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1、A2O及其改良工艺脱氮除磷效果比较研究耿锋(常州市市政工程设计研究院，江苏 常州 213003)摘 要：氮、磷是引起水体富营养化和环境污染的重要污染物质，其来源多，排放量大，除生活污水和动物排泄物外，工业污水以及垃圾填埋渗滤液等都含有大量的氮磷。因此，研究污水脱氮除磷技术，保护水体不受富营养化的影响，已成为一个亟待解决的问题。进入20世纪七、八十年代以来，随着研究工作的进行，对脱氮除磷的生物学原理的认识不断深入，诞生了多种生物脱氮除磷工艺。其中倒置A2/O工艺和改良型A2/O工艺生物脱氮除磷理论与技术工艺是污水处理领域的重要创新技术。本课题针对常州市江边污水处理厂改良型A2/O工艺，儒林、邹区
2、污水厂倒置A2/O工艺、戚墅堰污水厂传统A2/O工艺有机污染物的去除效果，尤其是除磷脱氮效果进行了对比分析，推导出倒置A2/O工艺氮去除动力学模型，对常州市污水处理的除磷脱氮工艺设计与运行参数进行优化。研究结果表明，倒置A2/O工艺、改良型A2/O工艺生物脱氮除磷生化效率高、流程简捷、运行稳定，具有很高的实用价值，不仅可用于城市污水及具有相似水质条件的工业废水污水厂的建设，而且适用于传统活性污泥法污水厂的改造，值得推广使用。其中，倒置A2/O工艺，流程简单更加适合中小型污水处理厂；改良型A2/O生物脱氮除磷工艺由于其可调节性比较强，更符合大型污水处理厂。通过对儒林污水厂的倒置A2/O工艺氮去除
3、动力学模型的推导，提出动力学表达式SS0exp（-0.0784h），验证结果显示，倒置A2/O池中NH3-N的实际出水值与理论出水值的平均误差为0.003023，方差为0.00848。理论值与实际值相差很小，该模型能适用于常州市倒置A2/O工艺的优化设计。关键词： 脱氮除磷 倒置A2/O工艺 改良型A2/O工艺AbstractThe resolvable harmful substance such as Nitrogen and Phosphor remained. N and P are the majority pollution source of water eutrophicati
4、on and environment pollution, which exist not only in sewage and animal excrement but in industry wastewater in wide area with large quantity. So, it is an important problem to study the technology of nitrogen and phosphorus removal to avoid eutrophication.Since 1970s and 1980s, many kinds of nitrog
5、en and phosphorus removal technics have been raised with the development of research on biology theoretics of nitrogen and phosphorus removal technology. Theory and technique of nitrogen and phosphorus removal of modified A2/O and inverted A2/O technics are very important in wastewater treatment are
6、a.So we analysis the effect of the remove of nitrogen and phosphate in Rulin wastewater treatment plant ,Zouqu wastewater treatment plant and Jiangbian wastewater treatment plant in Changzhou city.The experiment showed that modified A2/O and inverted A2/O are of great application value because of hi
