城市污水处理工程项目可行性研究报告

汪清县县城污水处理工程可行性研究报告 总论PAGEPAGE213总论项目背景项目名称项目名称：汪清县县城污水处理工程。项目地点及建设单位概况项目地点：汪清县西北部，汪清河铁路大桥下游北岸，汪牡公路的出口处。建设单位：汪清县绿洁环境卫生服务有限公司。汪清县绿洁环境卫生服务有限公司成立于2005年7月，注册地址为汪清县汪清镇汪清街655号，企业类型为有限责任公司，张长生为法人代表，注册资金为50万元人民币，其构成为：陈维顺出资人民币30万，陈占海出资20万。现有员工60人，其中10人为专业技术人员，主要经营为城市卫生、保洁、垃圾处理、污水处理。有能力承担大规模的城市建设相关工作。规划期限本工程近期规划年限为2013年，远期规划年限为为2020年。工程内容1、城市建设污水管网48.332、建污水处理厂一座，设计总规模：5万m3/d。其中近期工程建设规模2.5万m3/d，污水处理厂出水达到GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级标准的B主要经济技术指标工程估算总投资为12984.29万元。财务评价成果表序号指标名称单位指标行业标准指标备注1总投资万元12984.292污水销售价格元/吨2.73营业收入万元2463.75各年平均值4税金及附加万元各年平均值5投资利润率%5.906投资利税率%7资本金利润率%13.168国外借款偿还期（年）年包括建设期9国内借款偿还期（年）年12包括建设期10利息备付率1.711.00投产第一年11偿债备付率1.651.00投产第一年12资产负债率（建设期初）%67.2113资产负债率（计算期末）%0.2414财务内部收益率%7.785.00%15财务净现值万元3237.916投资回收期年11.5817所得税前财务内部收益率%9.855.00%18所得税前财务净现值万元5913.5219所得税前投资回收期年10.2020资本金财务内部收益率:%9.455.00%21资本金财务净现值万元3152.4522盈亏平衡点%61.8623盈亏平衡点(以产量表示）万平米564.45编制依据及主要资料《汪清县城市总体规划》说明书及附图；《汪清县国民经济和社会发展第十个五年计划文件汇编》；《汪清县城地形图》；汪清县城排水现状及规划图；《室外排水设计规范》GB50014-2006；《室外给水设计规范》GB50013-2006；《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008；项目概况地理位置汪清县位于吉林省东部，延边朝鲜族自治州的北部。地理坐标东经129°05′至130°56′，北纬43°06′至44°03′。东西长约152Km，南北宽约108Km，幅员9016Km2。东邻珲春市，南部与延吉市和图们市相邻；西部与敦化市交界，东北与黑龙江省的宁安、穆棱、东宁三县为邻，位于吉林省东部与黑龙江省联系的重要通道上。县城（汪清镇）据州府延吉88Km（公路里程）距省会长春542Km（铁路里程）。城市性质汪清县政府在“十一五”规划中明确指出要“要坚持走新型工业化道路，以工立县”。汪清县拥有雄厚的资源，森林面积78.80万Km2，年可提供商品木材70万m3；盛产木耳，年产量近千吨，居延边州之首；矿产资源丰富，各种金属和非金属矿产都具备一定的规模，尤其是石灰石储量2亿吨左右，被誉为“石灰石之乡”，油页岩的储量在全省也较著名，已探明油页岩1.47亿吨。雄厚的资源为汪清县发展工业提供了先天的条件。随着人民生活水平的日益提高、生态环境意识的逐步加强，市场对绿色、天然、健康的需求空前高涨。汪清有其独特的自然资源，主要野生植物有人参、党参、贝母、桔梗、蕨菜、榛子、山楂等700多种，元蘑、松茸、木耳、猴头等数十种食用菌类，发展绿色天然产业有其特有的优势和广阔的发展空间。以工业集中区为载体，发展壮大农畜产品加工、林产品加工、绿色食品加工等产业，形成特色加工优势。按照“循环经济”的要求，把工业集中区建设成新型工业化的中心区和示范区。选择污染少、能耗低、关联度高、效益好的项目进入园区，推进企业聚集，把工业集中区培育成为发展中小企业的“孵化器”，目前我省大力开展“工业集中区”建设，汪清县也应该抓住这一契机，争取招商和引资，以东光电子、博维医药、申联食品、延边大气、德全水泥、丹华山珍等企业为龙头发展一些适合汪清地理环境的产业，争取高效益，使汪清县经济迈上新的台阶。汪清县是一个资源大县，地处长白山系，四周群山环绕，中间为河谷平原，群山河谷之间为起伏的丘陵，全县地貌大体呈北高南低之势。有丰富的森林资源、水力资源，为汪清发展旅游业提供了重要的物质基础。这些资源都有很强的独特性，大都保留了未经雕饰的原始风貌，如：满天星水库、明月沟水库、春阳水库、四方台、吊水湖、毛公像、林场天然林及浓郁的朝鲜族民俗文化等。汪清县是作为朝鲜族聚居地，朝鲜族民俗文化极其独特，风俗风情极为浓厚，被文化部命名为“象帽舞之乡”。目前县域内有国家级保护单位一处、州级一处、县级7处。充分发挥好地方优势，把握好机遇，打造一批自然生态旅游区，依托满天星国家级森林公园和朝鲜族民俗特色，重点发展自然风光游和朝鲜族民俗游、红色旅游、以及森铁专线等，旅游业将成为汪清经济发展的一个新的亮点。自然条件1、地形地貌汪清县属于长白山系，四周群山环绕，中间为河谷平原，群山河谷之间为起伏的丘陵，全县地貌大体呈北高南低之势。境内既有构造地貌，又有河谷地貌，哈尔巴岭从西南向东北蜿蜒拓展，其支脉有磨盘山、四方山、老松岭、老爷岭等，其地形以山区半山区为基本特征。老爷岭海拔1447m，从东南走向西北，贯穿全县，为全县最高峰，支脉向四外扩展。境内海拔800m以上的山峰有25座。全县地貌有7大类型。中山：海拔高程在1100m以上，出现明显的垂直带，面积有12447.21万m2，占总土地面积的1.4%；低山：海拔高程在500-800m，相对高差大于200m，山坡坡度较陡，面积有634884万m2，占总土地面积的70.6%；高原：海拔高程800m以上，相对高差在50m以下，面积有66459万m2，占总土地面积的7.4%；丘陵：海拔高程500m以下，相对高差在200m以下，面积有43507万m2，占总土地面积的4.8%；台地：海拔高程500-800m，地面坡度小于8度，面积有63130万m2，占总土地面积的7.0%；沟谷地：平地宽度小于400m，平均坡度大于3度，面积46731万m2，占总土地面积的5.2%；河谷平地：地面坡度均小于3度，平地宽度大于400m，面积32256万m2，占总土地面积的3.6%。2、气象条件汪清县地处中温带湿润温凉季风气候区，四季分明，大陆性季风气候特征明显。春季温度变化较大，冷暖干湿无常，多偏西北风；夏季较短，温凉而潮湿，局部地区多暴雨；秋季雨凉，多晴朗天气，冬季寒冷多雪，长达五个月，一年四季温差较大。境内地形地貌复杂，随着海拔高度的不同，形成不同的小气候区。全县的平均气温为3.9℃，年平均气温最高年为4.9℃，最低年为2.9℃，极端最高气温为37.5℃，极端最低气温为-37.5℃；年平均≥10℃的活动积温为2473℃，积温最高年一九五一年积温为2840℃，最低年一九六九年，积温为2091℃。全县年平均降水量为547mm，最多年一九七一年，降水824mm，最少年一九六七年，降水309mm。降水时间集中在夏季6—8月份，占全年降水量总数的65%；平均无霜期为135天，无霜期最长一九六一年为157天，最短一九七七年为123天，初霜期在9月24日左右；年平均日照2358小时，最长为2721小时，最短为1998小时。3、天然水系汪清县境内河流属于图们江与绥芬河两大水系。嘎呀河与珲春和属于图们江水系，绥芬河属于绥芬河水系，三大干流共有144条支流，境内干、支总长约2034.4Km，流域面积11690Km2。汪清县地表水资源量为10.6571亿m3，浅层地下水天然资源量为21659亿m3。汪清县境内土地表层土壤因地域不同而有区别。