建投资(万元)单位处理成本(元/m3)优 点缺 点生物化学法10亩14000.70污水处理适应强,TN、TP、BOD去除率高有成熟可靠的设计参数和运行管理经验.投资大，占地多，工艺流程复杂，操作复杂，温度控制要求高，污泥处置困难,色素和COD去除率低。化学法5亩12000.80投资小,占地少，耗电低,设备简单,去除重金属、磷效果好。投药量大，混凝速度慢，处理成本高，有腐蚀性，污泥处置困难，造成二次污染，对有机物和氮去除效果差。硅藻精土处理工艺辅以硅藻生化处理2亩10000.40出水质量好,水质稳定，运行成本低，停留时间短，温度变化不影响,自动化控制,特别适应城市污水处理。除磷脱氮效果好。出水能达到中水回用指标。对有些工业污水还须经有针对性试验从以上三表的比较情况，可以看出几种工艺均能达到处理要求,但传统工艺在污泥沉降性能和对磷的去除效率以及管理等方面的工艺特性弱于硅藻精土处理工艺，同时存在设备复杂、维修量大、管理运行水平要求高等缺点。另外传统生化工艺的能耗、总成本费用高于硅藻精土处理方案。从流程简洁、占地面积小、适应性强、去除率高、能耗少、沉渣能回收再利用、无二次污染、易于实现自动化控制等方面来考虑，硅藻精土处理辅以硅藻生化处理技术均优于传统工艺。3.2.3.4 硅藻精土处理辅以硅藻生化处理技术的创新点宜于分期、分散建设有利于降低社会成本硅藻精土处理工艺还有一个重要的优点，那就是其规模适应性强。可以小到日处理几十立方米，也可以大到日处理百万立方米（与其它技术一样，用若干个单体组合）。这就带来巨大的经济效益分散建设而增加的投资，远远小于减少建设污水集中管网和提升泵站的投资，降低了社会成本。该工艺可以日处理1100万吨规模的城市生活污水，也可以分散处理，这就可以省却部分管道铺设的费用。我国目前的污水处理率还很低，随着经济的发展，还将建设大量的污水处理设施，所以节约建设投资不仅仅是个别项目的资金节约，而是整个社会成本的节约；土地也宝贵的资源，节约土地不仅减少耕地的占用，对于城市而言还意味着巨大的财富。投资省、占地面积小由于采用硅藻精土处理技术，水力停留时间就大大缩短，从而使构筑物减少，投资节省、占地面积小。日处理每一万吨城市污水的处理厂总投资仅小于1000万元人民币，仅是传统工艺投资1200万元人民币的80%多；日处理一万立方米城市污水的处理厂主体工程占地面积约为1200平方米，绿化道路面积为35%时，总占地面积2.7亩。而传统工艺至少总占地面积5亩以上。运行费用低采用硅藻精土处理工艺建设的城市污水处理厂的吨处理直接运行费用(药剂费、人工费、电费、污泥处理费)约0.40元人民币。而传统工艺运行费用（不包括污泥处置费）超过0.70元人民币，该工艺运行费用仅是传统工艺的60%。硅藻精土处理工艺主要用物化方法去除污水中的污染物，容易实现自动化控制；与其相适用的生化部分比例小，可以用调节硅藻精土处理剂部分去适应微生物的需要，因而管理方便，操作简单，实现自动化控制、在线测试。从经济上说，同时也降低了管理费用。由于投资省，固定资产价值低，折旧费用减少，加上管理费、大修理费降低等因素，硅藻精土处理工艺的全寿命费用与传统工艺相比更低，所以建得起也用得起。3.3 污水处理工艺的确定3.3.1 处理工艺分析如何根据设计进、出水质及排放标准要求，选用技术先进成熟、处理效果好、运行稳妥可靠、高效节能、经济合理的污水处理工艺，是工程可行性研究的重要工作。本可研报告将根据以上章节对水质特性的分析和各种工艺特点的介绍，对各种适用工艺进行综合分析、研究，以选出最佳的污水处理工艺。A2/O、SBR、硅藻精土水处理三种污水处理工艺的比较表项目A2/O工艺SBR工艺硅藻精土处理工艺投资费用土建工程投资最大投资较大投资较小设备及仪表投资一般投资一般投资较小征地费占地最大占地稍小最小总投资最大较大最小运行费用污泥回流100%150%曝气量大大较小出水的消毒消耗较大消耗较大消耗较小总运行成本最高较高较低工艺效果产泥量产泥量一般，污泥相对稳定产泥量与A2/O工艺差不多，污泥相对稳定产泥量相对于活性污泥法稍大，但污泥含水率较低。