西部发达地区某水质净化厂设计项目建议书

处理水量污水量1.2万m3/d。设计水质及标准设计进水水质1）晴天进水水质晴天时水质净化厂进水均来自于污水管涵收集的污水，参照周边污水厂资料以及相关工程，确定设计进水水质如表4.3-4所示。表4.3-4晴天进水水质分析表单位：mg/L污水厂名称进水类别CODcrBOD5SSTNNH3-NTP备注**污水处理厂设计进水30015022035256一、二、三期设计进水实际进水33820825546325一、二期2009年实际进水**污水处理厂设计进水35015035040303三期设计进水实际进水28913422332203一、二期2015年实际进水平均值31916126238274本工程选取设计值320160250352552）雨后进水水质雨后水质净化厂进水主要包括从污水管涵分流的污水及调蓄设施收集的雨季混流水。根据前述截流调蓄规模分析及处理水源分析，本设施雨后进水水源组成及水质如下表所示：表4.3-7**水质净化厂雨后进水水质分析表单位：mg/L进水来源水量类别水量规模单位CODcrBOD5SSTNNH3-NTP备注调蓄池初小雨水4500m312060400630.5各水质指标参考重庆地区雨水径流污染物指标均值溢流污水195m332016025035255各水质指标根据晴天进水水质分析表提升至设施的水体4695m3/d12864394740.7调蓄池水量按1d处理完污水干管生活污水7305m3/d32016025035255各水质指标根据晴天进水水质分析表设施预处理总进水12000m3/d24512330624173考虑当前甚至将来一段时间水质净化厂实际进水中部分水来自库尾调蓄池截流的初小雨混流水，水质波动幅度较大（19%~39%），因此核心处理工艺应选择耐冲击负荷的工艺，确保出水水质稳定达标。远期随着片区正本清源工程的进行，水质浓度会适当提高。设计出水水质水质净化厂排放水体及出水水质要求由受纳水体的功能区划决定。水体功能区划是区域水资源和水环境保护的宏观控制指导性准则。本水质净化厂出厂水一部分作为再生水，用于市政用途（待将来市政再生水管网完善后，同时有再生水使用需求），大部分通过管道作为盘溪河流域河湖的景观补充水。根据本工程目标：项目的各水系化学需氧量（CODCr）、氨氮（NH3-N）、总磷（TP）、溶解氧（DO）均达到《地表水环境质量标准(GB3838-2002)》的Ⅳ类标准，本水质净化厂设计出水水质目标为：主要指标能够达到Ⅳ类水标准（TN除外）。见表4.3-8。表4.3-8出水水质表（单位：mg/L）项目CODCrBOD5SSTNNH3-NTP溶解氧粪大肠菌群数(个/L)出水标准30610151.50.33500Ⅳ类标准306—1.51.50.332×104去除率本次设计进出水水质及去除率见下表4.3-11：表4.3-11设计进出水水质表mg/L项目CODcrBOD5SSTNNH3－NTPDO晴天设计进水水质32016025035255--雨后设计进水水质24512330624173--设计出水水质30610151.50.33晴天去除率(%)≥91.00≥96.00≥96.00≥57.00≥94.00≥94.00---雨后去除率（%）≥88.00≥95.00≥97.00≥38.00≥91.00≥91.00--污泥处理标准污泥处理以减量化为主，每万吨污水产生污泥应不高于全市污泥处理厂平均污泥产量，污泥经脱水至含水率60%后外运，由特许经营者进行无害化处置。臭气处理标准根据本项目环评要求，大气污染物排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）二级标准。表4.3-12厂界废气排放最高允许浓度废气指标排放浓度氨硫化氢臭气（无量纲）甲烷（厂区最高体积浓度％）废气浓度（mg/L）1.50.06201环境保护标准厂区绿化覆盖率≥45%，减少对周边环境的影响；在施工期间噪声执行《建筑施工场界环境噪声排放标准》（GB12523-2011）的排放限值：昼间≤70分贝，夜间≤55分贝；运营期间厂界噪音执行《工业企业厂界环境噪音排放标准》（GB12348-2008）中的2类标准，白天≤60分贝，夜间≤50分贝，采取有效措施确保厂界噪声达标。设施布置形式分析地下布置的优越性分析目前，随着污水处理技术和地下空间开发技术的发展，特别是地下连续墙挖槽机、大型混凝土输送泵、大型钻孔机的使用，地下水质净化厂建造规模、质量及施工速度不断提高，现代科技发展为地下水质净化厂的建设提供了强大的技术保障。地下水质净化厂的投资成本较高，但针对可利用土地资源日趋减少的城市，地下水质净化厂建设优势凸显。一般来说，若综合考虑水质净化厂建设成本和周边土地价值，地下和地面水质净化厂的造价可能相差无几；同时地下建筑还具有受气候影响较小、节能效果好、运营费用低的经济优势；如果再考虑环境价值，地下水质净化厂的“性价比”明显要高于地面水质净化厂。经分析，地下水质净化厂相比地上水质净化厂，具有如下优点：1）二次环境污染几乎消除由于处于地下全封闭管理，地下式水质净化厂对产生的臭气进行全面处理，对环境和城市居民生活基本不产生影响。地下式水质净化厂的主要设备均处于地下，机械的振动和噪声对地面建筑和居民不会产生影响，有效避免噪声对周围居民生活与工作的影响。2）结构紧凑、节省土地资源在地下水质净化厂设计中，考虑到地下空间和投资的限制，构(建)筑物设计都比较紧凑，技术上也尽量选用占地面积小的处理工艺。此外，地下式水质净化厂无需考虑过多的绿化及隔离带等要求，节约占地面积。根据现有工程经验，地下水质净化厂的用地指标一般控制在0.4m2/t左右，而同等出水标准的地面水质净化厂则达到0.8m2/t。土地资源的节约在土地紧缺的城市尤显重要。3）有利于水质净化厂稳定运行水质净化厂二级生物处理工艺的最佳温度为20~35℃，但地上水质净化厂的水温会随着环境温度变化而变化，尤其是我国北方地区水质净化厂在冬天会受气温影响。地下式水质净化厂由于池体下沉并密封，除受污水水质条件的影响以外，基本不受外部环境因素的影响，特别是地下常年温差较地面温差小，水温比较恒定，有利于各种污水生物处理工艺的稳定运行。4）上部空间利用方式灵活土地利用效率高，环境友好。地下式水质净化厂由于只有部分辅助建筑物建在地面，占用土地资源很少，节省城市开阔空间，不会使周边土地贬值，确保周边区域的未来发展。地下式水质净化厂上部空间，可用于绿化、公园等公益事业，也可用于商业开发，还可为市民提供一个环境保护科普及参观的示范基地。地下布置的可行性分析1）地形地质可行性重庆市主城是著名的山城，地形复杂，高差较大，尤其是在山地或沿江区域难以找到平坦的用地，本工程建设范围内亦是如此。因此，结合流域内山地地形，采用地下或半地下的方式进行建设，可有效减少土石方量，减小施工难度。同时，结合地形错落有致地布置各级污水处理构筑物，还可有效减少水质净化厂运行过程中的动力消耗。另外，充分利用地形，在顶部错落有致布局配套建设公共绿地、绿化工程或建筑小品，还可改善水质净化厂周边总体风貌，丰富城市景观。另一方面，流域内地层多为红色砂页岩，其次为三叠系和古生介二叠系砂页岩，强度均较高，在流域内建立地下式水质净化厂具有有利的地质条件。2）用地规划可行性地下式水质净化厂具有占地小优点。广州京溪污水处理厂采用占地小的全地下式，只需常规污水处理厂用地的1/5，昆明市第九、第十污水处理厂只需常规污水处理厂用地的1/3。占地小的地下式方案最终能够在寸土寸金的盘溪河流域城市居住区内落实水质净化厂的选址，实现用地规划调整和污水规划调整的可行性。3）居民接受可行性地下式环境友好性易于获得周边居民的接受和支持。地下式水质净化厂能最大可能地兼顾“治污”与“污染”的矛盾，在治理区域污水的同时，保持良好的厂区地面环境，同时也让紧邻小区远离臭气、噪音等污染，清澈的尾水又补充河道，全方位地创造更好的环境。我国已建成的许多地下式水质净化厂地面作为厂区绿化、小区花园、城市公园、休闲健身场地、停车场、道路、活水公园等多种用途。