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东莞市 污水处理

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东莞市污水处理厂,东莞市,污水处理

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1毕 业 设 计 论 文 题目：东莞市横沥、东坑镇合建污水 处理厂工艺设计 院 系： 专 业： 姓 名： 学 号： 指导教师： 二九年六月毕业设计开题报告一、课题的来源和目的本课题做的是东莞市横沥东坑合建的污水处理厂工艺设计。城市概况1.地理位置东莞市位于广东中南部，珠江口东岸，寒溪河下游的珠江三角洲。东与惠州接壤；北与广州市、惠州市隔江为邻；西与广州市隔江相望；南与深圳相连，毗邻港澳，处于广州至深圳经济走廊中间。西北距广州59公里，东南距深圳99公里，距香港140公里。横沥镇位于东莞市南部，南靠东坑镇、常平，北靠企石、石排，西临茶山，是珠江三角洲工业卫星镇。东坑镇位于东莞市中部，距东莞城20km，北距广州70km，南至深圳60km，距东莞火车站6km。2.地形地貌东莞地形属平原丘陵型，地势自东南向北倾斜。境内地形多样，有低山、丘陵、台地、滩涂和水域等。横沥东坑两镇位于东莞市的中部，属于丘陵地区，以成片低山丘陵为特色。地势东北高，西南低。地处东江南部泛洪区，寒溪河流域。镇域西南部的寒溪水、中部的东引河、东部的仁和水贯穿其中。3.气候、气象（1）气候：东莞市属亚热带海洋性和季风气候。冬暖夏长而不酷热，阳光充足，雨量充沛且多暴雨，温差振幅小，季风明显。寸量集中在49月份，其中46月为前汛期，以锋面低槽降水活跃。（2）风向：全年盛行风向为东北风、东南风和东风，冬季以偏北风为主，频率13。年平均风速2.3m/s。（3）降雨：常年平均降雨量1627mm。连续较大的降雨量出现在2-7月中旬（尤其以5-6月及7月上旬雨量更为集中），8-10月三个月除受台风影响有暴雨外，由于降雨少、蒸发大，经常出现秋旱。（4）气温：多年平均温度21.9，日照为2056小时，极端最高气温40.5，极端最低气温0。4.水文：地处东江南部泛洪区，寒溪河流域。镇域西南部的寒溪水、中部的东引河、东部的仁和水贯穿其中。5.城镇建设横沥镇总面积为50平方公里，现状建设用地19.75平方公里。2005年全镇总21.82万人，其中户籍人口为3.4.3万人口，暂住人口18.39万人；预测2010年分别达到3.57万和28.57万人口；2020年将分别到达3.87万和34.05万人口。东坑镇总面积为27.5平方公里，现状建设用地7.75平方公里。2005年全镇人口18.18万人，其中户籍人口为2.95万人口，暂住15.23万人；预测2010年分别达到3.10万和20.87万人口；2020年将分别到达3.32万和23.63万人口。2001年全市工业总产值1309亿元，比上年增长21.45%，国内生产总值578.4亿元，比上年增长18%。2005年国内生产总值总量达到900亿元，年均增长率为12%。一、二、三产业结构比例为4.3:54.7:41。规划2010年，全市的国内生产总值总量达到1500亿元，平均增长率为10%，产业结构比例为 3.2:51.3:45.5。目的和意义1项目建设目的建设横沥东坑合建的污水处理厂的主要目的在于： 保护寒溪河水系水环境、保证东深供水工程安全性，解除本地区及下游地区用水危机，提高本地区及下游地区人民生活质量； 改善东莞地区水环境、优化城市（镇）功能，实现经济效益、环境效益和社会效益的可持续性发展； 作为当地政府的重要实事工程之一，可为AB两镇招商引资提供强有力的环境支持，促进两镇地区经济的快速发展。2.项目建设必要性 保护供水水源：地面水质的严重恶化，势必影响供水水源，甚至影响到人民的身体健康。建设污水处理厂，对横沥、东坑城区、区域的污水进行处理，改善地面水质，从而可保护供水水源和饮用水源。 改善区域水体：横沥东坑合建的污水处理厂（一期工程）建成投产后，对横沥、东坑城区和区域的污水进行处理，达标排放。按其排水量和污染物浓度计算，每年可减少排放污水4652万吨，污染物质（按COD计算）每年减少2660吨，BOD量每年将减少约1680吨，SS量每年将减少约1950吨。这对改善区域水环境，建设美好家园，提高人民生活水平，保证人民身体健康有着非常积极和深远的意义。所以，建设污水处理厂势在必行。 保持经济的可持续发展：AB两镇近年经济发展迅速，已形成光学制品、电子家电、医药、化工、食品饮料、服装等多种规模产业。曾获得部、省级等多项荣誉。这些优势力量在新世纪、新的历史时期仍将存在。可以说其发展潜力巨大。随着经济的高速发展，用水量和污水排放量将继续增加。若不尽快建设污水处理厂，则供水水源的污染，城区水环境的恶化，将从根据上制约整个经济的发展。并且众多深刻还表明，良好的自然环境是招商引资，吸引人才的重要条件之一。因此建设污水处理厂，对区域的污水进行综合治理，达标排放，改善区域水环境，是推动AB两镇经济进一步发展的重要前提，是功在千秋，利在当代的头等大事。二、设计内容1、水质污水厂进水水质：pH=7-9; BOD=140mg/L; COD=250mg/L; SS=150mg/L; TN=45mg/L,TP=3.5mg/ L，NH3-N=25 mg/L，要求出水水质满足城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)中的一级标准的B标准。2、设计内容（1） 计算污水厂处理规模、占地面积（2） 进行污水处理厂方案的总体设计：通过调研收集的资料，根据委托方要求确定污水处理工艺方案；进行污水厂总体布局、竖向设计、厂区管道布置、厂区道路及绿化设计；完成污水处理厂总平面及高程设计图；进行投资估算和占地面积估算等。（3） 进行污水处理厂各构筑物工艺计算：包括初步设计和施工图设计（每位学生要求至少有一个构筑物的设计达到施工图深度）、设备选型和工程概算（某一构筑物）等，图中应有设备、材料一览表及工程量表。（4） 进行辅助构建筑物（包括鼓风机房、泵房、加药间、脱水机房等）的设计：包括尺寸、面积、层数的确定；完成设备选型和设备管道安装图，包括有关各种机修设备、计量仪表的选型等。3、设计方案根据广东省污水特征以及排放标准，必须采用二级以上的处理工艺流程。城市污水的二级处理工艺流程主要包括三大部分，预（一级）处理工段，二级生物处理工段和污泥处理工段。1. 机械预处理工段机械处理工段包括粗格栅、提升泵房（厂外建设）、细格栅、和沉砂池。采用曝气式沉砂池，该系统无堵塞，能有效分离无机沉淀与有机污染质。一般情况下，同样的机械处理构筑物和设备选择可以满足各种生物处理工艺的预处理要求。2. 二级生物处理工段二级生物处理是污水处理厂的主体，将在以下章节详细叙述。3. 污泥处理工段剩余污泥是污水生物处理的副产品。如果剩余污泥得不到妥善处理，势必要对环境造成二次污染，也可以说环保投资没有真正发挥效益。因此，城市污水处理厂污泥处理工段非常重要。4.2.3 工艺比较及选择根据广东省污水特征，可供选择的常用生物处理工艺主要有A /O系列、氧化沟系列、SBR系列以及多级A/O等工艺。1. 典型A/A/O生物处理工艺A/A/O工艺是Anaerobic/Anoxic/Oxic，即厌氧/缺氧/好氧工艺的简称。A/A/O工艺是为污水生物脱氮除磷而开发的污水处理技术。根据生化反应原理，生物脱氮必须经过硝化（好氧反应），把NH3-N氧化成硝酸盐；再经过反硝化（缺氧反应）把硝酸盐还原成氮气，氮气溶解度很低，逸入大气，污水得以净化。由于反硝化细菌是异养性兼性细菌，要有充足的碳源有机物才能进行生命活动，完成反硝化过程。而经过硝化反应后，水中残留的有机物已经很低，不能满足反硝化的需要，因此传统的生物脱氮除磷工艺在缺氧工艺段前投加甲醇，以补充有机碳源。2. 氧化沟生物处理工艺氧化沟( Oxidation Ditch)又名氧化渠，因其构筑物成封闭的沟渠而得名。因为污水和活性污泥混合液在环形的曝气渠道中不断流动，有人称其为“循环曝气池”“无终端的曝气系统”。目前应用到城市污水处理的氧化沟系列主要有卡鲁塞尔(Carrousel)型、奥伯尔(Orbal)型和双沟(D型)与三沟(T型)氧化沟。3. SBR生物处理工艺SBR是Sequencing Batch Reactor的简称，我国通常称为序批式活性污泥法。1969年荷兰国立卫生工程研究所将处理医院污水的连续流氧化沟改为间歇运行，取得了令人注目的效果。从中得到启发，世界各国学者开始着手间歇式活性污泥法的研究开发。1979年美国R.Irvine等人根据试验结果首先提出SBR工艺。近年来，伴随着监控与测试技术的飞速发展和SBR法专用设备滗水器的研制成功，以及电动阀、气动阀、电磁阀、水位计、泥位计、自动计时器，特别是计算机自动控制系统的应用，使监控手段趋于自动化，SBR工艺的优势才充分显露出来，引起广泛重视，得以迅速推广应用。SBR法工艺简单，不设二次沉淀池，在多数情况下也不设初次沉淀池，间歇（或连续）进水，间歇排水。在单一反应池中完成进水、反应、沉淀、滗水、闲置五道工序。SBR工艺在当今发展较快，不断出现一些改进的变形工艺，到目前为止，已提出多种SBR及其改良工艺，并且投入实际应用。其中具有代表性的改良工艺有： ICEAS、CASS、CAST、DAT-IAT、UNITANK、MSBR、IDEA工艺等。其中CAST工艺是一种可变容积的活性污泥工艺，该工艺有机地将间歇操作的序批式工艺(SBR工艺)和生物选择器结合在一起。CAST工艺（循环式活性污泥法）是在一个或多个平行运行、且反应容积可变的池子中，完成生物降解和泥水分离过程。因此在该工艺中无需设置单独的沉淀池。在这一系统中，活性污泥法按照“曝气-非曝气”阶段不断重复进行。在曝气阶段主要完成生物降解过程，在非曝气阶段虽然也有部分生物作用，但主要是完成泥水分离过程。因此，循环式活性污泥法系统无需设置二沉池，可以省去传统活性污泥法中曝气池和二沉池之间的连接管道。完成泥水分离后，利用滗水堰排出每一操作循环中的处理出水。根据活性污泥实际增殖情况，在每一处理循环的最后阶段(撇水阶段)自动排出剩余污泥。该工艺可以深度去除去有机物(BOD5，COD)、通过同时硝化反硝化过程去除大量的氮，同时完成生物除磷过程，其山水中氮和磷的浓度是很低的(通常可去除70-90的磷)。综合考虑工程的建设规模、进水水质、处理要求、工程投资、运行费用和维护管理，以及工程的分期实施、资金筹措等情况，参照国内外的研究成果和各种工艺的技术经济性能定量化指标，以及引进技术的消化、吸收、设备国产化配套程度和已建成的污水处理厂的运行经验，在进行多种方案性能比较的基础上，决定推荐采用以A/A/O生物处理工艺为核心的污水生化处理工艺。三、工作进度序号各阶段工作内容起讫日期1资料收集第一周2完成开题报告第二周3确定设计方案、工艺流程第三周4设计计算第四周5总平面布置、高程布置第五周6绘制设计图纸第六周7整理设计计算、说明书第七周-十二周8准备毕业设计答辩十三州参考文献1. 