7、gh bio-chemical efficiency, simple process, easy management, stable operation, and low economical and energy consumption. They can be applied not only in sewage plant and similar water treatment, but also alternation of traditional activated sludge sewage plant,for example, Modified A2/O and inverte
8、d A2/O technics are recommended to put into use in China with so many advantages and good effect,especially the inverted A2/O process. Remove the deriving of the dynamics model through the inversion A2/O craft nitrogen of the sewage factories of academic circles, propose the dynamics expression form
9、ula S =S0exp (0.0784h), prove result reveal, invert A2/O pool reality of NH3-N surface value and theory surface mean error of value 0.003023, variance is 0.00848. Theory value and actual value difference are very small, this model can be suitable for Changzhous inverting the optimization design of A
10、2/O craft.Keywords: Nitrogen and phosphorus removal Modified A2/O process Inverted A2/O process1 绪论1.1 氮、磷污染及危害随着人类活动的不断增加，环境资源的不断改变，含氮污水排放急剧增加，废水中氮、磷等营养物质对环境所造成的影响逐渐引起人们的注意1。氮、磷是引起水体富营养化和环境污染的重要污染物质。水体富营养化即在自然条件下，随着河流夹带冲击物和水生生物残骸在湖底的不断沉降淤积，湖泊会从平营养湖过渡为富营养湖，进而演变为沼泽和陆地，这是一种极为缓慢的过程。但由于人类的活动，将大量工业废水和生活污
11、水以及农田径流中的植物营养物质排入湖泊、水库、河口、海湾等缓流水体后，水生生物特别是藻类将大量繁殖，使生物量的种群种类数量发生改变，破坏了水体的生态平衡。大量死亡的水生生物沉积到湖底，被微生物分解，消耗大量的溶解氧，使水体溶解氧含量急剧降低，水质恶化，以致影响到鱼类的生存，大大加速了水体的富营养化过程。水体出现富营养化现象时，由于浮游生物大量繁殖，往往使水体呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等，这种现象在江河湖泊中叫水华，在海中叫赤潮。这些藻类有恶臭、有毒，鱼不能食用。藻类遮蔽阳光，使水底生植物因光合作用受到阻碍而死去，腐败后放出氮、磷等植物的营养物质，再供藻类利用。这样年深月久，造成恶性循环，藻类