4）企业支持可行性地下式水质净化厂理念更好地契合周边地块开发建设理念，与周边小区环境兼容，易于获得周边开发企业的支持，实现多赢及利益共享。如位于中心城区的昆明市第九、第十污水处理厂周边建筑密集，因地下式方案用地节省、地面景观与周边地产开发的地面环境相协调等显著优点，最终促成昆明市政府、业主与房产商的成功谈判合作，打破多年用地僵局问题，实质性地推动了两座地下式水质净化厂建设。如今，这两座地下式水质净化厂建成后的地面为城市公园，成为周边居民小区花园和休闲场所。5）技术支持可行性现有污水处理技术、地下空间建造技术和管理技术已完全满足地下式水质净化厂的设计、建设、运行。例如，广州市京溪污水处理厂已投产6年多，运行良好，社会反响较好。目前，我国数十座地下式水质净化厂相继成功建设和运行，均表明地下式水质净化厂相关技术方面不存在壁垒。而且，随着技术不断进步，地下式水质净化厂将越来越体现更好的经济可行性。地下布置的适应性分析1）与盘溪河流域城市发展需求的适应性自两江新区成立以来，盘溪河流域城区建设迅猛发展，造成污水量剧增，已接近规划控制容量。已有盘溪河沿河污水转输系统远远不能满足城市扩张的要求，经常发生污水溢流污染盘溪河的情况，严重影响盘溪河流域城市环境；而流域下游污水干管和污水处理厂均已满负荷且难以扩容，与城市继续发展的矛盾越来越尖锐；急需在流域上游新建分散式水质净化厂，单独处理上游城市污水，以大大减轻难以改造的下游污水收集和处理系统负荷。但上游新增污水处理设施受土地紧缺与居民强烈反对的双重约束；此时，为突破土地紧缺与居民强烈反对的双重约束，建设占地小、环境好的全地下污水处理厂成为被动选择，甚至是唯一选择。2）与盘溪河流域经济发展水平的适应性预期未来，地下式水质净化厂将从一种技术选择发展为一种发展趋势，是前瞻性建设高标准污水处理厂的体现。对于经济条件较好的两江新区盘溪河流域，将地下式水质净化厂的建设从“被动”转变为“主动”，是从城市规划层面超前谋划地下污水处理设施的体现，可提前实现地下污水处理设施建设与城市发展和周边居民宜居生活环境打造等多种需求的共赢。3）与流域内公共设施结合开发的适应性地下式水质净化厂除了常规的治污价值外，其综合功能也大大升级，包括土地价值、环境价值、艺术价值、公共空间价值、外延城市综合体价值等。地下、地面土地利用效率提升，大大加强了人的参与性、亲和性，进而改善厂外周边环境，盘活周边土地价值。现有地下式水质净化厂的成功应用已充分表明，地下式水质净化厂可以完全融入城市开发，与城市公园、市民休闲娱乐、运动场地、市政公交、社会停车等设施有机结合，彻底改变人们过去对水质净化厂避之不及的固有观念，利于城市区域整体开发，其综合价值远远超过传统水质净化厂本身的治污价值。其打造的综合功能“市政设施群”，有利于实现城市用地性质的跨界和融合，是未来“城市精细化设计”的一个方向。地下布置的形式比较地下式水质净化厂根据厂房的布置形式，可分为半地下式与地下式两种。其中半地下式可分为单层加盖半地下式、双层覆盖半地下式，地下式可分为全地下式及洞穴式。各种布置形式典型图如下图所示，各种布置形式比较如下表所示：单层加盖半地下式双层覆盖半地下式全地下式洞穴式图4.3-12地下式水质净化厂可供布置形式表4.3-13半地下式、地下式结构布置形式分析比较表比较项目单层加盖半地下式双层覆盖半地下式全地下式洞穴式结构形式特点特征建于地下，部分露出地面。对主要构筑物顶部单层加盖建于地下，操作平台基本与地面持平。顶部双层加盖，上部空间可充分利用顶部双层加盖并全部埋于地面以下。地面利用方便，可绿化或其他设施建设将部分或全部污水主体处理构筑物设置在开挖或已有的山体隧洞内，适合多山城市土地利用及操作管理土地利用仅对部分池体进行加盖，竖向空间利用有限，土地资源的效益不显著对上部进行整体加盖，竖向空间得到有效利用，土地资源效益显著地下空间和地面得到有效利用，土地资源效益显著有效利用岩洞的内部空间，土地资源效益显著操作管理构筑物顶部加盖后设工作平台，设备在露天检修、维护、安装设备、构筑物位于室内，操作管理工作条件好。上盖屋顶设起吊设备，便于检修、维护、安装设备、构筑物位于室内，操作管理工作条件好。设有工作平台和起吊设施，但受地下空间限制，设备的检修、维护、安装受到一定影响设备、构筑物位于室内，操作管理工作条件较好。设有工作平台和起吊设施，但洞穴空间受限，设备的检修、维护、安装受到一定影响人员和车辆出入厂区设有道路和楼梯，构筑物顶部局部设通道厂区设有道路和楼梯，构筑物顶部设有通道设有地下通道，下部空间设有道路和楼梯虽然空间受限，但洞穴内设有专门通道，供人员和车辆进出海绵城市建设可绿化区域仅厂区地面扣除构（建）筑物区域及加盖构筑物的部分区域，可用面积一般厂区地面扣除构（建）筑物区域及污水厂上部加盖区域，可用面积多厂区地面可用面积多外部山体自然区域，可用面积一般海绵元素运用及景观效果厂区地面和局部构筑物顶部有绿化景观，配合海绵元素，效果稍好构筑物上部整体加盖覆土绿化，海绵元素运用多，景观效果好厂区地面充分利用，海绵元素运用多，景观效果好处理设施位于山体洞穴内，外部景观取决于山体通风采光及除臭通风换气部分位于地面上，通风换气较容易构筑物部分位于地面上，上盖四周敞开，通风换气较容易需采用专用的风道及通风口对地下空间进行通风换气，设备设施较复杂需采用专用的风道及通风口进行通风换气，要求高，设备设施较复杂采光照明自然采光构筑物部分位于地面上，利用自然光进行照明构筑物位于地下，需配置一定的人工照明构筑物位于洞穴内，需配置一定的人工照明除臭及对周边环境的影响进行密闭除臭，但仍对周边环境有一定影响进行密闭除臭，厂区上部加盖后覆土绿化，对周边环境基本无影响构筑物建于地下，对周边环境基本无影响，厂区及周边环境改善带来土地增值效益显著构筑物建于洞穴内，对周边环境基本无影响工程施工及投资施工要求常规施工开挖不深，施工相对容易深基坑开挖，施工复杂，对设计和施工要求高山体隧洞内施工，施工复杂，对设计和施工要求高总投资一般较高高高运用案例在建或已运行多较多较多国内在建1座，香港和国外较多综上分析，地下式水质净化厂具有对周围环境影响小、环境协调性强、节约土地资源等诸多优点，通常在对用地、出水水质、环境影响等要求较高的地方采用。地下式污水处理厂还具有良好的密闭性和稳定的温度环境、有较强的防灾减灾优越性；但另一方面，地下式水质净化厂对设备性能、质量要求较高，施工难度一般也较大且复杂;对采光、通风、除臭、消防、防洪(涝)、防潮等要求也较高，因此地下式水质净化厂往往一次性投资较高，但其使用寿命较长。因此，本工程水质净化厂采用地上式或地下式方案，应综合考虑地区经济发展水平、城市发展需求、设施标准定位、土地制约因素、环境约束条件等各个方面，在各个因素中寻求特定区域、特定时期的“平衡点”。总之，应贯彻“因地制宜”原则，结合流域的特点选择。从土地利用效益、环境友好性、生态海绵性方面考虑，暂时推荐本工程水质净化厂可考虑全地下式及双层覆盖半地下式两种布置形式，具体布置形式结合各设施的布置条件确定。工艺比较及论证工艺设计原则1）对所需去除的污染物有较高的处理效率，具有国内外先进水平的工艺；2）具有很强的抗冲击负荷能力，出水水质稳定性高；3）工艺成熟，具有足够的设计及运行经验以资借鉴；4）基建投资省和运行费用低、占地面积少、管理简单、污泥量少，以较少的投入取得较大的效益；5）处理工艺应是运行管理方便，运行灵活，可根据不同的进水水质调整运行方式和参数。应选择适宜的自动化程度，提高管理水平，最大限度地发挥处理装置和构筑物的功能；6）根据实际情况，在合理、经济、积极、慎重的原则下，力求采用先进的工艺、设备、材料等。水质水量特性分析1）本工程污水处理特点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、工程规模和污水流入工况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。本工程污水处理具有以下特点：①水量变化大流域内需要处理的包括生活污水、工业废水和部分河道基流，水量波动较大。