县域东南部和西部以针叶林灰化土和灰棕土居多；中南部暗棕土和水稻土较多；东、南、西部白浆土居多；山间洼地分布沼泽土和泥炭土；河谷平地为水稻土、草甸土和冲积土。根据成土过程以及生物、气候、成土母质、地形和水文等条件形成不同的土壤类型，共分为十个土类，23个亚类和50个土属，十个土类是灰化土、灰棕土、白浆土、黑土、草甸土、冲积土、沼泽土、泥炭土、石灰岩土、水稻土。汪清县自然植被类型可分为针叶林、针阔混交林、阔叶林、次生阔叶林、灌木林、草甸和沼泽植被等。原始植被基本是针叶林和针阔混交林，仅沟谷、河谷有草甸和沼泽植被滋生。由于受人类生产和生活的影响，在居民点和交通通达度好的地方大部分成为次生幼林，甚至变成疏林和灌木林。在海拔1000米以上有针叶林带，主要树种为红松、油松、鱼鳞松、樟子松、云杉等，针叶林下有耐阴喜湿、耐寒的苔藓类植被，主要土壤为灰化土；在海拔800—1000m之间有针叶林和阔叶林，针叶林主要有红松、油松、落叶松、云杉等，阔叶林为白桦、杨树、枫树、椴树等，林下有耐温杂草类，土壤为灰棕壤；在海拔高度500—800m之间为阔叶林带，树种有椴树、枫桦、杨树、水曲柳、榆树、柞树和榛柴树，土壤为灰棕壤和白浆土，河谷和沟谷地带主要是沼泽和草甸植被，主要树种有柳树、榆树、杨树、草类，草类有大叶草、大麦草、狗尾草、大油芝和蕨菜、三椿草、苔草、芦苇等，主要土壤为草甸土、泥炭土等。城市排水系统现状排水管网及排放体制汪清县中心城区现有排水管道为合流制，采用的是d300～d1000的钢筋混凝土排水管，另有一部分明沟排水。生活污水和生产废水均不经处理直接排入管道，最后排入汪清河。污染现状污水不经处理直接排入汪清河，使水体受到严重污染，并对城市景观产生重大影响。排水普及率偏低，由于市区地势较平坦，有些地方地势低洼，排水困难大，雨季易形成内涝，低洼处形成水泡，成为雨季雨水的集水点。存在的问题汪清镇市政基础设施与经济发展建设不相适应，尤其是排水设施欠帐较多，突出表现为排水设施箭楼，排水系统不完善，并与防洪设施交叉混杂，难以分流。尤其是近几年房地产不断的发展，居民居住的环境得到改善，可是与其相配套的基础设施建设仍然是滞留在80年代的水平，与城市的发展不配套，制约了城市的在发展。目前现有的排水设施明显存在的问题是：1、镇内排水系统全部为合流制，污雨水与山洪不分，大量的不需负责处理的工业废水与生活污水混在一起，给污水厂建设带来一定的困难。2、镇内管网很不完善，大部分管道已老化损坏，有些出现反坡，有些管段管径上游大、下游小，需要调整、更换，急待污水处理。工程建设必要性一、污水处理工程兴建，是城市发展的需要本着发展与保护环境相协调以及“谁污染谁治理”的原则，并为招商引资创造宽松、高效、优美的投资环境。汪清县县城产生的生产、生活污水其最终受纳水体为图们江。为使汪清县在发展过程中，不增加当地河流的污染负荷，并保护水资源，从而形成图们江开发利用，与图们江水资源保护良性循环发展的新格局。随着汪清县县城的迅速发展，污水排放量必然不断增加，若不进行处理，大量污水必然经过汪清河、噶呀河汇入图们江，势必严重影响汪清县工业的投资环境，使外商望而却步，不利于综合开发，后果将是严重的，也不符合国家的环保政策。而建设汪清县县城污水处理工程，必将减少污染物向地面水系的排放量，改善延吉市周围的水环境，保护有限的淡水资源，提高招商引资的外部环境，提高汪清县的综合使用功能。因此，抓紧进行汪清县县城污水处理工程的建设，是汪清县建设和环境保护的当务之急。二、兴建汪清县县城污水处理工程，保护图们江的水质，是保护图们江流域以及自身发展的需要。目前，汪清县城产生的污水不经处理就直接排入汪清河，经汪清河、噶呀河流入图们江，随着汪清县县城的不断发展建设，这一地区的污水产生量将大大增加，如果任其排放，势必对国际性河流图们江水体造成严重的污染，直接影响了两岸环境的发展，汪清县如不迅速改变这种落后状况，势必加大与其它开放城市的差距，也将给图们江区域经济的发展带来极不利的影响。汪清县理应加入到治理污染图们江的前列，从自身发展作起，责无旁贷。因此，延吉市汪清县县城污水处理工程的实施建设已迫在眉睫，刻不容缓。工程建设可行性1、汪清县政府已经对汪清县进行总体规划，包括对汪清县污水、雨水等管网的规划。2、汪清县环保监测部门对市区各排水系统的污水排放口进行多年水量、水质监测，掌握了污染负荷现状，为建设城市污水处理厂做好了技术准备。3、对市区内的各个工厂、企业所排放污水，汪清县环保监测部门将根据其排放废水的水质情况，依据国家有关规定制定其排放标准，并进行严格监督和管理。对于进入城市下水道的工业废水，必须满足国家关于工业企业废水排入城市下水道的水质指标规定，在厂内完成好预处理，为城市污水处理厂的设计及正常运转提供前提条件。现在污水厂尚未建设，但环保部门将制定措施并加大力度，严格监督和管理工厂、企业所排放污水水质，对有些难于降解或对微生物有害的工业废水，要搞好点源治理并实行分质分流，确保城市污水处理厂的正常运转工作。4、虽然汪清县地处中国的东北地区，气候较冷，但是气候更冷的黑龙江省的一些城市已经建设了污水处理厂并且运行良好，根据东北地区及国外相类同气候地区的工程经验，证明在建设污水处理厂是可行的。5、本项目采用国内外先进的污水处理工艺，使污水中的污染物指标达到规定的排放标准，在技术上是可行的。6、污水处理工程属城市公益事业，以往排水设施都被无偿使用，导致城市管网长期得不到改造，污水处理设施迟迟得不到建设。随着我国现已出台的城市污水和垃圾收费政策，为日后污水处理厂的运营提高了资金保障。7、随着人们环保意识的普遍增强，建设城市排水设施得民心，顺民意，广大市民一定会理解和支持的。综上所述，该污水处理厂的建设切实可行。汪清县县城污水处理工程可行性研究报告 工程方案论证工程方案论证规划年限本工程近期规划年限为2013年，远期规划年限为为2020年。工程规模水量预测一、居民综合生活用水量根据《室外给水设计规范》（GB50013-2006）的规定，汪清县属于城市分区的第二分区的中、小城市，采用的平均日综合生活用水量标准为，2013年采用110L／cap•d，2020年采用综合生活用水定额包括居民日常生活用水和公共建筑用水之和，但不包括浇洒道路、绿地用水和消防、市政用水。汪清县设计年限内服务人口规划如下表：设计年限2013年2020年服务人口（人）120000150000居民综合生活用水量预测年限项目2013年2020年居民综合生活用水定额（L/人*d）110150总人口（人）120000150000总用水量（m3/•d）1320022500二、工业企业用水量根据汪清县城市总体规划，县城工业产值2013年23亿元，2020年52亿元。万元产值消耗水量的大小，影响因素较多，根据工厂的性质，生产的工艺流程，生产规模的大小，生产设备的先进程度，生产人员的熟练程度，管理人员的技术水平等因素有关。根据汪清县总体规划，万元产值耗水量2013年为20m3/万元，2020年为工业用水量预测年限项目2013年2020年工业总产值（亿元/年）2352万元产值综合耗水量（m3/万元）2018工业用水量（m3/•d）1260325644三、未预见水量未预见水量按照上述两项之和的10%考虑：未预见水量预测年限项目2013年2020年上述两项之和（m3/•d）2580348144系数10%10%未预见水量（m3/•d）25804814四、漏损水量及浇洒道路、绿地用水量因为漏损水量及浇洒道路、绿地用水量并不会排入城市下水道中，因此，本次设计将不对该水量进行预测。五、用水量预测结果平均日用水量预测序号项目2013年2020年一综合生活用水量（m3/d口1200001500002综合用水定额（L/P.d）110150二工业企业用水量（m3/d）12603256441年工业总产值（亿元）23522万元产值耗水量（m3/万元.d）2018三小计（m3/d）2580348144四未预见水量（m3/d）25804814五平均日用水量（m3/d）2838352958排水量计算污水进入城市下水道的排放系数按照85%考虑，同时考虑了污水管网中10%地下水渗透系数，则最终进入污水处理厂的污水量见下表：平均日排水量计算序号项目2013年2020年一污水排放系数（%）8085二污水排放量（m3/d）2270645014三地下水渗透系数（%）110110四总污水量（m3/d）2497749516因此，在近期规划年限内汪清县县城污水处理工程的设计规模拟确定为2.5万m3/d。