某镇污水处理厂工程可行性研究报告

目录前言1工程概要11编制依据、原则及范围211工程项目名称和项目主管单位212编制依据213编制原则214编制范围32工程背景421城市概况4211地理位置4212地形地貌4213气象4214水文及水源422历史沿革623社会经济状况724排水现状8241排水现状8242排水存在问题825工程建设的必要性926采用的主要规范和标准93建设规模和处理程度的确定1231工程设计年限1232工程服务的范围1233污水量预测12331给水量预测12332污水量预测1334处理规模1435进水水质、出水水质及处理程度15351进水水质预测15352进水水质确定16353出水水质确定16354污水处理程度164污水处理厂工程总体方案1841污水处理厂位置的选择18411选址原则1842去除的主要污染因子及难点19421去除的主要污染因子19422项目难点2443处理工艺确定原则2544污水处理要求2545处理工艺初分析2646污水处理工艺方案选择26461污水二级生物处理工艺选择26462污水三级深度处理工艺方案选择4447污水处理工艺方案选择55471预处理方案选择5648污泥处理方案57481污泥处理目的57482污泥处理方案57483污泥最终处置615工程设计6351推荐工艺设计63511污水处理系统63512污泥处理系统7152比选方案工艺设计72521污水处理系统73522污泥处理系统8053污水处理厂总平面设计83531总平面布置83532污水处理厂竖向设计8354给排水及采暖通风设计84541厂内给排水设计84542厂内制冷设计8455建筑设计8456结构设计90561工程地质条件90562结构设计依据91563抗震设防烈度91564给排水工程结构基本构造要求91565抗渗92566结构选型方案及设计原则92567地基处理9457电气系统95571设计依据95572设计范围95573供电设计95574接地10058自动化仪表及控制系统101581设计依据101582设计范围101583自动化水平101584系统控制101585环境特征及仪表选型102586各工段控制系统及重要测点说明1036环保及安全卫生10561环保措施105611厂区环境状况105612主要污染源分析105613本工程对污染物的削减106614厂区环境保护10662安全卫生措施110621影响职工安全卫生的主要因素110622安全措施110623事故处理措施11163消防与防洪112631防火设计112632总体布置与防火112633厂前区防火113634生产区防火113635防洪设计1157工程节能11671概述11672节能措施1168组织管理机构及人员编制11881组织管理机构11882污水处理厂人员编制1189工程项目建设11991工程建设进度11992厂址准备11993工程项目实施119931工程实施原则与步骤119932工程实施的组织机构12094项目履行120941设计、施工与安装120942调试与试运转121943组织管理措施121944技术管理措施12110工程投资及经济分析123101工程规模及总投资123102编制依据123103资金筹措124104财务评价1241041成本分析1241042财务盈利能力分析1251043不确定性分析126105结论12711工程招投标128111招标投标依据128112发包方式128113招投标内容128114招标组织形式129115招标方式1291151邀请招标1301152议标130116招标基本情况表13212工程效益分析133121环境效益133122社会及经济效益13313结论和建议134131结论134132建议135附录1、设备材料表2、投资估算及经济分析表格3、污水厂位置图4、污水厂平面布置图5、污水厂流程示意图前言位于省中部在编制过程中，得到了当地有关部门和领导的大力支持和协助，在此谨表示诚挚的谢意。工程概要本报告对污水水量、水质进行了分析和论证，对处理工艺的技术可靠性、经济合理性及实施可能性进行了多方案的比较和论证，涉及的主要内容简介如下1、项目名称区镇污水处理厂工程2、项目主管单位3、项目地点区镇4、项目规模本工程建设规模为30万M3/D。5、项目选址污水厂选址在镇的北部，位于河西岸，占地295公顷。6、设计进水水质污水厂设计进水水质为BOD5300MG/LCODCR500MG/LSS400MG/LNH3N35MG/LTN45MG/LTP3MG/L，CL250MG/L不可降解的CODCR20MG/L冬季水温157、设计出水水质按照排放水体的要求，本工程出水水质达到一级A标准BOD510MG/LCODCR50MG/LSS10MG/LNH3N（5）8MG/LTN15MG/LTP05MG/L其中CODCR30MG/LNH3N3MG/LCL250MG/L8、尾水排放水体污水厂尾水排入河，流入河，最终汇入海。9、设计主体工艺污水处理主体工艺采用一体化生化池混凝沉淀过滤工艺。10、工程投资工程估算总投资557776万元。1编制依据、原则及范围11工程项目名称和项目主管单位（1）项目名称区镇污水处理厂工程（2）项目主管单位（3）项目地点区镇12编制依据（1）关于进行区镇污水处理厂工程可行性研究报告合同。（2）城区竖向规划（20082020年）。