因此污水处理工艺要能够长时间适应来水量的波动。②水质变化大需要处理的污水包括生活污水，工业废水和部分河道基流，由于工业废水污染物变化大，且截流的河道基流及初雨雨水的污染物分布不均，因此所选的污水处理设施需具备对水质变化适应性好的污水处理工艺。③受纳水体水质要求高本工程建成后，处理后的尾水排入盘溪河及沿途湖库，作为景观环境用水，因此水质要求比较高。2）污水可生化性分析污水处理工艺的选择需在分析进水水质和处理要求的基础上进行，本工程采用脱氮除磷生物处理工艺，对进水污染物中营养物质的配比和平衡有较高的要求，现将本工程设计进水水质中营养物的配比指标列表4.3-13如下，并作进一步的分析。表4.3-13进水营养物配置比指标项目BOD5/CODCrBOD5/TNBOD5/TP实际数值0.504.5732.00脱氮除磷指标目标值>0.303.0~5.0>17.00水质评价较好碳源较充足除磷效率较好①BOD5与CODCr污水中有机污染物主要体现为BOD5与CODCr，从降解性能的角度，有机物可分为易生物降解和难生物降解两类；从溶解性能角度，有机物可分为溶解性和非溶解性两类。有机物的去除依靠微生物的吸附作用和代谢作用，然后对污泥与水进行分离来完成的。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。在这种合成代谢与分解代谢过程中，易降解的有机物首先被微生物吸收、利用、降解，溶解性易降解的有机物（如低分子有机酸等易降解有机物）直接进入细胞内部被利用，而非溶解性易降解的有机物则首先被吸附在微生物表面，然后被酶水解后进入细胞内部被利用，但对于难生物降解的有机物去除则较为困难。根据多座污水处理厂的运行经验，CODCr、BOD5的稳定达标除了与生化处理段的设计有关外还与进水有机物的组成有关。对于那些主要以生活污水和成分与生活污水相近的工业废水组成的城市污水由于进水中有机物成分较为简单，采用传统二级生物处理工艺进行处理，二级处理出水再结合深度处理基本能够保障出水CODCr、BOD5达到地表水Ⅳ类标准。本次工程设计进水水质中，BOD5/CODCr＝0.5，可生化性较好，本工程要求出水CODCr和BOD5执行地表水Ⅳ类标准，分别需要稳定在30mg/L和6mg/L以下，去除率分别高达90%、96%。对于BOD5，在生化段设计时适当加大好氧段池容以及确保供氧量充足，也能进一步降低出水BOD5，保障出水BOD5≤6mg/L，因此，BOD5可作为一般关注的指标。对于CODCr，尤其是难生物降解的CODCr的进一步去除可能存在一定难度，并且CODCr是国家节能减排考核的指标，是去除重点，因此将CODCr列为重点控制项目。②NH3-N与TN本工程设计进水NH3-N＝25mg/L，TN＝35mg/L，本工程出水指标为：NH3-N≤1.5mg/L，TN≤10mg/L。自2007年太湖流域率先进行一级A改造开始，越来越多的污水厂在生产运行中发现N的去除和稳定达标难度较高，而工艺系统能否完成较彻底的脱氮，应该具备以下条件：A生化处理段设有硝化和反硝化单元，且硝化和反硝化单元的池容应保证充足；B对生化段的供氧量应能保障硝化反应的正常运行；C进入生化段污水中碳源和碱度充足。NH3-N的去除主要靠硝化过程来完成，氨氮的硝化过程是控制生化处理好氧单元设计的主要因素。在曝气量充足，泥龄足够的条件下，NH3-N能够得到降解，并且氨氮也是国家水污染物总量控制因子之一，是环保监测考核的指标。需要把氨氮作为重点控制项目。目前有脱氮要求的污水处理厂均设有硝化和反硝化单元，且在设计时根据进出水水质要求池容、供氧量基本都能满足；一般情况下只要进水pH值在7左右，碱度也不是影响脱氮的主要因素，难度较大的就是多数污水厂的进厂污水中的碳源不充足。从理论上讲，BOD5/TN＞2.86才能有效地进行脱氮，实际运行资料表明，BOD5/TN＞3时才有能使反硝化正常运行，在BOD5/TN=4～5时，氮的去除率可大于60%。本工程设计进水水质中，BOD5/TN＝160/35＝4.57，碳源较充足，但设计进水水质是按远期水质考虑，目前，有机污染物浓度低，可利用碳源较少，近期进水可能存在碳源不足的情况，影响反硝化效果。因此将TN作为本次设计重点控制项目。考虑到实际运行中的水质波动及碳源不足情况，本工程需配置碳源投加系统，确保出水TN稳定达标。③TP从经济和节省运行成本的角度，磷的去除主要依靠生物处理，一般认为实现生物除磷，BOD5/TP需大于17（规范建议）。本工程设计进水TP=5.0mg/L，BOD5/TP＝32>17，基本可以采用生物除磷工艺完成除磷过程，但要求出水TP≤0.3mg/L，去除率达到94%，同时考虑到磷的释放问题，单纯依靠生物除磷难以满足如此严格的去除要求，因此，本方案考虑采用生物除磷与化学除磷两者相结合的方法强化除磷效果，以保证出水TP达标，目前多数污水处理厂采用以生物除磷为主，化学除磷为辅的除磷措施，已取得较为理想的去除效果，并且深度处理单元对TP的去除效果可靠，但由于磷是造成水体富营养化的主要元素之一，因此将TP为本工程的一般控制项目。④SS一般进厂污水中均含有大量悬浮物，对于无机颗粒杂质和大粒径的有机颗粒依靠粗、细格栅和沉砂池的自然沉淀作用就能去除，而对于小粒径的有机颗粒则要依靠活性污泥微生物的吸附降解作用去除，一般可满足二级出水的要求，但要取得更高的悬浮物去除率，就得借助于深度过滤处理措施。污水处理厂对悬浮物的去除作用不仅仅体现在SS指标上，因为CODCr、BOD5等指标本身就与SS相关，SS含量高，则CODCr和BOD5的浓度也会增加，因此，去除SS的同时也就是在进一步降低出水的有机污染物含量。本工程设计进水SS浓度为250mg/L，出水SS要求不得高于10mg/L，去除率达96%，为此，须借助深度处理措施，保障出水悬浮物达标。根据多座污水厂的运行经验，在深度处理段能有效降低出水SS，但考虑到磷的释放问题和远期再次提标的可能，因此选择合理的工艺能够确保出水SS的稳定达标显得更为关键。因此SS可作为一般控制指标。综上所述，本工程的处理项目可分为三类：第一类：重点控制指标，包括CODCr、TN、NH3-N，处理难度大，需要采取针对性工程措施。第二类：一般控制指标，包括TP、SS、粪大肠杆菌，该类指标只需采取化学除磷、深度处理或消毒措施即可达标。第三类：一般关注指标，主要指BOD5，该类指标只需保证污水厂正常运行即可达标。各项控制指标的重要性详见下表4.3-14：表4.3-14污水水质各项控制指标重要性及针对措施项目重点控制优先次序对策与措施CODCr①处理工艺应有针对性TN①保证硝化与反硝化条件，有其他保障措施NH3-N①保证微生物正常活性功能，适当延长泥龄、充分曝气TP②辅以化学除磷SS②需要进行深度处理BOD5③保证系统正常运行适当延长泥龄、充分曝气根据我国现行《室外排水设计规范》和大量的污水厂实际运行经验来看，对于有机物、氨氮、总磷和总氮的去除，积极稳妥的处理方法是将其在二级生物处理系统中去除。通过对本工程进水水质的特性分析，大部分污染物指标（如BOD5、TN、NH3-N）均可通过脱氮除磷的二级处理工艺去除，污水再经深度处理，进一步去除二级处理不能完全达标去除的污染物（粪大肠菌群数和略有超标的CODcr、SS、TP），最终使出水水质达到设计值的要求。3）处理工艺选择的分析污水处理工艺的选择直接关系到处理后出水的各项水质指标能否稳定可靠地达到排放标准的要求\占地指标是否较低、建设投资和运行成本是否节省、运行管理及维护是否方便。因此，污水处理工艺方案的选定是污水处理厂成功与否的关键。从前面论述我们可以看出，本水质净化厂进水大部分是生活污水，规模为中等规模，在污水处理工艺的选择上必须考虑这些因素，同时在安全稳妥的前提下选择出经济合理的技术方案。在传统上城市综合污水处理厂一般都采用好氧生物处理技术，如传统活性污泥法、延时曝气法、氧化沟、各种类型的生物膜法等；对除磷脱氮有要求的城市污水，应采用二级强化处理，如A2/O工艺，A/O工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟工艺，以及水解好氧工艺，生物滤池工艺等。