汪清县县城污水处理工程远期工程的设计规模拟确定为5万m3/d。污水规模确定城市污水处理厂建设规模的确定需要考虑到城市发展的实际情况、城市总体规划，使污水处理厂建设规模适合于城市建设和发展。根据上述各方面的预测，可作为确定工程规模的依据，考虑城市排水系统逐步完善，同时使污水处理厂建设切实可行，具有可操作性，为远期城市发展留有余地，确定污水处理厂远期建设规模为5万m3/d，本次按近期2.5万m3/d规模设计。配套城市污水收集系统的设计能力按远期污水量设计，本次只实施近期服务面积内的污水收集系统。根据《室外排水设计规范》，规模2.5万m3/d污水厂总变化系数取1.47。排水体制论证排水体制分为合流制和分流制。合流制是将城市污水和雨水混合在同一个管渠内统一收集并排放。在合流制排水系统设计中除考虑污水的收集外，雨季要考虑一定雨水截流倍数，使排水管道及截流干管截面增大。在污水处理上，雨季雨水混入，致使污水处理厂水质变化较大，不利于污水处理，同时部分污水仍排入水体，造成环境污染。合流制污水管线一般常用于旧城区的原有管线。分流制是将城市污水和雨水分别收集在独立的管渠中排放。从环保方面来看，采用分流制，将城市污水与雨水分开收集，并将城市污水收集集中后送至污水处理厂进行处理最为合理，且在国内外已被广泛采用。分流制可克服合流制的一些缺点。分流制具有以下优点：a、管内水量较稳定，水力条件好；b、截流干管规格较小，投资较省；c、进入污水处理厂的流量和水质比较稳定，易于污水处理厂的运行及管理；d、雨、污分流不会出现污水溢流对江河造成污染的现象。分流制也存在以下缺点：a、如果雨、污双管同时建设，工程总投资高；根据汪清县总体规划，并结合以上的分析比较，确定汪清县的排水体制为分流制。处理程度污水处理厂进水水质科学的预测和确定污水处理厂进水水质是保证未来污水处理厂正常运行的前提条件之一。由于汪清县目前排水体质为合流制，污水水质有被稀释的可能。根据老城区的实际情况以及考虑周边城市的具体情况，综合汪清县规划发展趋势，考虑到将来城区污水排入下水道应满足《污水排入城市下水道水质标准》（CJ3082—1999）的要求，确定汪清县城污水处理厂进水水质指标如下：项目CODBOD5SSTNNH3-NTPPH指标(mg/L)320180300352536～9为了保证城市污水厂的常年正常运转，使处理后的出水水质达到规定的排放标准，不至于造成二次污染，在此特别强调点源治理。经验证明，小量的特殊工业废水汇集到城市污水厂一并处理是不经济的，应当在各工业企业内部进行处理，并达到《污水排入城市下水道水质标准》（CJ3082—1999）的要求后，方可排入城市排水系统。同时本工程污水厂也是按照各污染源满足上述标准要求为前提考虑处理方案的。污水处理厂出水水质确定根据环境评价影响报告书的批复意见，汪清镇污水厂二级生物处理的出水就近排入汪清河，汪清河目前为地表水Ⅲ级水体，污水厂出水水质需执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B级标准，详细出水水质指标见下表：汪清污水处理厂出水水质单位mg/L序号基本控制项目一级标准二级标准三级标准A标准B标准1化学需氧量（COD）5060100120①2生化需氧量（BOD5）10203060①3悬浮物（SS）102030504动植物油135205石油类135156阴离子表面活性剂0.51257总氮（以N计）1520--8氨氮（以N计）②5(8)8(15)25(30)-9总磷（以P计）2005年12月31日前建设的11.5352006年1月1日起建设的0.513510色度（稀释倍数）3030405011PH6-912粪大肠菌群数（个/L）103104104-*注：①下列情况下按去除率指标执行：当进水COD大于350mg/L时,去除率应大于60%.BOD大于160mg/L时，去除率应大于50%.②括号外数值为水温﹥12℃时的控制指标,括号内数值为水温≦12℃时的控制指标.水厂位置论证污水处理厂的厂址确定是一个十分重要的问题，它对周围环境卫生，处理厂基建投资及运行管理都有很大影响。选择污水处理厂的厂址时，在考虑规划的总体布局的基础上，污水处理厂的选择又考虑了如下原则：（1）尽可能不占良田和少占农田。（2）厂址必须位于集中给水水源下游，并应设在城区的下游，且和城区要保证至少500米的距离。（3）污水处理厂要和受纳水体靠近并满足防洪问题。（4）要考虑污水处理厂建设位置的工程地质情况，以节省造价，方便施工。（5）充分利用地形，随坡顺势建设污水处理厂，节省能量。（6）厂址选择考虑远期发展的可能性，为以后的扩建留有余地。在上述原则的基础上，根据汪清县的总体规划，考虑建成区的发展方向、现有及未来的工业布局，污水管网的布置，以及污水综合利用和资金情况，最后确定将污水处理厂的厂区选在在城市主导风向的下风向，汪清县西北部，汪清河铁路大桥下游北岸，汪牡公路的出口处。1、污水处理厂厂址区目前大部分是荒地，污水处理厂的建设对周围生态环境影响较小。拟建厂址不是风景旅游区，没有名胜古迹，因此对自然景观的影响也很小。2、污水处理厂厂址区地势相对较低，现有排水管网的排水方向大抵汇集于所选厂址，便于污水的收集和输送。3、厂址靠近汪清河，便于处理后的污水就近排放。污水处理厂方案论证污水处理工艺是污水处理厂的关键，处理工艺的选择是否得当，直接关系到处理厂出水水质、运转是否稳定、运转成本的高低和管理的难易。因此，必须结合实际情况慎重地选择适当的工艺，以达到最佳效果。污水处理厂的工艺选择应根据进水水质、出水要求、污水厂规模、污泥处置方法及当地的温度、工程地质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。污水处理工艺选择应充分考虑污水量和污水水质以及经济条件和管理水平，优先选用技术合理先进、安全可靠、低能耗、低投入、少占地和操作管理方便的成熟处理工艺。污水处理工艺一般包括预处理和二级处理两个密切相关的阶段。预处理工段预处理就是在一级处理前去除水中比较大的漂浮物和砂砾，以避免损害后序工艺的机械设备，确保安全运行。预处理包括粗、细格栅及沉砂池。粗格栅推荐采用近年来国内应用非常普遍的回转式格栅，提升泵采用可提升式不堵塞潜水排污泵，细格栅采用回转式格栅。沉砂池在污水处理厂的投资、占地等方面所占的比例不大，但其作用却不容忽视。若沉砂池除砂效果不好，大量砂粒将进入后续处理单元，将给污水厂的正常运行带来诸多隐患：（1）大量砂粒进入后续工序，将导致排泥管道的堵塞，并对水泵、刮泥机和脱水机等设备造成严重的磨损，使其使用寿命大为缩短。（2）在不设初沉池的处理系统中，大量砂粒将直接进入并沉积在生物池，导致生物池有效容积的减少，同时还会对曝气器产生不利影响。（3）在有污泥消化的系统中，将会有大量砂粒进入污泥消化池，沉积在其底部，减少其有效容积，很难消除。工程设计中，通常以对d≥0.2mm的砂粒去除效率来衡量沉砂池系统的效率。现行《室外排水设计规范》明确规定“按去除相对密度2.65、粒径0.2mm以上的砂粒设计”。目前最常用的沉砂池型式有曝气沉砂池和旋流沉砂池。旋流沉砂池旋流沉砂池主要有钟氏及比氏两种。其优点是：1、布置紧凑、占地小。2、有机物的分离效果也很好。3、相对于曝气沉砂池而言，沉砂过程没有污水“预曝气”，不必担心会提高污水的溶解氧浓度和消耗水中的快速降解有机物，对后续的厌氧和缺氧反应池产生不利的影响。近十多年来，国内污水处理厂大多采用除磷脱氮的强化二级处理工艺，多采用旋流沉砂池。