给水排水设计手册（1-11册）；2. 简明排水设计手册；3. 室外排水设计规范；4. 给排水标准图集（S1、S2、S3）；5. 排水工程上、下册；6. 城市污水处理新技术；7. 水处理新技术及工程设计8. 给水排水工程概预算与经济评价手册；9. 实际工程设计图纸。 目 录摘 要3Abstract4第一部分 设计说明书51.概 述51.1.项目背景51.2.编制原则51.3.采用的主要规范和标准61.4.城镇概况及自然条件72.工程总体设计82.1.工程规模82.2.受纳水体82.3.污水处理厂厂址选择92.4.污水处理厂进出水水质93.污水、污泥处理工艺方案123.1.受纳水体选择123.2.污水生物处理的可行性123.3.生物脱氮除磷基本原理133.4.污水生物脱氮除磷工艺类别153.5.污水、污泥处理工艺系统比选254.污水处理厂工艺设计454.1.污水处理工艺设计454.2.污泥处理系统604.3.总图设计654.4.污水处理厂的构筑物684.5.劳动定员与人员编制695.概算投资及主要技术经济指标705.1.污水处理厂建设直接费705.2.污水处理成本716.结论74第二部分 设计计算书751. 工艺流程751.1. 污水处理部分751.2. 污泥处理部分752. 水厂规模763. 构筑物计算763.1. 粗格栅计算763.2. 进水泵房773.3. 细格栅计算783.4. 沉沙池计算(旋流沉沙池)783.5. 改良 A20生物池803.6. 二沉池计算823.7. 紫外线消毒池843.8. 鼓风机房853.9. 浓缩池及污泥脱水854. 高程计算86第三部分 致谢87参考文献88摘 要水资源是经济可持续发展的基本保证，污水的任意排放或处理不彻底的排放，都会给水资源环境带来严重的污染问题。横沥、东坑镇位于广东省东莞市，近年来，横沥、东坑镇工业发展迅速，人口激增，供水量已经达到18万m3/d，同时，污水量也逐年增加。由于目前还没有污水处理设施，区域内无截污干管，污水经管渠收集后直接就近排入境内的镇内河、韩溪河和XX河，对水体造成严重污染，明渠污染严重，散发恶臭气味，滋生蚊蝇，严重影响了居民正常生活。建设排水工程已成为迫在眉睫的大事。基于上述原因，本设计在充分调研该市水文地质、受纳水体水质资料、人口分布和气象条件的情况下，对污水处理厂的整套排水设施进行设计。其中，对进水水质、出水水质进行分析，污水处理厂污水以及污泥处理工艺流程选择给予详细的对比说明，对具体污水及污泥构筑物结构进行了详细计算。本文将技术经济分析评价贯穿于设计的全过程，力求使工程项目达到经济最优化。关键词：城市污水处理厂 进水水质 出水水质改良A2/O工艺 污泥处理AbstractWater resources ensure the sustaining development of economy. Sewage discharged at random or half treated can expose serious pollution to the water resources.Dongkeng Henni locates in Dongguan town in Guangdong province, in the nearest years, with the development of industry, the population is growing larger and larger. Water supply of the city have arrived at one handroud and eighty thousand stere per day, at the same time, the sewage increase year by year. On account of no sewage treatment facilities, the region have no collection main pipes, The sewage collected by collection system ejects directly into Dongkeng River, Dongyin River and Hanxi River, in result, the water shed and nullah have been polluted badly, emanate bad smelly and multiply mosquitoes. It have severely influence the normal life of the local residents. The building of water drainage system is a must.The design based on the hydrological, geological and receiving water materials. It includes the design of wastewater treatment plant. Specifically, it reasons the choice of sewage treatment process and sludge treatment process, the calculation of constructing process. Meanwhile, the technical and economical evaluate and calculate run through the whole process of design, aim for an economical optimization of the project.Keywords：sewage treatment works, inflow quality, outflow quality, A2/O process Improvement, sludge treatment第一部分 设计说明书 1. 概 述1.1. 项目背景东莞市位于广东中南部，珠江口东岸，寒溪河下游的珠江三角洲。东与惠州接壤；北与广州市、惠州市隔江为邻；西与广州市隔江相望；南与深圳相连，毗邻港澳，处于广州至深圳经济走廊中间。西北距广州59公里，东南距深圳99公里，距香港140公里。横沥镇位于东莞市南部，南靠东坑、常平，北靠企石、石排，西临茶山，是珠江三角洲工业卫星镇。东坑镇位于东莞市中部，距莞城20km，北距广州70km，南至深圳60km，距东莞火车站6km。1.2. 编制原则 贯彻执行国家环境保护政策，符合国家的有关法规、规范及标准。 从东莞市及横沥、东坑镇的实际情况出发，在总体规划的指导下，采取全面规划、分期实施的原则，既考虑近期建设又考虑中远期发展，使工程建设与城市的发展相协调，既保护环境，又最大程度地发挥工程效益。 根据设计进水水质和出厂水质要求，所选污水处理工艺力求技术先进成熟、处理效果好、运行稳妥可靠、便于管理及维护、高效节能、经济合理，确保污水处理效果，符合选定厂址的实际情况，减少工程投资及日常运行费用。 厂区总平面布置力求经济、合理，并充分利用土地。在便于施工、便于安装和便于维护的前提下，使近期工程各处理构筑物尽量集中，节约用地，扩大绿化面积，使厂区环境和周围环境协调一致。综合考虑中远期工程建设，预留足够用地。为确保工程的可靠性及有效性，提高自动化水平，降低运行费用，减少日常维护检修工作量，改善工人操作条件，本工程中某些关键设备拟从国外引进。采用现代化技术手段，实现自动化控制和管理，做到技术可靠、经济合理。为构筑物和设备设计充分考虑单元检修不造成全厂停产。竖向设计力求减少厂区挖填方量和节省污水提升费用（按标书要求，三通一平由招标人负责）。妥善处理和处置污水处理过程中产生的栅渣、沉砂、污泥、臭味等，避免造成二次污染。 厂区建筑风格力求统一，简洁明快、美观大方，并与厂区周围环境相协调。厂区为居民区和规划的镇级公园，要积极创造一个良好的生产和生活环境，建设成为现代化的花园式和具有当地特色的污水处理厂。1.3. 采用的主要规范和标准一、水质标准(1)城镇污水处理厂污染物排放标准GB189182002(2)污水排入城市下水道水质标准CJ30821999(3)生活饮用水卫生标准GB574985(4)农田灌溉水质标准GB508492(5)工业企业设计卫生标准GBZ12002(6)水污染物排放限值DB44/262001二、勘察、设计规范(1)室外排水设计规范GBJ1487（1997年版）(2)城市污水处理工程项目建设标准（修订）2001年北京(3)建筑给水排水设计规范GBJ1588（1997年版）(4)给水排水工程构筑物结构设计规范GB500692002(5)建筑结构荷载规范GB500092001(6)混凝土结构设计规范GB500102002(7)建筑地基础设计规范GB500072002(8)建筑抗震设计规范GB500112001(9)水工混凝土结构设计规范DL/T50571996(10)建筑地基处理技术规范JGJ7991（1998版）1.4. 城镇概况及自然条件1.4.1 地理位置东莞市位于广东中南部，珠江口东岸，寒溪河下游的珠江三角洲。东与惠州接壤；北与广州市、惠州市隔江为邻；西与广州市隔江相望；南与深圳相连，毗邻港澳，处于广州至深圳经济走廊中间。西北距广州59公里，东南距深圳99公里，距香港140公里。横沥镇位于东莞市南部，南靠东坑、常平、北靠企石、石排，西临茶山，是珠江三角洲工业卫星镇。东坑镇位于东莞市中部，距莞城20km，北距广州70km，南至深圳60km，距东莞火车站6km。1.4.2 行政区域横沥镇和东坑镇的行政区域内。1.4.3 城市人口及经济发展概况横沥镇总面积为50平方公里，现状建设用地19.75平方公里。2005年全镇总21.82万人，其中户籍人口为3.4.3万人口，暂住人口18.39万人；预测2010年分别达到3.57万和28.57万人口；2020年将分别到达3.87万和34.05万人口。东坑镇总面积为27.5平方公里，现状建设用地7.75平方公里。2005年全镇人口18.18万人，其中户籍人口为2.95万人口，暂住15.23万人；预测2010年分别达到3.10万和20.87万人口；2020年将分别到达3.32万和23.63万人口。1.4.4 自然条件1、地形地貌东莞地形属平原丘陵型，地势自东南向北倾斜。境内地形多样，有低山、丘陵、台地、滩涂和水域等。横沥东坑两镇位于东莞市的中部，属于丘陵地区，以成片低山丘陵为特色。地势东北高，西南低。地处东江南部泛洪区，寒溪河流域。镇域西南部的寒溪水、中部的东引河、东部的仁和水贯穿其中。2、水文地处东江南部泛洪区，寒溪河流域。镇域西南部的寒溪水、中部的东引河、东部的仁和水贯穿其中。3、气象东莞市属亚热带海洋性和季风气候。冬暖夏长而不酷热，阳光充足，雨量充沛且多暴雨，温差振幅小，季风明显。