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1、3 项目建设的必要性3.1 完善城镇基础设施建设的需要1) 现有排水系统不完善某区经多年的建设，市政排水管道建设有了较大发展，但普遍存在排水管道系统不完善的状况，现有主城区排水体制为合流制，有的地方干管缺少支管，有些地方有支管缺少干管，造成管道系统不配套、排水管网密度较小、不敷使用的情况。致使雨水、污水不能及时收集排除，形成雨、污水漫流，已经影响居民生活和环境卫生。2) 市政排水管理不完善和不统一市政排水管理部门对已建排水设施应进行经常性的维护保养，还需对城市排水设施的使用进行严格的监督与管理。某些单位将有害有毒和带易燃物的废水排入下水道，而下水道又未设水封井和通气井。此外，在开发建设过程中，
2、私自占用城市下水道位置或在下水道上修建房屋，甚至毁坏城市排水设施，迫使顺自然地形条件、自然水力条件设置的城市排水沟渠改道等现象也屡有发生。3) 城市污水未经处理直接排入水体，污染了环境某区污水处理设施及排污管道不完善，污水未经处理直接排放，造成水体污染严重，不利于区域水体资源的保护利用，对下游生态环境有较大影响。某区经济的繁荣发展，人民生活水平的进一步提高，城市污水已成为当前的环境保护工作热点难点问题，广大群众对城市污水的有效治理呼声十分强烈。因此，为了保证某区人民正常的生产、生活要求，适应城市经济社会发展的需要，建设城市基础设施，做好城市生活污水的处理和处置工作刻不容缓，是非常必要的。3.2
3、 保护城区水体水质和生态环境的需要某区的发展以生态环境为根本，对环境保护尤为重要。区政府对城区水体和环境保护十分重视，严格控制工业废水、生活污水的污染，加大力度对工业废水的监督和治理，全面推行排污许可证制度，实行排污总量控制。但是，由于新城区发展迅猛，城市建设日新月异，市政基础建设未能跟上城市发展的需要，随着城区的建设，对原有生态环境破坏日趋加剧，城市水环境污染日益严重，工业废水以及生活污水都直接排入湘江，对其水体水质造成了污染，对河岸环境造成一定影响。作为某区的纳污水体，为了保护湘江水体水质和生态环境，与城市建设同步污水处理工程，是非常必要的。根据某市人民政府发布的某市湘江流域水污染综合整治
4、实施方案（岳政发200822 号）要求“以城镇环境基础设施建设为重点，全面提高生活污水处理率”，“到2010 年，湘江流域我市段县城都要建成生活污水处理设施，市城区和县城污水处理率分别达到80%和50%以上。新建污水处理厂必须采取除磷脱氮工艺。”某区作为某市直辖区，城市污水处理厂的建设任务非常紧迫。3.3 提高生活质量和坚持走可持续发展的道路环境保护是衡量人民生活水平的一个重要标志。某区污水处理工程的建设，不仅有利于城区内部环境的改善，也有利于周边环境质量的改善，对于保护某区生态环境，保护人民的身体健康，发展生产力都有重要意义。某区近年来发展快，经济增长迅猛，人民生活富裕，社会繁荣稳定，但伴随
5、着经济开发区建设的进行，对生态环境的破坏将会加剧。如果任其发展，不尽快采取消除对环境的污染，我们的环境质量就会不断恶化，环境的损失带有持久性，而环境的恶化反过来就会制约社会和经济的发展，这已被无数事实所证明，并已成为有识之士的共同观点。如何着力于环境、文化景观和高效服务设施的建设、保持经济的可持续发展，在建设城市的同时，建设适合国情、省情和当地实情的污水处理厂是当务之急，是十分必要的。4 建设规模4.1 城镇总体规划分析4.1.1 城镇发展趋势分析城市市政公共基础失业的发展与整个城市的发展密切相关，城市污水处理工程是城市建设的基础设施，应适应城市的发展，且适当超前。总体规划中提出以基础设施建设
6、为基础，以生态环境保护为根本，以经济结构调整为主线，大力发展支柱产业，推进包括农业现代化在内的工业化进程和城镇化进程，适当扩大镇区规模，加强某镇作为某区中心城镇的职能，积极主动拓展水运交通和开发旅游潜力，加强与周边城镇的职能，积极主动拓展水运交通和开发旅游潜力，加强与周边城镇的合作与交流，全面提高和增强城镇核心竞争能力，将某镇建设成为区域性综合服务功能较强的现代化城镇，成为经济繁荣、社会文明、环境优良、具有浓郁湖乡特色的生态田园城镇。2015 年，某区某镇总人口达到9.2 万人，城镇人口达5.5 万人； 2030年，某区某镇总人口达到12 万人，城镇人口达8.6 万人。4.1.2 城镇排水规划
