污水处理厂规模及水质论证.docx
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污水处理厂规模及水质论证
污水处理厂规模及水质论证
1.1污水量预测
1.1.1纳污范围
本项目建设总体的服务区域为南湖花园城生活污水，南湖花园城占地4800亩。
南湖花园城各个小区住户户数
小区名住户数
宁静苑1104
晒湖小区1200
景虹1600
张黄新村350
陆总花园1231
江南庭院1200
保安璞园2000
松涛苑2750
新大地家园400
北港佳和云居4500
风华天城一期693户，二期2200户，三期1200户，其中一期二期已经入住。
水域天际2943
中央花园1000
新世纪宝安一、二期总计1083，已经入住；三期440
都市桃源713
华锦花园已经入住2700，还有300户未入住
红顶花园1188
成功花园1100
东方莱茵1032
祥和苑1000
还有一些小区是属于在建阶段。
总计户数为31987户.按每户3人口计算，总计人数为95961人。
另外加上中商平价、沃尔玛以及一些小商品店，合算为1000人。
得出，近期人口为97000人。
据调查统计，南湖花园城还有将近20%的地区属于再建及续建，得出南湖花园远期人口将近12万。
目前服务人口约97000人，二期工程约23000人。
1.1.2污水量预测
由于南花园城是民用住宅小区，其排放的污水大多数为生活污水。
所以只需要估算其综合污水量。
目前，发展中国家平均每人每天用水量为40-60L，而发达国家每人每天用水量达200-300L。
用水量多少也与不同地区的气候条件和人们的生活习惯有关[2]。
武汉市水量充沛，天气炎热，人均用水量按250L/（人·d）算。
折污系数0.85，综合生活污水量计算结果见表3-1。
表3-1综合生活污水量计算表
项目
近期
远期
人均综合生活用水量标准〔L／人·d〕
250
250
折污系数
0.85
0.85
人均综合平均日污水量标准（L／人·d）
212.5
212.5
人口（人）
97000
120000
平均日生活污水量（m3／d）
20612.5
247350
1.1.3污水处理厂规模
据上述对于污水量的预测，可以确定一期污水处理规模按20000m3／d设计，二期污水处理规模按5000m3／d设计，两期合计25000m3／d。
1.2污水水质
南湖花园城是普通居民的生活区，其水质水量特征可概括为:
水质水量变化较大,污染物浓度偏低,即比城市污水低,污水可生化性好,处理难度小。
1.2.1污水厂进水水质
（1）南湖花园城的污水主要是生活污水，根据《给排水设计手册》第五册，典型城市的污水水质见表3-2。
3-2典型的生活污水水质
序号
指标
浓度（mg/L）
高
中
低
1
2
3
4
5
6
7
8
8
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
总固体（TS）
溶解性总固体
非挥发性
挥发性
悬浮物（SS）
非挥发性
挥发性
可沉降物
生化需氧量（BOD5）
溶解性
悬浮性
总有机碳（TOC）
化学需氧量（COD）
溶解性
悬浮性
可生物降解部分
溶解性
悬浮性
总氮（N）
有机氮
游离氮
亚硝酸盐
硝酸盐
总磷（P）
有机磷
无机磷
氯化物（Cl-）
碱度（CaCO3）
油脂
1200
850
525
325
350
75
275
20
400
200
200
290
1000
460
600
750
375
375
85
35
50
0
0
15
5
10
200
200
150
720
500
300
200
220
55
165
10
200
100
100
160
400
150
250
300
150
150
40
15
25
0
0
8
3
5
100
100