寸量集中在49月份，其中46月为前汛期，以锋面低槽降水活跃。4、自然灾害情况常受台风、暴雨、春秋干旱、寒露风及冻害的侵袭。盛行东风、东北风次之，瞬间风速最大12级（35米/秒），平均风速10级（26米/秒）。台风是东莞主要的灾害性天然之一，年平均有23个台风对东莞带来影响。2. 工程总体设计2.1. 工程规模根据前述的编制原则，本工程应从实际情况出发，在城市总体规划的指导下，采取全面规划、分期实施的原则，既考虑近期建设又考虑远期发展，使工程建设与城市的发展相协调，既保护环境，又最大程度地发挥工程效益。确定横沥东坑合建的污水处理厂规模为：近期（2010年） 12万 m3/d中期（2015年） 24万 m3/d远期（2025年） 35万 m3/d2.2. 受纳水体2.2.1 受纳水体选择横沥东坑合建的污水处理厂服务范围内的主要地表水体为寒溪河。污水处理厂经处理后的尾水可直接排入寒河。因此，寒溪河是理想的污水处理厂尾水排放的受纳水体。2.2.2 受纳水体水质目标污水处理厂出水排入寒溪河水体，寒溪河水体属于二级水源保护区。2.3. 污水处理厂厂址选择厂址选择原则：在城镇水体的下游，且必须位于集中取水点下游500米以上；地势较低，距离排水主干管接近；在城镇夏季主导风向的下风向；少拆迁，少占农田；便于污水、污泥的排放和利用；电条件尽量利用地形条件，减少提升高度；厂区地形不受水淹，有良好的排水条件；有方便的交通、运输和水。2.4. 污水处理厂进出水水质2.4.1 水质分析城市污水水质如何，直接影响污水处理工艺及其参数的选择、工程造价以及污水厂经营成本。因此需调查了解现状城市排放的污水水质，并结合城市居民生活水平状况情况参考类似城市污水厂原污水水质的取值，合理确定横沥东坑合建的污水处理厂原污水水质，进而选择经济合理、技术先进的污水处理工艺。 同类型城市污水处理厂实际进水水质和设计水质广东省部分城市污水处理厂设计进水水质详见表2-1。表2-1 广东省部分城市污水处理厂设计进水水质一览表序号厂 名BOD5（mg/L）SS（mg/L）CODcr（mg/L）TN（NH3-P）TP（PO43-P）附注1珠海香洲水质净化厂100150200253设计值2珠海拱北污水处理厂150200-250设计值69.1278.412722.64.4实测值3汕头市东区污水处理厂105200350303设计值4深圳市罗芳污水处理厂（二）150150250-400302-4设计值120-170220-280180-26021-252.8-3.5实测值5广州、大坦沙污水处理厂20025040(30)5设计值73102161(14)实测值6广州开发区污水厂113126232(22)实测值7广州五羊新城污水处理站145136300（22.4）实测值8东莞市市区污水处理厂100-120100-120250-30030（25）2设计值9深圳盐田污水厂150150300（35）4设计值10佛山净水厂130120200254设计值74107132（15）实测值从上表所列的10座污水处理厂的情况可以看出，广东大部分城市污水处理厂设计进水水质范围：BOD5为100-180mg/L，SS为150-250mg/L，CODcr为200-300mg/L，TN为30-40mg/L；TP为3-4mg/L。由此可见，南方城市污水处理厂设计进水水质总体上比较低。污水综合排放标准的规定根据污水综合排放标准（GB8978-1996）第4.1.3条规定，对排入设置二级污水处理厂的城镇排水系统的污水执行三级标准，其最高允许排放浓度为：BOD5300mg/L SS400mg/L CODcr500mg/L2.4.2 设计进水水质根据横沥东坑合建的污水处理厂水质现状，参照同地区同类型城市污水处理厂实测进水水质资料和设计进水水质，确定污水处理厂的进水水质：表2-2 进水水质一览表CODcr250mg/LNH3-N25mg/LBOD5140mg/LTN45mg/LSS150mg/LpH7-9TP3.5mg/L2.4.3 设计出水水质污水处理厂出水排入寒溪河水体，寒溪河水体属于二级水源保护区，根据建设项目环境影响报告表“东莞市环境保护局审查批复意见”的要求，本污水处理厂出水水质执行城镇污水处理厂污染物排放标准（CB18918-2002）一级标准中的B标准。因此，本污水处理厂出水水质为：表2-3 出水水质一览表CODcr60mg/LNH3-N：8mg/LBOD520mg/LTN：20mg/LSS20mg/LpH：6-9TP：1.0mg/L69 3. 污水、污泥处理工艺方案3.1. 受纳水体选择东莞市横沥东坑合建的污水处理厂服务范围内的主要地表水体为寒溪河。污水处理厂经处理后的尾水可直接入寒溪河。因此，寒溪是理想的污水处理厂尾水排放的受纳水体。3.2. 污水生物处理的可行性横沥东坑合建的污水处理厂要求进行生化二级处理、并且有除磷脱氮和污泥最终处置的要求。目前，国内外对于城市污水处理最常采用的除磷方法是生物除磷，生物除磷工艺具有运行费用低，管理方便等优点。国内生物除磷工艺，在运行正常情况下一般能满足排放要求。能否采用生物脱氮除磷工艺，首先是污水是否可生化，在这一前提下，生物处理过程中生物自身所需的起码营养要求能否满足，现分析如下：1）BOD5/CODcr：五天可生化降解的需氧量占废水中总的化学需氧量的百分数，这个比值是人们常用来鉴定污水可生化的主要指标，一般认为，BOD5/CODcr0.45时，可生化性较好，BOD5/CODcr0.25时，基本上不考虑采用生化方法。本项目进水的BOD5/CODcr=0.56，可生化性很好，因此，采用生物处理方法进行处理是合理的较经济的方法。2）BOD5/TKN：碳氮比也是评价污水处理中脱氮好坏的一项指标，因为脱氮菌是一种兼性异养菌，它利用污水中BOD作为能源，将污水中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气排入大气，达到脱氮目的，一般认为BOD5/TKN5，说明该污水生物脱氮的环境条件很好。3）BOD5/TP：污水中可生化的有机物与总磷比例，当这一比例越大，除磷效果越好，因为聚细菌为一种异养兼性细菌，它在厌氧条件下，消耗细胞内贮存的聚磷而产生的能量用来维持生命和吸收污水中可生化的有机物（BOD5），把有机物（BOD5）转化为聚羰丁酸（PHB）贮存起来，随着聚磷的分解，进行磷的释放，在厌氧条件下，磷的释放越彻底，在好氧条件下吸收污水中的磷越充分。当污水进入好氧阶段后，聚磷菌群降解体内的PHB产生能量，大量吸收污水中的磷，并转化为聚磷，进入生物细胞，经沉淀分离后，含富磷的剩余污泥被排除，从而达到除磷的目的。污水中的BOD5作为营养物供聚磷细菌活动的基质，所以BOD5占磷的目的。除磷效果越明显，一般认为该比值20就满足除磷条件，而本项目的BOD5/TP=40，说明采用生物除磷是可行的。对于生物脱氮除磷工艺，要求BOD5/N=4，BOD5/P=20，能满足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工艺是可行的。实际上，生物脱氮除磷工艺对BOD5：N：P的要求是指进入曝气池的污水水质，而不是指原污水水质。因为在设有初沉池的情况下，其比值会有所变化。按照我国现行规范，城市污水处理厂设初次沉淀池的停留时间宜为1.0-2.0h，初次沉淀池对BOD5去除率为20-30%。本工程若设初沉池，则经过初沉池沉淀之后的污水（即进入曝气池的污水）的BOD5/N和BOD5/P值均下降，初沉池停留时间越长，比值下降越多。设初沉池对脱氮除磷不利。因此，本工程不设初次沉淀池。3.3. 生物脱氮除磷基本原理国外从六十年代开始系统地进行了脱氮除磷的物化处理方法研究结果认为物化法的缺点是耗药量大、污泥多、运行费用高等。因此，城市污水厂一般不推荐采用。从七十年代以来，国外开始研究并逐步采用活性污泥法生物脱氮除磷。我国从八十年代开始研究生物脱氮除磷技术，在八十年代后期逐步实现工业化流程。目前，常用的生物脱氮除磷工艺有A2/O法、SBR法、氧化沟法等。（1）生物脱氮原理生物脱氮是利用自然界氮的循环原理，采用人工方法予以控制，首先，污水中的含氮有机物转化成氨氮，而后在好氧条件下，由硝化菌作用变成硝酸盐氮，这阶段称为好氧硝化。随后在缺氧条件下，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气逸出，这阶段称为缺氧反硝化。整个生物脱氮过程就是氮的分解还原反应，反应能量从有机物中获取。在硝化和反硝化过程中，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。反硝化菌的生长主要在缺氧条件下进行，并且要用充裕的碳源提供能量，才可促使反硝化作用顺利进行。由此可见，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值在2mg/L以上，合适的温度，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，缺氧条年DO值0.2mg/L，充足碳源（能源），合适的pH条件。生物脱氮过程如图3-1所示。含氮有机物 异养型细菌 硝化细菌 NO-3-N 反硝化细菌+有机物 N2（氨化作用） NH+4-N （硝化作用） （反硝化作用） （2）生物除磷原理磷常以磷酸盐（H2PO4-、HPO42-和HPO43-）、聚磷酸盐和有机磷的形式存在于废水中，生物除磷就是利用聚磷菌，在厌氧状态释放磷，在好氧状态释放磷，在好氧状态从外部摄取磷，并将其以聚合形态贮藏在体内，形成高磷污泥，排出系统，达到从废水中除磷的效果。生物除磷主要是通过排出剩余污泥而去除磷的，因此，剩余污泥多少将对脱磷效果产生影响，一般污泥龄短的系统产生的剩余污泥量较多，可以取得较高的除磷效果。有报道称，当泥龄为30d时，除磷率为40%，泥龄为17d时，除磷率为50%，而当泥龄降至5d时，除磷率达87%。大量的试验观测资料已经完全证实，在生物除磷工艺中，经过厌氧释放磷酸盐的活性污泥，在好氧状态下有很强的吸磷能力，也就是说，磷的厌氧释放是好氧吸磷和除磷的前提，但并非所有磷的厌氧释放都能增强污泥的好氧吸磷，磷的厌氧释放可以分为二部分：有效释放和无效释放，有效释放是指磷被释放的同时，有机物被吸收到细胞内，并在细胞内贮存，即磷的释放是有机物吸收转化这一耗能过程的偶联过程。无效释放则不伴随有机物的吸收和贮存，内源损耗，pH变化，毒物作用引起的磷的释放均属无效释放。在除磷系统的厌氧区中，含聚磷菌的回流污泥与污水混合后，在初始阶段出现磷的有效释放，随着时间的延长，污水中的易降解有机物被耗完以后，虽然吸收和贮存有机物的过程基本上已经停止，但微生物为了维持基础生命活动，仍将不断分解聚磷，并把分解产物（磷）释放出来，虽然此时释磷总量不断提高，但单位释磷量所产生的吸磷能力随无效释放量的加大而降低。