污泥稳定性稍差流量变化影响受沉淀速度限制受容积限制，,有一定影响受过滤速度限制污泥膨胀需加生物选择器需加生物选择器无温度变化影响受低温影响较大受低温影响较大受低温影响较小根据上述各种污水处理工艺特点可知：常规污水处理工艺，如传统活性污泥法、生物膜法等污水二级生化处理工艺，均可以去除SS、COD、BOD和部分TN、TP等污染物；常用除磷脱氮工艺，如A2/O、SBR等工艺在去除常规污染物的同时，则具备除磷脱氮能力。针对某市工业园的污水水质特性，本工程拟采用硅藻精土处理辅以硅藻生化处理技术对污水进行处理，以达到各种污染物的最佳综合去除效果。 A2/O、SBR、硅藻污水处理辅以硅藻生化处理技术三种工艺对污染物去除效果的比较表水质控制项目A2/O工艺SBR工艺硅藻污水处理工艺SS差差好BOD较好较好好COD好好较好TN好好较好TP较好较好很好总锌一般一般较好色度差差很好由于A2/O和SBR两种工艺的处理效果相当，而SBR工艺相对A2/O工艺而言更适合于规模较小的污水处理厂。所以本可研报告下面对A2/O和硅藻精土处理辅以硅藻生化处理技术两种方案进行深入的技术、经济比较,从中选出最佳的污水处理方案。3.3.2 工艺方案比选污水调节池硅藻精土处理主设备缺氧生物接触氧化池好氧生物接触氧化池二沉池排放除渣水污泥浓缩池脱水间泥饼外运加药水泵消毒格栅3.3.2.1 工艺流程比较硅藻精土处理辅以硅藻生化处理技术流程粗格栅细格栅沉砂池CASS池鼓风机房池进水潜污泵 达标出水污泥脱水砂水分离栅渣压榨渣 砂泥浆外运 CASS工艺流程3.3.2.2 技术经济比较硅藻精土处理辅以硅藻生化处理技术和CASS工艺两种方案技术经济比较如下（2万m3/d规模计）：硅藻精土处理辅以硅藻生化处理技术和CASS工艺两种方案技术经济比较表项目硅藻精土处理辅以硅藻生化处理技术CASS工艺主要不同单体硅藻精土处理部分（两座）总有效容积：1668m3总占地面积：628m2总装机容量：118kw总运行装机容量：80.5kw主要包括澄清池、主机室主要包括进水泵、加药泵硅藻生化部分（两座生化池）总有效池容：3753m3总占地面积：982m2总装机容量：140kw总运行装机容量：272kw主要包括生物接触氧化池、鼓风机房主要包括鼓风机、曝气头、填料和回流泵等污泥脱水部分：主要包括静电分离脱水设备总装机容量：3kwCASS池（四座）总有效池容：14700m3总占地面积：2450m2总装机容量：500kw总运行装机容量：307kw主要包括CASS池主要包括鼓风机、曝气器、潜水搅拌机、滗水器和剩余污泥泵、污泥回流泵等处理目标出水优于设计要求出水达到设计要求管理操作机电设备较少，维护简单，可自动化控制，膜生物适应外界（运行）条件强，澄清属于物化过程，因此管理操作技术难度较小。机电设备多，维护复杂，自动化控制程度高，但操作管理比较复杂，尤其是CASS池循环操作对运行条件要求较高。技术依靠专利技术，有较多工程实例。有成熟可靠的设计参数、规范与标准和运行管理经验。污泥处理剩余污泥干量相对较多，含水率较低（50%），稳定性好，容易直接脱水。污泥可回收再利用。剩余污泥干量较少，但含水率较高（99%），稳定性差，需改善后脱水。污泥处置难，容易产生二次污染。工程投资占地面积小，池体容积小，工程总投资少。占地面积大，池体容积大，利用率低，工程总投资高。运行费用电耗较小，药剂消耗较多，但整个运行费用比CASS池工艺费用少。电耗较小，操作性较复杂，整个运行费用比硅藻精土处理辅以硅藻生化处理技术费用高。综合上述几种主要的除磷脱氮方法，A2O、UCT、氧化沟等由于要设置专门的二沉池，占地面积较大，投资运转费用都较高，本次设计不予推荐；T型氧化沟虽然不需设置二沉池，但由于使用的曝气装置限制了其水深，占地面积很大，且设置利用率，容积利用率均很低，本次设计也不予推荐。传统的SBR（包括循环曝气法CAST），虽然构筑物少，水头损失小，但容积利用率仅50，本次设计也不予推荐。