【正文】 水排放系數(shù)為 ，則人均排放的生活污水量為 120 L/cap同時(shí)，按照常規(guī)城市污水水質(zhì)特征，取 BOD5/ CODcr 約為 、 NH3N /TN 約為 ，作為推算因子，則生活污水水質(zhì)計(jì)算結(jié)果如下： BOD5=（ 251000） /120=208mg/L SS=（ 401000） /120=333mg/L CODcr=208 mg/L/=433mg/L TN=（ 51000） /120=42mg/L 中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院 24 NH3N=42mg/L =TP=（ 1000） /120=2）工業(yè)廢水水質(zhì)預(yù)測(cè) 工業(yè)廢水排放嚴(yán)格按照《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》控制，即 COD≤500mg/l，BOD≤300mg/l， SS≤400mg/l。 城市污水水質(zhì)預(yù)測(cè)表 表 31 COD （ mg/L） BOD5 （ mg/L） SS （ mg/L） NH3N （ mg/L） TN （ mg/L） TP （ mg/L） 45 6 4） 進(jìn)水水質(zhì)的確定 根據(jù)上述預(yù)測(cè)的城市污水各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)，同時(shí)參考近幾年對(duì)全國(guó)近千個(gè)已運(yùn)行的污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分為高濃度污水、中等濃度污水、低濃度污水、超低濃度污水等不同濃度的水質(zhì)指標(biāo)，詳見(jiàn)下表?？紤]建設(shè)初期 、事故情況下 或其它一些特殊情況，短時(shí)間內(nèi)污水出水需要外排時(shí)，排入 XX 川。 CODCr： ≤50mg/L BOD5： ≤10mg/L 中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院 26 SS： ≤10mg/L TN： ≤15mg/L NH3N： ≤8mg/L 石油類 ： ≤總磷（以 P 計(jì)）： ≤糞大腸菌群數(shù) ： ≤103個(gè) /L PH： 69 中水回用水質(zhì)確定 由于內(nèi)蒙地區(qū)水資源缺乏，黃河沿岸城市與企業(yè)大量取用黃河水，使國(guó)家批準(zhǔn)的內(nèi)蒙地區(qū)的分配份額大多數(shù)已經(jīng)被超指標(biāo)取用，工業(yè)用水受到了很大的制約，經(jīng)黃委會(huì)批準(zhǔn)，一些工業(yè)項(xiàng)目在實(shí)施水權(quán)轉(zhuǎn)換后方可取用黃河水。 考慮到 XX 鎮(zhèn)的出水主要作為中水利用，水質(zhì)一直是敏感的問(wèn)題。 本工程 中水主要回用于道路清掃、綠化、其余出路是灌溉農(nóng)田或排入景觀河道。 中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院 27 各水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比表 表 33 項(xiàng) 目 (mg/L) 一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn) 道路清掃 河道類補(bǔ)水 城市綠化 色度 (度 ) 30 30 30 30 SS≤ 10 濁度 10 10 10 BOD5≤ 10 15 10 20 COD≤ 50 總氮 ≤ 15 15 氨氮 ≤ 5 (8) 10 5 20 總磷 ≤ 糞大腸菌群 個(gè) /L≤ 103 3 (總大腸菌群 ) 103 3 (總大腸菌群 ) 陰離子表面 活性劑 ≤ 溶解性固體 1500 1500 1000 從對(duì)比數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)出水為一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可以滿足大多數(shù)中水回用的水質(zhì)要求。因此，為滿足綠化要求，本工程應(yīng)考慮采用去除溶解性總固體的深度處理工藝，也就是除鹽工藝。 