一般来说，污水污泥混合液经过2小时厌氧后，磷的释放已甚微，在有效释放过程中，磷的释放量与有机物的转化量之间存在着良好的相关性，磷的厌氧释放可使污泥的好氧吸磷能力大大提高，每厌氧释放1mgP，在好氧条件下可吸收2.0-2.4mgP，厌氧时间加长，无效释放逐渐增加，平均厌氧释放1mgP,所产生的好氧吸磷能力将降至1mgP以下，甚至达到0.5mgP。因此，生物除磷并非厌氧时间越长越好，同时在运行管理中要尽量避免pH的冲击，否则除磷能力将大幅度下降，甚至完全丧失，这主要是由于PH降低时，会导致细胞结构和功能损坏，细胞内聚磷在酸性条件下被水解，从而导致磷的快速释放。3.4. 污水生物脱氮除磷工艺类别所有生物除磷脱氮工艺都包含厌氧、缺氧、好氧三个不同过程的交替循环。按照构筑物的组成形式、运行性能以及运行操作方式的不同，又分为悬浮型活性污泥法和固着型生物膜法两大类，应用于城市污水厂的悬浮型活性污泥法污水处理工艺主要有三个系列：氧化沟系列；A/O系列；序批式反应器（SBR）系列。各个系列不断地发展、改进，形成了目前比较典型的工艺有：A2/O工艺、改良A2/O工艺、UCT工艺、改良UCT工艺、CARROUSEL-2000氧化沟工艺、双沟式DE氧化沟工艺、三沟式T型氧化沟工艺、VIP工艺、倒置A2/O工艺、ORBAL氧化沟工艺、CAST工艺、SBR工艺、CASS工艺、MSBR工艺、Unitank工艺等。应用于城市污水处理厂的固着型生物膜法工艺主要包括BAF生物滤池；BIOFOR生物滤池。3.4.1 氧化沟工艺系列目前在国内外较为流行的氧化沟有：卡罗塞尔氧化沟、奥伯尔氧化沟、双沟式氧化沟、三沟氧化沟。氧化沟是活性污泥法的一种改进型，具有除磷脱氮功能，其曝气池为封闭的沟渠，废水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动，因此氧化沟又名“连续循环曝气法”。过去由于其曝气装置动力小，使池深及充氧能力受到限制，导致占地面积大，土建费用高，使其推广及运用受到影响。近十年来由于曝气装置的不断改进、完善及池形的合理设计，弥补了氧化沟过去的缺点。（1）卡罗塞尔氧化沟（Carrousel）卡罗塞尔氧化沟是荷兰DHV公司开发的。该工艺在曝气渠道端部装有低速表面曝气机。在曝气渠内用隔板分格，构成连续渠道。表曝机把水流推向曝气区，水流流连续经过几个曝气区后经堰口排出。为了保证沟中流速，曝气渠的几何尺寸和表曝机的设计是至关重要的，DHV公司往往要通过水力模型才能确定工程设计。为了提高脱氮效果，荷兰DHV公司通过研究，在沟内增加了一个预反硝化区，从而发明了Carrousel 2000型氧化沟工艺，把厌氧/缺氧/好氧与氧化沟循环式曝气渠巧妙的结合起来，改变了原调节性差，除磷脱氮效果低的缺点，但水力设计更为复杂。 Carrousel 2000型氧化沟平面呈环状沟渠形，由池体、曝气设备、进水分配井、出水溢流堰和自动控制设备等部分组成。曝气设备是氧化沟的主要装置，它起着供氧、推动水流作水平方向的流动和防止活性污泥沉淀等作用。常用曝气设备有表面曝气机、曝气转刷、剪切式转盘曝气机、射流曝气器和导管式曝气机等。曝气设备通常安装在沟体直线段的适当位置上。并应考虑通过改变曝气机的转速或淹没深度来调节曝气机的充氧能力，以适应运行的要求。卡鲁塞尔氧化沟的缺点是池深较浅，一般为4.0m，占地面积大，土建费用高。也有将卡罗塞尔氧化沟池深设计为6m或更深的情况，但需采用潜水推流器提供额外动力。（2）DE型氧化沟和T型氧化沟双沟式（DE型）氧化沟和三沟式（T型）氧化沟是丹麦克鲁格公司开发的。DE型氧化沟为双沟组成，氧化沟与二沉池分建，有独立的污泥回流系统，DE型氧化沟可按除磷脱氮（或脱氮）等多种工艺运行双沟式氧化沟是由两个容积相同，交替进行的曝气沟组成。沟内设有转刷和水下搅拌器的运行状态，因此必须通过计算机控制操作，对自控要求较高。三沟式氧化沟集曝气沉淀于一体，工艺更为简单。三沟交替进水，两外沟交替出水，两外沟分别作为曝气或沉淀交替运行，不需设二沉池及污泥回流设备，同DE型氧化沟相同，需要的自动化程度高。由于这两种氧化沟采用转刷曝气，池深较浅，占地面积大。双沟式和三沟式由于各沟交替进行，明显的缺点是设备利用率低，三沟式的设备利用率只有58%，设备配置多，使一次性设备投资大。（3）奥伯尔氧化沟奥伯尔氧化沟是氧化沟类型中的重要形式，此法起初是由南非的休斯曼构想，南非国家水研究所研究和发展的，该技术转让给美国的Envirex公司后得到的不断的改进及推广应用。奥伯尔氧化沟是椭圆型的，通常有三条同心曝气渠道（也有两条或更多条渠道）。污水通过淹没式进水口从外沟进入，顺序流入下一条渠道，由内沟道排出。奥伯尔氧化沟具有同时硝化、反硝化的特性，在氧化沟前面增加一座厌氧选择池，便构成了生物除磷脱氮系统。污水和回流污泥首先进入厌氧选择池，停留时间约1小时，在厌氧池中完成磷的释放，并改善污泥的沉降性，然后混合液进入氧化沟进行硝化、反硝化，实现除磷脱氮。奥伯尔氧化沟的缺点是池深较浅，一般为4.3m左右，占地面积较大，因为池型为椭圆型，对地块的有效利用较差。综上所述，氧化沟具有池深浅，占地面积大的缺点；又因采用表面曝气，具有充氧效率较低的缺点。3.4.2 A2/O工艺系列（1）传统A2/O工艺A2/O工艺是一种典型的除磷脱氮工艺，其生物反应池由ANAEROBIC（厌氧）、ANOXIC（缺氧）和OXIC（好氧）三段组成，其典型工艺流程见图3-2，其特点是厌氧、缺氧和好氧三段功能明确，界线分明，可根据进水条件和出水要求，人为地创造和控制三段的时空比例和运转条件，只要碳源充足（TKN/COD0.08或BOD/TKN4），便可根据需要达到比较高脱氮率。常规生物脱氮除磷工艺呈厌氧（A1）/缺氧（A2）/好氧（O）的布置形式。该布置在理论上基于这样一种认识，即：聚磷微生物有效释磷水平的充分与否，对于提高系统的除磷能力具有极端重要的意义，厌氧区在前可以使聚微生物优先获得碳源并得以充分释磷。常规A2/O工艺存在在以下三个缺点：由于厌氧区居前，回流污泥中的硝酸盐对厌氧区产生不利影响；由于缺氧区位于系统中部，反硝化在碳源分配上居于不利地位，因而影响了系统的脱氮效果；由于存在内循环，常规工艺系统所排放的剩余污泥中实际只有一少部分经历了完整的放磷、吸磷过程，其余则基本上未经厌氧状态而直接由缺氧区进入好氧区，这对于系统除磷是不利的。图32 A2/O工艺流程图（2）改良A2/O工艺为了解决A2/O工艺的第一个缺点，即由于厌氧区居前，回流污泥中的硝酸盐对厌氧区产生不利影响，改良A2/O工艺在厌氧池之前增设厌氧/缺氧调节池，改良A2/O工艺工艺流程图3-3所示，来自二沉池的回流污泥和10%左右的进水进入调节池，停留时间为20-30min，微生物利用约10%进水中有机物去除回流硝态氮，消除硝态氮对厌氧池的不利影响，从而保证厌氧池的稳定性，保证除磷效果。该工艺简便易行，在厌氧池中分出一格作回流污泥反硝化池即可。生产性试验结果表明，该工艺的处理效果与改良的UCT相同甚至优于改良的UCT相同甚至优于改良UCT，并节省一个回流系统。A+A2/O工艺工艺在深圳华为污水处理厂及山东泰安城市污水处理工程中已有成功应用。图33 改良A2/O工艺流程图（3）UCT工艺UCT工艺的流程见图4-4所示，该工艺与A2/O工艺的区别在于，回流污泥首先进入缺氧段，而缺氧段部分出流混合液再回至厌氧段。通过这样的修正，可以避免因回流污泥中的NO3-N回流至厌氧段，干扰磷的厌氧释放，而降低磷的去除率。回流污泥带回的NO3-N将在缺氧段中被反硝化。当入流污水的BOD5/TKN或BOD5/TP较低时，较适用UCT工艺。图34 UCT工艺流程图（4）MUCT工艺MUCT工艺的流程如图3-5所示。该工艺系在UCT工艺的基础上，将缺氧段一分为二，形成二套独立的内回流。因而，MUCT是UCT的改良工艺。进行这样的改良，与UCT相比有两个优点：一是克服UCT工艺，不易控制缺氧段的停留时间，二是避免控制不当，DO仍会影响厌氧区。MUCT缺点主要有：图35 MUCT 工艺流程图MUCT工艺比传统A2/O工艺多了一级污泥回流，因此系统的复杂程度和自控要求有所提高，耗能有所增加。设两个单独的缺氧池，一座缺氧池专门用于除去外回流带来的硝酸盐，增加了缺氧池体积。与A2/O工艺类似，剩余污泥只有一部分经历了完整的放磷、吸磷过程，部分直接经缺氧、好氧后沉淀排出。与A2/O工艺类似，反硝化在碳源分配上处于不利地位，影响系统的脱氮效果。（5）倒置A2/O工艺为了克服上述各工艺过程的缺点，产生了倒置A2/O工艺，工艺流程见图3-6。为避免传统A2/O工艺回流硝酸盐对厌氧放磷的影响，通过吸收改良A2/O工艺优点，将缺氧池置于厌氧池前面，来自二沉池的回流污泥和30-50%的进水，50-150%的混合液回流均进入缺氧段，停留时间为1-3h。回流污泥和混合液在缺氧池内进行反硝化，去除硝态氧，再进入厌氧段，保证了厌氧池的厌氧状态，强化除磷效果。由于污泥回流至缺氧段，缺氧段污泥浓缩较好氧段高出50%。单位池容的反硝化速率明显提高，反硝化作用能够得到有效保证。再根据不同进水水质，不同季节情况下，生物脱氮 和生物除磷所需碳源的变化，调节分配至缺氧段和厌氧段的进水比例，反硝化作用能够得到有效保证，系统中的除磷效果也有保证。图36 分点进水倒置A2/O工艺流程图分点进水倒置A2/O工艺采用矩形的生物池，设缺氧段、厌氧段及好氧段，用隔墙分开，采用推流式。缺氧段、厌氧段设置水下搅拌器，好氧段设微孔曝气系统。为能达到硝化阶段，选择合理的污泥龄。3.4.3 SBR工艺系列（1）MSBR（改良型SBR）MSBR是80年代后期发展起来的技术，目前其中的专利技术归美国芝加哥附近的Aqua AEROBIC SYSTEM,Inc所有。MSBR是连续进水、连续出水的反应器，其实质是A2/O系统后接SBR，因此具有A2/O的生物除磷脱氮功能和SBR的一体化、流程简洁、控制灵活等优点。MSBR系统原理图见4-7。图37 MSBR工艺流程图现将MSBR系统的运行原理简介如下：污水进入厌氧池，回流活性污泥在这里进行充分放磷，然后污水进入缺氧池进行反硝化。反硝化后的污水好氧池，有机物在这里被好氧降解、活性污泥充分吸磷后再进入起沉淀作用的SBR池，澄清后的污水被排放，此时另一边的SBR在1.5Q回流量的条件下进行起反硝化、硝化，或起静置作用。回流污泥首先进入浓缩区进行浓缩，上清液直接进入好氧池，而浓缩污泥则进入缺氧池，一方面可以进行反硝化，另一方面为先消耗掉回流浓缩污泥中的溶解氧和硝酸盐，为随后的厌氧放磷提供更为有利的条件。在好氧池与缺氧池之间有1.5Q的回流量，以便进行流分的反硝化。由其工作原理可以看出，MSBR是具有同时进行生物除磷及生物脱氮的污水处理工艺。采用MSBR工艺时需注意以下几个问题：a. 设备的利用率较低，这是SBR系列工艺的通病，MSBR工艺虽经多次改进，设备的利用率仍仅有74%。b. 污水厂工程成功业绩欠缺，特别是大型污水厂采用MSBR工艺的更少，国内尚无投入运行的MSBR工艺的污水厂。c. MSBR工艺中的污泥浓缩池，工艺计算中要求在30分钟内将污泥浓度提高近3倍（例如从2.4g/L浓缩到7g/L）,由于浓缩池底部布置欠妥，污泥堆积无法避免，因此池内MLSS浓度无法平衡。