xx镇3000吨生活污水厂可行性方案

0XX市XX镇3000M3/D污水处理厂可行性研究方案XXXX北京科技有限公司2011年4月22日1目录前言1第一章总论311编制依据3111项目背景3112依据文件3113规范标准312编制原则513编制内容614研究结论715镇区域概况及自然条件7151城镇概况7152自然条件716供水现状及规划8161供水现状8162净水厂规划8163水厂供水范围917排水现状及规划9171排水现状9172排水规划10173污染现状1018工程建设必要性1019环境保护的法律背景11第二章污水量与工程规模1321工程服务范围1322污水水量预测13223污水处理厂规模的确定1424污水处理厂厂址的选择1425尾水受纳水体与排放标准的确定14251受纳水体14252排放方式14第三章污水处理工艺选择1531进出水质与处理程度15311设计进水水质15312设计出水水质17313设计处理程度19314水质特性分析1932污水处理工艺的比较19321常规污水处理工艺19322常用除磷脱氮工艺21323“硅藻纳米微孔污水深度处理专利技术”工艺3533污水处理工艺的确定40331处理工艺分析40332工艺方案比选4434污泥处理工艺的选择47341污泥处理目的47342污泥特性分析48343污泥处理工艺48344污泥最终处置50345沉渣回收再利用5035出水消毒513第四章推荐方案工程设计5541设计原则55411总体布局原则5542总体设计55421厂区总平面布置55422厂区竖向设计56423基础设施设计57424厂区绿化设计5743工艺设计58431工艺流程设计58432工艺单体设计5844主要指标64441总平面技术经济指标表64442主要建、构筑物65443污水厂主要设备一览表6545建筑设计66451设计原则66452单体设计66453装修标准66454建筑防火6746结构设计67461设计原则67462设计依据67463结构类型68464抗震类型6847电气设计68471设计范围68472供电电源69473计算负荷694474变、配电系统69475继电保护及控制70476操作电源70477电动机启动及控制71478电缆敷设71479防雷及接地7148仪表及自控设计71481自控系统71482仪表7349机械及通风设计74491设备选型及机械设计74492通风设计75410节能设计764101节能措施764102节能效果78第五章环境保护7951主要污染物及污染物分析79511施工期污染源分析80512营运期污染源分析8152项目实施工程中的环境影响及对策82521工程建设对环境的影响82522建设中环境影响的缓解措施8353项目建成后的环境影响及对策84531污水处理厂对周围的环境影响84532对环境影响的对策855第六章安全生产与消防8761劳动安全卫生87611主要危害因素分析87612安全卫生防范措施8962消防93621防火等级93622消防措施93第七章污水厂运行风险分析9771地震及不可抗力造成的影响9772机械故障及停电造成的影响9773有毒污染物质的冲击负荷影响97第八章工程实施与运行管理9981实施原则及步骤9982组织结构99821项目实施阶段99822项目运营阶段10083实施计划与安排10084主要履行单位的选择10085设计、施工与安装10186调试与试运行10187运行管理101871运营方式101872组织管理102873技术管理10288人员培训10289人员编制103第九章投资估算105691工程概况10592编制依据10593建设项目总投资及单位投资10694价格取定及有关取费标准10995资金筹措110第十章财务评价111101评价依据111102评价原则和评价参数1111021财务计算期1111022项目支出费用111第十一章工程效益分析117111环境效益117112社会效益117113国民经济利益118第十二章结论与建议119附件120营业执照、税务登记证、组织机构代码证、专利证书、资质证书、2006年国家重点推广技术证书、工艺设计图、效果图、实景照片、联营体设计院资料、业绩等。1前言XX镇所辖11个村农村污水排放是传统的污水排水方式，污水无序排放问题长期困扰村民，为了充分保障地下水水质，避免农业上遭受损失，提高村民的生活质量，XX镇计划建设一座污水处理站及配套管网。污水出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB189182002）一级A标准。针对XX市XX镇考察的具体情况及污水的特点，对污水管网及污水处理方案的技术论证和经济分析，推荐污水管网采用雨污合流的方式，污水处理厂采用“硅藻纳米微孔污水深度处理专利技术”工艺，出水排入就近水体。本设计方案中选用了现今实用的“硅藻纳米微孔污水深度处理专利技术”工艺，工程总投资仅为550万元，一期3000吨/D主体工程仅占地仅为122亩，直接运行费不超过04元/吨水。本工程建成运行后将给XX市XX镇地区带来良好的环境、社会和经济效益。本可研报告在充分调查研究、掌握现状和必要的试验、勘察工作的基础上，对本项目的建设必要性、技术可行性、经济合理性、实施可能性以及工程的规模、标准、工艺、投资等进行综合性的研究和论证，对不同方案进行比选，提出推荐方案，以作为有关领导部门决策的参考，以及项目环境评价、初步设计和施工图设计的依据。在可行性研究报告文件的编制过程中，得到了XX市XX镇政府、XX市环境保护局等相关部门的大力支持、配合和指导，在此表示诚挚的谢2意。