旋流沉砂池的缺点是：1、因尺寸小、水力停留时间较短，对于水量变化或者砂量冲击负荷过大的进水难以适应，应用于分流制系统污水处理效果尚可，不宜在合流制污水系统中应用。2、对细小砂粒的去除效果不甚理想。这种沉砂池的设计条件原是50目（0.297mm）以上砂粒的去除率均＞95％，对70－50目（0.211～0.297mm近年来国内虽多有应用，但少有运行效果令人满意的，各地普遍反映出砂量明显偏少，不同程度地存在砂粒进入后续处理构筑物的情况，其中采用国产设备者问题更显严重，有此多年从未能正常除砂。3、没有撇油、除渣措施，对污水中油脂和浮渣没有去除效果，对于SBR、UNITANK和三沟氧化沟等不设专门二沉池的污水处理工艺，浮渣在系统内始终无法除去，问题更显突出。曝气沉砂池国内应用的比较早的是曝气沉砂池，但90年代以后，随着国外设备的引进，逐步被旋流式沉砂池所取代。这种沉砂池的主要优点是：1、对细小砂粒的去除率比较高，并可根据进水条件和出水要求改变设计，达到不同的要求。2、运行稳定，对流量和砂量的冲击负荷适应性较强。3、有机物分离效果高、携带的有机物较少。4、有较好的去除油脂和浮渣的作用，可大大减少后续处理单元管道的堵塞和管理的麻烦。这种沉砂池的缺点主要有两点：1、占地较大2、有专家认为曝气过程有可能提高污水的溶解氧值，并可能消耗掉污水中部分快速降解的有机物，对后续的厌氧生物池的工作产生不利影响。虽然这种影响和程度并未见有人作过定量研究的报道。相反，国内外多处采用曝气沉砂池的污水处理厂多年运行结果并未发有什么明显不利的影响。北京、西南、上海等多家兄弟市政设计院的专家，在这方面看法都基本相同，主张更多的采用用曝气沉砂池。最近正在紧张施工的170万m3/d规模的上海竹园污水处理厂就采用了曝气沉砂池，而且曾获建设部优秀设计二等奖的青岛团岛污水处理厂也是采用曝气沉砂池。因此，本工程推荐采用曝气沉砂池。供气方式采用不锈钢穿孔管，空气由专用鼓风机供给。刮砂桥工作由PLC自动控制，可定时刮砂也可连续运行。缺点是由于溶解氧的作用会去除少部分的有机物。但通过对一此处理厂运行情况的了解，曝气沉砂池的曝气作用对后续处理构筑物的影响不是很明显。二级处理工艺污水处理工艺是污水处理厂的关键，处理工艺的选择是否得当，直接关系到处理厂出水水质、运转是否稳定、运转成本的高低和管理的难易。因此，必须结合实际情况慎重地选择适当的工艺，以达到最佳效果。污水处理厂的工艺选择应根据进水水质、出水要求、污水厂规模、污泥处置方法及当地的温度、工程地质等因素综合考虑后确定。污水二级处理方案选择汪清污水处理厂二级处理进水水质、出水水质和各项污染物的去除率见下表： 指标BOD5CODcrSSTNNH4-NTP进水水质18032030035253出水水质2060202081处理效率(%)88.9%81.3%93.3%42.9%68%66.7%从上表可以看出，本工程单纯采用物理方法显然已不能满足处理要求，必须采用带脱氮除磷的生化二级处理来达到预期的处理效果。污水的脱氮除磷可供选择的处理方法通常有生物处理法及物理化学法二大类。物理化学法由于需投加相当数量的化学药剂，有运行费用高、残渣量大难处置等缺陷，因此，城市污水处理一般不推荐采用。汪清污水处理厂二级处理进水水质BOD5/CODcr的比值为0.56，属于易生化范围，另外从BOD5/TN=5.14及BOD5/TP=60比值来看，采用生物降解法去除N、P是可行的，但要辅以化学除磷。而生物处理又可分为活性污泥法和生物膜法二种。活性污泥法：是以活性污泥为主体的污水处理法，它于1914年在英国曼彻斯特市建成试验厂以来，已有八十多年的历史。随着工程实践中的应用和不断改进，特别是近三十多年来，在对其生物反应和净化机理进行广泛深入研究的基础上，活性污泥法得到了很大的发展。活性污泥法的最基本流程是向污水中注入空气进行曝气，并持续一段时间后，污水中即生成一种絮凝体，这种絮凝体主要由大量繁殖的微生物群体所构成，它易于沉淀分离，并使污水得到澄清，这就是“活性污泥”。它的主要构筑物是曝气池和二沉池。需处理的污水与回流的活性污泥同时进入曝气池成为混合液，随着曝气池注入空气进行曝气，使污水与活性污泥充分混合接触，并供给混合液以足够的溶解氧，在好氧状态下，污水中的有机物被活性污泥中的微生物群体分解而得到稳定，然后混合液进入二沉池，在池中，活性污泥与澄清液分离后，一部分回流到曝气池进行接种，澄清液则溢流排放，在整个处理过程中，活性污泥不断增长，有一部分剩余污泥需要从系统中排除。生物膜法：是土壤自净的人工化，是使微生物群体附着于其它物体表面上呈膜状，并让它和污水接触而使之净化的方法。利用生物膜净化污水的设备统称为生物膜反应器。根据污水与生物膜接触形式的不同，生物膜反映器分为生物滤池、生物转盘及其它生物接触氧化法设备，它们的构造差异很大，但作用的基本原理是相同的。活性污泥法脱氮除磷，具有处理效率高、处理效果好、运行稳定、运转经验丰富等优点，因此，对城市污水进行脱氮除磷，生物活性污泥法是首选方案之一。虽然生物滤池是一种先进的处理工艺，在中国已开始使用，但是其工程投资较高、运行管理要求高，一般用于占地紧、环境要求严的场合，本工程不推荐采用。污水二级处理方案选择的原则根据进水水质、水量以及受纳水体的环境容量，综合考虑汪清县的实际情况，选择处理效果好，具有除磷脱氮功能、低能耗、低运行费、低基建费、操作管理方便、工艺成熟的污水处理工艺。污水处理过程中的自动控制，力求安全可靠、经济实用，提高管理水平，降低劳动强度，体现出一流的管理水平。能适应东北地区环境温度低的大规模污水处理工艺，具有很强的抗冲击负荷能力。工艺成熟、可靠，设备和设施使用年限长，操作和维修简单，具有足够的经验以资借鉴。生物脱氮除磷工艺常规生物法能满足CODcr、BOD5、SS的去除率，但对氮、磷的去除率是有一定限度的，仅从剩余污泥中排除氮、磷，其去除率氮约10～25%，磷约12～20%，达不到本工程进、出水水质和各项污染物的去除率要求，因此本工程二级污水处理必须采用脱氮除磷工艺。（一）生物脱氮除磷工艺的历史：从60年代开始，美国曾系统地进行了氮磷物化处理方法研究，结果认为用物化法的缺点是耗药量大，污泥多，处理大量城市污水经济上不合算，因此着手研究生物法脱氮除磷。从70年代开始，采用活性污泥法脱氮已逐步实现工业化流程，1977年正式命名为A/O法。A/A/O法是在其基础上进一步研究开发而成的生物脱氮除磷工艺流程。我国从70年代后期开始开展生物脱氮除磷研究，在80年代后期实现工业化流程，目前常用的生物脱氮除磷处理工艺有A/A/O法、SBR法及CAST法、氧化沟法等，均取得较好效果。（二）生物脱氮除磷原理：（1）生物脱氮氮是蛋白质不可缺少的组成部分，因此广泛存在于城市污水之中。在原污水中，氮以NH3-N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，在厌氧或好氧条件下，污水中有机氮易被水解成为氨态氮。而原污水中的NOX-N（包括亚硝酸盐NO2-和硝酸盐NO3-在内）几乎为零。氮也是构成微生物的元素之一，一部分进入细胞体内的氮将随剩余污泥一起从水中去除。这部分氮量约占所去除的BOD5的5%。因为氮在水体中是藻类生长所需的营养物质，容易引起水体的富营养化，因此氮是污水处理厂出水的主要控制指标之一。在有机物被氧化的同时，污水中的氨氮在溶解氧充足、泥龄足够长的情况下被进一步氧化成硝酸盐或亚硝酸盐。反硝化菌在缺氧的情况下可以利用硝酸盐（NOx-N）中的氧作为电子受体，氧化有机物，将硝酸盐中的氮还原成氮气（N2）或N2O，从而完成污水的脱氮过程。由此可见，要达到生物脱氮的目的，完全硝化是先决条件。因为硝化菌属于自养菌，其比生长率μn明显小于异养菌的比生长率μh，生物脱氮系统维持硝化的必要条件是μn≥μh,也就是说系统必须维持在较低的污泥负荷条件下运行，使得系统的泥龄大于维持硝化所需的最小泥龄。反硝化必须在硝化反应完成后进行，但是按照硝化→反硝化的顺序进行反应，即采用后置反硝化的形式，反硝化时，微生物主要依靠内源细胞成分作为反硝化碳源，使得反硝化速率很低。