d. 进入好氧池有4Q，其中1.5Q回流至缺氧池，1.5Q通过SBR池回流至污泥浓缩池，1.0Q通过SBR池沉淀排出，因此好氧池内流向较紊乱，如何控制1.0Q从沉淀段排出较难。e. MSBR工艺种池传动机械设备多，相互之间回流泵多，对控制系统依赖性大，如果自控系统中某一部分出故障时，将导致全厂运行困难。（2）一体化UNITANK工艺一体化UNITANK污水处理工艺是由比利时SEGHERS公司提出的，该工艺是SBR法的又一变型和发展，它集合了SBR和传统活性污泥法的优点。一体化设计，不仅具有SBR系统的主要特点，还可像传统性污泥法那样在恒定水位下连续运行。它的运行工况与三沟式氧化沟相似，随着工艺的发展，一体化UNITANK系统已有单级和多级之分，以下主要对常规单级UNITANK工艺进行介绍。一体化常规单级UNITANK工艺的外形是矩形体，里面被分割成三个相等的矩形单元池，相邻的单元池之间以开孔的公共墙相隔，以使单元池之间彼此水力贯通，如图4-8所示。在3个单元池内全部配有曝气扩散装置。其中外侧的两池具有双得功能，既作曝气池，也作沉淀池，两池上还设有固定出水出水堰及剩余污泥排放口，用作出水和剩余污泥的排放。中间池始终作曝气池使用。进入系统的污水，通过进水闸控制可分时序分别进入三只矩形池中任意一池。图38一体化常规单级UNITANK工艺主要有两种运行方式，即单级好氧与脱氮除磷处理系统。单级好氧UNITANK工艺的第一个主体运行阶段包括以下过程：原污水首先进入左侧1号池内，在曝气的同时去除BOD，因该池在上个主体运行阶段作为沉淀池运行时积累了大量经过再生、具有较高吸附及活性的污泥，污泥浓度较高。因而可以高效地降解污水中的有机物；混合液同时自左向右通过始终作为曝气池的中间2号池，继续曝气，有机物得到进一步解，同时在推流过程中，左侧1号池内污泥进入中间2号池，再进入右侧3号池，使污泥在各池内重新分配；混合液进入作为沉淀池的右侧3号池，停止曝气，泥水分离后，出水通过溢流堰排放，剩余污泥则由底部排出。第一个运行阶段结束后，通过一个短暂的过渡段，即进入第二个主体运行阶段。第二个主体运行阶段结束后，通过一个短暂的过渡段，即进入第二个主体运行阶段。第二个主体运行阶段过程该为污水从右侧3号池进入系统，混合液通过中间2号池再进入作为沉淀池的左侧1号池，水流方向相反，操作过程相同。通过对系统进行灵活的时间和空间控制，适当地增大水力停留时间，可以实现污水的脱氮除磷。污水交替进入左侧1号池和中间2号池，在左侧1号池进行缺氧搅拌，以污水中的有机物作为电子供体，将在前一个运行阶段的硝态氮通过兼性菌的反硝化作用实现脱氮；并释放上一阶段运行时沉淀的含磷污泥中的磷。中间2号池在曝气运行时，进行去除有机物、硝化及吸收磷；在进水并搅拌时，进行反硝化脱氮，并自左向右推进污泥。右侧3号池作为沉淀池进行泥水分离，上清液作为出水溢出，含磷污泥的一部分作为剩余污泥排出。在进入第二个主体运行阶段前，污水只进入中间2号池，使左侧1号池中尽可能完成硝化反应。其后左侧1号池停止曝气，作为沉淀池。然后进入第二个主体运行阶段，污水由右左流，运行过程相同。与SBR相比，UNITANK系统主要有以下改进：a. UNITANK系统在洪水位条件下交替运行，水力负荷恒定，因此可以降低对管道、阀门、水泵等水力设施或设备的规格及要求，从而降低系统的成本；b. 系统反应池的有效容积能够得到连续的作用，其结构因而变得更加紧凑；洪水位系统中可以使用表曝机，出水堰的构造也更加简单（不需要浮式出水堰），而洪水位条件下的土建设计过程不需要考虑水位变化对池体的压力变化；c. 厌氧及缺氧过程不会像SBR那样混在同一阶段（充水阶段）；此外，根据具体的情况如浓度较高的工业废水或浓度较低的城市废水的不同要求，可以采用时间及空间控制的方法，建造可以实现脱氮除磷的小型、中型及大型UNITANK系统。一体化UNITANK工艺集SBR，传统活性污泥法，“三沟式氧化沟”的优点，克服了SBR间歇进水、“三沟式”占地大的特点，使UNITANK系统因采用“三沟式”近似的运行工况而能连续进水，又采用“传统法”同样的曝气装置而使处理厂的面积减少。（3）CASS工艺CASS工艺是于1968年由澳大利亚开发的一种间歇运行的循环式活性污泥法，是SBR工艺的一种变型。1976年建成了世界上第一座CASS工艺的污水处理厂，随后，在日本、加拿大、美国和澳大利亚等得到了广泛推广应用。目前，在全世界已建成投产了300多座CASS工艺污水处理厂。1986年，美国环保局正式将该工艺列为革新技术。1988年，在计算机技术的支持下，使该工艺进一步得到发展和推广，成为目前计算机控制系统非常先进的生物脱氮除磷工艺。CASS生物池由选择区和主反应区两部分组成。污水连续不断地进入选择区，微生物通过酶的快速转移机理，迅速吸附污水中约85%左右的可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速增长过程，对进水水质、水量、PH值和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，污水再通过隔墙底部的连接口进入主反应池，经历一个较低负荷的基质降解过程，并完成泥水分离。CASS工艺的运行模式与传统SBR法类似，由进水、反应、沉淀和出水及必要的闲置等五个阶段组成。从进水至出水结束作为一个周期，每一过程均按所需的设定时间进行切换操作，其每一个周期的循环操作过程下：充水/曝气在曝气同时充分，充水/曝气时间一般占每一循环周期的50%，如采用4小时循环周期，则充分/曝气为2小时。沉淀停止进水和曝气，沉淀时间一般采用一小时，形成凝絮层，上层为清液。高水位时MLSS约为3.0-4.0g/L，沉淀后可达10g/L。撇水继续停止进水和曝气，用表面撇水器排水，撇水器为整个系统中的关键设备，撇水器根据事先设定的高低水位由限位开关控制，可用变频马达驱动，有防浮渣装置，使出水通过无渣区经堰板和管道排出。闲置在实际运行中，撇水所需时间小于理论时间，在撇水器返回初始位置三分钟后即开始为闲置阶段，此阶段可充分。在CASS系统中，一般至少设两个池子，以使整个系统能接纳连续的进水，因此在第一个池子进行沉淀和撇水时，第二个池子中进行充水/曝气过程，使两个池子交替运行。为防止进水对沉淀的干扰和出水水质的影响，一般在沉淀和撇水时须停止进水和曝气，在设有四个CASS池子的系统中，通过选择各个池子的循环过程可以产生连续的进出水。对于四个池子的CASS工艺，若采用4小时循环周期，其循环运行的相关顺序如下表：0-11-22-33-4池1充水/曝气充水/曝气沉淀撇水池2沉淀撇水充水/曝气充水/曝气池3撇水充水/曝气充水/曝气沉淀池4充水/曝气沉淀撇水充水/曝气其中每一循环周期中，始终有两上池子处于充水/曝气顺序，另两个池子分别处于沉淀和撇水顺序，沉淀和撇水顺序均需停止充水和曝气，这样的组合可以实现CASS系统的连续进出水。从上述各工艺机理的定性分析来看，每种工艺各有优缺点，均可实现污水脱氮除磷的处理目的。结合本工程的具体情况，考虑AB法不适用于低浓度污水，在按空间分割的连续流活性污泥法中，A2/O法和改良型氧化沟法较优越；在序批式活性污泥法中，CASS工艺较ICEAS工艺、MSBR工艺及Unitank工艺优越。考虑到本工程规模大、用地面积较宽裕等具体情况，从上述各种工艺中初步筛选出改良型A2/O工艺和改良型Carrousel 2000型氧化沟工艺两个选择方案，进行技术经济比较，从中推荐一个适合本工程的最佳方案。3.5. 污水、污泥处理工艺系统比选3.5.1预处理设施方案比较本工程预处理设施主要包括粗格栅、进水泵房、细格栅和沉砂池。粗格栅和进水泵房合建，细格栅和沉砂池合建。3.5.1.1粗格栅选型比较污水厂泵房前常用的粗格栅有钢丝绳牵引式粗格栅，回转式格栅和背耙式格栅。相比之下，钢丝绳牵引式粗格栅具有较多优点，构造简单，结构紧凑，缓冲卸渣，耐磨损，工作可靠，并可自动运行，安装调试也很方便，除污效果好，在国内污水处理厂中使用广泛，效果良好.因此，本工程采用钢丝绳牵引式粗格栅。3.5.1.2 进水提升泵房比较进水提升泵房有两个方案可供选择;方案一：潜水泵房方案方案二：干式离心泵房方案两个方案的优缺点比较见表3-2。泵房方案优缺点比较表 表3-2方案潜水泵方案（方案一）干式泵方案（方案二）优点(1) 不需要设备间，水泵直接安装在集水池内，土建造价低。(2) 不需要吸水管道，系统简单。(3) 设备安装、维护较简单。(4) 泵房占地面积小。(1) 水泵效率稍高。(2) 运行安全可靠性较高。缺点(1) 水泵效率稍低。(2) 大型潜水泵国内产品还不太过关。(1) 泵房型式复杂，土建造价高。(2) 管道系统较复杂，设备安装较复杂。(3) 泵房占地面积大。极据上述优缺点比较，本工程设计采用潜水泵房方案。3.5.1.3 细格栅选型比较由于本工程进水浓度较低，不设初沉池，为降低二沉池SS负荷，需要选择一种固液分离效率高的细格栅。污水厂常用的细格栅有回转式格栅、阶梯格栅和循环齿耙式格栅。（1）选型方案比较 回转式细格栅回转式细格栅应用最为方泛，清除纤维类的垃圾的效果较好，但运行时环境较差，耙齿易老化损坏，特别是颗粒固体垃圾，由于回转式格栅构造的原因，作为细格栅来使用时分离效果较差。例如在某些污水处理厂，前级处理采用回转式格栅的旋流沉砂池砂泵经常堵塞损坏，堵塞物主要为一次性打火机、麻将牌、砾石等固体垃圾。 阶梯式细格栅阶梯式细格栅以前也完全依靠进口，现在国内已有厂家生产，由于其构造较特殊，分离效果较好，栅条间隙小，截污量大，不易堵塞，但其对纤维垃圾不易分离。 转鼓式细格栅循环式细格栅无栅条，诸多小齿耙相互连接组成一个硕大的旋转面，捞渣彻底， SS去除率高，对于纤维垃圾和固体垃圾均有较高的分离率，设备运行稳定，保障率高，可有效地保护后续处理设备正常运转和降低二沉池SS负荷。（2）选择方案综上所述，设计推荐横沥东坑合建的污水处理厂工程细格栅采用循环式齿耙细格栅，首期设置2台。3.5.1.4 沉砂池选型比较（1）沉砂池池型介绍在污水处理中，均设置沉砂池，沉砂池属于污水预处理构筑物，主要是去除城市污水中一定直径的砂粒，以保证后续的一级、二级处理能正常运行。同时，沉砂池亦可去除污水中部分浮渣及油脂等，保证二级处理中微生物的正常生长。在污水处理厂设计中，沉砂池可以有多种形式，一般按照水流条件的不同，可分为平流式和旋流式，在污水处理厂中常见的形式有以下几种。 平流沉砂池利用砂粒和水的不同比重，采用平流的形式，控制一定的水平流速，使砂、水得到分离，当流速维持在0.3m/S时，可使较大的杂粒沉淀下来，而大部分有机颗粒随水流出沉砂池进入后续处理构筑物，该池型为最经典的沉砂池形式，但其沉砂效果一般，沉砂质量较差，故本工程不作考虑。 曝气沉砂池水流为平流形式，在池子的一侧纵向设置曝气设施，一方面通过曝气，可在横向形成旋流，使流速不应流量变化而变化，而受控于空气量，同时，通过曝气使包裹在砂粒表面的有机物得到分离，使沉砂比较清洁，易处理，另外亦可使悬浮物上浮，得到去除。 