（3）污水厂厂区地形图（11000）。（4）镇区内污水水质、水量等数据监测报告。（5省建筑工程综合预算定额（6）国家有关的标准、规范13编制原则（1）在总体规划指导下，对城市污水进行综合治理，有效控制和治理城市污水排放对周围地表水和地下水造成的污染，提高片区环境质量，力求获得最佳的社会、环境和经济效益。（2）在保证出水水质的前提下，因地制宜地选择污水处理工艺，力求技术先进可靠、经济合理、管理方便。（3）在设计按一级A标准排放，应充分考虑污水、污泥的综合利用，为污水回用创造条件。（4）充分利用现有排水设施，同步完善城区污水管网，使污水系统整体效益得以发挥。（6）按现行规范标准的规定，结合地方特点进行投资估算和经济分析。14编制范围本项目编制范围包括（1）污水处理厂建设规模、处理程度的分析；（2）污水处理厂厂址的选择及平面布置方案；（3）污水处理工艺方案及处理流程的选择与论证；（4）污水处理厂工艺、电气、结构、建筑等主要建构筑物设计方案及参数的确定；（5）环保、节能及安全的措施方案，组织管理机构、工程建设计划的方案；（7）工程投资估算与经济分析。2工程背景21城市概况211地理位置位于省中部。区位于中部略偏南。212地形地貌地势南高北低，东西两翼山峦迭宕，中部低陷向北倾状。区位于盆地中部，其东侧、东南侧、西南侧为绵延起伏的中低山区，局部为间洼地及河谷地形，北部、西北部则逐渐过渡到低山、丘陵及平原。213气象地处暖温带半湿润平旱的季风气候区，春夏秋冬四季分明，春季干燥多风，夏季湿热多雨，秋季凉爽宜人。年平均气温为1191311，平均降水量58647181毫米。光照充足，热量充沛，全年无霜期180220天，日照时数2542628326小时，绝大部分地域能满足一年两熟作物的长年需求。214水文及水源河、河是的主要河流，自南而北穿过，汇入河。由于中部三面环山、形成箕状盆地，唯北部可引少量河水，加之河水污染严重，暂难利用，水资源主要来自降水，相对比较紧张，目前全市年平均可利用水资源量为123亿立方米，南部山区虽降水较多，但由于地形崎岖，流失严重，充水率大，缺水情况比较严重，人均资源拥有量348立方米，为全省人均水资源拥有量的78。全市多年来均降水量6506毫米，利用现有蓄提水设施和地下水资源，多年平均可利用水资源量（不包括引）为123亿立方米，枯水年为76亿立方米。目前的城市供水基本上各区县自成一体，是一个多水源地、多系统、集中和分散相结合的供水城市，既有城市自来水供水系统，又有自备水源井取水系统。城市供水水源以地下水为主。区现状供水源为水源地、水源地、水源地，三个水源地全部为地下水源。其中，水源地其设计能力为Q12万立方米/日。由于过量开采，导致水源地的地下水水位标高逐年下降，致使其实际供水能力已不足05万立方米/日；水源地，现有水源井12眼，设计日供水能力Q30万立方米/日；水源地现有水源井3眼，单井出水量为Q4176立方米/日，日供水能力为Q125万立方米/日，水源地现有水源井3眼，单井出水量为Q4128立方米/日，日供水能力为Q12384万立方米/日。两处共有水源井6眼，设计供水能力为Q25万立方米/日。区现状水厂设计供水能力为60万吨/日，实际供水能力51万吨/日。城区现状供水管网部分已布置成环状，管径为DN80DN400MM不等，管材为铸铁管。现状供水水质均符合国家生活饮用水卫生标准。规划近期在充分利用现状水源的基础上，开发城子口头水源，该水源地北起石门断裂，南止城子泉断裂，面积为1976KM2，该断裂均为弱透水断袭。东、西边界为口头断裂和龙山断裂，均为导水断裂。经钻探证实，隐伏灰岩裂隙发育，地下水沿其断裂带内侧富集，该地段地储水构造上属于灰岩断块富水区。地下水的储存条件较优越，含水层顶板埋深一般在2850米，其补给来源主要为南部地下迳流的补给及地垫东西两侧的地下水沿东西边界北部透水断面汇入地下迳流补给与淄河渗透补给。该地段地下水流向为北、北东。单井涌水量一般大于5000立方米/日。根据区供水水文地质调查研究报告中对该地段的水资源评价补给面积为545KM2，在95降水频率渗入补给量为14965万立方米/日，南部地下迳流补给量为110498万立方为/日，该地段总补给量为125463万立方米/日，经统计该地段工农业现状开采量22014万立方米/日，得出城子口头地段内地下剩余资源量为1034449万立方米/日。该地段地下水化学类型比较单一，为HCO3CAMG型水。矿化度小于014G/L，总硬度1113德国度，水质符合国家饮用水标准。综上所述，确定近期水源地供水规模为50万立方米/日，远期再扩建50立方米/日，总规模10万立方米/日。同时，远期要利用煤矿坑排水5万立方米/日为非饮用水水源。城市水源一览表水源地名称现状供水量（万M3/D）近期供水量（万M3/D）远期供水量（万M3/D）。050505。303030。252525。0050。050100合计6011021022历史沿革。23社会经济状况。24排水现状241排水现状现在镇内污水主干管网已经铺设完成。242排水存在问题镇区内无污水处理设施，生产、生活污水未经任何处理，经管道直接排入水体，污染周围环境。25工程建设的必要性1、区镇污水处理厂工程的建设是治理城区污水污染，保障居民身体健康的有效措施。