对城市综合污水采用好氧生物处理技术，具有一定的优越性，好氧生物处理工艺技术成熟，运行管理经验丰富，正常运行时，COD值可降至100mg/L以下。通过上述章节对水质净化厂进水水质的预测，得知其水质特性：①污水的B/C=0.5，可生化性较好，可以采用以生化为主体的处理工艺；②城市综合水质净化厂要考虑工艺具备去NH3-N效果，可采用以硝化反硝化的强化脱氮工艺解决；③要考虑工艺具备除磷效果，在此工艺的选择上要采用去磷工艺。根据本工程的进出水水质要求，本水质净化厂对氮、磷的去除有一定要求，因此选用的处理工艺必须具有较强的脱氮除磷功效，才能达到排放标准。目前，污水去脱氮的处理方法通常采用生物处理法，除磷通常采用生化为主、物化为辅的处理方法。根据《城市污水处理和污染防治技术政策》及国内外工程实例和设计院的经验，比较成熟的具有除磷、脱氮的工艺有：A2/O工艺，A/O工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟及其改良工艺。A/O工艺、A2/O工艺、各种氧化沟工艺、SBR工艺这些从活性污泥法派生出来的比较实用的脱氮除磷工艺，其工艺特点都是为不同功能的微生物菌种创造有利于生长的厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件从而实现除碳、除氮、除磷三种流程的组合。现将几种常见具有脱氮除磷工艺例举、分析、比较。污水生物处理工艺简介1）A2/O工艺①A/A/O法A/A/O法也称A2/O法，即厌氧/缺氧/好氧活性污泥法。其构造是在A/O工艺的厌氧区之后、好氧区之前增设一个缺氧区。A厌氧反应池，原污水进入，同步进入的还有从沉淀池排除的含磷回流污泥，本反应池的主要功能是释放磷，同时部分有机物进行氨化。B污水经第一厌氧反应池进入缺氧反应池，本反应迟的首要功能是脱氮，硝态氮是通过内循环由好氧反应池送来的。C混合液从缺氧反应池进入好氧反应池，这一反应池是多功能的，去除BOD，硝化和吸收磷等反应都在本反应池内进行。图4.3-12A2/O脱氮除磷工艺流程污水在流经三个不同功能分区的过程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有机物、氮和磷得到去除，达到同时进行生物除磷和生物除氮的目的。见下图。同时，该系统还存在以下一些特点：A本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺。B在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量繁殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于100。C污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。D运行中两个A段只用轻微搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费用低。②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，来自二沉池的回流污泥和10%～30%左右的进水进入调节池，停留时间为20～30min，微生物利用约10%～30%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。图4.3-13改良A2/O工艺流程图该工艺与其他活性污泥法相比，具有以下显著特点：A污水分点进入厌氧区和选择区，可以在运行中根据实际情况对碳源进行合理分配，使两个区域都能够获得恰当的营养物，碳源分配的合理性有较大提高，具体到本工程可以保证反硝化所需碳源，为脱氮达标创造有利条件；B回流污泥首先进入选择区，增加了污泥脱氮效果，消除了回流污泥中硝态氮对厌氧池放磷的不利影响，进一步增强了除磷效果。C混合液与污泥分别独立回流，既节省了能耗，同时也为二沉池的沉淀创造了良好条件。D在池型方面，优先考虑借鉴氧化沟兼有完全混合和推流的独特之处，结合工艺布置需要，将缺氧池与好氧硝化区设计成无终端循环的氧化沟池型。E随着新型曝气设备的开发利用，氧化沟水深可达6～8m，采用鼓风微孔曝气方式，充氧动力效率高，能耗较低，占地面积较采用表面曝气方式时小了很多。改良A2/O工艺是将活性污泥法中的改良A2/O工艺与氧化沟池型的有机结合，具有明显的高效性、针对性、适应性，适合本工程水质水量变化大的特点。2）SBR工艺系列①MSBR（改良型SBR）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，是具有同时进行生物除磷及生物脱氮的污水处理工艺。图4.3-14MSBR工艺流程图②CASS工艺为了解决ICEAS工艺除磷效果不稳定及沉淀时为动态沉淀易使出水水质超标的缺点，Goronszy对ICEAS工艺作了如下调整：改单池的连续进水间歇出水的运行方式为间隙进水、间隙排水（整个污水处理厂系统仍然为连续进出水）；增加主反应与生物选择区的污泥回流（回流比20%）；曝气时对鼓风量加以限制。这即是往复式活性污泥法，其反应器构造见图。图4.3-15CASS反应器构造图CASS工艺的一个重要特性是在工艺过程中不设缺氧混合阶段的条件下，高效地进行硝化和反硝化，从而达到深度去除氮的目的。在CASS工艺工艺中，硝化和反硝化在曝气阶段同时进行。运行时通过控制供氧强度以及曝气池中溶解氧浓度，使絮体的外部能保证有一个好氧环境进行硝化，由于溶解氧浓度得到控制，氧在污泥絮体内部的渗透传递作用受到限制，而较高的硝酸盐浓度（梯度）则能较好地渗透到絮体的内部，因此在絮体内部能有效地进行反硝化过程。大量运行中的循环式活性污泥法污水处理厂在曝气阶段结束时，氨氮和硝酸盐浓度均很低，表明系统具有很好的同步硝化反硝化功能。CASS工艺通过将活性污泥从主曝气区（好氧）回流到选择器（厌氧）以及系统间歇曝气的运行方式可以使活性污泥不断地经历好氧和厌氧的循环，这些反应条件将有利于聚磷菌在系统中的生长和积累。因此循环式活性污泥法系统具有生物除磷的功能。在曝气阶段完成磷的吸收过程，在生物选择区中或在非曝气阶段完成磷的释放过程。生物除磷的效果很大程度上取决于进水中所含有的易降解基质的含量。由于在选择器中基质浓度梯度较大，有利于提高整个系统的生物除磷效果。其活性污泥对磷的吸收高达进水BOD5浓度的4%（常规仅为1%左右）。从中可以看出该工艺的优异的生物除磷效果。3）氧化沟系列氧化沟系列工艺是五十年代初期发展起来的一种污水处理工艺形式，是传统活性污泥工艺的一种变形。与传统工艺相比，其特点是：将“池”改为“沟”，氧化沟为封闭的环状沟，也称为连续循环曝气池，其流态具备推流式和完全混合式的双重特点，因而抗冲击负荷能力强。氧化沟的曝气形式主要以表曝为主，常见的曝气设备有水平轴转刷、转碟、垂直轴叶轮表爆机等。除此以外，氧化沟工艺还具备构造简单、操作管理简便、出水水质好、处理效率稳定等特点。氧化沟工艺从五十年代发展至今已有多种形式。从运行方式上，可分成三大类：连续工作式、交替工作式和半交替工作式。较典型的连续工作式氧化沟有Carrousel及Orbal氧化沟，较典型的交替工作式氧化沟为T型氧化沟，DE型氧化沟为半交替工作式氧化沟。Carrousel氧化沟是1967年由荷兰DHV公司发明的一种污水处理技术。其形状可以是“田径跑道”式，也可以由多个类似“跑道”串联而成，一般采用垂直轴叶轮表面曝气机。传统的Carrousel氧化沟没有明显的缺氧区，反硝化主要靠同步反硝化，混合液的回流比也无法控制，因而脱氮效率不高。在原Carrousel系统的基础上进行了改进增加缺氧区，叫改良型氧化沟。改良化沟与传统Carrousel氧化沟的不同之处在于沟内增设了预反硝化区（占氧化沟体积的15%），这种设计使系统中有了专门的缺氧区，并且混合液的量可通过回流调节门予以控制，因而脱氮效果得以明显地改善。