矩形沉砂池矩形沉砂池是利用浅池原理，水深不大于1m，使砂粒很快沉下而迅速刮走，设计是以溢流率为基础的，水流侧向进水后，即形成一定的流速，砂粒沉淀后，被转动机耙到池边的砂粒坑内，而杂粒得以去除。在污水处理领域，矩形沉砂池一般适合于小型污水处理厂，其平面单边尺寸一般不大于5m，处理量为13万m3/d。矩形沉砂池由于池深小，相对而言增大了占地面积。旋流沉砂池旋流沉砂池的进水是以切线方向进入水池，再通过位于水池中心叶轮慢速搅拌，形成平面的旋流，由于砂粒与水比重的不同在旋流状况下得到分离，这种形式较为典型的有钟氏和比氏两种类型。本池形由于完全利用水力和机械形成旋流，无曝气设施,故能保证进入后续处理的污水处于厌氧或缺氧状态。比氏和钟氏是这类沉砂池的典型池型，目前比氏沉砂池是国内使用率最高的沉砂池池型，运行效果好。平流式水力旋流沉砂池本池形是结合曝气沉砂池和旋流沉砂池的特点而设计的一种沉砂池形式，在水力条件上为平流形式，砂粒在水流前行时逐步下沉，同时，在池子一侧纵向设置旋流管代替曝气管，通过水力旋流泵，使旋流管每一喷口形成一定的向上流，在水池的横向形成旋流，不因流量变化影响流速，这样一方面保证对后续处理的厌氧、缺氧状态，另一方面污水成螺旋状前行，沉砂、浮渣及水中悬浮物由于不同的比重，分别向上、下集中，同时达到沉砂和去除悬浮物的作用，本池形在济南污水处理厂和石洞口污水处理厂均已采用,效果较为理想。（2）沉砂池方案选择结合本工程特点，一方面考虑到本工程对厂区环境要求较高，构筑物占地不宜过大，另一方面考虑到本工程后续脱氮除磷工艺，且不设初次沉淀池的特点，本工程沉砂池池型选择以下三个方案进行比较。方案一为曝气沉砂池，方案二为旋流沉砂池，方案三为平流式水力旋流沉砂池。结合本工程的具体情况，对三个方案进行综合比较，优缺点比较如表3-5所示，以选择一个适合本工程的方案。由于本工程需要脱氮除磷，且无初次沉淀池，另外由于进水中C/N、C/P比较低等特点，设置沉砂池一方面要考虑保证后续脱氮除磷的厌缺氧状态，同时保持C/N、C/P比，另一方面亦要考虑到占地、工程投资和运行费用等诸多因数，统筹考虑，最终推荐方案二：旋流沉砂池作为本工程沉砂池池型。优缺点比较表 表3-3方案一（曝气沉砂池）方案二(旋流沉砂池)方案三（平流式水力旋流沉砂池）优点1 沉砂较清洁；2 可去除浮渣；3 沉砂效果好。1 占地小；2 投资小；3 运行费用低；4 保证后续处理的厌缺氧状态，保证C/N、C/P比；5 沉砂效果好。1 沉砂较清洁；2 可去除浮渣；3 沉砂效果好；4 保证后续处理的厌缺氧状态，保证C/N、C/P比；缺点1 占地大；2 投资大；3 运行费用较高；4 有氧进入后续处理，不利脱氮除磷。1不能去除浮渣；2沉砂质量一般。1 占地大（水力停留时间较长）；2 投资较大；3 运行费用较高。3.5.2生物反应池方案比较根据前面章节对生物脱氮除磷工艺的论述,初步筛选出两个比较方案:改良A2/O工艺和改良型Carrousel 2000氧化沟工艺。两个工艺的生物反应池方案为：方案一：改良A2/O工艺、二沉池、鼓风机房、污泥泵房方案二：氧化沟生物反应池、二沉池、污泥泵房4.6.2.1工艺流程流程图比较方案一：改良A20工艺工艺流程图AlCl3方案二：改良型卡鲁塞尔氧化沟工艺（Carrousel 2000）3.5.2.2流程说明（1）改良A2/O方案（方案一）污水预处理部分与方案一相同。污水经沉砂、计量后配水到A2/O生化处理池，该池由缺氧、厌氧、缺氧、好氧四段组成，以完成生物脱氮除磷和降解有机污染物的过程。其中，好氧段出水端的混合液回流至后一个缺氧段，回流污泥回流至首端的缺氧段。A2/O生物池的出水均匀分配至二沉池进行固液分离，上清液经紫外线消毒后排入厂区东侧的内河涌，再排入寒溪河。剩余污泥经污泥泵房内的剩余污泥泵提升至贮泥池再进入浓缩脱水机房进行脱水，脱水后的泥饼外运处理。（2）改良型卡鲁塞尔氧化沟方案（方案二）方案二的工艺流程基本与方案一相同，曝气方式不一样，卡鲁塞尔氧化沟采用机械表面曝气，A2/O生物池采用鼓风曝气。3.5.2.3方案技术经济比较两个工艺方案各有特点，现对主要技术和经济情况进行如下分析。(1) 处理效果借鉴已有实例，从脱氮、除磷效果看，两者极为接近，两个方案都能达到本工程要求的出水水质标准，但改良A2/0工艺成熟，稳定，运转可靠性高，更适用处理量大的污水厂。(2) 工艺流程改良A2/0工艺与卡鲁塞尔氧化沟工艺两个方案流程相差不大，前者采用微孔曝气，曝气效率高，需鼓风机房；后者采用机械曝气，因使用表面曝气机而占地面积大，充氧效率低，水流断面流速不均，池底易沉淀等，且池深如果超过4米，需额外增加动力设备。(3) 运行管理及维修两方案的运行管理相差不大，随着微孔曝气技术的发展，管膜式微孔曝气器更加安全耐用，故障率较低，维修也较方便；机械曝气设备能耗大，易故障，且维修困难，增加了运行成本。所以改良A2/0工艺运行成本相对较低。(4) 运转灵活性在运行过程中，方案一与方案二均可根据进水水质变化改变运行工况，减少运行成本，运转灵活性较大，抗冲击负荷能力强。(5) 占地面积卡鲁塞尔氧化沟工艺采用表面曝气机，且池深不宜过深，导致占地面积较大，若要减小面积，需增加有效水深，会引起能量模式的改变，从而需增加额外的动力设备，引起投资和运行费用的提高。改良A2/0工艺占地面积相对较小。（6）设备利用率与A20工艺相比，卡鲁塞尔氧化沟工艺设备闲置率相对较高。(7)电耗及运行费用从电费、运行费用方面分析，卡鲁塞尔氧化沟工艺要高于A20工艺。表34 方案技术比较表项目方案一方案二处理效果好好技术先进性和成熟性先进且成熟先进且成熟动力效率高较高构筑物数量较多较多工艺流程较复杂较简单操作管理及维护较简单较简单运转可靠性和灵活性高较高占地面积较大大设备数量较少较少从上表可看出，在技术上，改良A2/O方案处理效果好、出水水质稳定、技术先进且成熟、动力效率高，运转可靠性和灵活性高，而且操作、管理及维护也较简单。卡鲁塞尔氧化沟方案处理效果与A2/O工艺相差不大，技术先进且成熟，操作管理也相对简单，但其设备闲置率较高，设备易出故障，且维修困难，当增加水深时能耗加大，增加了运行成本。综合上述技术和经济两方面的比较，本工程采用改良A2/O工艺方案。3.5.3 曝气系统方案比较曝气系统又称空气扩散装置，是活性污泥系统至关重要的设备之一。当前广泛用于活性污泥系统的曝气方式主要有鼓风曝气和机械曝气两大类。本工程设计采用鼓风曝气方式，最主要是基于以下一些因素：成熟可靠，具有长期的实际运行经验，操作管理简便易行。鼓风曝气氧利用率高，设备运行效率高，经常运行费用低。设备台数少，鼓风机可通过进、出口导叶片和变频电机方便调节风量、风压，便于运行管理和检修维护。鼓风曝气方式生物反应池布气均匀，受池型、池深制约小。 曝气器选型：一般情况下曝气的能耗要占整个处理系统能耗的50-70%。本工程选用高效节能的管膜式微孔曝气器。常用微孔曝气器按材料可分为：陶瓷（刚玉）、橡胶膜片和聚乙烯等；按结构形式可分为：板式，盘式和管式等。目前，在我国主要使用盘式和管式曝气器。盘式微孔曝气器一般安装在水平配气管道上，而管式微孔曝气器则是输气和布气合二为一，采用管式微孔曝气器的曝气系统不需要铺设专门的水平配气管道。常用微孔曝气器的技术经济性能参数比较详见表3-7、表3-8。可以发现，它们的技术性能的差异是很大的，这主要是由于材料和结构形式的不同决定的。由此，还造成在充氧混合效率，布气均匀性，抗堵塞能力，安装布置方式，连续正常工作时间，使用寿命和日常运行能耗等各方面的很大差异。 表3-5 几种常用微孔曝气器的技术性能参数 结构形式材料规格(mm)水深(m)单位通气量单位服务面积氧利用率(%)气泡直径(mm)阻力损失(Pa)国产盘式橡胶膜21542-3m3/个h0.50m2/个21.7-23.523800-4700进口盘式橡胶膜21542-3m3/个h2.00m2/个20.0-25.022500-3500国产盘式陶 瓷(刚玉)42-3m3/个h0.30-0.60m2/个20.0-28.623840-4050进口管式橡胶膜11443-10m3/个h3.0m2/个20.0-25.02.52500-3500进口管式聚乙烯12045-25m3/个h3.0m2/个22.0-28.02.8-3.11500-2500注:国产盘式微孔曝气器的有关数据摘自中国有关生产厂家的技术资料; 管式微孔曝气器的有关数据摘自外国有关设备公司的技术资料.表3-6 几种常用微孔曝气器的经济单价参数 序号12345形式盘式盘式盘式管式管式材质橡胶膜陶瓷(刚玉)橡胶膜橡胶膜聚乙烯产地国产国产、合资进口进口进口单价120元人民币/个200元人民币/个30美元/个42美元/m77美元/m通过对橡胶膜盘式曝气器、刚玉盘式曝气器、橡胶膜管式曝气器和聚乙烯管式曝气器的材料，结构形式，技术性能、布置方式和经济效益等方面的综合分析和比选，结合使用经验，本工程采用德国进口的管膜式微孔曝气器。3.5.4 消毒技术方案3.5.4.1 消毒技术概述消毒对于饮用水是必不可少的处理工艺，对废水处理而言，虽不是必需的，但对于污水厂的尾水的安全排放或回用，尤其是对近年来实施较多的工业水回用工程，消毒处理已成为必须考虑的工艺步骤之一，具有非常重要的作用。生活污水、医院污水、禽畜养殖、生物制品和食品、制药等部门排出的废水通常含有大量细菌，其中一些可能属于病原菌。每人每天估计大约排泄2109个大肠杆菌。生活污水中含大肠杆菌可达10万100万个/ml，粪便链球菌1000100000个/ml，此外还含有各种致病、经水传播的疾病主要是肠道传染病，如伤寒、痢疾、霍乱以及马鼻疽、钩端螺旋体病、肠炎、肝炎等。此外，由肠道病毒引起的传染病如肝炎等和结核病也能随水传播。未经消毒而任意排放这类废水，可能会导致严重的卫生问题。污水中的病原体主要有三类：病原性细菌、肠道病毒和蠕虫卵。分类详见表3-7。病原体分类表 表3-7 病原体病原性细菌：沙门氏菌属、痢疾志贺氏菌、霍乱弧菌、结核杆菌、布备氏菌属、炭疽杆菌、病原大肠杆菌病原性大肠杆菌肠道病毒：传染性肝炎病毒、脊髓灰质炎病毒、腺病毒、柯萨苦病毒、埃苛病毒、RED病毒蠕虫卵：蠕虫卵、钩虫卵、吸血虫卵所谓消毒是指通过消毒剂或其他消毒手段，杀灭水中致病微生物的处理过程。消毒与灭菌是两种不同的处理工艺，在消毒过程中并不是所有的微生物被破坏，它仅要求杀灭致病微生物，而灭菌则要求杀灭全部微生物。在废水处理过程中，由于水中的致病微生物大多数粘附在悬浮颗粒上，因此如混凝、沉淀和过滤一类的过程也可去除相当部分的致病微生物。例如，采用明矾混凝可除去95%99%的柯萨基（Coxsachie）病毒，而FeCI3的除率为92%94%。另外，其他处理过程中所加入的化学药剂，如苛性碱、酸、氯、臭氧等，也同时对致病微生物有杀灭作用。因此，对排放的尾水进行消毒，必须结合整个处理过程，确定其必要性、适应性和处理程度。消毒方法大体可分为两类：物理方法和化学方法。物理方法主要有加热、冷冻、辐照、紫外线和微波消毒等方法。但目前最常用的还是用化学试剂的化学方法。