34第一章总论11编制依据111项目背景项目名称XX市XX镇污水处理厂项目地点XX市XX镇XX村高速公路南项目承办单位XX市XX镇主管部门XX市XX镇人民政府112依据文件1设计委托书及设计合同2中华人民共和国水污染防治法（2008年2月）3、中华人民共和国环境保护法（1989年12月）4、中华人民共和国水污染防治实施细则（2000年3月）5、XX市XX镇地形新路网图11113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GB5028298；4城市排水工程规划规范GB503182000；5室外给水设计规范GBJ13861997年版；6室外排水设计规范GBJ14871997年版；7建筑给水排水设计规范GB500152003；58城镇污水处理厂污染物排放标准GB189182002；9污水综合排放标准GB89781996；10污水排入城市下水道水质标准CJ30821999；11地表水环境质量标准GB38382002；12环境空气质量标准GB30951996；13水污染物排放标准GB442689；14城市污水处理厂污水污泥排放标准CJ302593；15农用污泥中污染物控制标准GB428484；16鼓风曝气系统设计规程CECS9797；17城市污水生物脱氮除磷处理设计规程CECS1492003；18城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准CJJ3189；19城市污水处理厂运行、维护及其安全技术规程CJJ6094；20城市污水水质检验方法CJ/T511999CJ/T791999；21泵站设计规范GB/T5026597；22厂矿道路设计规范GBJ2287；23工业企业噪音控制设计规范GBJ8785；24工业企业总平面图设计规范GB5018793；25建筑设计防火规范GBJ16872001年版；26给水排水工程构筑物结构设计规范GB500692002；27给水排水工程管道结构设计规范GB503322002；28室外给水排水和热力工程抗震设计规范TJ3278；29建筑抗震设计规范GB500112001；630构筑物抗震设计规范GB5019193；31建筑结构设计统一标准GBJ6889；32建筑结构荷载规范GBJ987；33混凝土结构设计规范GB500102002；34砌体结构设计规范GB500032001；35建筑桩基技术规范JGJ9494；36建筑地基基础设计规范GB500072002；373110KV高压配电装置设计规范GB5006092；38工业建筑防腐蚀设计规范GB5004695；39电动装置的继电保护和自动装置设计规范GB500692；40供配电系统设计规范GB5005295；4110KV及以下变电所设计规范GB5005394；42低压配电装置及线路设计规范GB5005495；43民用建筑电气设计规范JGJ/T92；44建筑防雷设计规范GB5005794；45爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB5005892；46其它相关的国家标准、规范、规程、文件、手册及文献资料。12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从实际情况出发，在区域总体规划的指导下，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，使工程建设与区域的发展相协调，既保护环境，又最大程度地发挥工程效益。73充分利用已建的排水设施；4根据设计进水水质和出厂水质要求，选用技术先进成熟、处理效果好、运行稳定可靠、高效节能、经济合理的污水处理工艺，确保污水处理效果，减少工程投资及日常运行费用。5妥善处置污水处理过程中产生的栅渣、污泥，避免二次污染；6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；7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。8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。9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污水处理厂。10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。13编制内容本可行性研究报告编制内容为XX市XX镇生活污水处理厂（一期规模3000吨/日）厂区工艺设计、总图设计、建筑设计、结构设计、电气设计、自控设计、给排水设计、通风设计及投资估算、资金筹措、经济评价。814研究结论本设计方案在调查研究的基础上，对本项目的建设必要性、实施可能性以及工程的规模、投资等进行综合研究、论证。规划区内主要用水为处理镇区内及周边地区规划范围内的污水，预测污水量为3000M3/D。3000M3/D污水厂工程总投资仅为550万元，经财务评价，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。15镇区域概况及自然条件151城镇概况XX镇位于石家庄市区东部，紧邻石家庄市经济技术开发区。镇区西距石家庄市中心15公里，307国道、石德铁路、石黄高速公路分别从镇区通过，石黄高速在镇域东部设有出入口。全镇辖11个行政村，镇域面积34平方公里，耕地41万亩，人口33万。我镇是河北省文明乡镇，镇政府驻地XX村先后三次被中央文明委授予“全国文明村”称号。