为了提高反应速率必须另向污水中投加碳源，例如甲醇，以增加反硝化速率。采用外加碳源的后置反硝化的优点是能够达到很高的脱氮率，使得出水中的TN含量很低。缺点是增加了投加设备和投加有机碳的费用；要得到较高的反应速率需要投加过量的有机碳，使得出水中有机碳的含量增加，往往需要进行脱碳处理；外加有机碳使得剩余污泥量有所增加。为了克服后置脱氮的缺点，目前常用前置脱氮工艺，如A/O法，其原理是将硝化好的富含硝酸盐的混合液回流至曝气池前端的缺氧段，利用进水中的有机物作为碳源进行反硝化。因为进水中的碳源充足，反应速率较高，在脱氮的同时还可以使污水中大量的有机物氧化分解，使有机物的降解和脱氮在工艺流程上得到统一。所以技术上是合理的，运行上是经济、可靠和高效的。（2）生物除磷生物除磷是处理系统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，产生能量用以吸收低级脂肪酸等快速降解有机物，并转化为PHB（聚β羟基丁酸）储存起来。当这些聚磷菌进入好氧条件时就降解体内储存的PHB产生能量，用于细胞的合成和磷的吸收，形成富含磷的污泥，以剩余污泥形式排出系统，从而达到除磷的目的。生物除磷的优点在于不投加化学药剂，不增加剩余污泥量，处理成本较低。缺点是除磷效果不如化学法彻底，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。据文献介绍，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2～2.4mg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，除磷效果越好。一般的活性污泥法，其剩余污泥中的含磷量为1.5～2%，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2～3倍，通过排放剩余污泥从而达到除磷目的。生物除磷工艺的前提条件是聚磷菌必须在完全的厌氧环境下进行磷的释放，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。厌氧磷释放和缺氧反硝化与好氧段进行的有机物降解、硝化、磷的吸收相结合，即形成了目前国内外广泛应用的A/A/O及各种变形工艺。（3）本污水处理厂采用生物除磷脱氮的可行性BOD5：N：P的比值是影响生物除磷脱氮的重要因素，氮和磷的去除率随着BOD5/N和BOD5/P比值的增加而加大。只有BOD5/N>3时反硝化才能正常运行。在BOD5/N=4～5时氮的去除率>60%，磷的去除率也可达60%左右，BOD5/N=7时氮的去除率>70%，磷的去除率>70%。对于生物除磷工艺，要求BOD5/P=33～100，且BOD5/N≥4。汪清污水处理厂二级处理设计平均进水BOD5=180mg/L、COD=320mg/L、SS=300mg/L、TN=35mg/L、NH3-N=25mg/L，TP=3mg/L，进水BOD5/TN约为5.14，BOD5/P约为60，是能够达到要求的处理程度的。污水二级处理方案的确定从国内外污水处理技术的发展来看，改良A2/O工艺、氧化沟工艺、CAST等诸多工艺不仅具有去除有机污染物功能，而且还具有不同的除磷脱氮效果。建设部、国家环境保护局、科技部印发的《城市污水处理及污染防治技术政策》中针对污水量规模在10万吨/日以下的污水处理厂，除采用A／O法、A／A／O法外，也可选用具有除磷脱氮效果的氧化沟法、SBR法、水解好氧法和生物滤池法等。必要时也可选用物化方法强化除磷效果。因此，本工程工艺方案设计应充分考虑污水处理厂所要达到的污水处理程度并同时考虑污水处理厂设计规模的实际情况，选择以下三种工艺方案进行介绍和比较，即：1．改良A2/O工艺2．氧化沟工艺3．SBR的变法工艺——CAST工艺（一）、改良A2/O工艺A2/O法是由传统活性污泥法(普曝法)发展起来的新工艺，A2/O工艺是一种典型的具有既除磷又脱氮的工艺，其生物反应池由厌氧、缺氧和好氧三段组成，其特点是厌氧、缺氧和好氧三段功能明确，界限分明，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，达到较好的除磷脱氮的效果。A2/O法的主要优点：(1)工艺流程较先进，具有较好的除磷脱氮效果，工艺运转稳定性好，出水水质较好。(2)污泥经厌氧中温消化处理后达到稳定，不会造成二次污染。(3)运行、管理经验成熟，实践经验丰富。A2/O法的主要缺点：(1)工艺流程复杂、处理构筑物多、运行管理麻烦。(2)承受污水水质、水量的冲击负荷能力较差。(3)工程基建投资较高、运行费用较高。A2/O法工艺流程框图见图：回流及剩余污泥泵房粗格栅进水泵房回流及剩余污泥泵房粗格栅进水泵房消毒池二沉池A2/O池沉砂池细格栅贮泥池污泥浓缩脱水机房泥饼外运回流污泥进水出水剩余污泥流程框图根据污水厂的运行实践表明，BOD5与TKN之比大于4时，可达到理想脱氮效果，BOD5与TKN之比小于4时，脱氮效果不好，汪清污水处理厂BOD5/TKN=5.14,脱氮效果可以。同时，根据文献，传统A/A/O工艺，适合于污水碳源较为充足的情况，通常是，但是汪清污水处理厂，碳源不甚充足，在此种特殊的水质条件下，在利用生物方法脱氮的同时，达到很好的除磷效果是比较困难的。这是因为原水碳源不足导致了A/A/O工艺缺氧段反硝化进行不充分，出水中NO3--N浓度较高，大量的NO3--N随回流污泥进入厌氧段并在那里进行反硝化，迅速消耗快速COD，抑制了厌氧段磷的有效释放，因而在好氧段磷的吸收作用也就不能很好的完成，导致了除磷效果不佳。针对上述情况，本设计考虑了采用改良型的A/A/O工艺。这种工艺的特点是，在碳源不十分充足、反硝化程度不高的情况下仍可获得较好的除磷效果，其运行方式如下：出水出水进水污泥回流S混合液回流q80~90%进水这种工艺在国内很多污水处理厂中都有应用，其中获得建设部优秀设计二等奖的山东省青岛市团岛污水处理厂就是成功的一例（二）、氧化沟工艺氧化沟是活性污泥工艺中的一大类型，它把连续循环式反应池作为生化反应器，混合液在其中连续循环流动。氧化沟使用一种带方向控制的曝气和搅动装置，向反应池的混合液传递水平流速，从而使搅动的混合液在氧化沟内循环流动。它的基本特点是污水在一个首尾相接的闭合沟道中循环流动，沟内设有曝气和推动水流的装置，污水在流动过程中得到净化。最早的氧化沟是1953年荷兰帕斯威尔开发的，用于处理小城镇污水，当时只有一条沟，水深很浅，处理水量很小，其构造简单，管理方便，处理效果好，因而得到迅速发展，沟的型式不断改进，技术不断创新，出现了各种各样的氧化沟工艺，建成了为数不多的不同规模的城市污水处理厂和工业废水处理厂，到目前为止，全世界已建成氧化沟城市污水处理厂几千座，其中绝大多数是中小型污水厂。在我国，氧化沟已在城市污水处理厂中占很大比重，成为最热门的污水处理工艺之一，目前已有工程实例广为人知的氧化沟工艺主要有：卡鲁塞尔氧化沟、双沟式氧化沟、三沟式氧化沟、奥贝尔氧化沟和一体化氧化沟，它们各有其独特的风格和适用性。氧化沟的主要特点有：1.具有广泛的适用性和灵活性：既可以用于中小型污水处理厂，又可以用于较大型污水处理厂；既可以去除有机污染物，又可以脱氮除磷；既可以作为主体工艺取代多项污水处理单元，也可以只做为曝气设施取代曝气池；既可以机械曝气，也可以鼓风曝气；既可以低负荷运行，也可以高负荷运行。2.由于绝大多数氧化沟都是采用延时曝气，泥龄长，负荷低，因而去除有机物效率很高，通常出水BOD都能达到20mg/L甚至10mg/L以下，出水SS也很低，出水水质相当好。3.氧化沟的循环流态和机械点源曝气，决定了沟内溶解氧浓度沿沟长呈梯度变化，在曝气机处溶解氧最低，正确配置曝气机和调节曝气机的运行工况，可以控制沟内某些沟段处于缺氧状态，为污水反硝化创造条件，因此可以说只要是氧化沟就具有脱氮功能，适用于要求脱氮的地方。4.