7、分析1) 规划原则a) 合理选择排水体制，使排水规划既能解决城区排水问题，又能改善城区生活居住环境。b) 加强污水治理，逐步完善污水系统，严格保护湘江水体。c) 分区排水，排污与排渍相结合，加强调蓄，逐步雨污分流。d) 近远期结合，整个排水系统做到远期布置合理，近期建设切实可行。2) 排水体制近期采用截流式合流制排水体制，远期采用雨污分流排水体制。3) 污水系统规划a) 污水治理的基本要求城市生活污水以集中处理为主，工业区的工业废水先预处理再集中处理，经治理的工业废水必须符合国家现行排放标准方可排入城市下水道。经污水处理厂处理后排入水体的污水，应符合城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918
8、-2002)。b) 污水处理设施布局根据规划用地布局和现状用地条件，在某镇余家坪居委会古塘岔建设污水处理厂。4.2 污水量预测4.2.1 预测年限的确定城市污水处理工程属于城市建设的基础设施，应与城市建设相配套，且适度超前，以促进经济发展。据此，本可行性研究认为，某区污水处理工程的设计年限应与规划设计年限一致，预测年限以2008 年为基准年，近期确定为2011 年，2020 年作为远期年限。4.2.2 服务区域人口根据某区人口统计数据，2008 年底，某镇镇区总人口为42150 人，其中规划范围内城镇人口42050 人，常住人口41750 人，暂住人口300 人（汩罗航运总公司常住某镇约500
9、0 人口未列入统计）。本报告参照城市人口规模预测规程选取综合增长法和指数增长法等方法对某区某镇城镇人口规模进行预测分析。根据统计结果显示，2001 年某镇建成区人口33071 人，2008 年镇区人口42161人，六年来城镇人口持续增长，人口年均综合增长率为3%，年均增长人口1515 人。今后几年，随着某区经济社会快速发展，城镇基础设施条件及外部交通条件和投资环境的改善，城镇建设将得到飞速发展；伴随着未来长岳高速公路、长湘延伸公路、杭瑞高速公路复线和推山咀深水码头等重大基础设施的建设，以及国家积极推进城镇化的发展战略的实施和“两型社会”改革试验区的实践，可以预计，未来某区某镇城镇建设发展将进入
10、一个新的高峰时期，因此城镇化水平将会大幅度的提高，大量的农村人口将转移到城镇，也将促进城镇人口的增加。参考某市市域城镇体系规划2002-2020确定的某市城镇人口年平均增长率2002-2010 年为5.0%，2011-2020 年为3.0%，综合考虑各方面的因素，确定某区城镇人口年均综合增长率2009-2011 年取4.0%，2012-2020 年取3.0%。1) 综合增长法根据人口综合年均增长率预测人口规模，按下式计算：Pt=P0(1+r)n式中：Pt预测目标年末人口规模；P0预测基准年人口规模；r人口年均综合增长率；n预测年限。2) 指数增长法运用指数增长法预测未来人口规模，按下式计算：P
11、t= P0ern式中：Pt预测目标年末人口规模；P0预测基准年人口规模；r人口年均综合增长率；n预测年限。3) 预测结果根据以上两种预测方法的计算，得到结果如表4.2.2。表4.2.2 预测人口数 单位：万人预测方法2011 年2020 年综合增长法5.296.70指数增长法5.306.74根据两种方法预测结果，确定2011 年某镇城镇人口为5.3 万人，2020 年为6.7万人。4.2.3 城镇需水量预测影响城市供水规模及其增长速度的因素很多，诸如人口规模、工业产值、生产用水、水资源条件、水价、节水措施及供水的政策等。某区某镇需水量预测力求符合城市用水的实际情况，建立在城镇建设和工业发展规划
12、的基础上，合理地分析当地水资源、水环境质量和用水习惯，工业结构以及及其邻近地区城镇供水经验，采用适当方法，确定合适的用水指标，进行用水量预测。经综合分析研究，采用人均综合用水量指标法和分项指标法分别进行预测。a) 人均年综合用水量预测根据城市给水工程规划规范(GB50282-98)确定某区某镇综合用水定额为400L/cap.d800L/cap.d。综合用水定额和用水普及率也将逐年递增。根据城市给水工程规划规范以及某镇供水现状，参考周边类似县市，综合确定2011 年人均综合用水量为360L/cap.d，用水普及率90%，2020 年人均综合用水量为500L/cap.d，用水普及率95%。综合用水