2009年，全镇实现工农业总产值716亿元，同比增长178；农民人均收入达到7560元，增长80；财政收入达到5500万元，同比增长325。152自然条件1、地形位置XX镇境内河流属海河流域子牙河水系，过境河流主要有滹沱河、石津总干渠以及排水沟渠汪洋沟。92、气象条件XX镇属暖温带，半湿润季风大陆性气候。3、气温年平均气温129，极端最高气温427，最低气温265，1月最冷，平均气温2746；7月最热，平均气温265269。无霜期平均194天，最大冻土厚度053米。4、降水量年平均降水量537MM，年最大降水量1044MM，降水多集中在7、8月份，占全年总量降水量的59。5、风向主导风向为东南风（夏季），主导风向频率12，次为西北风（冬季），次风向频率10。6、地质及地震根据中国地震参数区划图（GB183062001）及建筑抗震设计规范（GB500112001），XX市XX镇抗震设防烈度为7度。16供水现状及规划161供水现状供水现状2009年XX镇总人口48010人，其中镇区15300人，用水普及率达100，人均用水指标150L/D。162净水厂规划供水量预测根据城市给水工程规范及相规范，给合现状用水情况确定用水指标，镇用水量预测采用综合人均水用指标，镇区人均用水10量200L/人D，镇域人均用水指标120L/人D，镇区及镇区外居民点日用水量达到096万M3，至规划期末XX镇日用水量达545万M3。163水厂供水范围满足近期和远期，城镇内及周边地区居民生活用水和工业用水量，保障人民和企业的用水需求。17排水现状及规划171排水现状生活污水排放量预测根据现状调查，目前居民用水量约为80L/人D，今后随城镇生活条件的提高，人均生活用水量将逐步提高。根据镇区人口、用水量、排水系数计算生活污水排放量预测，计算公式如下，预测结果见表。W生排W0PTX/107式中W生排镇区生活污水排放量，单位万T/AW0用水指标，单位L/人D，P镇区人口，单位人，T计算时间，取365天，X污水排放系数，取用水量的80XX镇镇区生活污水排放预测单位万T/A年份用水指标镇区人口污水排放系数污水排放量201080190008044384201510024000807008202012030000801051211172排水规划XX镇生活污水处理项目设计XX村、小丰村、XX村、台西村、庄合村、故献村、双庙村7个村项目。管网工程全长37700米，其中村外排水主管网工程全长6600米，全部采用D1000钢筋混凝土管；村内管网铺设工程全长31100米，全部采用D700钢筋混凝土管。173污染现状由于XX市XX镇没有完善的污水收集系统，生活污水直接排入道路边沟、天然溪流、河里。部分生活污水长期随意排放，导致部分街区地域生活环境较差，已经严重影响了镇容和环境卫生，对人民的身心健康带来了不利影响。污染重点是城镇生活污水的排放。水资源污染给水环境带来了较严重的影响，河道污染增加了开发利用当地地表水资源的难度。随着经济的发展，人口的增加，生活污水水量不断增加，污水中的污染物质，若不经处理直接排入水体，势必造成环境污染。18工程建设必要性随着XX市XX镇经济建设的快速发展、人口的不断增加，人民用水量也不断增加，污染负荷随之加剧。长期以来，一些污水未经处理直接排放必定造成周围受纳水体的污染日趋严重。尽快减轻和消除污水对周围河流的污染，尽早建设XX市XX镇污水处理厂工程，是改善镇区水环境质量状况的当务之急。总之，XX市XX镇污水处理厂工程的兴建将明显改善城镇生态环境，极大促进XX镇地区的污水治理力度，有利于树立XX市XX镇的整体形12象，推进城镇化进程的步伐，并且具有良好的环境效益和社会经济效益。因此，建设本工程是十分必要的。19环境保护的法律背景随着人类文明的进步和社会经济的发展，人类已逐步认识到环境保护和污染控制对繁荣经济、稳定社会的重要性。在我国，环境保护已作为一项基本国策，受到了全社会和各级人民政府的重视。中央人民政府和相关的管理部门颁布了一系列的法律、法规及政策，以保证这项基本国策的执行。与城市污水处理相关的现行法律、法规及政策如下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13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。14第二章污水量与工程规模21工程服务范围本工程服务范围为XX市XX镇及周边地区。近期和远期的服务人口分别为23000人和48000人。22污水水量预测1、生活污水（1）综合生活用水标准近期130L/人D远期140L/人D（2）生活用水量近期Q生1301230001000100000299104M3/D远期Q生1401480001000100000672104M3/D（3）生活污水量近期Q生0299090269104M3/D远期Q生0672090605104M3/D2、工业废水工业废水由企业自建的污水处理厂处理，出水不进入本污水处理厂。3、综合生活污水近期Q综Q生Q工0269104M3/D远期Q综Q生Q工0605104M3/D154、总水量本可研报告中间近期规模030104M3/D本可研报告中间远期规模060104M3/D本次设计只针对一期日处理3000吨规模。23污水处理厂规模的确定根据上述XX市XX镇污水处理厂的预测结果，污水处理厂的近期处理规模拟定为3000M3/D。24污水处理厂厂址的选择污水处理厂厂址的选择与城市总体规划、污水管网的布局、污水的走向、地形地貌及处理后污水的出路等因素均有密切的关系。XX市XX镇污水厂拟建于镇区东部，处理XX市XX镇及周边地区污水。征地面积07公顷。