随着镇工业生产的发展、人口递增和人民生活水平的提高，工业废水和生活污水排放量日趋增多，而且绝大部分工业废水和生活污水直接排入河，致使境内河段及其下游河段受到严重污染，城区环境被破坏，人民生活受到影响，阻碍了城市的进一步发展，因此，区镇污水处理厂工程的建设是治理城区污水污染，保障居民身体健康的有效措施。2、区镇污水处理厂工程的建设是保障南水北调工程顺利实施的有效措施。区镇污水处理厂工程的建成将大大改善镇周围水体环境，对河水系的改善起到了一定的作用，保证河流域的水质，而河流域又是南水北调东线工程输水线路的重要部分，因此做好污水治理工作对保证区域环境以及东线工程水质安全有着重要意义。综上所述，建设区镇污水处理厂工程对于小区域和大区域的污染治理都是势在必行，也是保障城镇可持续发展的有效措施，因此说，区镇污水处理厂工程是非常迫切的，也是非常必要的。26采用的主要规范和标准随着人类文明的进步和社会经济的发展，人类已逐步认识到了环境保护和污染控制对繁荣经济、稳定社会、保证可持续发展的重要性。在中国环境保护工作作为一项基本国策受到全社会的各级人民政府的重视，为此中国政府及各级管理部门颁布了一系列有关的法律与法规，以保证这项基本国策的执行，同时也为水污染防治工作的顺利进行提供了法律依据和保障。本工程中执行的主要技术规范与标准如下1南水北调东线工程治污规划2室外排水设计规范（GB500142006）3城镇污水处理工程项目建设标准（修订）20014城镇污水处理厂污染物排放标准（GB189182002）5城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准（CJJ3189）6给水排水制图标准（GB/T501062001）7室外给水设计规范（GB500132006）8地表水环境质量标准（GB38382002）9环境空气质量标准（GB30951996）10污水排入城市下水道水质标准（CJ30821999）11城市工程管线综合规划规范（GB5028998）12建筑给水排水设计规范（GB500152003）13污水再生利用工程设计规范（GB503352002）14城市污水处理厂运行、维护及其安全技术规范（CJJ6094）15城市污水处理厂工程质量验收规范（GB503342002）16带式压滤机污水污泥脱水设计规范（CECS7595）17建筑设计防火规范（GB500162006）18建筑灭火器配置规范（GB501402005）19泵站设计规范（GB/T5026597）20埋地塑料排水管道施工（04S520）21混凝土排水管道基础及接口（04S516）22排水检查井（02S515）23给水排水管道工程施工及验收规范（GB502682008）24工业建筑防腐设计规范（GB5004695）25混凝土结构设计规范（GB500102002）26建筑地基基础设计规范（GB500072002）27建筑抗震设计规范（GB500112001）28建筑桩基技术规范（JGJ9494）29构筑物抗震设计规范（GB5019193）30建筑结构设计统一标准（GB500682001）31给水排水工程构筑物结构设计规范（GB500692002）32建筑电气设计技术规范（GBJ1083）33工业与民用供配电系统设计规范（GB5005292）3410KV及以下变电所设计规范（GB5005393）35低压配电装置及线路设计规范（GB5005495）36建筑物防雷设计规范（GB5005794）37建筑结构荷载规范（GB500092001）38分散型控制系统工程设计规定（HG/T2057395）39控制室设计规定（HG2050892）40仪表供电设计规定（HG2050992）41信号报警联锁系统设计规定（HG2051192）42中华人民共和国环境保护法43中华人民共和国水污染防治法还有许多工程中执行的技术规范与标准在此不一一赘述。3建设规模和处理程度的确定31工程设计年限区镇污水处理厂工程设计年限拟定为2020年。32工程服务的范围污水处理厂的服务范围为镇、镇及区开发区的部分区域。33污水量预测根据污水厂服务范围，结合该项目的实际现状，拟采用人均综合指标法进行预测，及单位用地面积指标法预测。331给水量预测预测2020年用水量（1）生活用水量室外给水设计规范中确定的综合生活用水定额城市规模特大城市大城市中、小等城市用水情况分区最高日平均日最高日平均日最高日平均日一260410210340240390190310220370170280二190280150240170260130210150240110180三170270140230150250120200130230100170省属于二区，镇应属于中小城市，现状人口75完，2020年规划为10万人，根据以上规范，综合生活用水量定额取值为110180L/CAPD。根据现状供水情况，规划人均综合生活用水标准取为140升/人日含公建、服务业用水，下同；根据以上指标镇综合生活用水量预测如下生活用水量人口万人用水量标准L/人D用水量万M3/D2020年10120120（2）工业用水量工业用水量工业用水量预测涉及到发展规模，工业结构，节水投资等多种因素，考虑到本区的产业结构，技术水平等情况，工业需水量按单位工业用地耗水量计算。2020年,开发区内规划工业用地85HA，用水量标准取130M3/DHA。