13、量：Q1=qnp其中：Q1综合用水量(m3/d)；q综合用水定额(L/cap.d)；n人数；p用水普及率。不可见预见用水量按综合用水的10%考虑(管网漏损已包括在综合用水定额范围内)，根据人口、综合用水量指标和普及率，需水量的预测值详见下表4.2.3-1。表4.2.3-1 综合用水量预测表规划年份2011 年2020 年城镇人口规模(万人)5.36.7综合用水定额(L/cap.d)360500用水普及率(%)9095综合用水量(万m3/d)1.713.19b) 分项指标法城市总用水量包括生活用水量、生产用水、道路广场浇洒用水、绿化用水以及城市管网的漏损、消防用水等其他用水，分项指标法就是将各单
14、项指标用水分项预测再统一累加计算出总用水量。1) 生活用水量根据城市给水工程规划规范(GB50282-98)确定生活用水量定额为240L/cap.d450L/cap.d。生活用水额定和用水普及率也将逐年递增。2011 年人均综合用水量为230L/cap.d，用水普及率90%， 2020 年人均综合用水量为300L/cap.d，用水普及率95%。生活用水量：Q1=qnp其中：Q1综合用水量(m3/d)；q综合用水定额(L/cap.d)；n人数；p用水普及率。生活用水量的预测值详见表4.2.3-2。表4.2.3-2 生活用水量预测表规 划 年 份2011 年2020 年城镇人口规模(万人)5.36
15、.7生活用水定额(L/cap.d)230300用水普及率(%)9095生活用水量(万m3/d)1.101.912) 生产用水量某区是以经济结构调整为主线，大力发展支柱产业，推进包括农业现代化在内的工业化进程和城镇化进程。某镇以饲料、食品加工，养殖，电力和运输服务业为主。根据某镇工业现状和发展规划，镇区的工业企业相对较多，确定污水处理厂纳污区生产用水量占生活用水量的比例分别为2011 年30%，2020 年为50%。3) 浇路、绿化用水量城市道路、绿化面积用水量类比其他城市，按其用水量占生活用水的的10%考虑。4) 其他用水量其他用水量主要包括管网漏损水量、不可预见水量，按生活用水量的15%计。
16、5) 总用水量按分项指标法计算可预测出近、远期需水量，预测情况见表4.2.3-3。表4.2.3-3 分项指标法用水量预测表规 划 年 份2011 年2020 年城镇人口规模(万人)5.56.7生活用水量(万 m3/d)1.101.91生产用水量(万m3/d)0.330.96浇路、绿化用水量(万m3/d)0.110.19其他用水量(万m3/d)0.160.29总用水量(万m3/d)1.703.354.2.4 城镇污水量预测一般来说，城市用水中仅有75%90%能够成为污水排放。根据室外排水设计规范，居民生活污水定额和综合生活污水定额应根据当地采用的用水定额，结合建筑物内部给排水设施水平和排水系统普
17、及程度等因素确定，可按当地用水定额的80%90%采用，考虑到某镇污水收集系统工程具有一个逐步形成规模的过程，用截污系数体现收集污水量的百分比，截污系数以2011 年0.90，2020 年以0.95 计算。根据以上用水量及污水量折减系数预测的污水量见表4.2.4。表4.2.4 污水量预测结果表规 划 年 份2011 年2020 年城镇总用水量(万m3/d)1.713.27产污系数0.850.85截污系数0.900.95城镇预测污水量(万m3/d)1.312.644.3 工程建设规模根据某区污水量预测，城市污水处理工程，按照统一规划、分期建设、远近结合，以近期建设为主，适当超前的指导思想，分期建设
18、，工程规划总规模为3 .0万m3/d，分两期实施，其中：2011 年建设规模1.5 万m3/d；2020 年建设规模3.0 万m3/d。5 厂址选择5.1 厂址选择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) 在城市水系的下游并应符合供水水源防护要求；2) 在城市夏季最小频率风向的上风侧；3) 与城市规划居住、公共设施保持一定的卫生防护距离；4) 靠近污水、污泥的排放和利用地段；5) 应有方便的交通、