25尾水受纳水体与排放标准的确定251受纳水体本工程处理处理后的尾水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB189182002）中的一级A标准，尾水经排水沟直接排入石津灌渠。252排放方式由于XX镇地处北方，年降水量及降水时间较短，单独设置雨水管道，实施雨污分流，从经济上讲导致投资提高，但雨水管道使用效率偏低，总体上讲是不可取。采用合流制管道投资少，成本低，管道常年使用。本工程针对XX市XX镇实际，因地制宜，采用合流制管道设计，可16满足要求。第三章污水处理工艺选择31进出水质与处理程度本设计方案中除特殊说明外，水质指标中均以COD代表CODCR、BOD代表BOD5、TN代表TKN。311设计进水水质1、现状污水水质分析XX市XX镇范围小，人口相对较少，生活污水排放量也较少，再加上各项技术水平和工作条件有限，不具备长期跟踪测量水质的条件。因此，无法提供详细的水质实测资料。现根据设计规范提供的每人每天主要污染负荷量，再参考XX市XX镇实测生活污水水质，分析近、远期城镇生活污水水质。就可得出近、远期城市污水进厂污水水质，确定本工程设计进厂污水水质。2、典型生活污水的水质参照给水排水设计手册（第五册），典型城镇污水个污染物浓度值为SS100350MG/L；CODCR150350MG/L；BOD5100300MG/L；NH3N2050MG/L。XX市XX镇经济迅猛发展，人民生活水平较高，镇区内没有矿工企业。设计中可考虑XX市XX镇污水处理厂的进水水质为典型的生活污水。3、周边地区污水处理厂进水水质17由于XX市XX镇水质监测资料较少，而XX市XX镇人民的生活水平、生活习惯于周边经济发展较好的城镇相近，周边城镇污水处理厂进水水质资料可以借鉴和参考。所以本设计根据周边城镇污水处理厂实测数据并结合国内类似城市的污水水质情况进行预测。周边已运行的部分污水厂实际进水水质见表31。表31数据表明，我国北方城市污水处理厂进水浓度普遍较低，BOD5普遍低于100MG/L，即使污水处理厂已运行多年也不例外。表31周边部分污水厂进水水质表项目污染指标污水厂BOD5MG/LCODMG/LSSMG/LTNMG/LNH4NMG/LTPMG/L天津市东郊污水处理厂30050040055458天津市咸阳路污水处理厂220400230403迁西县污水处理厂1503302503544、污水处理厂进水水质拟定根据工程前期调研情况，本次工程的进水水质暂未进行监测，具有极大的不确定性。具体原因是管网尚未完善，目前没有正式的监测资料及运行资料，建议对镇区污水水质进行进一步的检测。鉴于工程实施的紧迫性，参照国家设计规范、相类似污水处理厂设计经验结合现有的水质监测数据，推测XX市XX镇污水处理厂进水水质。主要依据为生活污水处理厂进水水质。根据污水设计水质标准，参照典型生活污水的水质及周边城市已建污水处理厂进水水质情况，考虑到XX市XX镇属于经济发达地区，生活18水平较高。按此原则确定XX市XX镇污水处理厂的进水水质如下（由业主核对是否正确）312设计出水水质污水处理厂对污水中主要污染物的处理程度是确定污水处理工艺的基本依据，其确定方法大致可分二种其一，是通过受纳水体的环境容量求的合理的主要污染物质排放控制参数，依次制定地方或水域的排放标准，再依据上述标准计算确定污水中主要污染物质的处理程度。这种方法可以合理充分的利用水体本身的环境容量资源，寻求与之相适宜的处理途径，获得最为经济的工程建设方案，最大限度的降低污水处理成本。其二，是根据国家颁布的有关水体环境质量标准和相应的污水排放标准确定处理程度。对于本工程而言，污水处理项目指标CODGR350MG/LBOD5200MG/LSS200MG/LNH3N35MG/LTP4MG/LTN40MG/L19后排入就近水体石津灌渠，虽然石津灌渠相对来说具有较大的环境容量，但是石津灌渠是沿岸居民的水源地，必须加强保护。因此，不符合使用上述第一种方法的条件，故采用第二种方法进行污水处理程度的确定。根据GB189182002城镇污水处理厂污染物排放标准要求和2006年5月8日，国家环境保护总局公告2006年第21号，关于发布城镇污水处理厂污染物排放标准（GB189182002）修改单的公告。4122修改为城镇污水处理厂出水排入国家和省确定的重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域时，执行一级标准的A标准，排入GB3838地表水三类功能水域（划定的饮用水源保护区和游泳区除外）、GB3079海水二类功能水域时，执行一级标准的B标准。本厂出水排入就近水体石津灌渠，石津灌渠属重点流域。因此确定XX市XX镇污水处理厂出水水质为一级A标准。一级A标准要求城镇污水处理厂基本控制项目最高允许排放浓度为项目指标CODGR50MG/LBOD510MG/LSS10MG/LNH3N5（8）MG/LTP（以P计）05MG/LTN15MG/L20注括号外数字为水温12时的控制指标，括号内数字为水温12时的控制指标。综上所述，结合国家规范和标准，确定XX市XX镇污水处理厂出水主要污染物水质指标为313设计处理程度根据污水处理厂进水污染物浓度和要求出水水质指标，XX市XX镇污水处理厂的污水进出水水质及污染物去除率如表32所示表32设计进、出水水质及处理程度对照表项目水质控制项目MG/L设计进水水质设计出水水质设计处理程度1化学需氧量COD350508572生化需氧量BOD20010953悬浮物SS20010964氨氮以NH3N计355（8）8577725总磷以P计4058756总氮（以N计）40156257PH无量纲69_项目指标CODGR50MG/LBOD510MG/LSS10MG/LNH3N5（8）MG/LTP（以P计）05MG/LTN15MG/LPH69218大肠菌群个/L103314水质特性分析污水采用生物法处理工艺，特别是具有脱氮除磷功能的工艺，对进水中污染物质的配比和平衡有较高的要求，水质特性的分析确定对工艺设计有很大的影响。