工业用水量年度工业用地HA用水量标准M3/DHA工业用水量万M3/D2020155130202（3）其它用水量（取以上用水量10）2015年032万M3/D预测给水量（单位万M3/D）生活用水量万M3/D工业用水量万M3/D其它用水量万M3/D合计万M3/D2020年120202032354332污水量预测根据区镇环保局提供的服务范围内主要排污企业大户的调查资料，现状工业污水量如下表主要排污企业污水量现状表用水企业现状污水量（万M3/D）有限公司140镇有限公司012镇有限公司012罗村镇有限公司036罗村镇有限公司020罗村镇合计220预测2020年污水量预测污水量（单位万M3/D）生活污水按生活用水量的80计，工业污水量按工业用水量的75计算，其它按用水量的60计算。年份2015供水量120生活污水量096供水量202工业污水量152供水量032其它污水量019污水量合计26734处理规模根据污水量预测并考虑城镇的发展确定确定区镇污水处理厂工程处理规模为30万M3D。35进水水质、出水水质及处理程度351进水水质预测为了更为准确地确定污水处理厂的进水水质，我院做了大量的调查工作，并委托当地环保局提供了一些水质水量监测资料。镇区内要求各工业企业对废水进行厂内预处理，并且污水中的污染物标准不得低于GB89781996污水综合排放标准三级标准，其中难以生化处理的工业企业排放的污水要达到污水排入城市下水道水质标准（CJ30821999）的要求，排入镇区污水管网。污水排入城市下水道水质标准CJ（30821999）污水排入城市下水道水质标准CJ30821999）序号项目名称单位最高允许浓度序号项目名称单位最高允许浓度1PH值ML/L609019总铅ML/L12悬浮物ML/L15MIN15040020总铜ML/L23易沉固体ML/L1021总锌ML/L54油脂ML/L10022总镍ML/L15矿物油类ML/L2023总锰ML/L20506苯系物ML/L2524总铁ML/L107氰化物ML/L0525总锑ML/L18硫化物ML/L126六价铬ML/L059挥发性酚ML/L127总铬ML/L1510温度3528总硒ML/L211生化需氧量（BOD5）ML/L10030029总砷ML/L0512化学需氧量（CODCR）ML/L15050030硫酸盐ML/L60013溶解性固体ML/L200031硝基苯类ML/L514有机磷ML/L0532阴离子表面活性剂（LAS）ML/L10020015苯胺ML/L533氨氮ML/L250350污水排入城市下水道水质标准CJ30821999）16氟化物ML/L2034磷酸盐（以P计）ML/L108017总汞ML/L00535色度倍8018总镉ML/L01注括号内数值适用于有城市污水处理厂的城市下水道系统我们根据镇城区现状条件，考虑到一些企业正在调整产业结构，还有一些企业正在建设之中，另外，通过招商引资，还有部分企业建设尚未竣工投产，将按照污水排入城市下水道水质标准（CJ30821999）作为区镇污水处理厂工程的进水水质。352进水水质确定镇污水厂设计进水水质为BOD5300MG/LCODCR500MG/LSS400MG/LNH3N35MG/LTN45MG/LTP3MG/L，CL250MG/L不可降解的CODCR20MG/L冬季水温15353出水水质确定污水处理后排入河并最终进入河流域，根据当地环保部门的意见，污水处理后的排放标准执行国家城镇污水处理厂污染物排放标准（GB189182002）一级标准A标准，本工程出水水质应为BOD510MG/LCODCR50MG/LSS10MG/LNH3N（5）8MG/LTN15MG/LTP05MG/L其中CODCR30MG/LNH3N3MG/LCL250MG/L354污水处理程度根据本工程设计进水水质和出水水质，确定本工程处理程度见下表。设计进、出水水质及处理程度表名称BOD5CODSSNH3NTNTP设计进水水质（MG/L）300500400354530设计出水水质（MG/L）10301031505处理程度（）9679409759146678334污水处理厂工程总体方案41污水处理厂位置的选择411选址原则城市污水处理厂是城市排水工程的重要组成部分，恰当地选择污水处理厂的位置对于城市规划的总体布局、城市环境保护要求、污水污泥的利用和出路、污水管网系统的布局、污水处理厂的投资和运行管理等都有重要影响。污水处理厂厂址的选择应符合以下原则（1）在城镇水体的下游，并应符合城镇供水水源卫生防护要求。（2）在城镇排水系统下游，便于城市污水自流入厂内，使沿途尽量不设或少设中途提升泵站。（3）尽量靠近水体附近，便于处理后的污水就近排入水体，尾水无需或减少提升，并应与排放口统一布置。（4）在城镇夏季最小频率风向的上风侧，与城镇、工厂和居住区应有300M以上距离，并设卫生防护带。（5）尽可能少占或不占农田、少拆迁，宜在地质条件较好的地段，便于施工、降低工程造价。充分利用地形，选择有适当坡度的地段，以满足污水在处理流程上的自流要求。（6）结合污水的出路，厂址应尽可能与回用处理后污水的主要用户靠近，考虑污水回用于工业、城市和农业的可能。（7）不宜设在雨季易受水淹的低洼处。靠近水体的污水处理厂要考虑不受洪水的威胁。（8）应考虑污泥的运输和处置，宜靠近公路和河流。应有良好的水电供应条件，最好是双电源。（9）应注意城市远、近期发展问题，应有远期扩建的余地。