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（3）本工程的建设，可为项目区产生良好的经济效益
该中水站的年总经营成本（年总处理水量约18.25万m3/a）为16.65万元，单位回用水处理成本为0.70元/m3，昆明市居民用水每立方米3.45元，项目每天的回用水量为500m3，每立方回用水政府补贴0.7元，每立方回用水成本按0.4元，用水价格以3.45元核算，全年可节约水费62.96万元，同时补贴的经费完全可以维持处理站的运转。
本工程的建设一方面解决了项目区环境污染问题，保护了滇池，同时为项目区提供了充足的优质水源，项目社会效益、环境效益、经济效益显著。
1.3设计依据
1.3.1基础资料
（1）建设单位提供的有关要求和基础资料。
（2）《中华人民共和国环境保护法》；
（3）《中华人民共和国水污染防治法》；
1.3.2采用的主要标准
（1）《建筑中水设计规范》（GB50336-2002）；
（2）《污水综合排放标准》，（GB8978—1996）；
（3）《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）；
（4）《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/Ｔ18921—2002）；
（5）《城市区域环境噪声标准》,（GB3096—93）；
（6）《工业企业厂界噪声标准》，（GB12348—90）；
（7）《恶臭污染物排放标准》，（GB14554—1993）；
（8）《城市污水处理工程项目建设标准》，（修订，2001）。
（9）《城镇污水处理厂辅助建筑和设备设计标准》（GJJ31—89）；
（10）《工业企业设计卫生标准》GBZ1-2002；
（11）《室外排水设计规范》，（GB50014-2006）；
（12）《建筑设计防火规范》，（GBJ16—2000）；
（13）《给水排水工程结构设计规范》，（GBJ69—84）；
（14）《建筑抗震设计规范》，（GBJ1189）；
（15）《建筑结构统一设计规范》，（GBJ68—84）。
（16）其他规范或标准。
1.4设计原则
（1）认真贯彻执行国家关于环境保护的方针政策，遵守国家有关法规、规范、标准。
（2）根据污水水质和处理要求，合理选择工艺路线，要求处理技术先进，工艺自动化程度高，处理出水水质达到回用要求及环保要求。
运行稳定、可靠。
在满足处理要求的前提下，尽量减少占地和投资。
（3）设备选型要综合考虑性能、价格因素，设备要求高效节能，噪音低，运行可靠，维护管理简便。
（4）池体采用地下式，并与片区给排水系统相匹配。
废水处理站平面和高程布置要求紧凑、合理、美观，实现功能分区，方便运行管理。
（5）工程噪音强度和不良气味浓度等方面不给建设方及外界造成不良影响。
（6）结合自然地形地貌，将处理工艺建、构筑物及设备与周围环境相协调，做到美观大方，并具有较好的卫生环境。
（7）工程及其材料使用寿命长。
关键设备采用进口设备，一般设备采用国产优质设备，以确保处理系统长期、连续、高效运行。
2.工程目标
2.1工程范围
（1）本项目建设于绿化空地上，总占地面积256m2；
（2）工程包括中水处理构筑物及机电设备、管道安装、电器供应设施；
2.2建设目标
（1）工程质量合格率100%；
（2）设备安装合格率100%；
（3）再投诉率为0%；
（4）调试运行一次成功，环保、节水办验收一次通过。
2.3设计规模
2.3.1污水量
根据环评资料，污水排放量为500m3/d。
污水一部分回用，市政污水处理厂建成之前，回用不完的达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级A标后排放。
2.3.2回用水量
计划把项目区内产生的污水全部处理，根据回用用途尽量考虑回用，回用的用途主要有项目区绿化、冲厕、道路冲洗、景观水补给等。
回用水量：
绿化用水量
根据《室外给水设计规范》，（GB50013-2006）规定，绿化用水标准为1-3L/m2·
d，按3L/m2·
d取值，项目区共有绿化面积约8万m2，非降雨期项目区绿化用水量为80000m2×
0.003m3/m2.d＝240m3/d。
景观用水
项目区建有不规则的多个景观水池，占地面积约为10000m2，为了节约用水，建议景观水采用回用水补给。
根据最大日蒸发量及循环水更新量确定景观用水的补给水规模为150m3/d。
公厕冲厕用水量
公厕用水量，按《建筑给水排水设计手册》规定，公共大便器用水量按30L/h计算，片区便于使用中水的公共大便器数量为100个，公共大便器用水量为100个×
0.03m3/h×
16h＝48m3/d。
道路冲洗用水
根据《室外给水设计规范》，（GB50013-2006）规定，浇洒道路用水可按浇洒面积以2.0~3.0L/（m2·
d）计算，取值3.0L/m2·
d，项目区共有道路面积1.5万m2，则道路冲洗用水为15000m2×
3.0L/m2·
d，＝45m3/d。
其他用水