19、运输和水电条件。6 污水处理厂设计进、出水水质6.1 设计进水水质污水处理厂对污染物质的处理程度可以通过进水水质、水量，以及受纳水体的功能、环境容量确定，从而确定与之相适应的处理工艺，获得最为经济的工程建设方案，最大限度降低污水厂投资和运行费用。影响污水水质的主要因素有污水管网的完善程度、城市化程度和生活水平的高低、工业类型及用水量等。城市污水厂的进水水质通常根据其服务范围的常年污水水质实测值统计整理得出，缺少基础资料时，亦可参照同类地区城市污水处理厂进水水质情况进行预测。6.1.1 生活污水水质预测室外排水设计规范(GB50014-2006)中要求在无资料时设计生活污水中的BOD5=25-5
20、0g/cap.d，SS=40-65g/cap.d，TN=5-11g/cap.d,TP=0.7-1.4 g/cap.d。结合具体情况预测如下，见表6.1.1-1 和表6.1.1-2。表6.1.1-1 生活污水负荷预测序号项目名称2011 年2020 年1CODCr(g/cap.d)40602BOD5(g/cap.d)20303SS(g/cap.d)30404TN(g/cap.d)6105TP(g/cap.d)0.61.0表6.1.1-2 生活污水水质预测序号项目名称2011 年2020 年1人均生活污水排放量(L/cap.d)1962552CODCr(mg/L)2052353BOD5(mg/L)
21、1021184SS(mg/L)1531575TN(mg/L)31396TP(mg/L)3.13.96.1.2 工业废水水质预测根据污水排入城市下水道水质标准(CJ3082-1999),某区允许工业废水排入下水道水质标准：CODcr500mg/L，BOD5300mg/L，SS400mg/L，氨氮35mg/L，TP8mg/L。同时考虑到某区污水厂服务范围内工厂企业实际排水水质情况，本工程工业废水水质预测指标为：CODcr450mg/L，BOD5200mg/L，SS200mg/L，氨氮35mg/L，TP5mg/L。6.1.3 污水厂进水水质预测综合国内部分污水处理厂的实际进水水质及设计进水水质，并结
22、合某区某镇污水处理厂进水水质预测情况及污水厂服务范围内未来工业废水的排放情况，污水处理厂一期工程的设计进水水质见表6.1.3。表6.1.3 设计进水水质数据表项目pHCODCrmg/LBOD5mg/LSSmg/LNH3-Nmg/LTNmg/LTPmg/L进水6-930016020035403.56.2 设计出水水质根据某市水环境功能区划，湘江某区城区段水体水质应达到地表水环境质量标准(GB3838-2002)中类水质要求。因此，某区污水厂处理后的出水执行城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级B 标准。因此，污水厂出水水质见表6.2。表6.2 设计出水水质数据表项目pHCO
23、DCrmg/LBOD5mg/LSSmg/LNH3-Nmg/LTNmg/LTPmg/L出水6-96020208201注：NH3-N 在水温12时的限值为15mg/L。粪大肠菌群限值为 104 个/L。6.3 处理程度根据设计进水水质和出水水质，确定本工程处理程度见表6.3。表6.3 污水处理程度表水质项目BOD5CODSSTNNH3-NTP设计进水水质(mg/L)30016020035403.5设计出水水质(mg/L)6020208201处理程度(%)8880905077717 工艺方案论证与推荐7.1 工艺选择原则作为市政基础设施的重要组成部分和水污染控制的关键环节, 城市污水处理厂的建设和运