12、大量繁殖，水质恶化而有腥臭，造成鱼类死亡。氮、磷来源较多，排放量较大，除生活污水和动物排泄物外，大量的工业污水，如石化、制药、食品等工业污水以及垃圾填埋渗漏水等，都含有大量的氮磷，因此，研究污水脱氮除磷技术，保护水体不受富营养化的影响，已成为一个亟待解决的问题2-5。随着水体富营养化问题日益严重，国家对氮磷排放要求日益严格，绝大多数不具备脱氮除磷功能的城市污水处理厂都面临着艰巨改造任务6。城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）对所有排放污水中的氮、磷量都做出了明确的规定：2006年1月1日起建设的污水处理厂，其中磷（以P计）的排放要严格控制在0.5mg/l（一级A标准）以下，
13、其中氨氮的排放要求严格控制在5mg/l（一级A标准）以下。为了满足出水排放标准，绝大多数城镇污水处理厂都必须采用二级生化处理和深度脱氮除磷处理工艺技术。1.2 生物除磷脱氮工艺概述生物同步脱氮除磷工艺既在一个处理系统中能同时实现对氮、磷进行去除，其中我国经常使用的工艺有：传统A2/O工艺、倒置A2/O工艺、改良型A2/O工艺、CAST工艺、MSBR工艺、UNITANK工艺等7。现重点介绍目前常用的几种处理工艺。1.2.1 传统A2/O工艺传统A2/O（Anaerobic-Anoxic-Oxic）工艺是厌氧-缺氧-好氧生物除磷脱氮工艺的简称，它是70年代由美国专家在厌氧-好氧除磷工艺(A/O)的
14、基础上开发出来的8。该工艺是传统活性污泥工艺、生物脱氮工艺和生物除磷工艺的综合，能同时具有去除有机物、除磷脱氮的功能，该系统可以称为最简单的同步除磷脱氮的工艺。从工艺上来说，它是在传统活性污泥法的基础上增加一个缺氧段和一个厌氧段9。其处理流程如下图所示，污水依次经过厌氧区，缺氧区和好氧区，好氧区出水一部分回流至缺氧区前端，以达到硝化脱氮的目的。其工艺特点主要是：工艺流程比较简单；厌氧、缺氧、好氧交替运行，不利于丝状菌繁殖，减小无污泥膨胀；无需投药，运行费用低37-39。出水污泥回流进水厌氧缺氧好氧 二沉池剩余污泥混合液回流图1-1 传统A2/O工艺流程图1.2.2 改良型A2/O工艺改良型A2
15、/O 工艺（即MUCT，Modified University of Cape Town）。污泥回流混合液回流90进水10剩余污泥厌氧/缺氧调节厌氧缺氧好氧 二沉池出水图1-2 改良型A2/O工艺流程图改良型A2/O活性污泥法工艺是通过厌氧、缺氧和好氧交替变化的环境完成除磷脱氮反应的。改良型A2/O活性污泥法工艺的特点是把除磷、脱氮和降解有机物三个变化过程巧妙结合起来，在厌氧段和缺氧段为除磷和脱氮提供各自不同的反应条件，在最后的好氧段提供共同的反应条件，通过简单的组合，很好地解决了除磷脱氮的矛盾。该工艺相对成熟可靠，处理效果稳定，对于管理水平较高、规模较大地城市污水处理厂比较适用。在反应池的布
16、置型式上，可以考虑多点进水，根据实际的进水水质，来确定曝气池的运行方式，可按A2/O运行、A/O运行、普通活性污泥法运行等等，运行灵活，可以节约运行成本。此外，污泥回流泵的选择、污泥回流管的配置等方面设计中也可考虑倒置A2/O运行的可能性。该工艺在传统A2/O工艺的基础上，在厌氧池之前增设厌氧/缺氧池。来自于二沉池的回流污泥和10%左右的进水进入厌氧/氧调节池。其主要特点是：回流污泥和一部分污水进入该池进行反硝化，去除了回流污泥中的硝酸盐，消除（或大大降低）了回流污泥中硝态氮对后续厌氧池的不利影响，有利于厌氧池的聚磷菌释磷，同时抑制了丝状菌的繁殖，改善了泥水分离性能，从而使运行稳定、处理效果更
17、好10。1.2.3 倒置A2/O工艺倒置A2/O工艺（reversed A2/O）。其工艺流程图如图1-3。倒置A2/O工艺采用缺氧、厌氧及好氧的布置顺序，取消了内循环。其主要特点是：缺氧区位于厌氧区之前，硝酸盐在这里消耗殆尽，厌氧区ORP较低，有利于微生物形成更强的吸磷动力；微生物厌氧释磷后直接进入生化效率较高的好氧环境，其在厌氧条件下形成吸磷动力可以得到更充分利用；缺氧段位于工艺的首端，允许反硝化优先获得碳源，进一步加强了系统的脱氮能力；工艺流程更为简捷14- 18。进水出水剩余污泥污泥回流9010缺氧/厌氧厌氧好氧二沉池图1-3 倒置A2/O工艺流程图1.2.4 CAST工艺RASRAS