污水處理程度 表 35 污染物指標(biāo) 進(jìn)水水質(zhì) (mg/l) 出水水質(zhì) (mg/l) 去除率 (%) 備注 CODcr 450 ≤50 ≥89 BOD5 200 ≤10 ≥95 SS 250 ≤10 ≥96 TN 45 ≤15 ≥67 NH3N 30 ≤8 ≥ TP 6 ≤ ≥92 以 P 計(jì) 中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院 29 廠址的選擇 廠 址選擇原則 （ 1） 廠址的選擇應(yīng)結(jié)合 XX 鎮(zhèn)總體規(guī)劃，考慮近遠(yuǎn)期的有機(jī)結(jié)合； （ 2） 廠址應(yīng)設(shè)在城鎮(zhèn)水系的下游及最小風(fēng)頻方向，并有利于尾水的排放； （ 3） 必須有滿足污水處理工藝所需的土地保證； （ 4） 廠址的選擇需考慮交通運(yùn)輸及水電供應(yīng)等條件； （ 5） 為保證環(huán)境衛(wèi)生的要求，廠址應(yīng)與規(guī)劃居住區(qū)或公共建筑群等保持一定的衛(wèi)生防護(hù)距離； （ 6） 廠址地質(zhì)條件良好，無(wú)地質(zhì)不良災(zāi)害。該廠址距鎮(zhèn)區(qū)規(guī)劃外環(huán)路直線距離約 。場(chǎng)地未來(lái)場(chǎng)平大部地段為填方區(qū)，北側(cè)局部地段為挖方區(qū)， 該廠址與鎮(zhèn)區(qū)總體規(guī)劃擬定的廠址一致，其具有如下特點(diǎn)。 3 交通條件 南側(cè)有機(jī)耕道通過(guò)，但距城鎮(zhèn)規(guī)劃道路較遠(yuǎn)。 5 地質(zhì)條件 地質(zhì)情況總體較好，建構(gòu)筑物無(wú)需進(jìn)行地基處理。 中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院 30 4. 污水 及中水 處理工藝的 確定 設(shè)計(jì)原則 污水處理及中水回用工程建設(shè)和運(yùn)行耗資較大，且受多種因素制約和影響。 本工程在選擇污水處理及中水回用工藝方案時(shí)遵循以下原則： （ 1）符合國(guó)家關(guān)于環(huán)境保護(hù)的政策，符合國(guó)家有關(guān)法規(guī)、規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)。 （ 3）基建投資和運(yùn)行費(fèi)用低，以盡可能少的投入取得盡可能多的效益。 污水及中水處理 工藝的 選 擇 根據(jù)確定的進(jìn)出水水質(zhì)要求， XX 鎮(zhèn)污水處理及中水回用 工程 所選 擇的 處理工藝應(yīng)具備以下功能： （ 1）出水水質(zhì)能達(dá)到出水水質(zhì)指標(biāo)的要求。 （ 3）處理后產(chǎn)生的污泥可達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的程度。 污水二級(jí)生物處理工藝 的 確定 污水二級(jí)處理工藝的選擇 中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院 31 a. 污水可生化處理的衡量指標(biāo) （ 1） BOD5/COD cr BOD5 和 COD cr 是污水生物處理過(guò)程中常用的兩個(gè)水質(zhì)指標(biāo)，用 BOD5/CODCr 值評(píng)價(jià)污水的可生化性是廣泛采用的一種最為簡(jiǎn)易的方法，一般情況下， BOD5/ COD cr 值越大，說(shuō)明污水可生物處理性越好，綜合國(guó)內(nèi)外的研究成果，可參照表 41 中所列的數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)價(jià)污水的可生物降解性能。 （ 2） BOD5/TN 該指標(biāo)是鑒別能否采用生物脫氮的主要指標(biāo)，由于反硝化細(xì)菌是在分解有機(jī)物的過(guò)程中進(jìn)行反硝化脫氮的，在不投加外來(lái)碳源條件下，污水中必須有足 夠的有機(jī)物（碳源），才能保證反硝化的順利進(jìn)行，一般認(rèn)為， BOD5/TN4，即可認(rèn)為污水有足夠的碳源供反硝化菌利用，本工程 TN 為 45mg/l， BOD5/TN=，屬于碳源充足的污水。 （ 3） BOD5/TP 該指 標(biāo)是鑒別能否采用生物除磷的主要指標(biāo)，較高的 BOD5負(fù)荷可以取得較好的除磷效果，一般認(rèn)為污水中的 BOD5/TP17，可以采用生物除磷 ,有機(jī)基質(zhì)不同對(duì)除磷也有影響。而磷釋放得越充分，其攝取量也就越大，本工程 BOD5/TP=33，適宜采用生物除磷工 藝。 b. 