100
350
250
145
105
200
20
80
5
100
50
50
80
250
100
150
200
100
100
20
8
12
0
0
4
4
3
60
50
50
（2）污水处理站进水水质拟定
由于南湖花园城缺乏水质监测资料，因此污水处理站进水水质参考典型的生活污水水质设计进水水质，并考虑到该居民区的实际情况。
下表列出了三种浓度的典型的生活污水水质见表3-3
表3-3生活污水水质重要污染物浓度
COD/（mg/L）
BOD5/（mg/L）
SS/（mg/L）
有机氮/（mg/L）
有机磷（mg/L）
高浓度生活污水水质
1000
400
350
35
5
中等浓度生活污水水质
400
200
220
15
8
低浓度生活污水水质
250
100
100
8
1
出处《城市污水回用技术手册》化学工业出版社2004年第82页
参考以上三个表格数据确定污水处理厂进水水质，其中主要的指标如下：
COD：
300mg／LBOD5：
180mg／L
SS：
200mg／LTN：
35mg／L
NH4-N：
20mg／LTP：
8mg／L
1.3污水厂出水水质
1.3.1污水处理程度分析
根据城市污水进水水质情况和出水水质要求，城市污水处理一般分一级处理、二级处理和三级处理。
根据《武汉市城市总体规划》，受纳水体长江，主要是直接排放或者用于景观用水。
执行国家《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅳ类标准。
据此南湖花园城污水处理站按进行深度处理设计。
下表列出了标准的分级和处理工艺与受纳水体功能的对应关系和基本控制项目最高允许排放浓度：
表3-4标准的分级和处理工艺与受纳水体功能的对应关系
项目
一级标准
二级标准
三级标准
A标准
B标准
处理工艺
深度处理
二级强化处理
常规二级处理
一级强化处理
受纳水体功能
资源化利用基本要求、景观用水
地表水Ⅲ类、海水Ⅱ类、湖、库等
地面水Ⅳ、Ⅴ类、海水Ⅲ、Ⅳ类水域
非重点流域、非水源保护区建制镇水体
表3-5基本控制项目最高允许排放浓度（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）
50
60
100
120①
2
生化需氧量（BOD）
10
20
30
60①
3
悬浮物（SS）
10
20
30
50
4
动植物油
1
3
5
20
5
石油类
1
3
5
15
6
阴离子表面活性剂
0.5
1
2
7
总氮（以N计）
15
20
—
—
8
氨氮（以N计）
5（8）
8（15）
25（30）
—
9
总磷（以P计）
2005年12月31日前建设的
1
1.5
3
5
2006年1月1日起建设的
0.5
1
3
5
10
色度（稀释倍数）
30
30
40
50
11
pH
6~9
12
粪大肠杆菌群数（个/L）
103
104
104
—
一级标准的A标准时城镇污水处理站出水作为回用水的基本要求。
当污水处理站出水引入稀释能力较小或无稀释能力的河湖作为城镇景观用水和一般回用水等用途时，执行一级标准的A标准。
城镇污水处理站出水排入GB3838地表水Ⅲ类功能水域（划定的饮用水水源保护区和游泳区除外）、GB3097海水Ⅱ类功能水域和湖、库等封闭或半封闭水域时，执行一级标准的B标准。
城镇污水处理站出水排入GB3838地表水Ⅳ、Ⅴ类功能水域或GB3097海水Ⅲ、Ⅳ类功能海域时，执行二级标准。
非重点控制流域和非水源保护区的建制镇的污水处理站，根据当地经济条件和水污染控制要求，采用一级强化处理工艺时，执行三级标准。
1．下列情况下按去处理指标执行：
当进水COD＞350mg/L时，去除率应大于60%；BOD＞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。