实际上，改良型氧化沟的除磷脱氮原理与A/A/O工艺是一致的，只是改良型氧化沟不需设置专门的混合液回流设备。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。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。4）曝气生物滤池（BAF）工艺曝气生物滤池（BAF）是上世纪80年代末在欧美发展起来的一种新型污水处理技术，凭借良好的工作性能，其在污水处理领域受到了广泛重视。在国外，BAF的建设已初具规模，而观其国内的发展正方兴未艾。图4.3-16曝气生物滤池结构示意图BAF工艺属生物膜法，生物膜法的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H2O、CO2、NH3和微生物细胞物质，污水得到净化。工艺采用鼓风曝气系统为污水充氧，随着工艺的运行，溶解的有机污染物转化成生物膜，生物膜经反冲洗脱落下来，从系统中去除。5）活性污泥-生物膜复合工艺（HYBAS）复合式工艺（Hybas）工艺是一种生物膜与活性污泥的复合（集成）工艺。复合式生物处理系统的研究在国外已有20多年的历史，该工艺将生物膜工艺与活性污泥工艺有机地融合于同一池中，它兼有AAO活性污泥工艺和流动床生物膜（MBBR）工艺两者的优点，将两者有机地结合在同一工艺池中，据有污泥龄长、池容小、占地省、出水水质好和运行稳定的特点。其典型方式是向活性污泥曝气池中投加悬浮型填料作为附着生长微生物的载体。由于填料的加入，使污水处理的机理和效能都大为改变。在这种系统中，微生物生存的基础环境由原来的气、液两相转变为气、液、固三相，这种转变为微生物创造了更丰富的存在形式，形成了一个更复杂的复合式生态系统。载体表面的生物膜与液相中的悬浮污泥共同发挥作用，各自发挥自己的降解优势。大量吸附生长在生物填料上的生物膜使曝气池中的活性生物量大大增加，在提高系统抗冲击负荷能力的同时，使系统具有脱氮除磷的能力。其工艺流程见下图：图4.3-17复合式工艺流程图6）膜生物反应器（MBR）工艺该工艺是近几年才开始广泛应用的新型污水处理工艺，它将膜过滤和生物反应器有机的结合在一起，发挥了单独的生物反应器或单独的膜过滤不能发挥的功能，对难降解有机污染物和悬浮物有一定的处理效果。传统工艺的泥水分离采用沉淀池来实现的，而MBR工艺则采用膜分离工艺代替传统的活性污泥法中的二沉池，起着把生物处理工艺所依赖的微生物从生物培养液（混合液）中分离出来的作用，从而微生物得以在生化反应池内保留下来，同时保证出水中含较少的微生物和其他悬浮物。MBR的最大特点就是可以将生物反应器中的水力停留时间和污泥龄完全分离，在较小停留时间的情况下保证很高的污泥龄，这为有机污染物、氮污染物的降解创造了有利条件。MBR工艺特点是把专用的膜组件浸泡在混合液之中，在水泵的抽吸作用或者水位差的推动下把水（透过微孔膜）排到生化反应池之外，微生物、细胞和其他颗粒物被拦截在生化反应池之内。淹没式MBR的最大特点是操作压力特别低，跨膜阻力一般不超过50kPa。MBR工艺采用低压差、低渗透通量设计，膜表面的浓差极化作用弱，对膜表面的施加一定的扰动就能够有效地延缓这个过程，通常的做法是在膜表面鼓气，从而使膜表面接受气液两相的剧烈扰动。目前已经投入大规模应用的MBR膜只有PVDF材质的中空纤维膜和平板膜两种，中空纤维膜元件专为大规模污水处理用途设计，具有良好的透水性能、优异的膜机械强度、优良的膜化学稳定性。膜生物反应器具有出水水质好、占地面积省的特点。该技术通过膜的高效分离作用，大大提高了泥水分离效率，并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中优势菌的出现，提高了生化反应速率。同时，该工艺能大大减少剩余污泥的产量，从而基本解决了传统生物方法存在的剩余污泥产量大、占地面积大、运行效率低等突出问题。膜生物反应器缺点是一次性投资高，运行费用稍高。7）反应沉淀一体式矩形环流生物反应器（RPIR）RPIR是针对传统活性污泥法而开发的一种高效生物反应器。在原理上，RPIR通过导流装置的设置，将生化污水处理技术中的生化反应区和污泥沉淀区整合，并在底部设置污泥斗。污水由底部反应器底部进入，经环流运动与反应器内活性污泥充分混合，之后在沉淀区进行泥水分离，最终上清液由沉淀区上部溢流排出，污泥自动沉降并回流至反应区，剩余污泥由经污泥斗定期排出。反应区下部设有微孔曝气器，由罗茨风机供气用于提供溶解氧及反应器内液体循环流动的动力。RPIR实现了反应、沉淀、出水的一体化，能达到优化结构，降低能耗，节省投资，减少占地，稳定运行，出水水质优异的效果。RPIR能够实现高效快速污水处理效果的核心原理在于：（1）利用曝气产生的气升动力，完成污水与污泥的充分混合和接触，并实现环流；（2）利用经典化工传质理论，提高了氧的传质效率；（3）污泥无动力全回流，高效截留微生物，使活性污泥的浓度和活性更高；（4）水力停留时间与污泥停留时间的完全分离。图4.3-18RPIR原理机制及快速生化模块RPIR快速生化技术的核心原理为经典化工传质理论，并通过巧妙的结构设计，集生化反应和沉淀于一体，显著地提高了生化反应的效率。RPIR是一种对污染物的生化降解效果可与MBR相媲美，同时，又因其巧妙的全不锈钢导流结构，可有效提高氧的传质效率而无易损部件，不存在堵塞问题，全寿命免维护。RPIR的“低成本，高效率，简管理，优出水，少占地”的特点。现将几种常见具有脱氮除磷工艺例举、分析、比较。污水生物处理工艺比较上述每种处理工艺各有特点，在国内外均有工程案例，从处理效果上看，以上工艺系列均可满足处理要求，但每种工艺均有侧重，在基建投资、运行成本、占地、运行管理等方面存在一定的差异。具体到本工程项目，污水处理工艺的选择应充分考虑技术的先进性、可达性、稳定性、经济的合理性，处理重点的针对性，对污水水质水量的适应性，运行的稳定性等多种因素。各处理工艺系列的特点比较详见下表4.3-15及表4.3-16。表4.3-15各处理工艺系列主要特点说明处理工艺主要优点主要缺点A2/O工艺①工艺成熟②设置单独厌氧、缺氧区，可达到稳定的脱氮除磷效果③采用鼓风曝气，供氧效率较高。鼓风风机按曝气池溶解氧自控，易于控制，时时供氧量调节灵活④运行管理成熟可靠⑤运行费用低，占地少①抗水质水量的冲击负荷能力稍差②由于厌氧区居前，故外回流污泥中硝酸盐对系统除磷产生不利影响③由于内回流直接进入缺氧池，故剩余污泥未经历完整的放磷过程，对系统除磷不利④运行管理要求较高⑤投资较大SBR系统工艺①工艺流程简单，CASS池集曝气、沉淀于一体，池子较深，节省占地；整体结构简单，无需复杂管线输送，构筑物数量少②具有完全混合式和推流曝气池的双重优势，对水量、水质具有较强抗冲击负荷能力，处理效果稳定；SVI值低、沉降性能好，有抑制丝状菌生长的特性③可脱氮除磷①反应池的进水、曝气、排水、排泥变化频繁，且必须按时操作，自动化控制，要求设备仪表可靠性高②由于自动化水平高，要求管理人员有较高的技术水平③由于是间歇式运行，故设备利用率较低，设备闲置率高，而且设备启动频繁，对设备的损害较大，维修量也较大④投资适中氧化沟系列工艺①工艺流程简单，构筑物和设备少，不设初沉池、调节池和单独的二沉池。