化学方法是利用各种化学药剂进行消毒，常用的化学消毒剂的化学剂有多种氧化剂（氯、臭氧、溴、碘、高锰酸钾等）、某些重金属离子（银、铜等）及阳离子型表面活性剂等。其中，氯价格便宜，消毒可靠又有成熟经验，是应用最广的消毒剂。但最近人们发现采用加氯消毒也可以引起一些不良的副作用。如废水中含酚一类有机物质时，有可能形成致癌化合物如氯代酚或氯仿等，水中病毒对氯化消毒也有较大的抗性，因此，目前还展开了对其他废水消毒手段的研究，如二氧化氯消毒，紫外线消毒等。在给水处理中，臭氧被认为是可代替氯的有前途的消毒剂。紫外线适用于小水量，清洁水的消毒。重金属常用于除藻及工业用水消毒。溴和碘及其制剂可用于游泳池水消毒以及军队野战中的临时用水消毒。加热和辐照对污消毒较为合适。表4-8所示为几种常用的消毒方法的比较。3.5.4.2 消毒方法比较本节将着重介绍在污水处理工程中得到广泛应用的液氯、二氧化氯消毒技术和紫外线消毒技术。 几种常用的消毒方法的比较 表3-8项目液氯臭氧二氧化氯紫外线照射加热Br2/l2金属离子（银、铜等）使用剂量/（mg/L）10.010.025接触时间10305101020短10201030120对细菌对病毒对芽孢有效有效有效有效有效有效有效部分有效有效部分有效部分有效有效部分有效无效无效有效无效无效无效无效无效优点便宜、成熟、有后续消毒作用除色，臭味效果好，现场发生溶解氧，增加，无毒杀菌效果好，无气味，有定型产品快速、无化学药剂简单同氯，对眼睛影响较小有长期后续消毒作用缺点对某些病毒芽孢无效，残毒，产生臭味比氯贵、无后续作用维修管理要求较高无后续作用无大规模应用，对浊度要求高加热慢，价格贵能耗高慢、比氯贵消毒速度慢，价贵，受及其他污染物干扰用途常 用方 法应用日益广泛，与氯结合生产高质量水中水及小水量工程实验室及小规模应该较多适用于家庭消毒适用于游泳池（1）液氯消毒在水溶液中，卤素（包括氯、溴及碘）是非常高效的消毒剂，其中，氯在污水消毒中应用得最为广泛。在标准状况下，氯是一种淡淡的黄绿色的气体，在-34.5,100kPa的情况下，氯以透明的琥珀色的液态形式存在。液氯通常装在钢制的氯瓶中贮存、运输。氯气的比重是空气的2.5倍，而液氯的比重为的1.5倍，液氯蒸发非常快，通常1L液氯可蒸发成450L氯气，换句话说，1kg液氯约蒸发0.31m3氯气。氯溶于水时，会生成次氯酸，次氯酸可以快速进入细胞膜，破坏细胞组织，从而起到杀菌消毒的作用。CI2+H2O=HOCI+HCIHOCI=H+OCI-当PH值大于8.5时，次氯 酸基本上全部离解成氢离子H+和次氯酸根离子OCI-，在PH值小于6.0时，则基本上以次氯本能HOCI形式存在，由于次氯本酸根离子OCI-带有电荷，不易扩散进入细胞膜，因而相对于次氯酸HOCI来说，杀菌能力较弱，仅为HOCI的1/8左右。氯作为一种强氧化性消毒剂，由于其杀菌能力强，价格低廉，使用简单，是目前污水消毒中应用最广泛的消毒剂，已经积累了大量的实践经验。氯气消毒自1908年问世以来，随着水质分析技术的不断发展和完善，科学家们对液氯消毒在水处理上的应用重新进行了评估和研究，发现氯气消毒具有以下缺点：（1）氯会与水中腐殖酸类物质反应形成致癌的卤代烃（THMs）；（2）氯会与酚类反应形成带有怪味的氯酚；（3）氯与水中的氨反应形成消毒效力低的氯胺，而且排入水体后对鱼类有危害；（4）氯在PH值较高时消毒效力大幅度下降；（5）氯长期使用会引起某些微生物的抗曲线性。有鉴于此，人们对其他的代用消毒剂产生了很大兴趣并进行了广泛的研究，其中二氧化氯在最近几年更是引起了人们的极大关注。（2）二氧化氯消毒二氧化氯于1811年首先由Humphry Dary用氯酸钾与硫酸反应时发现。1921年被用于纸浆的漂白。在水处理中的应用始于1944年，当时美国的Niagara Falls水厂为控制水中藻类繁殖与酚污染所产生的气味，率先使用二氧化氯获得成功。目前在欧美国家，二氯化验室氯在水厂中的使用已日趋普遍。二氧化氯（CIO2，分子量67.47）是一种黄绿色气体，具有与氯相同的刺激性气味，其沸点为11，凝固点为-59。二氧化氯的气体极不稳定，在空气中浓度为10%时就有可能发生爆炸，在45-50时会剧烈分解。二氧化氯的水溶液在较高温度与光照下会生成CIO2与CIO3，因此应在避光低温处存放。二氧化氯溶液浓度在 10g/L 以下时，基本没有爆炸的危险。由此可见，二氧化氯的气体和液体都极不稳定，不能象氯气那样装瓶运输，只能在使用现场临时制备。研究表明，将二氧化氯吸收在含特殊稳定剂（如碳酸钠、硼酸钠及过氧化物）的水溶液中，制成稳定的二氧化氯溶液，浓度在2%5%，该溶液可长期进行贮存，无爆炸的危险，使用也很方便。试验研究表明，二氧化氯对大肠杆菌、脊椎灰质炎病毒、甲肝病毒、兰泊氏贾第虫胞囊、尖刺贾第虫胞囊等均有很好的杀灭作用，效果优于自由氯。对消毒剂能力的评价，通常用达到一定杀灭率时所需的浓度与时间的乘积 ct 为指标，ct值越低，消毒效果越好。表4-9给出了4种常用消毒剂杀灭不同微尘物的值，浓度单位为mg/L,时间单位为min, 杀灭率为99%。 杀灭不同微生物消毒剂的ct值 表3-9 微生物消毒剂种类自由氯氯氨二氧化氯臭氧大肠杆菌脊椎灰质炎病毒甲肝病毒兰泊氏贾第虫胞囊尖刺贾第虫胞囊0.92.71.883-1701501012110(pH=9)1420(pH=9)5921000(15)0.480.26.71.710.70.006-0.02(1)0.20.530.94对消毒剂的评价要综合考虑到杀菌能力与在水中的稳定性。对水处理常用的4种消毒剂（氯、二氧化氯、臭氧、氯氨）而言，从杀菌能力看，臭氧二氧化氯氯氯氨：从稳定性看，氯氨二氧化氯氯臭氧。综合而言，二氧化氯是其中较好的一种消毒剂。与氯不同，二氧化氯的一个重要特点是在碱性条件仍具有很好的杀菌能力。由于二氧化氯不会与氨反应，因此在高pH 值的含氨的系统中可发挥极好的杀菌作用。而且二氧化氯对藻类也具有很好的杀灭作用。关于二氧化氯的杀菌机理，有很多解释。有人认为二氧化氯会附着细胞壁上，然后穿过细胞囊与含疏基的酶反应而使细菌死亡。二氧化氯很快地抑制蛋白质的合成，在与二氧化氯接触的几秒钟之后，细胞就不能将用C14 标记的氨基酸合成为蛋白质。二氧化氯与腐植酸、富量酸和灰黄素作用都不会生成三氯甲烷，主要生成笨多羧酸、二元脂肪酸、羧笨基二羟乙酸、一元脂肪酸四类氧化产物，它们的至突变性比较低。应用二氧化氯消毒也存在一些问题，加入到水中的二氧化氯有50%70%转变为CIO2、CIO3 。很多试验表明CIO2、CIO3，对红血细胞有损害。对碘的吸收代谢有干扰，还会使血液胆醇升高：使用二氧化氯消毒水有特殊的气味，据调查，这是由于从水中现出的二氧化氯与空气中的有机物反应所致：改用二氧化氯消毒会使污水处理成本升高。（3）紫外线消毒紫外线用于水的消毒，具有消毒快捷，不污染水质等优点。因此近年来越来越受到人们的关注。目前在欧洲已有两千多座饮水处理厂采用紫外线进行消毒。同时，紫外线技术在高纯水制造工艺中得到了非常广泛应用，尤其是微电子工业高纯水系统，几乎已离不开紫外线杀菌装置。展望未来，紫外线技术在21世纪仍将是人们所关注的消毒技术之一。水的紫外线消毒，是通过紫外线对水的照射进行的，是一个光化学过程。光只有通过系统中分子的定量转化而被吸收后，才能在原子和分子中产生光化学变化。换句话说，若光没有被吸收则无效。当紫外线照射到微生物时，便发生能量的传递和积累，积累结果造成微生物的灭亡，从而达到消毒的目的。通常，水消毒用的紫外线灯的中心辐射波长是253.7mm。紫外线消毒器的消毒能力是在额定进水量情况下对水中微生物的杀灭功能。确定消毒器能力的核心问题是如何决定辐照剂量。表4-12列出了不同微生物达到不同杀灭率需要的辐照剂量值，试验水样染菌1X105cfu/L ,水深2cm。从表3-10中可以看出，杀灭不同微生物需要不同的辐照剂量，而存在于水中的微生物是多种多样的。选定的辐照剂量过高会浪费不必要的能量，过低又达不到水消毒的目的。水的消毒应该侧重于 杀灭通过水传染疾病的肠胃道细菌。一般认为紫外线消器所能提供的辐照剂量最低不小于9000u W/(cm2.s),产品出厂时应大于12000u W/(cm2)。在紫外线消毒的实际应用中，考虑到消毒器的构造结构、水流分布、灯管使用过程中照射强度的变化、原水水质、电源特性、环境条件，以及必要的安全系数，消毒器同最初的紫外线辐照剂量应留有余量。紫外线强度I，是指紫外线灯管所发射出的波长约为253.7nm的紫外线强度，也称为放射密度，单位为J/m2s）。紫外线强度除受紫外线灯管的功率、性能所决定外，还与原水水质、被照射点与灯管的距离、灯管周围介质温度、灯管的点燃时间等有直接关系。微生物不同杀灭需要的253.7nm紫外线辐照剂量（u W/cm2） 表3-10微 生 物杀 灭 率90%99%99.99%100%大肠杆菌伤寒杆菌枯草杆菌芽胞金黄色葡萄球菌白喉杆菌桔核杆菌黑曲霉孢子流感病毒破伤风病毒溶血性链球菌大肠杆菌菌体3000400010000300050005100150000100060003000200006000100001000030000020001200016004000012000200002000060000012000小时可达18000小时水渠结构一条水渠含有1个模块组总装机容量49KVA平均运行功率为32KW清洗方式自动清洗机械加化学清洗方式4.1.6 除磷本工程设计进水水质的TP为3.5mg/L，要求出水水质的TP为1.0mg/L，去除率为71.4，采用改良A2/O工艺处理后的出水水质已能达到要求，所以本工程不另外设除磷加药设施。4.1.7 辅助生产设施(1) 综合楼建筑形式：混凝土现浇框架结构，3层，面积：1536m2用途：化验、监控、值班、办公管理、会议室、宿舍和食堂等(2) 配电中心房建筑形式：砖混结构，面积：210m2用途：安放变配电设施(3) 机修车间（含车库、仓库）建筑形式：砖混结构，面积：237 m2(4) 门卫房建筑形式：砖混结构，面积：20 m2，1座4.1.8 辅助设备主要化验设备见表41主要机修设备见表42所示表41主要化验设备序号名称型号数量备注1化验操作212物品存放柜13BOD测定仪24COD测定仪25PH计26溶解氧测定仪17水分测定仪18气象色谱仪29分光光度计210生物显微镜211精密天平212物理天平113离子交换纯水器114电动离心机115真空泵116灭菌器117磁力搅拌器218马弗炉219电热恒温干燥箱220电热恒温培养箱121电热恒温水浴222电冰箱123电子计算机124打印机1彩色打印机表42主要机修设备表序号名称单位数量1台钻台12立式砂轮机台13弓锯床台14台钳台25电焊机台16乙炔瓶台27氧气瓶台28手电钻台29油压千斤顶台14.2. 