1.3.2厂出水水质选择
按照规划，出水将排到长江，根据《污水综合排放标准》（GB8978-1996），《生活杂用水水质标准》（CJ25·1-89）,通过过滤和消毒处理后,就可以作为中水回用。
对于的污水执行一级A标准。
表3-6拟定出水水质
基本控制项目
一级A标准最大浓度（mg/L）
COD
50
BOD
10
SS
10
TN（以N计）
15
NH4-N（以N计）
8
TP（以N计）
0.5
下面，将污水处理站的进水出水水质进行总结：
见表3-7
表3-7污水处理站进出水水质汇总表
污染物
进水浓度（mg／L）
出水浓度（mg／L）
去除率（%）
COD
300
50
83.3
BOD
180
10
95
SS
200
10
95
TN
35
15
57.1
NH4-N
20
8
60
TP
8
3
62.5
2污水处理厂选址
2.1选择原则
污水处理厂厂址的选择，既要服从城市总体规划和远期发展规划，又要兼顾考虑建厂条件、地理和气候条件、城市布局、建设投资、社会影响、生态影响等各方面因素，做到合理布局；同时还应考虑到与配套管线的近、远期结合，以便于实施。
厂址确定应满足如下原则：
（1）与所采用的污水处理工艺相适应；
（2）少拆迁，少占农田，有一定的卫生防护距离；
（3）厂址位于集中给水水源下游，且应设在城镇、工厂厂区及生活区的下游和夏季主风向的下风向；
（4）处理后的污水或污泥用于农业、工业或市政时，厂址应考虑与用户靠近，以便于运输。
当处理水排放时，则应与受纳水体靠近；
（5）要充分利用地形，如有条件可选择有适当坡度的地区，以满足污水处理构筑物高程布置的需要，减少工程土方量；
（6）有良好的工程地质条件及方便的交通、运输、水电条件；
（7）厂址不应设在雨季易受水淹的低洼处，靠近水体的处理厂，要考虑不受洪水威胁，厂址应尽量设在地形条件好的地方；
（8）厂址的选择应考虑远期发展的可能性，有扩建的余地；
（9）有方便的交通、运输和水电条件。
2.2可选厂址分析
根据污水处理厂厂址选择原则，结合南湖花园城总体规划，在充分考虑C县地形的基础上，通过现场踏勘，结合厂址选择原则，确定在武汉主导风东北风的下风方向，靠近长江附近，便于出水的排放。
确定了可供选择厂址南湖路。
武汉全年风玫瑰图如下，其中实线为全年风玫瑰，虚线为夏季风玫瑰。
南湖路厂址
该厂址位于南湖花园城的西南侧，各方面条件如下：
（1）污水收集条件：
该厂址靠近污水主要排放区域长江，离较多的大型小区比较靠近，有利于污水收集。
（2）净化水排放条件：
该厂址四周均有市政排水管道，净化水排放方便。
（3）交通条件：
该厂址东面即为南湖大道，交通条件较好。
（4）工程地质条件：
该址地势平坦，土质较好，有利于建厂。
（5）周围环境条件：
一大片空地和绿化地带，适合后期污水处理厂的扩建和环境净化。
（6）与规划衔接。
（7）夏季主导风向下风向：
位于夏季主导风向下风向。
2.3厂址选定
综上分析，南湖路厂址具备建污水处理厂的条件，厂址综合比较见表5。
表5厂址综合分析
建厂条件
南湖路厂址
污水收集条件
易于收集污水
净化水排放条件
靠近排放河流，较好
交通条件
较为便利
厂外接电条件
好
厂区供水条件
良好
工程地质条件
良好
周围环境条件
良好
衔接
衔接
夏季主导风向下风向
是
经以上分析，可以发现，南湖路厂址的地域优异，工程地质等条件好，且污水收集距离短，可以节省工程施工费用，因此综合各方面因素考虑，我们选择南湖路厂址作为本污水处理厂建造区域。
3污水处理厂工艺
3.1污水处理工艺选择原则
城市污水处理厂工艺方案的选择一般应满足以下总体要求：
因地制宜、技术可行、经济合理。
在保证处理效果、运行稳定的前提下，使工程造价和运行费用最为经济合理，同时工艺方案要运行简单、控制调节方便，占地和能耗小，污泥量少。