氧化沟通常不设初沉池和污泥消化池，整个处理工艺非常简单，处理构筑物的规模不及常规活性污泥的一半，操作管理大大简化，这对于技术力量相对较弱、管理水平相对较低的中小型污水处理厂很合适。5.氧化沟的循环流态使进入的污水立刻被沟中循环流动的混合液稀释几倍到几十倍，具有很强的抗冲击负荷能力，对水质、水量变化剧烈的中小型污水处理厂很有利。6.氧化沟存在的溶解浓度使微生物交替处于好氧状态和缺氧状态，而引起污泥膨胀的丝状菌绝大多数是专性好氧菌，在这种环境处于生存劣势，加之不设初沉池增大了污泥中的无机固体比重，提高了污泥的沉淀性能，因而氧化沟可以有效抑制污泥膨胀，解决了多年来困扰常规活性污泥法的一大难题。7.氧化沟设备基本实现了国产化，在质量上能满足使用要求，价格比国外设备便宜很多，能显著降低设备费用。卡鲁塞尔氧化沟是我国目前使用最广泛的工艺之一，已建成投产和正建的城镇污水处理厂有几十座，最大规模30万m3/d，其基本结构型式见图。图卡鲁塞尔氧化沟的曝气设备是表曝机，它安装在沟道转弯处。表曝机的转动将水流提升向四周扩散，形成旋涡流并向前推进，它同时发挥着充氧、搅拌和推流的功能，其中大部分能量用于充氧和搅拌，一小部分用于推流，要求保持沟内平均流速大于0.3m/s。在表曝机推动下，整个氧化沟形成一道循环流动的水流，混合液的溶解氧浓度沿沟长变化，当某一沟段的溶解氧值降至0.5mg/L以下，形成缺氧环境，就会出现反硝化工况。最初的氧化沟是合建式，采用转刷曝气，水深仅1.2～1.5m，后来演变为反应池和二沉池分建，但仍用转刷。1967年荷兰DHV公司开发出卡鲁塞尔氧化沟，把曝气刷改为曝气叶轮，1968年建成世界上第一座卡鲁塞尔氧化沟，其基本结构一直沿用至今。目前全世界已建成卡鲁塞尔氧化沟近千座，最大的在德国一个化工厂，全厂有5个单元，安装了110台曝气叶轮，每台功率132Kw，总处理水量200万m3/d。卡鲁塞尔氧化沟除具有一般氧化沟的特点外，还有以下特点：采用叶轮曝气，单台功率可达160Kw，而转刷最大功率只有45Kw，这就减少了设备台数，便于维护管理。由于曝气设备搅拌能力强，沟深可增大到5m以上，如果采用双层式叶片式曝气机沟深可加大到6m以上，有利于减少占地和保持水温。运行管理十分简单，一般不需要自动控制，如果采用自控，是为了降低能耗和脱氮。由于反应池与二沉池分建，使用起来十分灵活，可以替代其他工艺，也可以与其他工艺结合只作为反应池使用。沟形式可灵活变化，渠道数可多可少（但必须双数），形状可以是传统的沟形，也可是方形、同心圆形，根据地形条件决定。随着各国对环境要求越来越高，污水脱氮除磷的标准也越来越严，传统的卡鲁塞尔氧化沟已不能适应，于是又开发出卡鲁塞尔2000型、3000型及ACE系统等，下图为卡鲁塞尔2000型示意图。图传统卡鲁塞尔氧化沟的缺氧区和好氧区在一条沟内，没有明显的分界线，只是在溶解氧降低到0.5mg/L以下时才形成缺氧区，而沟中的溶解氧受很多因素的影响，包括水量、水质、充氧情况、水温等各种因素，只要其中一种参数变化，沟中溶解氧的分布也随之改变，缺氧区的范围也随之改变。在实际工程中，水量、水质变化频繁，水温等条件也在改变，缺氧区范围和工况都在不断变化中，在这种情况下要达到高的脱氧率是困难的。而传统A/O脱氮工艺由于缺氧池是单独设立，其工况稳定，易于控制，脱氮率高。改进的鲁卡塞尔2000型等正是将前置缺氧脱氮工艺和氧化沟有机结合起来，在传统氧化沟前边设置单独缺氧沟，其工况不受水量水质等因素的影响，可以始终保持缺氧工况，和传统的A/O脱氮工艺一样能达到很高的脱氮率。传统A/O脱氮工艺的污泥内回流是用泵提升，根据需要的内回流量来调节内回流泵。设置专门反硝化区的氧化沟（卡鲁塞尔2000型）等以其循环流的特点，可以在好氧区和缺氧区交界直接回流混合液，由于两沟连通，利用沟中液流流速就能将混合液由好氧区送到缺氧区，省去内回流泵，节省大量能耗，回流量由调节门的开启控制。设置专门反硝化区的氧化沟（卡鲁塞尔2000型）的好氧沟与缺氧沟采用特殊的隔墙形式分隔，如图2-2所示。隔墙两侧保持圆弧形，分别是好氧沟和缺氧沟的弯道。隔墙两端各一个口，分别是混合液内回流通道和主流程水流通道，其中混合液内回流通道安装调节门控制内回流量，主流程水流通道则不需控制调节。自氧化沟出现以来，一些水处理设备和技术公司开发出特定型式的专利技术和设备，比如卡鲁塞尔氧化沟采用曝气叶轮，帕斯威尔氧化沟采用转刷，奥贝尔氧化沟采用转碟等，它们都有完善的工艺模式和丰富的工程实践，都是很好的污水处理工艺。但技术是在不断发展和完善的，我们没有必要拘泥于某种定式，可以根据实践经验，博采各种工艺之长，不仅可以在这种沟形上采用另一种曝气设备，也可以将鼓风曝气应用于氧化沟。氧化沟工艺具有以下优点：(1)处理流程简单，构筑物少，比A2/O法少建污泥厌氧中温消化系统。(2)处理效果好而且稳定，操作灵活方便，不仅可以去除BOD5、SS等污染物，而且还具有硝化和反硝化作用，能取得较好的除磷脱氮效果。(3)能承受水量、水质的冲击负荷，对不易降解的有机物也有较好去除效果。(4)污泥能达到好氧相对稳定，由于泥龄较长，污泥在好氧条件下能趋于稳定，可以不再另建污泥厌氧中温消化处理系统。氧化沟工艺的缺点主要为：(1)由于受到曝气设备的约束，如转刷曝气机的适用水深一般小于3.5m，转碟曝气机的适用水深一般小于4.5m，比起水深可达6m的A2/O工艺，采用这两种曝气机的氧化沟其占地面积均较大，基建投资较大。对采用倒伞型表曝机的氧化沟，其水深可适当加深，但倒伞型表曝机只能布置在沟道转弯处，所以这种氧化沟内的好氧区和缺氧区的容积比例不能进行人为的调整。(2)该工艺耗电量相对较大。回流及剩余污泥泵房回流及剩余污泥泵房粗格栅进水泵房消毒池二沉池氧化沟沉砂池细格栅贮泥池污泥浓缩脱水机房出水回流污泥泥饼外运剩余污泥进水氧化沟流程框图PAGE（三）、CAST循环式活性污泥法工艺(CyclicActivatedSludgeTechnology)CAST(CyclicActivatedSludgeTechnology)它是在SBR工艺和ICEAS工艺基础上发展其来的，随着除磷脱氮要求的提高，常规SBR工艺和ICEAS工艺难以满足要求，同时完全混合流态对防止污泥膨胀不利，也影响了运行的可靠性，于是开发出CAST工艺。CAST除工艺流程简单，运行方式灵活多变，可生成多种工艺路线，空间上完全混合，时间上理想推流和防止污泥膨胀等显著优点外，除磷脱氮，贮存性反硝化，强化生物吸附作用，同时性反硝化，微生物核糖核酸(RNA)比连续法高3～4倍等更为重要的优点也被新的研究所证实。一些新型CAST循环式活性污泥法也应运而生。在澳大利亚，CAST法已成为城市污水处理的主导工艺，在美国，CAST成为中小型污水处理的首选工艺。随着计算机技术和碳、氮、磷、氧、氧化还原电位等传感器技术的发展及先进设备的支持，CAST循环式活性污泥法必将有更大的发展。CAST循环式活性污泥法将污水处理的曝气及沉淀等单元操作工序在一个反应池中按时间顺序反复进行。典型的CAST循环式活性污泥法按运行次序可分为4个阶段，分别称为进水期、反应期、沉淀期和排水期，4个过程所需要的时间称为一个周期。一个周期中各个阶段的运行时间、反应池中混合液的浓度以及运行状况等都可以根据进水水质与运行功能要求等灵活掌握，只要有效地控制与变换各阶段的操作时间，就可以获得不同的污水处理效果。因此CAST法操作十分灵活，适应的进水水质变化范围较大。本工程循环式活性污泥法生物反应池是将曝气池与沉淀池功能合二为一，在此生物反应池中将活性污泥法的曝气、沉淀、出水、排放剩余污泥的过程均在同一池子中完成。运行时，污水进入生物反应池，然后按顺序进行曝气、沉淀、排出上清液并同时排出剩余污泥从而完成一个运行操作周期。本工程循环式活性污泥法运行方式参见下图。进水排水期沉淀期反应期进水期进水排水期沉淀期反应期进水期出水排放出水排放剩余污泥排放剩余污泥排放滗水且排泥曝气且搅拌器运行进水搅拌器运行静止沉淀滗水且排泥曝气且搅拌器运行进水搅拌器运行静止沉淀如图所示，CAST运行过程分为4个阶段：(1)进水期：进水期有几种进水方式。