42去除的主要污染因子及难点421去除的主要污染因子去除的主要污染因子有BOD5、COD、SS、NH3N、TN和TP等。1）BOD5、COD和SS的去除A、SS的去除污水中SS的去除主要靠沉淀作用。污水中的无机颗粒和大直径的有机颗粒靠自然沉淀作用就可去除，小直径的有机颗粒靠微生物的降解作用去除，而小直径的无机颗粒（包括大小在胶体和亚胶体范围内的无机颗粒）则要靠活性污泥絮体的吸附、网捕作用，与活性污泥絮体同时沉淀被去除。污水厂出水中悬浮物浓度不仅涉及到出水SS指标，出水中的BOD5、CODCR、PO4P等指标也与之有关。因为组成出水悬浮物的主要成分是活性污泥絮体，其本身的有机成份就高，而有机物本身就含磷，因此较高的出水悬浮物含量会使得出水的BOD5、CODCR和PO4P增加。因此，控制污水厂出水的SS指标是最基本的，也是很重要的。因为目前采用的大多数污水处理工艺都包含有生物除磷脱氮技术，后述将要提到，生物除磷技术是靠聚磷菌对污水中磷的吸收作用，形成高含磷量的活性污泥，使磷从污水中去除。因此，采用生物除磷技术时对出水的SS指标就有较高的要求，否则因出水中高含磷量的悬浮物浓度就会引起出水总磷浓度较高。B、BOD5的去除污水中BOD5的去除是靠微生物的吸附作用和代谢作用，对BOD5降解，利用BOD5合成新细胞，然后对污泥与水进行分离，从而完成BOD5的去除。活性污泥中的微生物在有氧的条件下，将污水中的一部分有机物用于合成新的细胞，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。在合成代谢与分解代谢过程中，溶解性有机物（如低分子有机酸等）直接进入细胞内部被利用，而非溶解有机物则首先被吸附在微生物表面，然后被胞外酶水解后进入细胞内部被利用。由此可见，微生物的好氧代谢作用对污水中的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BOD5浓度较低。满足硝化要求，污水处理系统必须有足够的泥龄，污泥负荷不能太高。C、CODCR的去除污水中CODCR去除的原理与BOD5基本相同。污水厂CODCR的去除率，取决于进水的可生化性，它与城市污水的组成有关。对于主要以生活污水及其成份与生活污水相近的工业废水组成的城市污水，其BOD5CODCR045，污水的可生化性较好，出水CODCR值可以控制在较低的水平，泸水县污水处理厂污水进水水质指标中BOD5CODCR060,比值较高，污水的可生化性较好，采用二级处理工艺完全能满足出水CODCR50MG/L。3）氨氮的去除在原污水中，氮以NH4N及有机氮的形式存在，这两种形式的氮合在一起称之为凯氏氮，用TKN表示。而原污水中的NOXN（包括亚硝酸盐和硝酸盐在内）含量很少，几乎为零。这些不同形式的氮统称为总氮（TN）。在有机物被分解的同时，污水中的有机氮也被分解成氨氮，在溶解氧充足、泥龄较长的情况下，进一步被氧化成亚硝酸盐和硝酸盐，通常称之为硝化过程。其反应方程式如下NH415O2NO22HH2ONO205O2NO3第一步反应靠亚硝酸菌完成，第二步反应靠硝化菌完成，总的反应为NH42O2NO32HH2O因为硝化菌属于自养菌，其比生长率N明显小于异养菌的生长率H，生物脱氮系统维持硝化的必要条件是N，即系统的实际泥龄大于硝化要求的泥龄，也就是说系统必须维持在较低的污泥负荷条件下运行，使得系统泥龄大于维持硝化所需的最小泥龄。根据大量的试验数据和运转实例，在本工程的水质、水量条件下，设计污泥负荷在018KGBOD5/KGMLSSD及以下，污泥龄大于57天时，就可以达到硝化的目的。要求出水总氮浓度小于15MG/L，氨氮浓度小于5MG/L，需要采用硝化工艺才能满足出水要求。4）硝酸盐的去除经过好氧硝化处理后的污水，其中大部分的氨氮都被氧化成为硝酸盐（NO3N），反硝化菌在溶解氧浓度极低或缺氧情况下可以利用硝酸盐中氧作为电子受体，氧化有机物，将硝酸盐中的氮还原成氮气（N2），从而完成污水的脱氮过程，通常称之为反硝化过程。其能量来源于甲醇、乙酸、甲烷或污水中的碳源，反应方程式如下6NO35CH3OH3N25CO27H2O6OH8NO35CH3COOH4N210CO26H2O8OH8NO35CH44N25CO26H2O8OH10NO3C10H19O3N5N210CO23H2ONH310OH在反硝化过程氢氧根离子与水中的二氧化碳反应生成重碳酸根离子OHCO2HCO3从上述硝化和反硝化过程反应方程式可以看出在硝酸盐还原为氮气的反硝化过程中，反硝化菌利用硝酸盐（NO3）作为电子受体，而以污水中的有机物作为碳源提供能量并使之氧化稳定。每转化1KGNO3N为N2时，需要消耗有机物（以BOD5计）286KG，即反硝化1KG硝酸盐可以回收286KG氧。硝化过程有H产生，要消耗水中碱度，当碱度不够时，污水的PH值将下降至维持硝化反应正常进行所需的PH值之下，从而使硝化反应不能正常进行。每氧化1KGNH4N为NO3N时要消耗碱度714KG。而反硝化反应则伴随有OH产生，每转化1KGNO3N为N2时要产生375KG碱度，即可以回收375KG碱度，使硝化过程消耗的部分碱度得到补充。5）磷的去除污水除磷主要有生物除磷和化学除磷两大类。城市污水采用生物除磷为主，必要时辅以化学除磷作为补充，以确保出水磷浓度满足排放标准的要求，并尽可能地减少加药量，降低处理成本。