24、行意义重大。由于污水处理厂工程的建设和运行不但耗资较大,而且受多种因素的制约和影响，其中处理工艺方案的优化选择对确保污水处理厂的运行效果和降低运行费用最为关键，因此有必要根据确定的标准和一般原则，从总体优化的观念出发，结合设计规模、污水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择切实可行、经济合理的处理工艺方案，经全面技术经济比较后,优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。污水处理厂工艺方案确定将遵循以下的选择原则：1) 认真贯彻国家关于环境保护的方针和政策，使设计符合国家的有关法规、规范。经处理后排放的污水水质符合国家和地方的有关排放标准和规定，符合环境影响评价的要求。2) 在城区城市总体规划的指导下
25、进行方案设计。3) 积极稳妥地引进、采用先进的污水处理和污泥处理的新工艺、新技术和新材料。4) 优先采用集约度高的污水处理工艺，以便实现模块化设计，以利于污水处理厂的分期建设和扩展。5) 采用处理效果稳定，工艺流程先进、成熟、可靠、简洁，运行管理方便的处理工艺。6) 采用先进的节能技术，降低污水处理厂的能耗及运行成本。7) 为了提高污水处理厂的管理水平，实现科学现代化管理，充分考虑我国国情，采用先进、可靠的自动化控制技术及仪表监测系统，以保证污水处理工艺运行在最佳状态，尽可能减轻工人的劳动强度。8) 充分利用现有地形，对污水处理厂总图合理布局，尽量减少占地。选择合适的污水处理工艺，不仅可以降低
26、工程投资，还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，保证出厂污水水质。根据对污水水质的分析，本工程要求的污水处理程度较高，因此，应考虑具有脱氮除磷功能的强化二级生化污水处理工艺。本工程的污水处理工艺选择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。下面将对各种工艺的特点进行论述，以便选择切实可行的方案。7.2 污水处理工艺方案7.2.1 污染物的去除机理城市污水主要的污染物有三类，第一类为悬浮物SS，第二类为有机污染物CODCr和BOD5，第三类为无机营养盐N 和P。几种污染物的去除机理及方法
27、分别简述如下：a) SS 的去除污水中的SS 去除主要靠沉淀作用，污水处理厂中悬浮物的浓度不仅仅只涉及到出水的SS 指标，而且出水的BOD5、CODCr 等指标也与其有关，这是因为组成出水悬浮物主要是活性污泥絮体，所以控制污水处理厂出水的SS 指标是最基本的，也是很重要的环节。为了尽量去除水中的悬浮物浓度，需在工程中采用适当的措施。常用的措施是选用适当的污泥负荷，以保持活性污泥的凝聚及沉降性能，采用较小的二次沉淀池表面负荷、较低的出水堰负荷或充分利用活性污泥悬浮层的吸附网捕作用等。b) BOD5 的去除污水中BOD5 的去除主要是靠微生物的吸附与代谢作用，然后对吸附代谢物进行泥水分离来完成。在
28、活性污泥与污水接触初期，会出现很高的BOD5 去除率，这是由于污水中有机颗粒和胶体被吸附在微生物表面，从而被去除所致，但是这种吸附作用仅对污水中悬浮物和胶体起作用，对溶解性有机物不起作用。溶解性有机物需靠微生物的代谢来完成，活性污泥中的微生物在有氧的条件下将污水中一部分有机物合成新的细胞，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，这也是污水中BOD5 的降解过程。微生物的好氧代谢作用对污水中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 浓度降低。c) CODCr 去除污水中的C
29、ODCr 去除的原理与BOD 基本相同，即CODCr 的去除率取决于原污水的可生化性，它与城市污水的组成有关。对于那些主要以生活污水及其成分与生活污水相近的加工工业废水组成的污水，这类城市污水的BOD5/CODCr 比值往往接近0.5，甚至可达0.6 以上，其污水的可生化性较好，出水中CODCr 值可控制在较低的水平；而成分主要以工业废水为主的城市污水，其BOD5/CODCr 比值较小，其污水的可生化性较差，处理后污水中残存的CODCr 会较高，要满足出水CODCr60mg/L 有一定的难度。对于这种情况，所选择的处理工艺是要在前端设置厌氧段，即可提高BOD5/CODCr 的比值，也就是提高污