32污水处理工艺的比较321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，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二级处理。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。22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GBJ14871997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表33污水处理厂常规污水处理工艺的处理效率表处理效率处理级别处理方法主要工艺SSBOD一级沉淀法沉淀40552030生物膜法初次沉淀，生物膜法，二次沉淀60906590二级活性污泥法初次沉淀，曝气，二次沉淀70906595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23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。322常用除磷脱氮工艺3221A2/O工艺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。24A2/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NO3N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。3222改良A2/O工艺为了解决A2/O工艺中存在的问题，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25艺工艺流程如下图所示，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2030MIN，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。该工艺简易运行，在厌氧池中分出一格作回流污泥反硝化池即可。3223分点进水倒置A2/O工艺为避免传统A2/O工艺回流硝酸盐对厌氧池放磷的影响，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3050的进水，50150的混合液回流均进入缺氧段，停留时间为13H。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，污泥浓缩可较好氧段高出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。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26好氧段，用隔墙分开，为推流式。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。3224UCT工艺UCT工艺的流程见下图所示，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NO3N回流至厌氧段干扰磷韵厌氧释放，而降低磷的去除率。回流污泥带回的NO3N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。3225SBR工艺序批式活性污泥法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27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28KS、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。表34SBR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工艺缺点如下（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。29（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。3226改良型SBR工艺MSBRMSBR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AQUAAEROBICSYSTEM，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系统的运行原理污水进入厌氧池，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。反硝化后的污水进入好氧池，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15Q回流量的条件下进行起反硝化、硝化，或起静置预作用。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15Q的回流量，以便进行流分的反硝化。