在进水期既不混合搅拌也不曝气，称为静止进水，当要求CAST循环式活性污泥法进行去除有机物（BOD5）时采用这种进水方式。当要求CAST循环式活性污泥法不仅要去除有机物而且要除磷脱氮时，为了使微生物与污水有充分地接触机会，在进水期必须进行搅拌混合而不曝气，保证混合液处于很好的厌氧状态。另外一种进水方式为在进水期不仅提供搅拌混合而且应限量曝气，该种进水方式是以去除有机物和脱氮为主要目标的。本工程设计在进水期采用的进水方式为搅拌混合而不曝气，从而达到脱氮除磷的目的。(2)反应期：严格地说，污水进入生物反应池后，就发生生化反应。此处反应期指进水期结束后的一个操作运行阶段。在这个阶段若只进行曝气不进行混合过程，其主要完成降解有机物的过程。若在这个阶段既进行混合搅拌又进行曝气过程，其主要完成降解有机物、硝化与反硝化、生物吸磷的过程。本工程采用既混合搅拌又进行曝气。(3)沉淀期：在此阶段生物反应池内混合液进行固液分离，因此该阶段在完全静止(只以层流的条件进水)情况下进行，所以其沉淀效率高于一般沉淀池的沉淀效率。(4)排水期：该阶段完成生物反应池上部排出澄清水下部排出剩余污泥的过程，排水期的长短由排水设备能力来决定。上述各个阶段组成一个循环周期，并不断重复。循环开始时，因处于进水期，池子中的水位由某一最低水位开始上升，经过一定时间的搅拌和混合后，将进入反应期并进行曝气和搅拌，然后再进入沉淀期从而停止曝气和搅拌过程，以使活性污泥进行絮凝并在一个静止的环境中沉淀，在完成沉淀阶段后，由移动式滗水器排出已经过处理的上清液，使水位下降至池子所设定的最低水位并同时完成排剩余污泥过程。完成上述操作阶段后，系统进入下一循环过程，重复以上操作从而完成污水污泥的处理过程。为保持生物反应池中有一个合适的污泥浓度，需要根据产生的污泥量排出相应的剩余污泥。排除剩余污泥一般在沉淀阶段结束后的排水期内进行，排出的污泥浓度可达5g/L左右。从以上的论述中，可以看出在CAST循环式活性污泥法系统中，循环式活性污泥法生物反应池按照“搅拌-曝气-非曝气”阶段不断重复进行。在进水和曝气阶段主要完成有机物降解、硝化及反硝化、生物除磷过程，在非曝气阶段虽然也有部分生物反应，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。在生物反应池完成泥水分离后，利用滗水器排出每一操作循环周期中的处理出水。根据活性污泥实际增殖情况,在每一处理循环周期的最后阶段(滗水阶段)自动排出剩余污泥。CAST可以深度去除有机物(BOD、COD)，通过同时硝化/反硝化过程去除大量的氮，并同时完成生物除磷过程，其出水中氮和磷的含量完全可以满足国家污水排放标准的要求。CAST循环式活性污泥法的主要优点是：(1)工艺流程先进，且简单，处理构筑物少，污水处理过程中反应池集曝气、沉淀于一体，省去了初沉池、二沉池和回流污泥泵房，整体结构简单，无需复杂的管线输送，操作系统简单且更具有灵活性。(2)循环式活性污泥法机械设备少。与A2/O法相比较，避免了单独设置初沉池、二沉池且不设混合液内回流泵系统，采用延时曝气的CAST循环式活性污泥法所产生的剩余污泥已相对好氧稳定，不需再进行厌氧消化处理，只需浓缩脱水即可。也就不再设污泥的厌氧消化系统构筑物。(3)具有完全混合式和推流式曝气池的双重优势，能承受水量、水质变化较大的冲击负荷能力，处理效果稳定。(4)在进行生物除磷脱氮操作时，通过调节曝气和间歇时间，使污水在反应池中交替处于好氧、缺氧和厌氧条件，整个工艺的运行得到良好的控制，实践证明SBR是一种很好的生物脱氮除磷工艺。同时这种环境条件的不断变化也可以有效地抑制丝状菌的生长。(5)采用组合式模块结构，布置紧凑，占地面积少，分期建设和扩建方便。(6)工艺系统运行费用较低。由于没有污泥回流及混合液内回流系统，故节省大量电费和运行费。CAST循环式活性污泥法的主要缺点是：(1)反应池的曝气、排水、排泥变化频繁，且必须按时操作，人工管理几乎不可能，只有靠自动化控制，因此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)CAST循环式活性污泥法为间歇式运行，装机容量较大，故设备利用率较低，设备闲置率高，而且设备启动频繁，对设备的损害较重，维修量较大。剩余污泥泵房剩余污泥泵房粗格栅进水泵房消毒池CAST池沉砂池细格栅贮泥池污泥浓缩脱水机房泥饼外运进水出水CAST流程框图根据以上工艺方案情况介绍，三种工艺方案各有优缺点，但均可满足污水处理厂的处理程度。（四）不同方案的经济比较为了便于提出最佳方案，分别对三种工艺方案进行了经济比较，不同工艺方案的工程总投资见下表：序号费用名称单位改良A2/O工艺氧化沟工艺CAST1工程总投资（污水厂厂区内）万元从表中可以看出，氧化沟工艺和改良A2/O工艺比CAST工程总投资多。但是，氧化沟法占地较大、供氧设备动力效率较低，水处理所耗电量稍大，本工程不推荐采用；CAST工艺虽然占地节省且基建投资较省，但自动化要求程度很高，水厂运行时设备的闲置率过高，也不推荐采用。从污水处理厂的运行稳定的角度考虑，本此设计推荐运行、管理经验成熟、实践经验丰富的改良A2/O作为汪清县县城污水处理工程的推荐方案。出水消毒分析处理后的城市污水，水质已经改善，但水中仍含有大量的致病细菌和寄生虫卵。根据国家《城市污水处理及污染防治技术政策》关于“为保证公共卫生安全，防治传染性疾病传播，城市污水处理设施应设置消毒设施。”的规定，本污水处理厂出水应进行消毒处理。目前国内常用的消毒方法有液氯消毒，二氧化氯消毒，紫外线消毒等。液氯消毒液氯溶于水后，产生次氯酸(HOCl)，离解出OCl-，利用OCl-极强的消毒能力，杀灭污水中的细菌和病原体。液氯消毒效果可靠，投配设备简单，投量准确，价格便宜，但出水中的余氯及某些氯化合物对水生物有毒害作用，同时可能产生THMS等致癌物质。液氯消毒系统主要由加氯机，氯瓶及余氯吸收装置组成。二氧化氯消毒二氧化氯是一种广谱型的消毒剂，它对水中的病原微生物，包括病毒、细菌芽孢等均有较高的杀死作用。二氧化氯消毒处理工艺成熟，效果好。二氧化氯只起氧化作用，不起氯化作用，不会生成有机氯化物；杀菌能力强，消毒效力持续时间较长，效果可靠，具有脱色、助凝、除氰、除臭等多种功能，不受污水pH值及氨氮浓度影响，消毒杀菌能力高于氯，但必须现场制备，设备复杂，原料具有腐蚀性，需化学反应生成，操作管理要求高。二氧化氯消毒系统包括二个药液储罐、二氧化氯发生器，投加设备。紫外线消毒细菌受紫外光照射后，紫外光谱能量为细菌核酸所吸收，使核酸结构破坏，从而达到消毒的目的。紫外线消毒速度快、接触时间短，反应快速、效率高，无需投加任何化学药剂，不影响水的物理性质和化学成分，不增加水的臭和味，操作简单，便于管理，易于实现自动化，但是紫外线消毒无持续消毒作用，水中悬浮物浓度直接影响消毒效果，而且电耗较大。一次投资较大。紫外线消毒系统主要设备是高压水银灯。三种消毒方式的比较紫外线消毒利用电能转化为光能来杀灭细菌，操作安全，不占地，维护简单，但不具备持续杀菌功能。液氯消毒需要贮存液氯，管理较简便，操作不安全，可能产生THMS等物质。二氧化氯应用范围广，消毒效果好并有有除臭、脱色等效果，同时产生THMS等致癌物质的机会很少，生产安全性高。三种消毒方式性能比较消毒剂优点缺点液氯①消毒效果好；②设备简单，运行管理方便；在世界范围内大规模水厂应用广泛，具有成熟可靠的运行经验；③投资及运行成本低。①产生三卤烷等致物质；②氯气的运输和储存具有一定的危险性；③接触时间较长，约30min。二氯化氯①消毒效果好，能有效杀灭水中用氯消毒效果较差的病毒和孢子等；②能大大降低消毒后水中三氯甲烷等氯消毒副产物；①药剂用量大，价格较高，消毒成本较高；②二氯化氯的检测手段还不完备；③对于二氯化氯的消毒副产物亚氯酸根的毒理学认识尚无定论，目前仍处于研究阶段。缺乏大规模污水处理厂的使用和运行经验；④接触时间较长，约30min。