30、水的可生化性。对于本工程项目而言，待处理的污水可生化性较好，其BOD5/CODCr0.53，通过采取一定的工程措施，本污水处理厂CODCr 达标是有保障的。d) N 的去除在原污水中，氮以NH3-N 及有机氮形式存在，这两种形式的氮合在一起称为凯氏氮(TKN)，生物脱氮是利用自然界氮的循环原理，采用人工方法予以控制。生物脱氮包括好氧硝化和缺氧反硝化两个过程。污水中的有机氮，在生化处理系统中将很快水解为氨氮，而后在氧充足的条件下，亚硝化细菌和硝化细菌将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮；在缺氧的条件下，并有外加碳源提供能量时，由反硝化菌作用，将硝酸盐氮和亚硝酸盐氮还原成氮气逸出。影响其脱氮效率的因素
31、是温度、溶解氧、pH 值以及反硝化碳源；生物脱氮系统中，硝化菌增长速度较缓慢，所以，要有足够的污泥龄，也就是要求系统必须维持在较低的污泥负荷条件下进行，就可达到硝化的目的。反硝化则需在缺氧条件下进行，并且要在有充裕的碳源提供能量的情况下，才可促使反硝化作用顺利进行。e) P 的去除1) P 的化学法去除投加铁盐或铝盐与PO43-形成难溶化合物，再经沉淀从污水中去除，化学除磷简单可靠，但对城市生活污水如此规模，需增加投药装置，药剂耗量大，增加运行成本，剩余污泥量也增大，相应也增加了污泥处理的费用。2) 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，产生能量用以吸收有
32、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 而产生能量，用于细胞的合成，同时过量地吸收磷，形成高含磷浓度的污泥，将这些高含磷浓度的污泥随剩余污泥一起排出污水处理系统，就可达到除磷的目的。好氧段磷的吸收取决于厌氧段磷的释放，而磷的释放又取决于厌氧段的厌氧条件(厌氧要求既无分子态的氧也无硝态氮的氧)以及可快速降解的有机物的含量(此值一般为进水CODCr 的1/41/3)，即P/CODCr 比值越小越好。普通活性污泥法，其剩余污泥中磷的含量仅1.5%2%,而厌氧、好氧生物除磷系统中的污泥磷的含量可高达8%10%。从一般城市污水处理厂的进水水质和要求
33、达到的目标，我们认为，最佳的处理工艺是生物脱氮除磷工艺，在满足生物除磷脱氮要求的前提下，BOD5、CODCr 和SS的去除都可以解决。生物除磷的优点在于不增加剩余污泥量，处理成本较低。根据以上分析，要求在去除BOD5 的同时能实现除磷脱氮的功能，生化处理系统中必须具有厌氧、缺氧和好氧的单元，只有这三个单元的有机组合才可以达到去除BOD5 和N、P 的功能。7.2.2 污水处理工艺方案的选择具体到某区污水处理厂工程，其工艺的选择是根据进水水质情况和出水水质要求并结合以上原则来确定的。从进厂污水水质情况看，BOD5/CODCr=0.53，污水可生化性较好，只要严格控制有毒有害物质进入污水厂，污水处
34、理厂的正常运行是有保障的。从污染物要求达到的去除率来看，BOD5 的去除率为89%，CODCr 的去除率为80%，总氮的去除率为50%，SS 的去除率为90%，总磷的去除率为71%。从国内外运行的实例来看，要实现上述污染物质的去除率，采用生化处理是可以实现的，而且也是目前国内外普遍采用的。不仅投资省、运行费用低、管理方便, 更主要的是处理效果较稳定，因此本污水处理厂污水处理采用生化处理为核心工艺。生化处理工艺有多种类型，选择何种处理工艺是污水处理厂设计的关键，处理工艺选择是否合适不仅关系到污水处理厂的处理效果，而且还将影响工程的投资、运行稳定性、运行费用和管理等方面。因此，必须根据国情和当地的
35、实际情况，对生化处理工艺进行慎重选择，以获得最佳处理效果。对于本工程，主要是去除BOD5、CODCr、NH3-N、SS、TP 等污染物。具备上述功能并在实践中证明运行效果较好的活性污泥工艺主要有氧化沟法、SBR 类及其变型工艺、AB 法、生物滤池法(BAF 工艺)等。现对几种工艺简单介绍如下：a) 氧化沟法氧化沟法属活性污泥法中的延时曝气法, 具有工艺流程简单、管理方便、出水水质稳定等优点； 由于其具有完全混合式和推流式特点, 不但承受水质水量的冲击负荷能力强，而且无需混合液回流。氧化沟不但具有去除污水中BOD5、CODCr和SS的功能, 还有着良好的脱氮效果。且产生的剩余污泥相对稳定，可不进