30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。CMSBR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24G/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15Q回流至缺氧池，15Q通过SBR池回流至污泥浓缩池，1OQ通过SBR池沉淀排出，因此好氧池内流向较紊乱，如何控制10Q从沉淀段排出是有问题的。31EMSBR工艺各池传动机械设备多，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。3227一体化UNITANK工艺一体化UNITANK污水处理工艺是由比利时SEGHERS公司提出的，该丁艺是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，还可像传统活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，如下图所示。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重功能，既作曝气池，也作沉淀池，两池上还设有固定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。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32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，有机物得到进一步降解，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，污水由右向左流7运行过程相同。33与SBR相比，UNITANK系统主要有以下改进AUNITANK系统在恒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使用，其结构因而变得更加紧凑；恒水位系统中可以使用表曝村L，出水堰的构造也更加简单不需要浮式出水堰，而恒水位条件下的土建设计过程中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”占地大的缺点，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。3228BAF工艺现代曝气生物滤池是在生物氧化基础上，引入自来水处理过滤工艺原理基础上发展起来的一种新工艺，在80年代初出现在欧洲，主要是在一级强化理处基础上将生物氧34化与过滤结合在一起，滤池后可不设二次沉淀池，通过反扑洗再生，实现滤池周期运行。由于其性能良好，应用范围逐渐扩大，个90年代已日趋成熟，在污水二、三级处理领域中BAF曝气生物滤池发展很快，其中BIOSTYR向上流生物滤池是近年来在欧洲发展起来的新一代生物膜污水处理技术。最近十年世界上已有多个国家和地区建成超过70个BAF同类型的污水处理厂。其中规模最大的达到41M3DBAF工艺属生物膜法，生物膜法主要特点是微生物附着在介质“滤料”表面，形成生物膜，污水同生物膜接触后，溶解的有机污染物被微生物吸附转化为H20、C02、NH3和微生物细胞物质，污水得到净化。采用鼓风曝气系统结合污水充氧。溶解的有机污染物转化为生物膜，生物膜经反冲洗脱落下来，从系统中去除。BAF反应池是一种高负荷滤池。微生物附着于全浸没在水中的球形颗粒滤料上。由于BAF过滤，能有效的截留水中的悬浮物，经BAF生物滤池处理过的水，不再需要进行专门沉淀处理。减少了污水处理设施的占地和投资。但是BAF生物滤池对进水性质有一点要求，进水中悬浮物一般要小于60MGL，故要加前处理设施，同时对出水水质要求较高时还要加混凝沉淀池。3229氧化沟工艺氧化沟又名氧化渠，因其构筑物呈封闭的环形沟渠而得名。它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35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。氧化沟的水力停留时间长，有机负荷低，其本质上属于延时曝气系统。以下为一般氧化沟法的主要设计参数水力停留时间1040小时；污泥龄一般大于20天；有机负荷005015KGBOD5/KGMLSSD；容积负荷0204KGBOD5/M3D；活性污泥浓度20006000MG/L；沟内平均流速0305M/S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、三沟式氧化沟。1卡罗塞尔氧化沟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。最近DHV公司又开发了卡鲁塞尔2000型，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。卡鲁塞尔氧化沟的缺点是池深较浅，一般为40M，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36潜水推流器提供额外动力。2双沟式DE型氧化沟和三沟式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，实现硝化过程，由于周期性的变换进、出水方向需启闭进出水堰门和变换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