A、生物除磷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，形成高浓度的含磷污泥，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。缺点是为了避免剩余污泥中磷的再次释放，对污泥处理工艺的选择有一定的限制。据资料介绍，在厌氧段释放1MG的磷吸收储存的有机物，经好氧分解后产生的能量用于细胞合成、增殖，能够吸收224MG的磷。因此磷的吸收取决于磷的释放，而磷的释放取决于污水中存在的可快速降解的有机物的含量，一般来说，这种有机物与磷的比值越大，降磷效果越好。一般的活性污泥法，其剩余污泥中的含磷量为152，采用生物除磷工艺的剩余活性污泥中磷的含量可以达到传统活性污泥法的23倍，在设计中往往采用4。生物除磷工艺的前提条件是聚磷菌必须在厌氧条件下受到抑制，而后进入好氧阶段才能增大磷的吸收量。因此，污水除磷的处理工艺必须在曝气池前设置厌氧段。B、化学除磷化学除磷主要是向污水中投加药剂，使药剂与水中溶解性磷酸盐形成不溶性磷酸盐沉淀物，然后通过固液分离使磷从污水中除去。固液分离可单独进行，也可在初沉池或和二沉池内进行。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成前置沉淀、协同沉淀和后置沉淀三种类型。前置沉淀的药剂投加点在原污水进水处，形成的沉淀物与初沉污泥一起排除；协同沉淀的药剂投加点在曝气池进水或出水位置，形成的沉淀物与剩余污泥一起在二沉池排除；后置沉淀的药剂投加点是二级生物处理（二沉池）之后，形成的沉淀物通过另设的固液分离装置进行分离，包括澄清池或滤池。化学除磷的主要药剂有石灰、铁盐和铝盐。化学除磷的优点是工艺简单，除加药设备外不需要增加其它设施，因此特别适用于旧厂改造。其缺点是药剂消耗量大，剩余污泥量增加，浓度降低，体积增大，使污泥处理的难度增加，同时还要消耗水中碱度，影响氨氮硝化。因此，在二级生物处理工艺中，在出水含磷要求较严时，才考虑以化学法辅助除磷。本项目进水磷指标偏高，进水水质指标中BOD5P1001,污水的可生化性较好，正常情况下生物除磷可达到出水要求。考虑到水温较低时，生物除磷效果会受到一定影响，因此采用化学除磷方式作为污水处理厂除磷的辅助措施。422项目难点1）确保污水处理厂出水稳定地达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB189182002）的一级A标准的要求。本项目的建设主要目标是污水处理厂出水稳定地达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB189182002）的一级A标准的要求，减轻淮河流域水体的污染,并为以后再生水回用创造必要条件。2）积极稳妥地采用适宜、先进的处理技术，采用成熟、可靠的污水处理设备和设施，保证污水处理厂正常可靠安全运行，节省工程投资，节省占地，降低运行能耗和运营成本，保证运行管理与维护维修的可靠方便。3）在污水处理厂运行初期、水质水量达不到设计负荷时，一是确保污水处理厂出水稳定地达到一级A标准的要求，二是确保污水处理厂在此时的低能耗、低成本地运行，三是确保运行管理、操作调控的可靠方便。4）在污水处理厂进水水质短时间、适当幅度、偶尔超过设计进水水质指标时，确保出水稳定地达到一级A标准的要求。43处理工艺确定原则区镇污水处理厂工程污水处理规模为3万吨/日。为了达到污水处理厂高效稳定运行和基建投资省、运行费用低的目的，我们依据下列原则进行了污水处理工艺方案比较和选择。（1）技术成熟，处理效果稳定，保证出水水质达到排放标准；（2）投资低，运行费用省，以尽可能少的投入取得尽可能高的效益；（3）工艺的技术设备先进、可靠，国产化程度高，一致性好；（4）便于实现工艺过程的自动控制，提高管理水平，降低劳动强度和人工费用。44污水处理要求污水处理工艺的选择直接关系到处理后出水的水质指标能否稳定可靠地达到处理要求、运行管理是否方便、建设费用和运行费用是否节省，以及占地和能耗指标是否优化，因此，污水处理工艺方案的选择是污水处理厂运行成功与否的关键。污水处理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等多因素进行综合考虑，各种工艺都有其适用条件，应视工程的具体条件而定。选择合适的污水处理工艺，不仅可以降低工程投资，且有利于污水处理厂的运行管理以及减少污水处理厂的常年运行费用，保证出厂水水质。根据上一章节对污水水质的分析，本工程要求的污水处理程度很高，要求出水达到城市污水处理厂污染物排放标准（GB189182002）中一级A标准，对BOD5、COD、SS、NH3N、TP的去除率要求较高，因此，区镇污水处理厂工程的工艺要求不仅具有良好的脱氮除磷效果的二级生化处理，还要辅以深度处理以保证稳定出水水质。45处理工艺初分析综上所述，根据区镇污水处理厂工程的污水水质情况及处理程度，我们认为本工程对脱氮和除磷都有较高要求，并且出水满足一级A排放标准。最佳的处理工艺是二级生物脱氮除磷三级深度处理工艺。根据国家城市污水处理技术政策，结合上述分析，本项目采用活性污泥法（包括鼓风曝气池类或者氧化沟类）等生物脱氮除磷（即二级强化处理）工艺，并辅以化学除磷和沉淀过滤（三级处理，可实现环境效益和经济效益的最佳统一。