36、行消化，从而简化了污泥处理设施。由于该工艺在设备维护、运行管理等方面均较为简便，因此较适合我国当前相对较低的管理水平。b) SBR 法及其变种(CASS、UNITANK、ICEAS 等)序批式活性污泥法，简称SBR 法(Sequence Batch Reactor)，属间歇运行的活性污泥法工艺，与传统连续流活性污泥法不同，SBR 法是在同一池子内，在不同的时间阶段完成生物处理过程和泥水分离过程。为处理连续的进水，一般SBR 工艺至少需要设置二个以上的池子。序批式活性污泥法在上世纪初就已得到一定程度的应用，尽管其处理效果良好，但由于受当时的自控水平和曝气技术的限制，逐渐为连续流活性污泥法工艺所取
37、代。随着自控技术的发展和橡胶膜微孔曝气技术的应用，序批式活性污泥法又得到一定的应用，并在传统序批式工艺基础上，开发成功一系列改进型工艺如CASS、CAST、DAT-IAT、UNITANK、ICEAS 等工艺技术。但该类工艺由于自动化程度要求高，为保证系统的可靠运行，控制系统往往需要引进，这通常会带来投资的增加；同时对于污水处理厂的管理水平要求也随之提高。否则，一旦控制系统失灵，整个污水处理厂的运行就将瘫痪。而且因每个池子都需要设曝气和输配水系统，采用滗水器及控制系统，间歇排水水头损失大，池容的利用率不理想，因而不太适用于大规模的城市污水处理厂。c) AB 法AB 法即吸附絮凝生物氧化法。实际上
38、是一种高低负荷两级活性污泥法：A 段属高负荷活性污泥法，B 段属常规活性污泥法。该法对CODCr、BOD5、SS、磷和氨氮的去除率较普通活性污泥法高；但该法污泥生成量较高，给污泥处理和处置带来了较大的难度。对于本工程，由于进水的污染物负荷并不是很高，如采用该工艺，B 段可能会出现由于碳源不足而影响氮、磷的去除。d) 生物滤池法(BAF 工艺)曝气生物滤池法是一种采用填料作为细菌的载体进行生物降解反应的工艺。采用这种工艺需要设初沉池，反应池需要进行反冲洗，滤料需要更换，滤头存在堵塞问题，当进水量波动较大时出水水质较难保证。以上各工艺应当说各有特点，根据湖南省建设厅关于进一步加强我省城镇污水处理设
39、施建设管理工作的通知附件2湖南省城镇污水处理厂推荐工艺方案表的规定，类规模，污水处理量为3 万m3/d5 万m3/d 的城镇污水处理厂推荐采用氧化沟及其改进型和SBR 及其改进型工艺。因此某区污水处理厂拟选氧化沟和CASS 工艺进行分析比较。7.2.3 工艺方案比较a) 改良型氧化沟(方案一)改良型氧化沟在工艺上可根据污水水质的不同，组合成不同比例的厌氧好氧缺氧(厌氧)好氧缺氧好氧的生物处理。这种流程不但有良好的脱氮除磷效果，而且在厌氧和缺氧条件下能把大分子量的有机物裂解成易于好氧生物降解的低分子量有机物。它可分为以下几个部分：1) 厌氧池泥水混合液经配水井均匀分配后进入厌氧池，在没有溶解氧和
40、硝态氮存在的厌氧条件下，兼性细菌可将溶解性BOD5 转化成低分子发酵产物，生物聚磷菌将优先吸附这些低分子发酵物，并将其运送到细胞内、同化成细胞内碳源存储物、所需能量来源于聚磷的水解及细胞内糖的水解，并导致磷酸盐的释放。经厌氧状态释放磷酸盐的聚磷菌在后续的好氧段具有很强的吸磷能力，吸收、存储超出生长需求的磷量，并合成新的聚磷菌细胞、产生富磷污泥，通过剩余污泥的排放将磷从系统中出去。2) 缺氧池泥水混合液由厌氧池自流进入氧化沟的缺氧区(前置反硝化区)，一部分聚磷菌利用后续工艺的混合液中硝酸盐作为最终电子受体以分解细胞内的PHB，产生的能量用于磷的吸收和聚磷的合成，同时反硝化菌可利用内回流带来的硝酸
41、盐，以及污水中可生物降解的有机物作反硝化碳源进行反硝化，达到去除氨氮的目的。3) 氧化沟主体氧化沟主体兼有推流型和完全混合型反应池两者的特性，存在好氧、缺氧交替出现的区域，具有硝化、生物除磷、反硝化的条件。在氧化沟好氧区，聚磷菌除了吸收、利用污水中的可生物降解有机物外，主要是分解体内贮存的PHB，产生的能量可供自身生长繁殖，此外还可主动吸收周围环境中的溶解磷，并以聚磷的形式在体内超量贮存，吸收的磷远大于其释放的磷。同时污水中的氨氮在好氧区被亚硝酸菌、硝酸菌转化为亚硝酸盐和硝酸盐。在缺氧区反硝化菌利用亚硝酸盐和硝酸盐中的N3+和N5+(被还原为N2)作为能量代谢中的电子受体，O2-作为受氢体生成