只有硅藻精土处理使用高效水力循环澄清污水处理设备的工艺辅以硅藻生化污水处理技术，不但具有各传统工艺的综合优点：工艺运作稳定，出水质量稳定达到排放标准要求，同时充分体现了该技术具有投资小、占地少、运转费低、去除率高、结构简单、能耗少、沉渣能回收再利用、无二次污染、适应性强、无论气候、温度、污水浓度发生变化均能不受影响连续处理并且无人操作全自动控制的管理系统和机械化设备系统。该工艺作为专利技术，已有一系列的工程实例。基于该工艺比传统工艺节约基建、设备投资，而且操作管理更为简便，运行成本费用少，污泥可再生利用等技术优势。本报告对各方案进行比选，择优选用国家发明专利技术“硅藻精土处理剂及用硅藻精土处理剂处理污水的方法”(专利号：96122377.4)的城市污水处理新工艺、新技术。3.4 污泥处理工艺的选择3.4.1 污泥处理目的污水处理过程中产生的污泥，除无机惰性物质外，还含有较多的有机物，有机物颗粒较细，含有病原菌和寄生虫卵，易腐化发臭，若不经处理，直接排入自然环境中，将会造成二次污染，故必须进行污泥处理。污泥处理的目的就是：1.减少有机物，使污泥稳定化；2.减少污泥体积，降低污泥后续处置费用；3.减少污泥中有毒物质；4.利用污泥中可用物质，化害为利；5.选用生物脱氮降磷工艺，尽量避免磷的二次污染。3.4.2 污泥特性分析根据前述进水水质特性分析，污水中污染物（BOD、TN、TP）配比合理。污水处理过程中，粗、细格栅栅渣及沉砂池沉砂均为无机物质，性质稳定，硅藻精土处理技术形成的污泥性质稳定，可不进行消化即可直接进行脱水。3.4.3 污泥处理工艺根据国内外城市污水处理厂实际运行经验，污泥经过浓缩池浓缩后脱水的处理工艺，存在一定的弊端。生物法除磷主要是通过剩余污泥的排放,最终从系统中除磷。由于剩余污泥在浓缩池停留时间过长，浓缩池的厌氧环境使集聚在污泥中的磷再次释放到浓缩池上清液中,随上清液的排放进入污水处理系统,不能从系统中有效除磷。同时污泥厌氧可能发酵上浮，脱水性能降低，给管理、操作带来不便。通常，城市污处理厂较为完善的污泥处理工艺为：剩余污泥 污泥浓缩 污泥消化 污泥外运 污泥浓缩、脱水有两种方案可供选择，污泥含水率均能达到50%以下。采用机械脱水。污泥脱水机有多种类型，但硅藻精土处理辅以硅藻生化处理工艺采用国产静电分离脱水设备其有下列优点：（1）运转管理经验较成熟，脱水效果较好；（2）设备投资较省，电耗较低、运行成本较低。因此，本设计采用一体化静电分离脱水机。来自水力循环澄清池的剩余污泥进行污泥回流在池中停留7-15天进行除泥脱水。脱水后的泥饼装袋。3.4.4 污泥最终处置污泥的最终处置，目前我国城市污水处理厂大都未经无害化处理随意堆放或用于农田，国外许多国家对污泥处置采用较多的方法是焚烧、填埋、堆肥和投海等。焚烧技术虽然具有处理迅速，减容多（70-90%），无害化程度高，占地面积小等优点，但一次性投资巨大，操作管理复杂，且能耗高，运行费用高，不太适应我国目前的国情。污泥卫生填埋、终结覆盖，是处理城市污水处理厂脱水污泥较为有效的方法之一.污泥与城市生活垃圾混合高温堆肥，污泥熟化程度高，病原体和寄生虫卵去除较彻底。有利于污泥农用，是适合我国国情的污泥稳定处理工艺。污泥最终处置可以考虑采用三种方法：a.将脱水泥饼运送至垃圾无害化填埋场，与城市垃圾一并进行卫生填埋。b.将脱水泥饼直接运至农村，与生活垃圾、杂草等混合厌氧堆肥，经无害化稳定后，用作农肥。c.将脱水泥饼锻烧后，对硅藻精土进行筛选回用。3.4.5 沉渣回收再利用用硅藻精土作处理剂处理污水后所获得的沉渣均可以回收再利用。因为该沉渣中含有大量的硅藻、粘土质，有机质和无机盐，但沉渣不会变质腐烂，经试验，我们把沉渣做成轻质建材保温砖和普通轻型建材产品，由于沉渣中含有氮和磷，而硅藻土是酸性土壤改良剂，为此该沉渣也可以作为肥料，该沉渣经试验不会使土壤变硬，而相反能把硬质土变得更松散。承办水处理工程的公司是选矿为主的公司，既然能把超低品位原土提纯为精土，就能把沉渣中的硅藻土再精选富集为精土是无需怀疑的，而重新提纯的精土可以再次用于污水处理。提纯方法有两种，其一是用纯物化湿法选矿工艺，在附近建一个专门优选沉渣中精土的选厂。其二是用锻烧风选，此方法已做了试验，沉渣在750高温下用推板窑，立窑或回转窑锻烧，在窑内锻烧时有机质挥发，粘土