18、出水进水池1池2CAST（Cyclic Activated Sludge Technology，循环活性污泥系统）。 为生物选择器；为预反应区；为主反应区；RAS为回流活性污泥图1-4 典型CAST池平面示意图CAST工艺是SBR（序批式活性污泥法）和ICEAS工艺的更新变型，它在主反应区（SBR池）的前面设置了生物选择器并将污泥回流到这里。生物选择器是容积较小的泥水接触区，它可在厌氧或缺氧条件下运行，在接触区形成了明显的基质浓度梯度，活性污泥能快速吸附和水解水中的有机物，污泥中的硝酸盐氮经反硝化去除，而磷得到释放。生物选择器能有效地抑制丝状菌的繁殖。预反应区为水力反冲区，大小与高峰流量有关，
19、若在非曝气阶段，不进水可将其省去。主反应区在可变容积完全混合反应条件下运行，完成含碳有机物和包括氮、磷的污染物的去除。运行时通过控制溶解氧的浓度来保证硝化、反硝化以及磷吸收的同步进行19。1.2.5 UNITANK工艺进水出水剩余污泥ABCUNITANK（组合交替式活性污泥法）35-36工艺集中了传统活性污泥法和SBR33-34的优点，处理单元一体化，经济、运转灵活。其基本单元由三个区（或格）组成，相互之间通过公共墙开洞或池底渠连通。两个边区设有固定出水堰及污泥排出设施，可交替进行缺氧、厌氧、好氧和沉淀工况；中区进行好氧或缺氧、好氧交替工况。污水可分时序进入三区中的任一区，区中“三氧”工况的历
20、时长短则根据水质等因素确定，根据监测指标（ORP或DO）值调整曝气设备供氧情况及搅拌器的开闭，动态地（空间和时间）实现厌氧、缺氧和好氧条件而达到除磷脱氮的目的20。图1-5 UNITANK工艺流程图1.3 生物除磷脱氮原理1.3.1 生物除磷原理（1）聚磷菌除磷机理城市污水中存在的含磷物质基本上都是不同形式的磷酸盐（简称磷或总磷，用P或TP表示）。按化学特性（酸性水解和消化）则可进一步分成正磷酸盐、聚合磷酸盐和有机磷酸盐，分别简称正磷、聚磷和有机磷。污水生物除磷就是利用聚磷菌的超量吸磷现象，即聚磷菌吸收的磷量超过微生物正常生长所需要的磷量，在传统生物处理系统中采用排除过量吸磷的剩余污泥来实现污
21、水处理系统磷的去除。据报道，在生物除磷系统中污泥含磷量的典型值在6%左右，有些能达到8%-12%，而普通活性污泥含磷量只有2%。图1-6 聚磷菌除磷机理通常在厌氧/好氧交替变化的活性污泥系统中产生聚磷菌。在厌氧/缺氧条件下聚磷菌的生长会受到抑制，为了生存它释放出其细胞中的聚磷酸盐（以溶解性的磷酸盐形式释放到溶液中），并利用此过程中产生的能量（以ATP形式）摄取污水中的挥发性脂肪酸（VFA）以合成聚-羟基丁酸盐（PHB）颗粒贮存在其体内。此阶段水中溶解性磷酸盐的浓度有所增加22。当聚磷菌进入好氧环境后，它们的活力将得到充分的恢复。而此时水中有机物由于经过了厌氧环境下的降解其浓度非常低，为了生存它
22、们将氧化分解PHB获得能量（以ATP形式）。它们从污水中大量摄取溶解态正磷酸盐用于合成ATP，并在其细胞内以多聚磷酸盐的形式贮存能量。这种对磷的积累作用大大超过微生物正常生产所需的磷量。在此阶段水中溶解性磷酸盐的浓度大大减少。温度对除磷效果的影响不如对脱氮过程的影响明显。因为在高温、中温、低温条件下，不同菌群都具有生物除磷的能力，在530的范围内，都可以得到很好的除磷效果，而温度对除磷的影响主要是影响厌氧发酵作用进而影响厌氧条件下低分子有机物的形成和吸收，从这种意义上来说低温运行时厌氧区的停留时间应该长些。一般聚磷菌的适宜温度是530之间44，45Pi乙酸乙酰-CoAPHA细胞NADNADH糖
23、原ADPPoly PCO2（a）厌氧乙酰-CoAPHA细胞NADNADHCO2ADPPoly PATPTCA+乙醛酸循环Pi（b）好氧图1-7 生物除磷过程中的生物代谢图 （2）兼性厌氧反硝化除磷细菌机理研究者发现了一种“兼性厌氧反硝化除磷细菌”(DPB)，它可以在缺氧条件下利用NO3-作为电子受体氧化细胞内贮存的PHA，并从环境中摄磷，实现同时反硝化和过度摄磷。兼性反硝化菌生物摄/放磷作用的确认，不仅拓宽了除磷的途径，而且更重要的是这种细菌的摄/放磷作用将反硝化脱氮与生物除磷有机地合二为一。该工艺具有处理过程中COD和O2消耗量较少、剩余污泥量小等特点，并且利用DPB实现生物除磷，能使碳源得