生物脫氮除磷工藝的必要性 污水處理 工藝選擇應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)、出水要求、污水廠規(guī)模、污泥處置方法、平面 中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院 32 布置及當(dāng)?shù)販囟?、工程地質(zhì)等因素作綜合評(píng)價(jià)。 常規(guī)活性污泥法能滿足 CODcr、 BOD SS 的去除率，但對(duì)氮、磷的去除率是有一定限度的，僅從常規(guī)活性污泥法剩余污泥中排除氮、磷，其去除率氮約 10～ 25%，磷約12～ 20%，達(dá)不到上述要求，因此必須對(duì)污水采用生物脫氮除磷工 藝。隨后在缺氧條件下，由反硝化菌作用，并有外加碳源提供能量，使硝酸鹽氮變成氮?dú)庖莩?，這階段稱為缺氧反硝化。在硝化與反硝化過(guò)程中，影響其脫氮效率的因素是溫度、溶解氧、泥齡、 pH 值以及反硝化碳源等。反硝化菌的生長(zhǎng)主要在缺氧條件下進(jìn)行，并且要有充裕的碳源提供能量，才可促使反硝化作用順利進(jìn)行。 反硝化階段：硝酸鹽的存在，缺氧條件 DO 值 ，充足的碳源（能源），合適的 pH 條件。 2）生物除磷原理 磷常以磷酸鹽（ H2PO4－ 、 HPO42－ 和 PO43－ ）、聚磷酸鹽和有機(jī) 磷的形式存在于廢水 中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院 33 中，生物除磷就是利用聚磷菌一類的細(xì)菌，在厭氧狀態(tài)，能釋放磷，在好氧狀態(tài)能從外部攝取磷，并將其以聚合形態(tài)貯藏在體內(nèi)，形成高磷污泥，排出系統(tǒng)，達(dá)到從廢水中除磷的效果。 大量的試驗(yàn)觀測(cè)資料已經(jīng)完全證實(shí)，在生物除磷工藝中，經(jīng)過(guò)厭氧釋放磷酸鹽的活性污泥，在好氧狀態(tài)下有很強(qiáng)的吸磷能力，也就是說(shuō)，磷的厭氧釋放是好氧吸磷和除磷的前提，但并非所有磷的厭氧釋放都能 增強(qiáng)污泥的好氧吸磷能力。無(wú)效釋放則不伴隨有機(jī)物的吸收和貯存，內(nèi)源損耗， pH 變化，毒物作用引起的磷的釋放均屬無(wú)效釋放。一般來(lái)說(shuō)，污水污泥混合液經(jīng)過(guò) 2hr 的厭氧后，磷的有效釋放已甚微。因此，生物除磷系統(tǒng)中并非厭氧時(shí)間越長(zhǎng)越 好，同時(shí)，在運(yùn)行管理中要盡量避免低 pH 的沖擊，否則除磷能力將大幅度下降，甚至完全喪失，這主要是由于 pH 降低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能損壞，細(xì)胞內(nèi)聚磷在酸性條件下被水解，從而導(dǎo)致磷的快速釋放。 中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院 34 d. 二級(jí)生物脫氮除磷工藝的選擇 根據(jù)本次工程確定的進(jìn)水水質(zhì)和出水水質(zhì)要求，污水處理工藝應(yīng)采用二級(jí)生物脫氮除磷處理工藝。活性污泥法工藝主要包括各種形式的 A/A/O 工藝、氧化溝工藝和 SBR 工藝。 BAF 工藝的最大優(yōu)點(diǎn)在于其機(jī)物容積負(fù)荷高，并且采用模塊化設(shè)計(jì)，占地較小。并且其在國(guó)內(nèi)真正穩(wěn)定運(yùn)行的具有良好除磷脫氮效果的污水廠工程實(shí)例非常少。 根據(jù)本工程的進(jìn)水水質(zhì)特點(diǎn)和所要求的處理程度，本工程考慮了以下三種典型的二級(jí)處理工藝進(jìn)行技術(shù)比較： 1） 氧化溝工藝 目前在國(guó)內(nèi)外較為流 行的氧化溝有：卡羅塞爾氧化溝、奧貝爾氧化溝、雙溝式氧化溝、三溝式氧化溝。過(guò)去由于曝氣裝置動(dòng)力小，使池深及充氧能力受到限制，導(dǎo)致占地面積大，土建費(fèi)用高，使其推廣及應(yīng)用受到影響。 （ 1）卡魯塞爾氧化溝是荷蘭 DHV 公司開(kāi)發(fā)的。在曝氣渠內(nèi)用隔板分格，構(gòu) 成連續(xù)渠道。為了保證溝中流速，曝氣渠的幾何尺寸和表曝機(jī)的設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的， DHV 公司往往要通過(guò)水力模型才能確定工程設(shè)計(jì)。