46污水处理工艺方案选择461污水二级生物处理工艺选择4611二级生物处理工艺论述考虑到本项目污水处理要求和污水特点，根据以上工艺确定原则，我们认为，最佳的处理工艺是生物除磷脱氮工艺，尤其是工艺中要有或形成良好的反硝化环境，以确保TN的去除效果。近年来，常用的生物脱氮除磷（二级强化处理）工艺主要有三类第一类为按空间进行分割的连续流工艺，第二类为按时间进行分割的间歇式工艺，第三类为前两类的不同组合。1）按空间进行分割的连续流工艺按空间分割的连续流工艺是指各种功能在不同的空间（不同的池子或分隔）内完成。成熟的工艺有A2/O法、氧化沟系列工艺等。A、传统A2/O法A2/O工艺是ANAEROBIC/ANOXIC/OXIC的简称，具有同步脱氮除磷的功能。由工艺流程图可知，污水首先进入厌氧区，兼性厌氧发酵细菌将污水中可生物降解的有机物转化为VFA（挥发性脂肪酸类）这类低分子发酵中间产物。而聚磷菌可将其体内存储的聚磷酸盐分解，所释放的能量可供好氧的聚磷菌在厌氧环境下维持生存，另一部分能量还可供聚磷菌主动吸收环境中的VFA类低分子有机物，并以PHB（聚羟丁酸）的形式进水出水在其体内储存起来。随后污水进入缺氧区，反硝化菌就利用好氧区回流混合液带来的硝酸盐，以及污水中可生物降解有机物作碳源进行反硝化，达到同时降低BOD5与脱氮的目的。接着污水进入曝气的好氧区，聚磷菌在吸收、利用污水中残剩的可生物降解有机物的同时，主要是通过分解体内储存的PHB释放能量来维持其生长繁殖。同时过量的摄取周围环境中的溶解磷，并以聚磷的形式在体内储积起来，使出水中溶解磷浓度达到最低。而有机物经厌氧区、缺氧区分别被聚磷菌和反硝化细菌利用后，到达好氧区时浓度已相当低，这有利于自养型硝化菌的生长繁殖，并通过硝化作用将氨氮转化为硝酸盐。非除磷的好氧性异养菌虽然也能存在，但他在厌氧区中受到严重的压抑，在好氧区又得不到充足的营养，因此在与其他生理类群的微生物竞争中处于相对劣势。排放的剩余污泥中，由于含有大量能超量储积聚磷的聚磷菌，污泥含磷量可以达到6（干重）以上。从以上分析可以看出A2/O工艺具有同步脱氮除磷的功能。A2/O工艺流程框图在系统上，该工艺是最简单的除磷脱氮工艺，在厌氧、缺氧、好氧交替运行的条件下，可抑制丝状菌的繁殖，克服污泥膨胀，使得SVI值一般小于100，有利于泥水分离，在厌氧和缺氧段内只设搅拌机。由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖生长，脱氮除磷效果好。厌氧池A缺氧池A好氧池O二沉池污泥回流混合液回流B、氧化沟法氧化沟工艺是在传统工艺基础上，完善、发展并灵活运用硝化反硝化技术的典型工艺之一。氧化沟在流程上采用连续循环式反应池的原理，将碳源代谢、硝化、反硝化等一系列生物化学过程在一个闭合环路中连续进行，又名“连续循环曝气池”。氧化沟呈封闭的沟渠型，流态呈推流式，溶解氧形成浓度梯度，同时具有完全混合和推流的特征。氧化沟一般为低负荷设计，而且氧化沟内循环流量大，为进水流量数十倍，使反应器具有很强的稀释缓冲能力，这种均化能力带来运行稳定，耐受冲击负荷。近年来氧化沟的专利技术已达数十项，在中、小型污水处理工程中得到了十分广泛的应用，并成功地在大、中型污水处理工程中采用，且取得、积累了成功的经验。一）、传统的氧化沟工艺传统的氧化沟工艺形式较多，主要有T型三沟式氧化沟、DE型氧化沟、CARROUSEL2000型氧化沟、ORBAL氧化沟、一体化氧化沟等。上述工艺通过对空间调配、运行的时间调配等工艺手段，均能实现生物除磷脱氮的功能。但传统的氧化沟工艺普遍存在一下缺点（1）、普遍采用表面曝气设备，效率低，能耗较高曝气设备作为氧化沟处理工艺中最主要的机械设备，约占整个水处理流程中能耗的50，是影响氧化沟处理效率、能耗及稳定性的关键之一，不仅兼有充氧、推动、混合等功能，还决定着氧化沟的占地面积和基建投资。随着氧化沟处理工艺对曝气设备的要求越来越高，以及能源的日趋紧张，提高曝气设备的动力效率、降低其能耗是氧化沟法城市污水处理厂节能降耗关键，新型高效低能曝气设备的研究已经成为推动氧化沟处理技术发展和节能降耗的重要因素。曝气设备的作用主要是充氧、混合、推流（表面曝气设备）。氧化沟污水处理系统最常用的是表面曝气设备，这类设备在目前已建成的氧化沟法城市污水处理厂中，这类设备约占90。与鼓风曝气相比，不需要修建鼓风机房及设置大量布气管道和曝气头，设施简单、集中。一般不适用于曝气过程中产生大量泡沫的污水。其原因是由于产生的泡沫会阻碍曝气池液面吸氧，使溶氧效率急剧下降，处理效率降低。表面曝气机大致分为立轴式（倒伞、复叶节流新型曝气器）与水平轴式（转刷和转盘）两种。表面曝气设备的供氧动力效率普遍偏低，1520KGO2/KWH，而微孔曝气装置供氧动力效率一般为国产鼓风机国产曝气膜2633KGO2/KWH，进口鼓风机进口曝气膜3039KGO2/KWH，因此，在提供同样的供氧量的情况下，表面曝气设备的能耗要高约50。（2）、表面曝气设备相对专用的水下推进器等，推流、混合的动力效率普遍偏低。氧化沟流动能耗主要集中在沿程损失，弯道损失及导流板的能障损失；对于一般沟深不大的氧化沟污水厂，其充氧的那部分能量往往同时能维持整个循环流动的惯性力，而在沟深较大的情况下，必须以增加推动力进行弥补，也就增加了整个氧化沟的平均流速，增加了能耗。