污泥处理系统4.2.1 剩余污泥量1生成的污泥量：W1=a（La-Le）Qd式中：a污泥产率系数（取值0.7） La进水BOD5浓度（140mg/L） Le出水BOD5浓度（20mg/L） W1=0.7x(140-20)120000=10080kg/d2内源呼吸作用而分解的污泥量：W2=bNwV 式中：b内源呼吸速率（取值0.03d-1） Nw挥发性悬浮固体平均浓度（MLVSS：2.25g/L）W2=0.03x2.25x55000=3600kg/d3不可生物降解和惰性的悬浮物量（NVSS）按TSS的60%计。 W3=(14020)60%120000=8640kg/d4剩余活性污泥产量：Wh=W1-W2+W3=10080-3600+8640=15120 kg/d5去除每kgBOD5产生污泥量：X=15120/14400=1.056污泥龄SRT：c=VNw/W=550003.0/15120=10.91d本工程对污水进行二级生化处理，污泥最大回流比采用100%，近期工程最大回流量5000m3/h。4.2.2 污泥处理设计原则(1) 根据所选择的污水处理工艺、污水处理厂的环境要求，并考虑到本地的自然环境及处置条件，选择合适的污泥处理工艺。(2) 力求采用新技术、新工艺，使污泥处理的自动化程度高，流程简单，管理方便、占地少，节省投资和经常性运行费用。(3) 采用先进可靠的污泥脱水设备，处理后泥饼含水率不大于75%，便于运输。(4) 处理系统采用PLC控制，实现自动化控制，达到操作方便，易于维护，便于管理的目的。(5) 污泥处理的设计还需要考虑操作环境的卫生，防止在污泥处理中出现明显异味，避免产生二次污染。4.2.3 污泥处理工艺流程旋流沉砂池的砂粒直接装车外运；二沉池排出的剩余污泥直接进入污泥储池，再由污泥进料泵提升进入污泥脱水机进行脱水，产生干泥饼外运。污泥储池的上清液和污泥水机的滤液回流至集水池，进入污水厂污水处理系统进行处理。4.2.4 污泥处理构筑物(1) 污泥泵房污泥泵房按近期设计规模12万m3/d建设，远期再新建，对应每组生物处理池设一座污泥泵房，单座污泥泵房设计规模12万m3/d。污泥泵房一方面回流活性污泥至生物处理池；同时提升剩余污泥至浓缩脱水车间的储泥池。设计污泥回流比：50%100%，采用四台污泥泵调节回流污泥量。A、功能：一方面回流活性污泥至改良A2/O生化池；另一方面提升剩余污泥至浓缩脱水车间，剩余污泥通过剩余污泥泵压力流进入储泥池。B、设计参数最大污泥回流比：100% 流量：Qamx=5000m3/h正常污泥回流比：5075%剩余污泥总量：15120kg/d，含水率99.3%，合2160m3/d。C、主要工程内容回流污泥泵设4台潜水泵，可根据不同进水量及回流比灵活调节，最大流量时同时使用。单泵Q=1250m3/h，H=7.0m，N=37kw。剩余污泥泵设两台潜水泵一用一备，单泵Q=135m3/h，H=10m，N=3.7kw，为降低能耗及减少维修，均选用进口KSB产品。D、运行方式：回流污泥根据改良A2/O池污泥浓度控制回流量，剩余污泥采用电动球阀调节流量，与污泥浓缩脱水机协调运行。E、泵房尺寸：15.7m，H=6.30m。(2) 污泥池A功能：剩余污泥浓缩、脱水调节用。为了避免剩余污泥中的磷在厌氧条件下重新释放，本工程采用污泥机构浓缩，而不采用重力浓缩。因此，污泥池的停留时间不宜过长，一般控制在30min以内。B设计参数近期剩余污泥量：2160m3/d停留时间：30minC主要工程内容设储泥池1座，每座平面尺寸4.04.0m，高度3.0m。池内设1台搅拌器，功率为0.55kw。储泥池上进行加盖处理。结构形式：钢筋混土结构：(3) 污泥脱水机房土建按一期规模12万m3/d一次设计建成，设备按一期12万m3/d规模安装。A功能：将污水处理过程中产生的污泥进行浓缩、脱水、降低含水率，便于污泥外运和最终处置。B设计参数剩余污泥干重：15120kg/d需浓缩脱水污泥量：2160 m3/d，含水率99.3%浓缩脱水后污泥量：75.66 m3/d，含水率80%絮凝剂（聚丙烯酰胺）设计投加量：3.5kg/T干固体 每天最大投加量为53kgC主要工程内容污泥池的污泥由污泥进料泵提升进入污泥浓缩脱水系统。设计污泥浓缩脱水系统2套，对污泥进行压滤脱水，生成干泥饼外运。干泥饼含水率按照80%计算，则每天产生干泥饼75.66吨。脱水后的污泥由皮带输送机送至浓料泵，再送进储料缓冲仓，然后装车外运。浓缩脱水车间土建按12万m3/d规模建设，平面尺寸34.217m。污泥脱水机房内设备的参数：1) 污泥进料泵：2台，单台流量135 m3/h，扬程40m，电机功率7.5kw。2) 带式浓缩压滤一体机滤带有效宽度2500mm，N=4.41kw数量：2台（1用1备）按每天16h工作制。3) 脱水系统辅助设备无轴螺旋输送机：输送能力为6 m3/h，长度18m，配备电机功率为N=3.0kw，数量：1台。管道混合器：数量：2台空压机：2.2kw，数量：2台冲洗水泵：Q=30m3/h，H=50m，N=7.5kw，数量：2台絮凝剂配投装置：投药能力36kg/h（1套，配备储药罐3.6m3，溶药罐2.2m3。药剂采用阴离子型聚丙烯酰胺(PAM)，药剂投加量按3.5kg/kg干污泥，则每天需干剂药53kg，配液浓度为1，日投加量66m3/d。药剂计量泵：流量3320L/h，扬程20m，电机功率0.75kw，近期配备2台。(4) 储料缓冲仓储料缓冲仓平面直径尺寸为6.0m，容积为160m3。5.2.5 污泥的最终处置1污泥的处理技术(1) 填埋污泥的卫生镇埋始于二十世纪六十年代，到目前为止已发展成为一项比较成熟的污泥处置技术。污泥填埋是欧洲前几年应用最广的处置工艺。将业填埋仍然是垃圾和污泥处置的一种方法。对于不能资源化的废弃物，填埋是唯一的最终处置算途径。填埋只是延缓了污染填埋方式一般是与城市垃圾混和填埋。污泥中的N、P和重金属在无防渗情况下将污染地下水。并且填埋将占用大量土地，按国家规定，填埋1吨夯实垃圾占地0.6平方米。(2) 焚烧污泥焚烧的优点是最大限度地实现减量化（减量90%），有毒污染物氧化，灰烬中的重金属活性大大降低。缺点是成本高与可能产生的污染（废气、噪声、震动、热和辐射）。焚烧灰可以作为建筑材料，如将焚烧灰作为沥清填料、路床和路基材料、砖瓦材料，水泥原料、熔融填料等。焚烧在日本是污泥处置的主要方法。焚烧需要消耗大量的能源，即使在焚烧过程中回收热能，仍然无法降低能源消耗。美国环保署按1990年制定的清洁大气修改法（CAAA）严格控制生物固体焚烧炉烟气的排放。焚烧投资约合人民币￥750012000/y.t（干污泥），运转与维护费6001250￥/y.t（干污泥），是其他工艺的24倍。同时污泥焚烧如无空气净化设备，产生的有毒害气体将造成环境污染。所以焚烧主要适用于难以资源化利用的少量污泥。(3) 热干化热干化是利用热能烘干污泥。干化后的污泥呈是颗粒或粉末状，体积为原来的1/51/4，含水率在10%以下，热干化过程的高温灭菌彻底，微生物活性受到抑制防止霉变，利于储藏和运输。产品完全达到卫生指标并改善污泥性能，可作替代能源或作土地利用。(4) 碱性稳定化碱性稳定化是污泥中加石类或水泥窑来等碱性物质，使污泥PH12并保持稳定，利用强碱石灰放出的大量热能杀灭原体、降低严臭和钝化重金属，处理后的污泥可直接施用于农田，适宜酸性土壤。(5) 堆肥堆肥是污泥微生物发酵的过程。污泥中加入一定比例的膨松剂和调理剂（如秸杆、稻草、木屑或生活垃圾等），微生物落在潮湿环境下对多种有机物氧化分解并转化为类腐殖质。经堆服处理的污泥质地疏松，阳离子交换量（CEC）显著增加、容重减小、可被植物利用的营养成分增加、病原菌和寄生。(6) 低温热解污泥低温热解是正发展的新的能量回收型技术。它通过催化无氧加热干燥至一定温度小于500摄氏度，干馏和热分解作用使污泥转化为油、反应水、不凝性气体和炭四种可燃产物，正常产率为200300L（油）/t干泥其性质与柴油相似，低温热解是能量净输出过程，成本低于直接焚烧。(7) 简仓堆肥按照环境安全、资源利用和经济可靠的比选原则，综合比较污泥的处置工艺，各种污染处置方案中，焚烧投资大，操作管理复杂，能耗和运行费用高。堆服采用静态条垛工艺成本最低，但生产周期长、占用土地多且对周围环境的影响比较严重。筒仓堆服及三维复合肥料生产加工工艺具有十分明显的综合优势。它克服了原始堆服体积大、效率低、有异味、操作粗笨的弊端，又兼有处理成本低、自动化程度高、处理能力大及符合环保要求的优点，处置加工的污泥肥料初级产品可作为城市绿化培植土与土壤改良剂，也可作为农田基肥出售，还可以作为深圳加工的原料。复合肥料生产加工工艺，既解决了稳定化、无害化问题，也解决了可持续发展的处置算途径。2本工程污泥的处置本工程产生的污泥，根据目前东莞市的情况、政策、经济等多方面的考虑，采取与城市垃圾和卫生填埋的方式进行处置。4.3. 总图设计4.3.1设计依据(1) 工艺专业提供的建筑物资料及平面图(2) 总图专业相关技术规范4.3.2 设计原则(1) 污水处理厂总平面布置结合城市总体规划和气象条件进行(2) 按照不同功能分区布置，各区之间用绿化带和道路分隔。处理构筑物间距合理紧凑。(3) 重视环境设计，按照建成花园式处理厂的要求进行绿化和园林布置，与周围景观协调一致。(4) 考虑人流物流运输方便，主次道路分工明确。(5) 道路布置满足消防要求。4.3.3 总平面布置横沥东坑合建的污水处理厂厂址位于横沥镇神山工业区，临近沙河的一块鱼塘、菜地，该地块位于欧仙路以北，民兴路以东。本方案根据“合理布局，工艺流程简短有序，布置紧凑，尽量少占地，功能分区合理，即有利于生产又方便管理”的厂区平面布置原则，同时考虑到风向等自然条件，结合进出水方向，设计经过认真分析、论证、多方案对比后确定了厂区平面布置方案。总平面布置（A2/O工艺）- - -选择方案：污水处理厂的布置根据当地的主导风向、进水方向、排放口位置、工艺流程和厂址地形特点等原则进行，厂区周围布置绿化隔离带。整个厂区分为厂前区和生产区2个部分，根据常年主导风向，厂前区布置在厂南侧，生产区布置在北侧，中间用道路和绿化带隔开。平面布置详见：厂区总平面布置图（一）。生产区的主要建（构）筑物有集水井、旋流沉砂池、改良A2/O生化池、二沉池、配水井及污泥泵房、紫外线消毒水池、污泥储池和污泥脱水机房、鼓风机房、配电间等。建（筑）物按工艺流程顺序由北向南布置，以使处理流程顺畅清晰、水头损失最小，且主要臭源离厂前区较远，对环境、生活影响较小。鼓风机房与污泥浓缩脱水车间布置在生化池与二沉池之间，污泥管及空气管较短，能耗少。在厂前区与生产区之间预留深度处理及中水回用用地。近期、中期、远期三期建（构）筑物由东向西平行布置，分区明确、整齐对称、美观，易于管理。厂前区的主要建筑物有综合楼、辅房（车库、维修间和仓库）等。综合楼内设有中心控制室、化验室、会议室以及宿舍、食堂等生活设施。为降低厂区对周边环境的影响，厂区内种植高大茂密的阔叶乔木作为屏障。厂区周围布置绿化隔离带，厂内建设园林小景，增大绿化面积，使污水厂建成为一个园林。厂前区面积较大，大门与综合楼之前为喷泉广场，当进入厂区时，给人一种心旷神怡的感觉。上该布置方案的优点：生产和区管理区分开、厂区布置功能分区明确，且管理区处于常年主导风向的上风向，夏季主导风向的侧风向，较脏的污水处理构筑物离管理区