污泥自动回流，占地面积相对于单独设置二沉池的延时曝气工艺较小②好氧区应用延时曝气原理，产生的剩余污泥量少，污泥不需消化，污泥性质稳定，易脱水，不会带来二次污染③具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、不易发生污泥膨胀、硝化和脱氮作用明显，并有一定除磷效果、便于自动化控制④造价低，建造快，设备事故率低，运行管理工作量少①污水停留时间长，泥龄长，电耗相对较高②固液分离器内易出现污泥上浮等问题，需设置刮沫机③循环式，运行工况可以调节，管理相对复杂④投资适中BAF曝气生物滤池①占地面积小，基建投资省②出水水质高，可满足回用要求③工艺流程短，氧的传输效率高，供氧动力消耗低，处理单位污水的电耗低④抗冲击负荷能力强，受气候、水量和水质变化影响小⑤曝气生物滤池采用模块化结构，便于后期改建、扩建⑥运行管理方便、便于维护①进水的SS要有所控制，若进水的SS较高，易使滤池发生堵塞，从而导致颇繁的反冲洗，增加了运行费用与管理的不便②运行时水头损失较大，水的总提升高度大③产泥量稍大，污泥稳定性稍差④生物除磷效果不好，多采用化学法进行，增加了药剂的使用量MBR工艺①出水水质优质稳定②剩余污泥产量少③占地面积小，不受设置场合限制④可去除氨氮及难降解有机物⑤操作管理方便，易于实现自动控制基建投资高于传统污水处理工艺HYBAS工艺①出水水质好，运行稳定②污泥龄长③占地面积小系统设计复杂，运行管理复杂，初期填料投资较高RPIR工艺①混合液流态稳定，污泥性状好，沉降性能优异②反应沉淀一体化，污泥浓度高，水力停留时间短，占地面积小，设备投资省。③硝化反硝化作用强，脱氮效果优异。④污泥无动力全回流，节能效果明显，运行费用低。⑤启动快、运行稳定、抗冲击负荷能力强、管理方便。⑥生物相丰富，系统稳定性强。①设备竖向高度较大，用于全地下式导致基坑开挖深度偏大②生物除磷效果不好，需辅助采用化学法除磷，增加了药剂的使用量，导致产泥量较大表4.3-16各处理工艺系列特点比较表项目A2/O系列工艺SBR系列工艺氧化沟系列工艺BAF系列工艺MBR工艺HYBAS工艺RPIR工艺氮处理效果好较好较好最好好好好磷处理效果好好好一般一般好一般运行可靠性好好好好好好好工艺可控性好一般一般较好较好较好较好忍受冲击负荷能力较好好最好较好好好好操作管理方便复杂方便最复杂复杂较好好设备数量一般较少较少较多较多较多一般构筑物占地较小较小较大小很小较小最小初期投资最小一般较大较大很大较大最大运行费用较小较高较少一般最高较高较高对自控要求较低高较低高高一般高工程实例最多较多多一般少一般少规模适用性大、中、小型中、小型中、小型大、中、小型中、小型大、中、小型中、小型综合评价好较好好较好较好好较好污水处理工艺确定上述每种处理工艺各有特点，在国内外均有很多工程案例，但每种工艺均有侧重，在基建投资、运行成本、占地、运行管理等方面存在一定的差异。具体到本工程项目，污水处理工艺的选择应充分考虑技术的可行性、经济的合理性，处理重点的针对性，对污水水质水量的适应性，运行的稳定性等多种因素。在传统二级生物处理工艺中，AAO系列工艺和氧化沟系列工艺是目前国内外大型污水处理厂应用业绩最多的处理工艺。但氧化沟工艺由于占地较大，池子呈跑道状，不易和其他构筑物衔接，并不适宜在全地下式污水处理厂使用。因此，本方案不推荐氧化沟工艺。深度处理工艺应用最广泛的主要有混凝沉淀+过滤和膜法等。根据本工程水质净化厂的进水水质和出水水质要求，从上述诸多的工艺中筛选出二个方案作为本工程的备选方案：方案一：改良型A2/O＋MBR处理工艺以**水质净化厂1.2万m3/d的设计规模为例，其组合工艺方案流程及平面布置图如下：工艺流程包括预处理单元、生物处理单元、膜处理单元、消毒及污泥处理单元。污水经外部收集管网送至厂区，进入提升泵房前设置粗格栅截留污水中的悬浮污染物，以保护后续处理系统正常运行。污水经提升后依次进入细格栅、曝气沉砂池，去除污水中的无机性砂粒。为了保护膜处理单元，细格栅沉砂池后的污水要再经过一道膜格栅（内进流网板格栅），进一步降低水中SS的含量和纤维状物质，而后再依次进入厌氧池、缺氧池，好氧池进行生物处理。最后由膜池进行泥水分离。部分污泥作为剩余污泥排放。生化处理单元的缺氧区回流污泥经潜水回流泵提升至厌氧区，与厌氧区进水混合；生化处理单元的好氧区回流混合液通过潜水回流泵回流到缺氧区，与厌氧区出水混合；膜处理单元的回流污泥通过潜水回流泵回流到生化处理单元的好氧区，与缺氧区出水混合。工艺流程见下图4.3-19。图4.3-19A/A/O＋MBR工艺流程图方案二：RPIR＋磁混凝沉淀处理工艺以**水质净化厂1.2万m3/d的设计规模为例，其组合工艺方案平面布置图如下：图4.3-21RPIR＋磁混凝沉淀工艺流程图图4.3-22RPIR＋磁混凝沉淀工艺平面布置图以下以**水质净化厂1.2万m3/d的设计规模为例，对该两种组合工艺进行详细的经济、技术比较，详见下表：表4.3-17两种组合工艺方案综合比较表项目改良型A2/O＋MBR处理工艺RPIR＋磁混凝沉淀处理工艺占地面积4202m24300m2投资费用7200万元8600万元运行费用（1）吨水成本：1.10元/t（2）年运营费：482万元（1）吨水成本：0.80元/t（2）年运营费：350万元总成本9610万元（5年运行期）10350万元（5年运行期）优缺点分析（1）运行成本略高；（2）占地面积适中；（3）安全风险低；（4）全地下式成功运用案例多。（1）运行费用低；（2）占地面积小（3）基坑深度偏大；（4）尚无全地下式运用案例。3）处理工艺选择根据上述分析比较，就本工程而言，我们认为A2/O工艺+MBR膜池工艺作为二级生物处理更为适用，其主要优点如下：应用于出水要求一级A标准及以上的成功案例和运行经验较多；采用鼓风曝气，氧利用率高，更为节能；可控性强，操作灵活，可以根据进水水质的变化灵活调节运行模式，充分利用碳源等。本次方案设计选择“改良A2/O+MBR工艺”作为本工程的水质净化厂的污水处理工艺。推荐处理工艺流程简介工艺流程包括预处理单元、生化处理单元、膜处理单元、消毒处理单元及污泥处理单元。污水经外部收水管网送至厂区，进入提升泵房前设置粗格栅截留污水中的悬浮污染物，以保护后续处理系统正常运行，经格栅除杂后的污水经提升泵提升至细格栅、沉砂池，进一步去除污水中的杂质、部分无机性砂粒，为了保护膜处理单元，污水再经过膜格栅过滤，过滤后的污水进入生化处理单元，依次为厌氧区、缺氧区、好氧区，在此进行有机污染物的降解，氮、磷等污染物的去除，生化处理单元出水进入膜处理单元，强化生化功能，膜过滤出水经过消毒后回用或排放。生化处理单元的缺氧区回流污泥经潜水回流泵提升至厌氧区，与厌氧区进水混合；膜处理单元的回流污泥通过潜水回流泵回流到生化处理单元的好氧区，与缺氧区出水混合。粗、细格栅及膜格栅拦截的栅渣经螺旋输送，与沉砂池的出砂一并外运处理。剩余污泥由剩余污泥泵提升至贮泥池，再由污泥泵送至脱水机房进行脱水，脱水后的泥饼外运至指定的符合国家相关规定的污泥消纳场所进行最终处置。污泥浓缩脱水机的滤后液及冲洗水与厂内的生活污水经管道汇集至厂内进水泵房，与原污水一起进行处理。图4.3-22水质净化厂工艺流程图尾水消毒方案消毒是水处理中的重要工序，早在2000年6月5日由建设部、国家环境保护总局、科技部联合发出的“常用消毒工艺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。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。污水处理工程运用较多的是液氯消毒、二氧化氯消毒、次氯酸钠消毒、臭氧消毒和紫外线消毒技术。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。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。2）二氧化氯消毒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。3）次氯酸钠消毒次氯酸钠消毒有两种方式，一种是污水处理规模较大时采用现场化学法制备次氯酸钠，另一种是规模较小时使用成品液体次氯酸钠，本项目设计规模较小，可使用成品次氯酸钠消毒；另一方面，现场化学法制备工艺为点解氯化钠，为甲类生产设施，根据《建筑设计防火规范》，不能布置在地下室或者半地下室。4）臭氧消毒臭氧是强氧化剂，能氧化水中的有机物，并能杀死病毒、芽孢及细菌。臭氧都是在现场用空气或纯氧通过臭氧发生器制取，产率分别为1%～3%和2%～6%。5）紫外线消毒水银灯发出的紫外光，能穿透细胞壁并与细胞质发生反应而达到杀菌消毒的目的。