而水下推动器的开发应用很好的解决了这一问题，中上部推动和底部推动能量的分开配置，从总体上来说可以大幅度降低中上部平均流速，增加了转刷的应用灵活性。（3）、表面曝气机使氧化沟的表面和底部的流速差较大，为防止沟内流速过低、污泥沉积，要加大平均流速，过快的流速增加了水力损失、增加了能耗。沟内表、底部较大的流速差，也影响了氧气的传递和利用效率，也加大了曝气的能耗。（4）、表面曝气设备在运行过程中，将污水中大量热量散发到空气中去，损失热量即浪费能量。在北方地区的冬季运行时，降低了本来就不高的水温，进而影响了生化反应的效果，尤其是硝化、反硝化反应的效果，致使许多城市污水处理厂冬季运行时的氨氮等无法达标排放。（5）、单台表面曝气设备的充氧量的控制，主要是靠调节设备的转速，但充氧、推流、混合的效果和效率，和设备的经济转速密切关联，转速偏离高效区，也将大幅度降低设备的效率，致使节能降耗的效果不显。（6）、在实际处理水量水质低于设计能力时，表面曝气设备普遍存在充氧、推流、混合三者难以高效协调一致的难题。我国已建成的氧化沟法城市污水处理厂中，相当多的存在实际进水的水量水质低于或加大幅度的低于设计能力的现象，由于实际进水的水量和水质较低，氧化沟的实际需氧量也较低，如果不减少表面曝气设备运行的数量，将致使充氧过剩、影响生化反应的效果、能量大量浪费；如此时减少运行的曝气设备运行的数量，将影响推流、混合的效果，致使沟内流速过低、污泥沉积、溶解氧传递不好等诸多难题。（7）、氧化沟的沟形受表面曝气设备的制约很大，尤其是沟深和沟宽受限制较大，造成氧化沟工艺的城市污水处理厂占地面积过大，提高了土建的建设费用，同时浪费了大量宝贵的土地资源，尤其是在厂区地形狭窄、地质复杂、地形起伏较大的山地、河涌较多的地区，使用表面曝气设备的氧化沟建设困难、建设造价过高，影响的氧化沟工艺的推广应用。二）、微孔曝气式氧化沟工艺为了解决表面曝气设备式氧化沟的上述缺点，提高曝气设备的供氧动力效率和混合推流效率，减少氧化沟的占地面积，方便运行调节。目前，微孔曝气器水下推流式的微孔曝气式氧化沟工艺，正在受到越来越多的关注和应用。微孔曝气器多采用三元乙丙（EPDM）橡胶等材质的膜片，膜片上用机械设备或激光设备开设尺寸很小的均匀气孔，形成大小13MM的微小气泡，气泡细小、均匀，与污水的接触面积、接触时间增加，大大提高了氧气传递效率高。表面曝气设备的供氧动力效率普遍偏低，1520KGO2/KWH，而微孔曝气装置供氧动力效率一般为国产鼓风机国产曝气膜2633KGO2/KWH，进口鼓风机进口曝气膜3039KGO2/KWH，因此，在提供同样的供氧量的情况下，表面曝气设备的能耗要高约50。EPDM等膜是特殊的弹性聚合物，具有较高的抗变形性及抗撕裂指数，锁紧滑块管式曝气器大密封圈连接块小密封圈连接头高效微孔曝气器构造图曝气膜片在非曝气状态下，和其固定支撑基座之间紧密结合，具有紧固的密封作用，能有效阻止混合液进入曝气管路中，克服了穿孔管空气扩散装置易堵塞的缺点。因此，在推流式活性污泥工艺的生化反应池中得到大力推广和近期的普遍应用。微孔曝气器和推进器组合方式是两个完全独立的设备进行充氧及推进，因此可分别控制流速及溶解氧，并能够高效简单地运行操作。另外，位于寒冷地区的处理厂若采用表面机械曝气设备，则直接将低温空气作为充氧气体使用，会导致水温降低。而微孔曝气器和推进器组合方式是利用鼓风机进行充氧，它具有隔热压缩的加热效果，可防止水温降低，保证处理工艺在冬季也能够稳定进行运转。在本次设计中我们采用充氧动力效率较高的微孔曝气器；同时在池中增设潜水搅拌器承担推流混合的功能，并能更好更有效地控制反应池内的流态和泥水混合程度，并能大幅度地降低推流的能耗；还能增加了服务水深，减少了占地面积。C循环流式A2/O法循环流式A2/O法把传统的A2/O法和氧化沟法有机的结合在一起，具备了A2/O法和氧化沟法的优点。与传统的A2/O法相比（1）污水流态采用循环流式，不同于传统的推流式；（2）好氧段采用氧化沟式，而曝气方式采用底部曝气（3）更耐冲击负荷。与氧化沟法相比（1）曝气方式采用鼓风机底部曝气，充氧能力高，节能效果高于普通氧化沟的表面曝气，运行费用低。（2）由于采用了底部曝气，池有效水深可加大，减少占地面积，节省工程投资。（3）鼓风机采用变频控制，可根据好氧池氧浓度进行风量调节。A2/O反应池（循环流，底曝气）2）按时间分割的间歇式工艺序批式活性污泥法（SBR）序批式活性污泥法，又称间歇式活性污泥法，是在一座池中实现生物反应和沉淀的一种污水处理工艺。近年来，随着自控技术及监测仪表的发展，这种工艺越来越成为污水处理的主流工艺，已发展成为多种形式，主要有传统SBR、ICEAS、改良SBR、UNITANK工艺等。A、传统SBR法与按空间分割的连续流工艺不同，传统SBR工艺是在同一反应器中不同的时段分别形成厌氧、缺氧、好氧生物反应过程以及沉淀、排泥、滗水、泥水分离等过程。传统SBR工艺的特点如下生物反应、沉淀均在一个构筑物内完成，流程短、构筑物少，节省占地，造价低。承受水量、水质冲击负荷能力较强。污泥沉降性能好，不易发生污泥膨胀。对有机物和氮的去除效果好。但传统SBR工艺较难达到厌氧状态，因而除磷效果一般；需在池中增设搅拌装置，运行周期长。B、ICEAS工艺ICEAS工艺即