并且要求具有良好的安全、卫生、景观和其他环境条件。
3.2污水处理主要工艺类型
污水处理工艺主要包括机械处理、生化处理、污泥处理等工艺段段。
由机械处理和生化处理构成的系统属于二级生化处理系统，其BOD5和SS去除率可达到90%~98%。
具有生物脱氮除磷功能的二级处理系通常称为深度二级处理系统。
1、机械处理工段
机械处理工段或称一级处理工段，一般包括粗细格栅、沉砂池、初沉池等构筑物及配套设备，以去除大颗粒和悬浮物为目的，处理原理在于通过物理法实现固液分离，将污染物从污水中分离出来，机械处理是污水处理工程的必备工艺段，城市污水一级处理的BOD5和SS分别为25%和50%。
2、污水生化处理工段
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，生物处理的原理是通过生物作用，尤其是微生物作用，完成有机物的分解和生物体的合成，将有机污染物转化成无害的气体产物（二氧化碳）、液体产物（水）以及富含有机物的固体产物（活性污泥）；多余的污泥在沉淀池中经沉淀法固液分离，从净化后的污水中除去。
对于城市污水的处理，其工艺构成多种多样，一般可分为活性污泥法、生物膜法、生物稳定塘和土地处理法等四大类。
目前，已经研发出了各种各样的生物处理方法：
活性污泥法主要有AB法、A/O法、A2/O法、氧化沟法、SBR法、以及CASS等工艺。
生物膜法包括：
普通生物滤池、高负荷生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、嚗气生物滤池等工艺。
生物稳定塘包括：
好氧塘、厌氧塘、兼性塘、曝气塘等。
土地处理法主要包括：
人工湿地（表层流湿地、潜流湿地）、人工快速渗滤、污水地下渗滤处理等。
以下是几种具有脱氮除磷的典型工艺：
A、A/O法、A2/O法A/O法、A2/O法处理系统的工艺流程与常规活性污泥法基本相同，不同之处就是在普曝池前设置厌氧区和缺氧区。
本工艺成熟可靠，可以满足一般工程的脱氮除磷要求，但需要有庞大的内回流系统（包括污泥回流、混合液回流），因此在运行管理上比较复杂。
主要优点：
运行费用较传统活性污泥法低，曝气池池容小，需气量少；具有脱氮除磷功能；BOD5和SS去除率高，出水水质较好，运行稳定可靠，有较成熟的设计、施工及运行管理经验，产泥量较传统活性污泥法少；污泥脱水性能较好；无需设初沉池；对水质和水温度化有一定适应能力；另外，从节省能耗的角度看，A2/O工艺的优点是可以充分利用硝化液中的硝态氧来氧化BOD5，回收了部分硝化反应的需氧量，反硝化反应所产生的碱度可以部分补偿硝化反应消耗的碱度，因此对含氮浓度不高的城市污水可以不另外加碱来调节pH。
主要缺点：
回流活性污泥（外回流）直接回流进入厌氧池，其中夹带的大量硝酸盐氮回流至厌氧池，破坏了厌氧池的厌氧状态，从而影响系统的除磷效果。
大量的回流（内回流量一般为进水量的200~300%，外回流量一般为100%）稀释了整个系统内的反应物浓度，使得系统的反应速率降低，也就需要更大的生化池容积。
大量的内回流增加了系统的能耗，也增加了污水处理运行成本。
研究结果表明，MLSS中的含磷量随污泥负荷的降低将大幅度下降。
生物除磷需要高的污泥负荷，而生物脱氮则需要低的污泥负荷，在A2/O工艺中要使二者同时达到最佳状态是困难的，一般是以生物脱氮为主，生物除磷为辅。
为了解决A2/O法回流污泥中硝酸盐对厌氧放磷的影响，可采取将回流污泥进行两次回流，或进水分两点进入等措施。
于是产生了改良型A2/O、倒置A2/O和UCT等工艺。
B、氧化沟
氧化沟是活性污泥法的一种变型，其曝气池呈封闭的沟渠形，其曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥混合液在其中循环流动，并因此而得名。
又称"循环曝气池"、"无终端的曝气系统"。