42、H2O 和OH-碱度，有机物作为碳源及电子供体提供能量并得到氧化稳定。氧化沟区的容积由好氧区和缺氧区组成。改良型氧化沟工艺流程：进水闸室粗格栅及污水提升泵站细格栅旋流沉砂池改良型氧化沟二沉池接触消毒池计量出水。b) CASS 工艺(方案二)CASS 工艺(Cyclic Activated Sludge System)是在SBR 基础上发展起来的一种循环式活性污泥法。主体部分为生物反应池，它集曝气、沉淀于一体，以连续进水间断出水为主要特征，工艺过程是：进水/曝气进水/沉淀进水/滗水进水/闲置；共四个阶段，循环运行。CASS 工艺在反应池进水端设置了一个生物选择区，根据运行需要可少量曝气(缺氧)或
43、不曝气(厌氧)。设置生物选择器的作用与卡鲁塞尔氧化沟的生物选择区基本相同。不同之处是该生物选择区可在厌氧或缺氧条件下运行；活性污泥可回流可不回流，回流污泥量比卡鲁塞尔型氧化沟小的多。总之，运行方式和参数可根据需要调节优化。生物脱氮是CASS 反应池本身的特殊运行方式中进行硝化和反硝化过程而完成的，而除磷作用是利用设置在CASS 反应池前的选择区形成厌氧环境和反应池中的好氧环境交替实现的。污水经过厌氧、缺氧、好氧阶段达到脱氮除磷的目的。CASS 工艺流程：进水闸室粗格栅及污水提升泵站细格栅旋流沉砂池CASS 反应池(带生物选择区)接触消毒池计量出水。c) 改良型氧化沟与CASS 工艺两者的主要优
44、缺点表7.2.3-1 改良型氧化沟与CASS 工艺主要优缺点比较表优缺点1#改良型氧化沟工艺2#CASS 工艺主要优点(1) 循环流量大，使进水达到快速混合稀释，具有很强的抗冲击负荷能力。同时，由于氧化沟负荷低，一般是在延时曝气条件下运行，水和固体停留时间长，固体总量大，因而对冲击负荷也有较强的缓冲作用。(2) 运行中水力条件好，不会产生污泥沉积，且生物脱氮除磷效果好，因而使出水水质稳定。(3) 由于表曝型氧化沟采用倒伞型表面曝气机，它的支承方式为浮轴式，机械受力比较合理，因此具有使用寿命长、易于维修管理、能长期稳定运行等特点。采用倒伞型表面曝气机，供氧能力大，设备数量少，日常维护工作量极小，
45、且对运行管理人员没有特殊要求。(4) 可以通过改变曝气机的工作数量、转速调整其供氧能力和可节省电耗。(5) 该工艺由于泥龄长，污泥在氧化沟中趋于相对稳定，不需要消化。(6) 该工艺流程简单，构筑物少，控制管理较方便。(7) 采用大功率倒伞型表曝机，水深可以达到4.0m，可以大大节约占地面积。(1) 工艺流程简单，无需设置初沉池及二沉池。(2) 具有很大的抗冲击负荷能力，能有效地控制污泥膨胀和丝状微生物的生长，系统具有很高的工艺稳定性。具有抗有机和水力冲击能力。(3) 占地面积较少。(4) 所有的活性污泥在任何时间都处于一个反应池中，能保证有机物的降解、硝化等生物处理过程的正常进行。主要缺点(1
46、) 由于池深较SBR 工艺略浅，占地面积相对较大。(2) 需要设置单独的二沉池和污泥回流系统。(1) 循环式活性污泥法工艺部分设备的闲置率较高。(2) 曝气装置一般选用曝气头，由于设计、制造、安装水平问题在实际运营中发现管道开孔处开裂、主支管连接处断裂、送风管内积泥问题较多。维修时必须将曝气头膜片拆下清洗后重装，检修工作量十分庞大，检修一个池子花费的时间长达1 个月左右。(3) 配套的鼓风机由于长时间高速运转，噪音特别大。为保证质量采用进口设备，存在备品备件采购难及售后服务严重滞后的问题。平时设备检修及维护操作也十分繁琐。(4) 对自动化控制系统要求高。(5) 进水阀门自动切换频繁，对大量电动阀的性能要求很高。(6) 循环式活性污泥法滗水器水头损失较大。(7) 长期运行池面漂浮杂物不易清除，出水SS 不稳定。(8) 在实际运营检测中发现该工艺除磷效果不理想，冬季温度较低时氨氮去除效果比较差，且总氮去除效果更差。对于上述两种方案，设计采用优缺点比较法，在初步方案设计、工程技术可靠性、投资估算、能源消耗、运行费用等基础上，进行多方面的综合分析与比较，详见表7