24、到有效利用，使该工艺在COD/(N+P)值相对较低的情况下仍能保持良好的运行状态，并使除磷的化学药剂量大大减少，同时除磷器内可获得富含磷的污泥，使磷的循环利用成为可能40，41。1.3.2 生物脱氮原理生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和NH3-N转化为N2和NxO气体的过程7。废水中存在着有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等形式的氮，而其中以氨氮和有机氮为主要形式。在生物处理过程中，有机氮被异养微生物氧化分解，即通过氨化作用转化为成NH3-N，而后经硝化过程转化变为NOx-N，最后通过反硝化作用使NOx-N转化成N2，而逸入大气。由此可见，进行生物脱氮可分为氨化硝化反硝化三个步骤。由于氨化
25、反应速度很快，在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化23。1）氨化作用氨化作用是指将有机氮化合物转化为NH3-N的过程，也称为矿化作用。参与氨化作用的细菌称为氨化细菌。在自然界中，它们的种类很多，主要有好氧性的荧光假单胞菌和灵杆菌、兼性的变形杆菌和厌氧的腐败梭菌等。在好氧条件下，主要有两种降解方式，一是氧化酶催化下的氧化脱氨。例如氨基酸生成酮酸和氨： 丙氨酸 亚氨基丙酸 丙酮酸 另一是某些好氧菌，在水解酶的催化作用下能水解脱氮反应。例如尿素能被许多细菌水解产生氨，分解尿素的细菌有尿八联球菌和尿素芽孢杆菌等，它们是好氧菌，其反应式如下： 在厌氧或缺氧的条件下，厌氧微生物和
26、兼性厌氧微生物对有机氮化合物进行还原脱氨、水解脱氨和脱水脱氨三种途径的氨化反应。 2）硝化作用硝化作用是指将NH3-N氧化为NOx-N的生物化学反应，这个过程由亚硝酸菌和硝酸菌共同完成，包括亚硝化反应和硝化反应两个步骤。该反应历程为：亚硝化反应 硝化反应 总反应式 亚硝酸菌有亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属。硝酸菌有硝酸杆菌属、硝酸球菌属。亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌23。发生硝化反应时细菌分别从氧化NH3-N和NO2-N的过程中获得能量，碳源来自无机碳化合物，如CO32、HCO、CO2等。假定细胞的组成为C5H7NO2，则硝化菌合成的化学计量关系可表示为：亚硝化反应 硝化反应 在
27、综合考虑了氧化合成后，实际应用中的硝化反应总方程式为： 由上式可以看出硝化过程的三个重要特征：（1）NH3的生物氧化需要大量的氧，大约每去除1g的NH3-N需要4.2gO2；（2）硝化过程细胞产率非常低，难以维持较高物质浓度，特别是在低温的冬季；（3）硝化过程中产生大量的质子（H+），为了使反应能顺利进行，需要大量的碱中和，理论上大约为每氧化1g的NH3-N需要碱度5.57g(以NaCO3计)。在硝化反应过程中氮元素的转化经历了以下过程：NH4+ NH2OH NOH NO2- NO3-3）反硝化作用反硝化作用是指在厌氧或缺氧（DO0.3-0.5mg/L）条件下，NOx-N及其它氮氧化物被用作电
28、子受体被还原为氮气或氮的其它气态氧化物的生物学反应，这个过程由反硝化菌完成。反应历程为： H可以是任何能提供电子，且能还原NOx-N为氮气的物质，包括有机物、硫化物、H+等。进行这类反应的细菌主要有变形杆菌属、微球菌属、假单胞菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、黄杆菌属等兼性细菌，它们在自然界中广泛存在。有分子氧存在时，利用O2作为最终电子受体，氧化有机物，进行呼吸；无分子氧存在时，利用NOx-N进行呼吸。研究表明，这种利用分子氧和NOx-N之间的转换很容易进行，即使频繁交换也不会抑制反硝化的进行。大多数反硝化菌能进行反硝化的同时将NOx-N同化为NH3-N而供给细胞合成之用，这也就是所谓同化反硝化