目前为止已发展成为多种形式，主要有：
Passveer单沟型、奥贝尔Orbal同心圆型、Carrousel循环折流型、D型双沟式、T型三沟式及一体氧化沟等。
传统的Passveer单沟型和Carrousel型氧化沟脱氮除磷功能差，但是在Carrousel氧化沟前增设厌氧池，在沟体内增设缺氧区，形成改良型氧化沟，便具备生物脱氮除磷功能。
Carrousel氧化沟系多沟串联系统，在沟体内存在缺氧区和好氧区，但是缺氧区要求充足的碳源和缺氧条件不能很好地满足，因此，脱氮效果不是很好。
为了提高脱氮效果，荷兰DHV公司通过研究，在沟内增加了一个预反硝化区，从而发明了Carrousel2000型氧化沟工艺，该工艺总的脱氮效果尚可，但除磷效果差。
以下为一般氧化沟法的主要设计参数：
水力停留时间：
10－40小时；
污泥龄：
一般大于20天；
有机负荷：
0.05－0.15kgBOD5/（kgMLSS.d）；
容积负荷：
0.2－0.4kgBOD5/（m3.d）；
活性污泥浓度：
2000－6000mg/l；
沟内平均流速：
0.3－0.5m/s。
氧化沟的技术特点：
氧化沟利用连续环式反应池（CintinuousLoopReator,简称CLR）作生物反应池，混合液在该反应池中一条闭合曝气渠道进行连续循环，氧化沟通常在延时曝气条件下使用。
氧化沟使用一种带方向控制的曝气和搅动装置，向反应池中的物质传递水平速度，从而使被搅动的液体在闭合式渠道中循环。
氧化沟一般由沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备组成，沟体的平面形状一般呈环形，也可以是长方形、L形、圆形或其他形状，沟端面形状多为矩形和梯形。
氧化沟法由于具有较长的水力停留时间，较低的有机负荷和较长的污泥龄。
因此相比传统活性污泥法，可以省略调节池，初沉池，污泥消化池，有的还可以省略二沉池。
氧化沟能保证较好的处理效果，这主要是因为巧妙结合了CLR形式和曝气装置特定的定位布置，是式氧化沟具有独特水力学特征和工作特性：
1、氧化沟结合推流和完全混合的特点，有力于克服短流和提高缓冲能力，通常在氧化沟曝气区上游安排入流，在入流点的再上游点安排出流。
入流通过曝气区在循环中很好的被混合和分散，混合液再次围绕CLR继续循环。
这样，氧化沟在短期内（如一个循环）呈推流状态，而在长期内（如多次循环）又呈混合状态。
这两者的结合，即使入流至少经历一个循环而基本杜绝短流，又可以提供很大的稀释倍数而提高了缓冲能力。
同时为了防止污泥沉积，必须保证沟内足够的流速（一般平均流速大于0.3m/s），而污水在沟内的停留时间又较长，这就要求沟内由较大的循环流量（一般是污水进水流量的数倍乃至数十倍），进入沟内污水立即被大量的循环液所混合稀释，因此氧化沟系统具有很强的耐冲击负荷能力，对不易降解的有机物也有较好的处理能力。
2、氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度，特别适用于硝化－反硝化生物处理工艺。
氧化沟从整体上说又是完全混合的，而液体流动却保持着推流前进，其曝气装置是定位的，因此，混合液在曝气区内溶解氧浓度是上游高，然后沿沟长逐步下降，出现明显的浓度梯度，到下游区溶解氧浓度就很低，基本上处于缺氧状态。
氧化沟设计可按要求安排好氧区和缺氧区实现硝化－反硝化工艺，不仅可以利用硝酸盐中的氧满足一定的需氧量，而且可以通过反硝化补充硝化过程中消耗的碱度。
这些有利于节省能耗和减少甚至免去硝化过程中需要投加的化学药品数量。
3、氧化沟沟内功率密度的不均匀配备，有利于氧的传质，液体混合和污泥絮凝。
传统曝气的功率密度一般仅为20－30瓦/米3，平均速度梯度G大于100秒－1。
这不仅有利于氧的传递和液体混合，而且有利于充分切割絮凝的污泥颗粒。