通常，水消毒用的紫外线灯的中心辐射波长是253.7nm。尾水消毒方案的确定表4.3-18对几种主要的消毒技术进行了比较。表4.3-18几种主要的消毒方法的比较国内外应用日益广泛本工程在污水处理工艺中要采用消毒技术来最终控制出水水质，通过对以上几种常见污水消毒方法的介绍和分析讨论，紫外线消毒在消毒过程中，不需添加任何化学物质，不会在水体中产生或留下任何有毒物质，不产生二次污染，运行安全可靠。综合考虑用于污水消毒的适用性、成熟性、安全性、可靠性，操作运转的简单易行以及处理费用等因素，推荐本工程战斗、黄山、云杉及中华坊一体化提升回用设施等4座处理规模较小的设施处理尾水采用紫外线消毒工艺；**、吴家湾水质净化厂出水用于公园示范段，处理规模较大且人体接触要求高，需同步考虑出水脱色需求，推荐采用成品次氯酸钠消毒工艺。污泥处理、处置工艺论证城市污水厂的污泥有机物含量较高且不稳定，易腐化，并含有寄生虫卵，若不妥善处理和处置，将造成二次污染。因此，一个城市污水处理厂若对污泥处理、处置不当就不能够充分发挥其消除污染、保护环境的作用，也就明显地削弱了污水处理厂的净化功能。由于污水水质不同，采用的处理方法不同，致使产生的污泥也不同，因而污泥的处理工艺将有所不同。另一方面，因污泥的最终处置方法不同，要求其前处理——即污泥的处理也将不同。因此，选择合适的污泥处理工艺需要综合考虑。污泥处理要求减少有机物，使污泥稳定化；减少污泥体积，降低污泥后续处置费用；减少污泥中有毒物质；利用污泥中可用物质，化害为利。污泥处理工艺方案比选我国城市污水处理厂目前可用的污泥处理工艺有污泥浓缩脱水、厌氧消化、好氧发酵、干化等工艺技术。因此，本方案将剩余污泥进行污泥浓缩系统+调理池+污泥深度脱水处理，处理后污泥含水率达到60%，实现污泥减量化和稳定化，工艺流程图见下图4.4-23所示：含水率6含水率60%的污泥图4.3-23污泥脱水工艺流程图污泥浓缩系统比选为了减少后续脱水工序的负担，应考虑污泥浓缩工艺。污泥浓缩主要有气浮浓缩、重力浓缩和机械浓缩三种工艺。根据近年来污泥浓缩技术的应用现状，后两者为普遍常用的工艺形式。①气浮浓缩气浮浓缩需要投加聚合电解质或无机混凝剂，其投加量一般为污泥干重的2%-3%，需要一套加压溶气水设备及刮渣设备，管理及操作复杂，耗能较大，一般不采用。②机械浓缩机械浓缩工艺主要包括叠螺式浓缩、带式浓缩、离心浓缩、板框式浓缩等。图4.3-24污泥机械浓缩脱水图4.3-25叠螺式脱水机叠螺脱水机是运用了螺杆挤压原理，通过螺杆直径和螺距变化产生的强大挤压力，以及固定环与游动环之间的微小缝隙，实现对污泥进行挤压脱水的一种新型的固液分离设备。叠螺脱水机主体是由固定环和游动环相互层叠、螺旋轴贯穿其中形成的过滤装置，它集浓缩和脱水为一体，前段为浓缩部，后段为脱水部。每个游动环都镶嵌在2个固定环中间，之间形成的滤缝从浓缩部到脱水部逐渐变小，螺旋轴的螺距从浓缩部到脱水部也逐渐变小。固定环的内径和螺旋轴的螺旋直径相同，游动环的内径小于固定环的内径，脱水部的终端有一个背压板，其工作原理见图1。叠螺脱水机主体采用倾斜安装或水平安装，脱水部处于后端。螺旋轴旋转带动游动环做圆周运动，由固定环和游动环组成的过滤结构便处于运动的状态，不易堵塞。水从滤缝中流出，起到了自我清洗的效果，污泥则被螺旋轴不停地向前推进。污泥在浓缩部经过重力浓缩和较小压力挤压后，被运输到脱水部，在前进的过程中，随着滤缝和螺距的逐渐变小，螺杆和滤缝挤压力逐渐增大，污泥浓度不断提高。背压板的阻挡作用产生极大的内压，将污泥中含有的少量水分挤出，污泥最终变成泥饼。图4.3-26带式浓缩机带式浓缩机是一种可连续运行的污泥浓缩机械，当经过化学调理的污泥通过机械进料分配器均匀地分布在循环运动的滤带上时，由于污泥与化学药剂的絮凝作用促使污泥水分在重力作用下自发地释放出来。在泥耙双向搅动作用下，污泥絮体及颗粒间互相剪切、揉搓，使污泥结构发生变化，从而促使污泥水的释放，随着滤带的移动而使污泥得到浓缩。污泥水（滤液）在滤带水平运动过程中穿过滤带而被排除，污泥则随滤带运至浓缩污泥收集系统中。这一过程往往还得到压榨或者负压作用的支持，通常带式浓缩机在重力过滤区之后是一负压区（或者是挤压区），在负压区（挤压区）又会将存在于污泥絮体之间的水吸出。滤带在返回工作区域的过程中采用压力空气和压力水进行清洗，以保证滤带在工作时始终是清洁的。图4.3-27离心浓缩机离心浓缩的动力是离心力，由于离心力是重力的500-3000倍，对于不易重力浓缩的活性污泥，离心机可以通过其强大的离心力使之浓缩。活性污泥的含固率在0.5~1%左右，经离心浓缩后可增至6%-12%。表4.3-19几种机械浓缩方法的比较名称叠螺式污泥浓缩机带式脱水机离心式脱水机脱水方式螺旋压滤重力脱水+剪切型离心力脱水优点能自我清洗，不堵塞，低浓度污泥直接脱水；转速慢，省电，无噪音和振动；实现全自动控制，24小时无人运行价格较低；目前使用普遍，技术相对成熟处理能力大缺点不擅长颗粒大、硬度大的污泥的脱水；处理量较小易堵塞，需要大量的水清洗，造成二次污染；不适于油性污泥的处理耗电大，噪音大，振动剧烈；维修管理困难；不适于比重接近的固液分离絮凝剂使用使用使用含水率85%以下85%以下85%以下冲洗用水极少极大少回收率90%左右90%左右95%左右用电量极少中极大连续运行可能有可能，但比较困难可能维修管理操作时间短，简单操作时间长操作时间长占地空间小大中振动噪音极少有有污泥浓缩池不要要要3）重力浓缩重力浓缩本质上是一种沉淀工艺，属于压缩沉淀。图4.3-28污泥重力浓缩+机械脱水重力浓缩池按其运转方式分为连续流和间歇流；按其池型，分为圆形及矩形。间歇流一般用于小型污水处理厂。大型污水处理厂一般均采用连续流圆形污泥浓缩池，进入重力浓缩池的污泥浓缩池的污泥含水率在99.2%-99.6%时，其出水含水率在97%-98%，污泥浓缩时间一般不小于12小时。图4.3-29污泥重力浓缩池重力浓缩池有以下优点：a）重力浓缩池设备较少，操作简单，动力消耗低。b）生化池的剩余污泥进入浓缩池浓缩，不需投加高分子助凝剂，节省药剂成本。c）在运行过程中不需要投加高分子助凝剂，高分子助凝剂会改变污泥性质，导致后续污泥压榨系统的出泥效果变差。根据以上分析比较，考虑到重力浓缩占地较大，本工程不予推荐。而机械浓缩方式中，叠螺式脱水机具有能耗低、不易堵塞、操作简单、占地面积小、噪音小等优势，因此本工程剩余污泥及化学污泥推荐采用叠螺式脱水机进行浓缩。污泥稀释调理系统浓缩后出泥含水率约为97%~98%，然后向罐中泵入一定比例的PAC溶液（配制浓度为30%），同时添加调理剂，开动破壁搅拌机使之快速有效地混合均匀，在污泥体中快速形成骨架结构，同时促进胞内水释放及污泥微颗粒团聚，彻底改变污泥高持水性的性质，促进泥水分离并提供强度，使出料污泥达到改性要求。污泥深度脱水处理系统目前，污水处理厂的污泥处置基本采用原生污泥浓缩脱水（深度脱水），脱水污泥送水泥窑协同处置或焚烧或掺烧后送生活垃圾填埋场进行填埋的方式，本工程的出厂污泥的含水率不得超过60%。由于脱水要求较高，本项目采用深度脱水工艺。①高压污泥深度脱水技术介绍高压污泥深度脱水技术是指通过对含水率较高的污泥进行化学调质处理后，再通过高压隔膜板框压力机，压榨脱水至60%以下，污泥减量化使污泥后续处置途径更为广泛。深度脱水后的污泥具有一定的热值，可作为电厂低品位的燃料和水泥生产过程中的熟料，实现稳定、无害化处置和资源化利用。即使进行填埋，也能大幅减少土地占用和环境污染。采用高压隔膜板框压滤机，通过从污泥外部施加压力，使调质后的污泥中的水分在淅出并分离，得到含固率较高的泥饼。国内设备制造厂商比较多，品牌知名度较高设备性能较好的有山东景津、杭州兴源等，设备制造工艺和质量已经日益完善。②高压污泥深度脱水技术特点利用高压污泥深度脱水集水处理后的污泥化学性质发生变化，稳定性提高，不吸水膨胀。各项指标均符合国家标准，可作垃圾填埋场覆盖土泥质；应用该技术成果深度处理后的污泥含水率60%以下，不添加CaO等影响污泥热值的添加剂，国内污泥干基中有机质均在35%~65%，对应的燃烧值在1800大卡~3600大卡，因此干化污泥作为火电厂或水泥厂、砖厂燃料替代物，具有广泛的应用前景。