29、。只有当NOx-N作为反硝化菌唯一可利用的氨源时NOx-N同化代谢才可能发生。如果废水中同时存在NH3-N，反硝化菌有限地利用NH3-N进行合成。4）同化作用在生物脱氮过程中，废水中的一部分氮（NH3-N或有机氮）被同化为异养生物细胞的组成部分。微生物细胞采用C60H87O23N12P来表示，按细胞的干重量计算，微生物细胞中氮含量约为12.5%。虽然微生物的内源呼吸和溶胞作用会使一部分细胞的氮又以有机氮和NH3-N形式回到废水中，但仍存在于微生物的细胞及内源呼吸残留物中的氮可以在二沉池中得以从废水中去除。5）脱氮新机理近年一些研究者在研究中陆续观察到一些超出传统生物脱氮理论的新现象21。比如将
30、好氧硝化过程控制在亚硝酸盐阶段，然后在缺氧条件下直接反硝化的亚硝酸型生物脱氮；在一定的条件下，硝化和反硝化可以在同一个反应器内同时完成；异养硝化以及厌氧氨氧化等。这些现象可以从微环境理论和生物学角度进行解释。微环境理论主要从物理学角度研究活性污泥和生物膜的微环境中各种物质（如DO、有机物、NO3-N和NO2-N等）传递的变化、各类微生物的代谢活动及其相互作用，从而导致的微环境中物理、化学和生物条件或状态的改变。在宏观环境中微好氧状态时，由于氧扩散的限制，微生物絮体内产生了溶解氧梯度，也就形成了不同的微环境。生物学角度的解释不同于传统理论，微生物学家发现了异养硝化菌和好氧反硝化菌，它们甚至可在完
31、全厌氧的条件下发生硝化作用。有些好氧反硝化菌同时也是异养型硝化菌，它们能够在好氧条件下直接将氨转化为最终的气态产物。以上这些现象的发现为研究者研究新的生物脱氮理论和开发新的生物脱氮工艺指引了方向，使他们不断开发出了许多新型脱氮工艺。如：SND(同时硝化反硝化工艺)、SHARON(Single reactor high activity ammonia removal over nitrite，亚硝化反应器)工艺、OLAND(Oxygen-limited autotrophic nitrification-denitrification，氧限制自氧硝化反硝化)工艺、厌氧氨氧化工艺以及短程硝化-厌
32、氧氨氧化组合工艺等。1.4 研究目的及内容1.4.1 研究目的随着常州市经济的迅速发展，人口也不断增长，尤其是当武进区纳入市区统一管理后，排放的污水越来越多，水质也越来越复杂，原来的污水设施基本上均满负荷运转，增加的污水必须新增污水处理设施，才能确保市区水环境不再恶化。因此，必须及早完善城市污水系统，加大污水处理力度，使城市实现供水和排水的良性循环，完善和保持城市风貌，使城市赖以生存和发展的生态环境得到有效的改善和提高。根据前面的论述不难看出，城市污水的处理，归根结底是如何有效的脱氮除磷。随着研究工作的进行，对脱氮除磷的生物学原理的认识不断深入，诞生了多种生物脱氮除磷工艺，推动了污水生物脱氮除
33、磷技术的发展，促进了污水生物处理技术的进步24。其中应用较多的工艺有：传统A2/O工艺、倒置A2/O工艺、改良型A2/O工艺等。本研究的目的就是在通过对常州市四个采用上述工艺的污水厂生物池的除磷脱氮效果的分析，找出更适合常州市情况的处理工艺，为后续污水厂的建设提供借鉴。1.4.2 研究内容（1）在常州市江边、儒林、邹区、戚墅堰污水厂运行期间，记录各厂的进出水水质中COD、BOD5、TP、NH4+-N、SS的历时变化，分析相应工艺的污染物去除效果及存在的不足，找出最适合常州市水质条件的处理工艺。（2）对其中处理效果较好的倒置A2/O工艺建立氮去除动力学模型，为将来的工艺设计工作提供理论指导。2
34、A2/O及其改良工艺工程应用2.1 常州市污水处理概况常州市位于江苏省南部、沪宁铁路中段，东临无锡、南接宜兴、北枕长江、西毗茅山山脉，京杭大运河贯穿全境。全市交通便利，水陆空运输齐全。市中心东距上海167公里，西距南京138公里。全市土地总面积4375平方公里，人口342万，其中市区面积1864平方公里，人口201万。常州是一座有着2500多年历史的文化古城，同时又是一座充满现代气息、经济发达的新兴工业城市，处于我国沿江开发与沿海“T”型发展战略的结合部附近。随着区域调整的实现，常州正在向建设特大城市的目标迈进。常州作为长江三角洲的重要城市之一，在上海经济区中具有重要的地位。近年来，常州市被列