当混合液经平稳的输送区到达好氧区后期，平均速度梯度G小于30秒－1，污泥仍有再絮凝的机会，因而也能改善污泥的絮凝性能。
4、氧化沟的整体功率密度较低，可节约能源。
氧化沟的混合液一旦被加速到沟中的平均流速，对于维持循环仅需克服沿程和弯道的水头损失，因而氧化沟可比其他系统以低得多的整体功率密度来维持混合液流动和活性污泥悬浮状态。
据国外的一些报道，氧化沟比常规的活性污泥法能耗降低20%－30%。
另外，据国内外统计资料显示，与其他污水生物处理方法相比，氧化沟具有处理流程简单，超作管理方便；出水水质好，工艺可靠性强；基建投资省，运行费用低等特点。
传统氧化沟的脱氮，主要是利用沟内溶解氧分布的不均匀性，通过合理的设计，使沟中产生交替循环的好氧区和缺氧区，从而达到脱氮的目的。
其最大的优点是在不外加碳源的情况下在同一沟中实现有机物和总氮的去除，因此是非常经济的。
但在同一沟中好氧区与缺氧区各自的体积和溶解氧浓度很难准确地加以控制，因此对除氮的效果是有限的，而对除磷几乎不起作用。
另外，在传统的单沟式氧化沟中，微生物在好氧－缺氧－好氧短暂的经常性的环境变化中使硝化菌和反硝化菌群并非总是处于最佳的生长代谢环境中，由此也影响单位体积构筑物的处理能力。
氧化沟缺点：
尽管氧化沟具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、除磷脱氮效率高、污泥易稳定、能耗省、便于自动化控制等优点。
但是，在实际的运行过程中，仍存在一系列的问题。
1、污泥膨胀问题
当废水中的碳水化合物较多，N、P含量不平衡，pH值偏低，氧化沟中污泥负荷过高，溶解氧浓度不足，排泥不畅等易引发丝状菌性污泥膨胀；非丝状菌性污泥膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷较高时。
微生物的负荷高，细菌吸取了大量营养物质，由于温度低，代谢速度较慢，积贮起大量高粘性的多糖类物质，使活性污泥的表面附着水大大增加，SVI值很高，形成污泥膨胀。
针对污泥膨胀的起因，可采取不同对策：
由缺氧、水温高造成的，可加大曝气量或降低进水量以减轻负荷，或适当降低MLSS（控制污泥回流量），使需氧量减少；如污泥负荷过高，可提高MLSS，以调整负荷，必要时可停止进水，闷曝一段时间；可通过投加氮肥、磷肥，调整混合液中的营养物质平衡（BOD5：
N：
P=100：
5：
1）；pH值过低，可投加石灰调节；漂白粉和液氯（按干污泥的0.3%~0.6%投加），能抑制丝状菌繁殖，控制结合水性污泥膨胀[11]。
2、泡沫问题
由于进水中带有大量油脂，处理系统不能完全有效地将其除去，部分油脂富集于污泥中，经转刷充氧搅拌，产生大量泡沫；泥龄偏长，污泥老化，也易产生泡沫。
用表面喷淋水或除沫剂去除泡沫，常用除沫剂有机油、煤油、硅油，投量为0.5~1.5mg/L。
通过增加曝气池污泥浓度或适当减小曝气量，也能有效控制泡沫产生。
当废水中含表面活性物质较多时，易预先用泡沫分离法或其他方法去除。
另外也可考虑增设一套除油装置。
但最重要的是要加强水源管理，减少含油过高废水及其它有毒废水的进入。
3、污泥上浮问题
当废水中含油量过大，整个系统泥质变轻，在操作过程中不能很好控制其在二沉池的停留时间，易造成缺氧，产生腐化污泥上浮；当曝气时间过长，在池中发生高度硝化作用，使硝酸盐浓度高，在二沉池易发生反硝化作用，产生氮气，使污泥上浮；另外，废水中含油量过大，污泥可能挟油上浮。
发生污泥上浮后应暂停进水，打碎或清除污泥，判明原因，调整操作。
污泥沉降性差，可投加混凝剂或惰性物质，改善沉淀性；如进水负荷大应减小进水量或加大回流量；如污泥颗粒细小可降低曝气机转速；如发现反
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