紫外线①消毒效果好，对细菌、病毒、原生动物具有广谱性；②无消毒副产物；③无危险品的运输和储存；④接触时间短，约2～4s，占地面积小，基建费用省。①设备价格高；②属于较新型消毒工艺，缺乏长时间的使用经验，因此对紫外消毒设备的使用寿命、更换周期数据不足；③缺乏大规模污水处理厂的使用和运行经验。消毒工艺确定通过以上消毒方法的介绍和分析，综合考虑用于污水消毒工艺的适用性、成熟性、安全性、可靠性及操作运转的简单易行和处理费用等因素，紫外线消毒是唯一不会产生消毒副产物的方法，不会产生二次污染问题。鉴于以上几点，本工程采用紫外线消毒工艺进行设计。污水处理厂污泥处理工艺污水处理过程中产生的污泥集中送到污泥处理系统。污泥处理单元技术及其组合工艺流程虽然多种多样，但有些处理工艺如：好氧消化、热处理、焚烧等耗能大、技术复杂、维护困难、运行费用昂贵。结合汪清县目前的技术、经济力量，象这样中型规模污水处理厂的污泥处理与处置宜选用技术成熟耗能低的技术路线，采用卫生填埋或做为肥料做为最终处置方式。常用的处理工艺有：污泥浓缩→厌氧消化→机械脱水→废弃物处理厂（卫生填埋、肥料等）。污泥浓缩→机械脱水→废弃物处理厂（卫生填埋、肥料等）。上叙污泥处理的两条技术路线区别在于污泥浓缩后是否经过厌氧消化再机械脱水。欧美一些国家污水处理厂，污泥处理大都设污泥厌氧消化池，消化池沼气产量大，一般有沼气发电，有关资料介绍，可以解决污水厂50%能源。亚洲国家，日本30%污水厂未设污泥厌氧消化池。我国污水处理厂两种技术路线均有采用，已运行的污水处理厂，消化池所产沼气量远低于设计值，沼气发电设备不能连续运行，所提供的能量根本无法维持消化池的正常运行。其主要原因：我国城市污水厂的污泥有机物含量低，一般只有50%左右，而发达国家为70～80%，一般情况下，新鲜污泥中有机物含量越高，有机消化率的分解程度也越高。按莫开佰和埃肯菲尔德推荐的污泥有机物含量和消化率关系曲线可以看出：污泥有机物含量55%，消化率仅为35%，而有机物含量增至80%时，消化率可高达85%以上，净分解量增加了2.6倍，由此可见，由于污泥有机物组份低，在其它条件相同时，单位体积污泥产气率也低。由于我国居民食品结构以粮食、植物油、蔬菜和豆制品为主，人均肉、奶制品少，所以生活污水中的VSS值较低，有机组份中的淀粉、糖类和纤维等碳水化合物比重很大，而脂肪含量很低。如纪庄子污水厂初沉池污泥中的有机物，碳水化合物占50%以上，蛋白质占30%，脂肪仅占20%，而西德城市污水污泥中的有机物，碳水化合物占17%，蛋白质占有43%，脂肪占40%。碳水化合物、蛋白质、脂肪是影响产气率的重要成分，分解单位重量有机物气体生成量的顺序为：脂肪>碳水化合物>蛋白质，甲烷生成量的顺序为：脂肪>蛋白质>碳水化合物。由于我国城市污水的污泥属高碳水化合物和低脂肪类型，造成产气量和甲烷产量低。污泥处理的目的污水处理过程中产生的污泥，有机物含量较高，并且很不稳定，易腐化，含有大量病菌及寄生虫，若不经妥善处理和处置将造成二次污染，必须进行必要的污泥处理和处置。污泥处理的目的：1．减少有机物，使污泥稳定化；2．减少污泥体积，降低污泥后续处置费用；3．减少污泥中有害物质；4．利用污泥中可用物质，化害为利；5．减少病原菌及寄生虫的数量；6．作为肥料可改善土壤，不会板结。污泥处理设计原则1．根据污水处理工艺，按其产生的污泥量、污泥性质，结合当地的自然环境及处置条件选用符合实际的污泥处理工艺。2．根据城市污水厂污泥排出标准，采用合适的脱水方法、脱水后污泥含固率大于20%。3．妥善处置污水处理过程中产生的污泥，避免二次污染。4．尽可能利用污泥中的营养物质，变废为宝。污水处理过程中产生的污泥集中到污泥处理系统。本工程的污泥处括一级处理产生的污泥及污水二级处理所产生的剩余活性污泥。污泥是污水处理过程的最终废弃物，处理不当将会造成新的污染。污泥处理方案选择在城市污水处理过程中，无时无刻不在产生着大量的污泥。正是这些污泥的不断产生，才使污染物与污水分离，从而完成污水的净化。对于产生的污泥，如果不予以有效地处理和处置，仍然会污染环境，使污水处理厂的功能不能完全发挥。污泥处理工艺流程包括四个处理或处置阶段，即污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化。1.污泥处理污水处理厂的污泥处理，包括以下处理：(1)污泥浓缩（减量化）对于含水率较高的污泥为了减少后续工序（脱水及消化）的负担，通常要进行污泥浓缩，使污泥含水率降到95～98%，污泥浓缩方法分为重力浓缩和机械浓缩。(2)污泥稳定（稳定化）污泥稳定处理的目的在于通过某种化学的、生物化学的或物理化学的方法减少污泥中有机成分的含量，使其达到化学性质的稳定化。稳定处理是否完全必要及其需要达到的程序，主要取决于后续工序—污泥最终处置。(3)污泥无害化处理（无害化）污泥中存在致病菌和寄生虫卵，易传播疾病，通过处理，杀灭污泥中的致病菌和寄生虫卵，达到卫生无害化。(4)污泥脱水（减量化）为了进一步减少湿污泥量便于运输，节省污水处理厂运行费用，污泥一般都要进行脱水，脱水后污泥含水率可达75%～80%，然后运出厂外，易于处置。2.污泥处置（资源化）目前，国内外普遍采用的污泥最终处置有填埋、热处理及焚烧技术、农用污泥的综合处理等方式。(1)污泥的填埋污泥的填埋按其防止二次污染的措施又分为简单填埋和卫生填埋两种方式。简单填埋是指在自然条件下，采用坑、塘以及洼地等自然填埋，不加覆土掩盖和防止污染措施的填埋方法。卫生填埋是指能对填埋气体和渗滤液进行控制的科学填埋方式，其与传统填埋的根本区别主要在于卫生填埋过程中采取了底、侧层防渗与废气回收处理，覆压实作业等措施，从而避免了目前采用的传统填埋方式所造成的二次污染。卫生填埋设施及作业设备简单，一次性投资相对较小，但是其占地面积大，运输距离远，场址不易选择，而且随着环保标准的日益严格，对填埋场的设计和施工标准越来越高，其建场投资和填埋费用也相应提高。(2)污泥的焚烧污泥的焚烧是最彻底的处理方法，可使污泥中的碳水化合物转变成CO2+H2O，同时在高温下杀灭病毒、细菌，在焚烧过程中所产生的热能可以得到合理利用。该处理方法技术特点如下：A．污泥焚烧处理后，污泥中的病原体被彻底消灭，燃烧过程中产生的有毒有害气体和烟尘经处理后达到标准排放，无害化程度高。B．污泥经焚烧后，减容量大，一般可减容80%～90%，可节约大量填埋场地。C．污泥焚烧所产生的高温烟气，其热能被废热锅炉吸收转变为蒸汽，用来供热及发电，实现污泥处理的资源化。D．污泥焚烧厂占地面积小，尾气经净化处理后污染较小，场址选择较灵活。E．焚烧处理可全天候操作，不受天气影响。焚烧法可分为两类：一类是将脱水污泥直接送焚烧炉焚烧，另一类是将脱水污泥先干化再焚烧。污泥焚烧要求污泥有较高的热值，因此污泥一般不进行消化处理。第一类直接焚烧工艺可燃烧75%～80%含水率的污泥，为了保证污泥的稳定燃烧并对污泥含水率的波动具有一定的适应性，一般都需掺入辅助燃料，采用循环流化床焚烧炉最为理想。此类设备由于技术要求较高，国内厂家对此尚无把握，因此目前只能选用国外设备。第二类干化焚烧联合工艺的关键在于干化。干化所需热源由焚烧炉提供，干化设备国内尚无成熟设备，因此需采用国外设备，关于焚烧炉，可以采用国产的循环流化床设备。无论是直接焚烧，还是干化后焚烧工艺在国外已有大量的工程实例，但所需投资大，占用资金周期长，另外焚烧过程中产生的“二恶英”问题必须有很大投入才能有效解决。(3)污泥农用污泥中的营养成份和部分有机物是可以被利用的。污泥除了具有一定肥效外，还具有“土壤改良剂”的作用。将污泥应用于致密结构的土壤中，会使土壤膨松，改良土壤的持水性能。但是污泥中可能含有一些致癌物质和重金属化合物，动物、植物长期接触后会造成慢性中毒，去除这些有害物质往往需要很高的成本，处理成本无法和经济效益相平衡，因此尚未得到普遍的推广。(4)国外目前污泥处理技术及其发展方向国外目前广泛采用的污泥处理技术可以归纳为三大类：*土地处置：包括污泥农用