35、为全国第二轮综合体制改革试点城市、社会发展综合实验区，高新技术产业开发区被国务院、国家科委批准为国家级开发区。常州市区被中国经济社会发展水平评价中心列为全国城市综合实力50强和投资环境40优城市之一。2.1.1 常州市水环境状况概况常州市区水环境质量相比上一年度总体上得到改善，劣类水体有所减少，市区水域功能区水质达标率与上年持平，但环境形势仍不容乐观，水环境污染类型仍然属综合型有机污染。（1）饮用水水源水质：市区饮用水均取自长江，长江常州段水源地水质保持较好状态，达到国家地表水环境质量标准（GB3838-2002）中类水标准，长江西石桥第一水厂和长江魏村第二水厂全年取水量为21890万吨，城市
36、饮用水水源地水质达标率为100%。（2）地表水环境质量：市区主要河流为长江和京杭运河，监测表明：41个地表水水质监测断面中，11个断面符合V类水体要求，占27%；12个断面符合IV类水体要求，占29%；2个断面符合III类水体要求，占5%。长江和运河干流常州段水质总体较好，且较上年有所改善，但运河支流污染仍比较严重，尤其是大通河和北塘河，随着我市“清水工程”力度加大，相比上年，市河黑臭发生率已有明显下降。市区主要湖泊滆湖水质较上年有所改善，但仍然表现为中度富营养化。市区地表水体主要污染指标为氨氮、生化需氧量、溶解氧、总磷、挥发酚和石油类25。2.1.2 常州市污水处理现状2007年常州市市区废
37、水年排放总量为3.95亿吨，主要污染物化学需氧量年排放总量为4.54万吨。其中：工业废水年排放量为2.76亿吨，排放达标率为98.62%，主要污染物化学需氧量、挥发酚和石油类的年排放量分别为2.59万吨、2.25吨和73.89吨；生活污水年排放量为1.19亿吨，其中化学需氧量的年排放量为1.95万吨。主要措施与行动（1）城镇污水处理：近几年，常州市积极实施江边污水处理厂二期工程及乡镇污水处理厂建设，先后建成戚墅堰等城市生活污水处理厂6座，日处理污水能力达40万吨，拥有乡镇污水处理厂7座，日处理能力达6.2万吨，年处理城镇污水16145.6万吨，城镇生活污水处理率达82.2%。拥有工业废水集中处
38、理装置7座，日处理能力达26.6万吨，其它工业废水处理装置444套，日处理能力达50.34万吨，工业废水排放达标率为98.6%。（2）水环境综合整治：开展全市水环境专项整治行动，深入推进“清水工程”，巩固整治成果，通过市水利、建设和环保三部门分工协作，通过提标排放、接管截污、限期搬迁，以及固岸、清淤、绿化、换水等工程手段，开展市河水环境综合整治，已有20条市区河道基本达到了“变清”的整治目标，市河水环境状况有所改善25。2.2 戚墅堰污水处理厂2.2.1 水质、水量戚墅堰区位于常州市东部，地处长江三角洲平原，地势平坦，平均地面高程4.5m左右，最高5.80m，部分地区较低，仅23m。区域内河道
39、纵横交错，四通八达，京杭运河自东向西贯穿该区，是该区的水网中心。运河以南有通济河、武进港承接运河北部河道来水，输向太湖；运河以北有丁塘港、革新河、三山港等承接长江来水,为运河补给水量29。戚墅堰污水处理厂位于常州戚墅堰区，收集系统服务范围为戚墅堰区，总服务面积约为31km2，现状服务人口约为10万，污水处理厂设计总规模10万m3/d。戚墅堰污水处理厂设计进出水水质为：五日生化需氧量 BOD5180 mg/l化学需氧量 CODcr400 mg/l悬浮固体 SS250 mg/l氨氮 NH3-N=35 mg/l总磷（以磷酸盐计） TP4 mg/l出水按照城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-