卡魯塞爾氧化溝的缺點(diǎn) 中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院 35 是池深較淺，一般為 ，占地面積大，土建費(fèi)用高。 （ 2）雙溝式（ DE 型 ）氧化溝和三溝式（ T 型）氧化溝是丹麥克魯格公司開(kāi)發(fā)的。雙溝式氧化溝是由兩個(gè)容積相同，交替運(yùn)行的曝氣溝組成。三溝式氧化溝集曝氣沉淀于一體，工藝更為簡(jiǎn)單。由于這兩種氧化溝采用轉(zhuǎn)刷曝氣，池深較淺，占地面積大。 （ 3）奧貝爾（ Orbal）氧化溝是氧化溝類型中的重要形式，此法起初是由南非的休斯曼構(gòu)想，南非國(guó)家水研究所研究和發(fā)展的，該技術(shù)轉(zhuǎn)讓給美國(guó)的 Envirex 公司后得到的不斷的改進(jìn)及推廣應(yīng)用。污水通過(guò)淹沒(méi)式進(jìn)水口從外溝進(jìn)入，順序流 入下一條渠道，由內(nèi)溝道排出。污水和回流污泥首先進(jìn)入?yún)捬踹x擇池，停留時(shí)間約 1 小時(shí)，在厭氧池中完成磷的釋放，并改善污泥的沉降性，然后混合液進(jìn)入氧化溝進(jìn)行硝化、反硝化，實(shí)現(xiàn)脫氮除磷。 奧貝爾氧化溝工藝技術(shù)成熟，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，脫氮效率較高，在國(guó)內(nèi)中、小污水處理廠中有廣泛的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。 （ 1）常規(guī) A2/O 工藝 A2/O 工藝是一種典型的脫氮除磷工藝，其生物反應(yīng)池由 ANAEROBIC (厭氧 )、ANOXIC (缺氧 )和 OXIC (好氧 )三段組成，其典型工藝流程見(jiàn)圖 31。 常規(guī)生物脫氮 除磷工藝呈厭氧（ A） /缺氧（ A） /好氧（ O）的布置形式。 圖 41 A2/O 工藝流程圖 A2/O 工藝在系統(tǒng)上是簡(jiǎn)單的同步除磷脫氮工藝，總水力停留時(shí)間小于其它同類工藝，在厭氧（缺氧）、好氧交替運(yùn)行的條件下可抑制絲狀菌繁殖，克服污泥膨脹， SVI值一般小于 100，有利于處理污水與污泥的分離， 運(yùn)行中在厭氧和缺氧段內(nèi)只需輕緩攪拌，運(yùn)行費(fèi)用低，由于厭氧、缺氧和好氧三個(gè)區(qū)嚴(yán)格分開(kāi)，有利于不同微生物菌群的繁殖生長(zhǎng)，因此脫氮除磷效果非常好。但常規(guī) A2/O工藝也存在著以下缺點(diǎn)： 出水 混合液回流 100% 進(jìn)水 厭氧區(qū) （ A） 缺氧區(qū) （ A） 好氧區(qū) （ O） 二沉池 污泥外回流 100% 中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院 37 （ 1）脫氮和除磷對(duì)外部環(huán)境條件的要求是相互矛盾的，脫氮要求有機(jī)負(fù)荷較低，污泥齡較長(zhǎng)，而除磷要求有機(jī)負(fù)荷較高，污泥齡較短，往往很難權(quán)衡； （ 2）由于厭氧區(qū)居前，回流污泥中的硝酸鹽對(duì)厭氧區(qū)產(chǎn)生不利影響； （ 3）由于缺氧區(qū)位于系統(tǒng)中部，反硝化在碳源分配上居于不利地位，因而影響了系統(tǒng)的脫氮效果； （ 4）由于存 在內(nèi)循環(huán)，常規(guī)工藝系統(tǒng)所排放的剩余污泥中實(shí)際至少有一少部分經(jīng)歷了完整的放磷、吸磷過(guò)程，其余則基本上未經(jīng)厭氧狀態(tài)而直接由缺氧區(qū)進(jìn)入好氧區(qū)，這對(duì)于系統(tǒng)除磷是不利的。 （ 2） UCT 工藝 在常規(guī) A2/O 工藝中，回流污泥中的硝酸氮會(huì)優(yōu)先奪取污水中容易生物降解的有機(jī)物，實(shí)現(xiàn)反硝化，對(duì)除磷造成不利影響，因此如何降低脫氮對(duì)除磷的影響成為了一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題。 UCT 工藝的流程見(jiàn)圖 32 所示，該工藝與 A2/O 工藝的區(qū)別在于，回流污泥首先進(jìn)入缺氧段，而缺氧段部分流出混合液再回至厭氧段。回流污泥帶回的 NO3N 將在缺氧段中被反硝化。 中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院 38 圖 42 UCT 工藝流程圖 （ 3）環(huán)溝型改良 A2/O 工藝 環(huán)溝型改良 A2/O 脫氮除磷工藝流程見(jiàn)圖 33