A本技术从污泥含水的赋存状况入手，根据污泥物化特性，从源头到终端构建一个较为完善的系统工程。不依赖任何外界热能等条件，仅通过加药改性和机械压滤方式把含水率97~99.2%的污泥直接脱水降低至含水率60%以下；图4.3-30板框深度脱水后出泥（含水率60%以下）B本技术投资相对较省，运行成本较低，本技术从原理上不同与石灰法（需投加大量的石灰）、化学调质法（需投加大量的化学药剂）、热干法（需要昂贵的燃料费）等方法，仅需要少量的药剂，添加量仅为绝干污泥量的8%。C本技术“以废制废、实现污泥资源化”，处理过程投加的某些药剂本身就是一种也需要处置的废弃物，同时获得的污泥热值相对较高，可以作为低热值衍生燃料，使得废弃污泥资源化，产生巨大的经济效益和社会效益。D本技术所加的药剂对污泥中的蛔虫卵、粪大肠菌群、重金属有去除作用，达到污泥土地利用（农用、园林绿化、土地改良）标准和填埋标准中的泥质要求。E本技术的设备制造完全国产化，机械化程度高，设备体积小，生产场地清洁无任何臭味等，仅仅只有压滤水以密闭管道送污水厂集中处理，在整个运转过程无烟、无臭气、无噪声，不依靠任何外界热源，无二次污染，并能做到清洁运行。F本技术能耗低，系统压力高，实现梯度压榨，其中的高压板框压榨机无需外设增压设备，完全靠液压油泵来压迫滤室中的污泥，压缩后可进一步增压至3MPa以上。G板框压滤机效率高，通过改进后的板框压滤机相比传统板框压滤机脱水性能好，厢式板更薄，从而过滤面积和腔室容积更大。H干化后污泥抗压强度好，透气性优良；干化后的污泥雨水浸泡难溶蚀，确保不会产生二次污泥化，遇水溶解率小于5%；污泥干化效果好。脱水后污泥具有疏水性，遇水不再还原，并在自然状态下继续蒸发水分，脱水后污泥稳定性强。该技术突出了污泥处理首先要实现“减量化、稳定化和无害化”的目标，同时，又充分体现了资源化利用的原则，符合国家提倡的发展循环经济要求；我们认为该技术路线可能会成为引导今后我国污泥处理处置的市场主流。③高压污泥深度脱水处理工艺流程本工程的污泥脱水处理工艺路线采用：污泥机械浓缩+高压隔膜板框压滤机脱水，具体的工艺流程如下图。60%叠螺式浓缩机60%叠螺式浓缩机图4.3-31高压污泥深度脱水工艺流程图污泥最终处置方案比选污泥处置是指处理后污泥的消纳过程，即部分或全部利用，以及以某种形式返回到环境中去。目前，国内外污泥最终处置方式主要有土地利用、填埋、建筑材料综合利用等，具体应综合考虑污泥泥质特征、地理位置、环境条件和经济社会发展水平等因素，因地制宜地确定污泥处置方式。①土地利用污泥土地利用主要包括土地改良和园林绿化等。污泥用于园林绿化时，泥质应满足《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》（GB/T23486-2009）的规定和有关标准要求。污泥必须首先进行稳定化和无害化处理，并根据不同地域的土质和植物习性等，确定合理的施用范围、施用量、施用方法和施用时间。污泥用于盐碱地、沙化地和废弃矿场等土地改良时，泥质应符合《城镇污水处理厂污泥处置土地改良泥质》（GB/T24600-2009）的规定；并应根据当地实际，进行环境影响评价，经有关主管部门批准后实施。污泥农用时，污泥必须进行稳定化和无害化处理，并达到《农用污泥中污染物控制标准》（GB4284-1984）等国家和地方现行的有关农用标准和规定。污泥衍生产品应通过场地适用性环境影响评价和环境风险评估，并经有关部门审批后方可实施。污泥农用应严格控制施用量和施用期限。②填埋不具备土地利用和建筑材料综合利用条件的污泥，可采用填埋处置。污泥填埋应满足《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》（GB/T23485-2009）的规定；填埋前的污泥需进行稳定化处理；填埋场渗滤液应能达标排放。③建筑材料综合利用污泥建筑材料综合利用是指污泥的无机化处理，用于制作水泥添加料、制砖、制轻质骨料和路基材料等。污泥建筑材料利用应符合国家和地方相关标准和规范要求，并严格防范在生产和使用中造成二次污染。污泥制砖、污泥制水泥、污泥制油和用于工程的材料或制品等也是国内外正在开发利用较多的污泥处置方法。④焚烧污泥焚烧是污泥后处理的一种热还原处理方法，可将污泥中水分和有机杂质完全去除，并杀灭病原体，有完全燃烧法和不完全燃烧法两种。污泥焚烧应符合国家和地方的相关标准和规范要求，并严格防范在焚烧中造成二次污染。根据目前的现实状况，考虑到本项目处理规模小、剩余污泥量少的特点，最终确定暂以填埋的方式处置干污泥。本工程推荐脱水污泥送至唐家沱污泥处置中心统一处置。工艺流程说明将机械浓缩后的污泥（含水率95~97%）输送至污泥储池内，再经提升泵进入到泥稀释调理池，在污泥稀释调理池与调理剂快速有效地混合均匀，使出料污泥达到改性要求，改性后的污泥再用柱塞泵送至高压板框压榨机，由高压油泵提供强压压缩滤板之间空隙内的污泥，使滤板之间空隙内的污泥再次压滤，得到含水率为60%以下的块状泥饼，产生的滤液至污水处理厂前段重新处理。除臭工艺论证1）臭气性质国外对污水、污泥处理的管理非常严格，它必须是环境安全的，不能产生二次污染，很重视尾气处理和臭气控制。参照同类构筑物及设备的运行数据，确定主要恶臭污染物种类及浓度。本工程H2S、NH3为主要恶臭污染源，另外污泥经过调理后产生的氨气浓度非常高；其他硫醇、有机硫化物、胺类等微量有机组分气体为次要恶臭污染源。 表4.3-20主要污染物性质 物质硫化氢甲硫醇分子式H2SCH3SH分子量34.0848.1嗅阀值0.025～025μg/L0.0011～0.0021PPm熔/沸点-82.9℃/--123.1℃/物性无色气体，具有臭鸡蛋气味无色气体，烂洋白菜味相对密度（空气）1.191.66溶解性能溶于水不溶于水，溶于乙醇、乙醚等化学性质可发生氧化等反应可发生氧化等反应物质氨气二甲基硫分子式NH3(CH3)2S分子量17.0362.13嗅阀值0.5～1.0mg/m³0.001PPm熔/沸点—77.8℃/—-83.2℃/物性无色气体，强烈刺激性气味无色气体，烂卷心菜味相对密度（空气）0.59622.14溶解性极易溶于水，溶于乙醚、乙醇，化学性质可发生氧化等反应2）除臭工艺比选目前常用的臭气处理方法主要有：活性炭吸附法、生物脱臭法、植物液除臭、高能离子除臭等。①活性炭吸附法活性炭吸附技术在国内用于医药、化工和食品等工业的精制和脱色已有多年历史。70年代开始用于工业废水处理。活性炭吸附法已逐步成为臭气处理的主要方法之一。活性炭是一种很细小的炭粒有很大的表面积，而且炭粒中还有更细小的孔——毛细管。这种毛细管具有很强的吸附能力，由于炭粒的表面积很大，所以能与气体（杂质）充分接触。当这些气体（杂质）碰到毛细管被吸附，起净化作用。吸附是一种物质附着在另一种物质表面上的缓慢作用过程。吸附是一种界面现象，其与表面张力、表面能的变化有关。活性炭的比表面积和孔隙结构直接影响其吸附能力，在选择活性炭时，应根据废气的性质通过试验确定。此外，灰分也有影响，灰分愈小，吸附性能愈好；吸附质分子的大小与炭孔隙直径愈接近，愈容易被吸附；吸附质浓度对活性炭吸附量也有影响。在一定浓度范围内，吸附量是随吸附质浓度的增大而增加的。另外，温度和pH值也有影响。吸附量随温度的升高而减少，随pH值的降低而增大。故低温、低pH值有利于活性炭的吸附。为了有效地脱臭，通常利用各种不同性质的活性炭，在吸附塔内设置吸附酸性物质的活性炭，吸附碱性物质的活性炭和吸附中性物质的活性炭，臭气和各种活性炭接触后，排出吸附塔。图4.3-32活性炭除臭工艺流程图活性炭除臭的特点：A、反应彻底，几乎能完全脱除废气中的挥发性有机化合物；B、可根据废气种类，选择对应的吸附剂。目前，常用的吸附剂有活性炭、活性炭纤维、硅胶、硅藻土、活性氧化铝、合成沸石等；C、对于小气量、难处理的废气组分，如多氯联苯等，可采用浸渍吸附剂，如高锰酸钾浸渍