40、2002）（以下简称“排放标准”）一级排放B标准排放，即：BOD5 20 mg/lCODCr 60 mg/lSS 20 mg/lTN 20 mg/lNH3-N 8（15）mg/lTP 1.0 mg/l粪大肠菌群数 104个/l注：括号内数值为水温12时的控制指标。2.2.2 处理工艺该厂的污水处理工艺为：进水粗格栅涡流沉砂池A2/O生物池二次沉淀池消毒出水戚墅堰污水处理厂采用粗格栅间和进水泵房分建的型式，以尽量实现污染集中、维修集中。生物反应池采用传统A2/O工艺：（1）设计参数设计流量 1300m3/h座 （变化系数 1.25）污泥龄 10d污泥浓度 3500mg/l污泥负荷 0.09kgB
41、OD5/kgMLSSd污泥产率 1.17kgDS/去除kgBOD5设计水温 12内回流比 200外（污泥）回流比 100%有效水深 5.5m供氧方式 鼓风曝气传氧效率 16%搅拌功率密度 6w/m3（2）计算结果单座总池容 13525m3其中：厌氧池 2288m3 缺氧池 1144m3 好氧池 8976m3 A/A/O容积比约为 1：1：4总水力停留时间（HRT） 13h（3）反应池设计生物反应池一座，总尺寸3478.2m，水深5.5 m。生物反应池共分8格，前4格为厌氧、缺氧池，每格尺寸268 m。其中第一、二格为厌氧池，溶解氧浓度小于0.2mg/l，三、四格为缺氧池，溶解氧浓度小于0.5m
42、g/l，后4格均为好氧池，每格尺寸为518 m。池内布有微孔曝气器，分别为1165只、1020只、816只、816只，合计3818只。在厌氧、缺氧池中每格设有水下搅拌机1台，每台功率5KW。生物反应池全程平均水力停留时间为13h（其中厌氧段2.17h，缺氧段2.17 h，好氧段8.66 h），厌氧、缺氧、好氧三段容积比为1：1：4，污泥浓度3.5kg/m3，污泥负荷0.09kg BOD5/ kgMLSSd，产泥率1.17kg MLSS /kg. BOD5，污泥龄为10天。二次沉淀池采用中心进水、周边出水式辐流式沉淀池，最后出水经过真空加氯机加氯消毒。2.3 江边污水处理厂2.3.1 水质、水量
43、江边污水处理厂位于常州新北区，距离长江岸边约3公里处，收集系统服务范围为中心城区。总服务面积约为500km2，现状服务人口约为110万。污水处理厂设计总规模80万m3/d，一期规模10万m3/d，生活污水占总水量的49.6%，工业废水占总水量的50.4%，工业废水主要以化工、印染废水为主30.。据检测，有时PH值偏低，会影响生物除磷的效果43.。江边污水处理厂的进水水质为：五日生化需氧量 BOD5160 mg/l化学需氧量 CODcr500 mg/l悬浮固体 SS220 mg/l氨氮 NH3-N =40 mg/l总磷（以磷酸盐计） TP4 mg/l出水按照排放标准一级排放B标准排放。2.3.2
44、 处理工艺该厂的污水处理工艺为：进水粗格栅涡流沉砂池改良型A2/O生物池二次沉淀池消毒出水江边污水处理厂采用粗格栅间和进水泵房分建的型式，以尽量实现污染集中、维修集中。生物反应池采用改良型A2/O工艺：（1）设计参数设计流量 4584m3/h座（共2座） 分两格（变化系数 1.1）污泥龄 12d污泥浓度 3000mg/l污泥负荷 0.0821 kgBOD5/kgMLSSd污泥产率 0.9kgDS/去除kgBOD5设计水温 12缺氧回流比 75好氧混合液回流 200污泥回流比 100%有效水深 5.5m供氧方式 鼓风曝气传氧效率 16%搅拌功率密度 5w/m3（2）计算结果单座（共2座）总池容
45、49390m3其中：厌氧池 5350m3 缺氧池（） 1745m3 缺氧池（） 9480m3 好氧池 32815m3 A/A/O容积比约为 1：2.1：6.1总水力停留时间（HRT） 11.85h（3）反应池设计单座反应池平面尺寸为137m69m，分为独立的两格。有效水深5.5m，平均超高1.0m。每格分隔成4个相通的部分，依次为厌氧池、缺氧池（I）、缺氧池（II）和好氧池。厌氧池水力停留时间1.3h，内设隔墙，分成两个流道，装有2台水下搅拌器，搅拌功率为5w/m3。进水进入厌氧池，与从缺氧池回流来的污泥在此进行充分混合，释放回流污泥中的磷酸盐。回流污泥泵采用安装在池壁上的潜水泵，设计回流比75%，选泵