洗车零星用水，用量25m3/d。
回用水量合计
回用水量=绿化用水量+冲厕用水量+道路冲洗用水+其他用水＝240+150+48+45+25＝508m3/d
2.3.3设计规模
根据业主及回用要求，中水处理站设计规模最终确定为：
Qd＝500m3/d.；
平均处理能力Qh＝20.8m3/h（按24h/d考核）；
瞬时过载量30%。
2.4进出水设计水质
（1）进水水质
中水水源为生活污水，污染物以有机物为主，如蛋白质、脂肪和糖类，还含有洗涤剂以及病源微生物和寄生虫等，有毒有害物质的含量较少。
根据《建筑中水设计规范》及同类项目类别，确定污水污染物浓度如下：
表2-1设计进水水质
BOD5（mg/L）
CODcr（mg/L）
SS（mg/L）
NH3-N（mg/L）
TP（mg/L）
200-250
300-500
200-300
40
3-5
（2）出水水质要求:
中水处理后一部分回用于绿化、道路清扫，一部分回用于景观补给水，一部分排放，所以出水标准需同时满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T18920-2002标准，具体指标要求见表2-2；
《城市污水再生利用景观环境用水水质》GB/T18921-2002标准，具体指标要求见表2-3；
外排水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级A标排放标准，具体指标见表2-4。
最终出水标准所有指标满足两个标准最高指标要求
表2-3《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T18920-2002标准
序号
项目
冲厕
道路清扫、消防
城市绿化
车辆冲洗
建筑施工
1
PH
6.0～9.0
2
色（度）≦
30
3
嗅
无不快感
4
浊度（NTU）≦
5
10
20
溶解性总体（mg/L）≦
1500
1000
-
6
五日生化需氧量（BOD5）（mg/L）≦
15
7
氨氮（mg/L） ≦
9
铁（mg/L）≦
0.3
锰（mg/L）≦
0.1
11
溶解氧（mg/L）≧
1.0
12
总余氯（mg/L）
接触30min后≧1.0，管网末端≧0.2
13
总大肠菌群（个/L）
表2-3《城市污水再生利用景观环境用水水质》GB/T18921-2002标准
水景类
基本要求
无漂浮物，无令人不愉快的嗅和味
悬浮物（SS）（mg/L）≦
1.5
TP（mg/L） ≦
0.5
8
TN（mg/L） ≦
氨氮（mg/L） ≦
粪大肠菌群（个/L）≦
20000
总余氯（mg/L） ≧
氯消毒≧0.05，接触时间不低于30min，其它消毒方式无此项要求
石油类≦
14
阴离子表面活性剂 （mg/L）≦
表2-4《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级A标
项 目
指标
化学需氧量（CODcr）（mg/L）
50
五日生化需氧量（BOD5）（mg/L）
悬浮物（SS）（mg/L）
动植物油（mg/L）
石油类
阴离子表面活性剂 （mg/L）
总氮（mg/L）
氨氮（mg/L）
总磷（以磷计）
色度（度）
6-9
粪大肠菌群（个/L）
3.
工艺方案
3.1生化处理工艺选择
处理工艺的选择是废水处理工程建设的关键，处理工艺是否合理直接关系到污水处理站的处理效果、出水水质、运转稳定性、投资及运转成本和管理操作水平等。
因此，必须结合实际情况，综合考虑各方面因素，慎重选择合适的处理工艺，以达到最佳的处理效果和经济效益。
考虑到本工程处理水要达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T18920-2002标准，和《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级A标标，因此在选择处理工艺时都要考虑除磷脱氮，对于小型污水处理站，目前最常用的脱氮除磷工艺主要有生物膜法A/O工艺、卡鲁塞尔氧化沟工艺、CASS工艺，这些工艺都可以实现除碳、除氮、除磷三种流程的组合，都是比较实用的除磷脱氮工艺。
3.1.1生物膜法A/O工艺
A/O脱氮工艺是80年代初开发出来的工艺流程。
废水经预处理和一级处理后，首先进入缺氧池，利用氨化菌将废水中有机氮转化成NH3-N，与原废水中的NH3-N一并进入好氧池。
在好氧池中，除与常规活性污泥法一样对含碳有机物进行氧化外，在适宜的条件下，利用亚硝化菌及硝化菌，将废水中NH3-N硝化生成NOx－-N。
为了达到废水脱氮的目的，好氧池中硝化混合液通过内循环回流到缺氧池，利用原废水中有机碳作为电子供体进行反硝化，将NOx－-N还原成氮气。
与传统生物脱氮工艺相比，A/O系统不用投加外加碳源，可利用原废水中的有机物作为碳源进行反硝化，达到同时降低COD和脱氮的目的。
缺氧池设在好氧池之前，当水中碱度不足时，由于反硝化可增加碱度，因而可以补偿硝化过程中对碱度的消耗。
A/O工艺只有一个污泥系统，混合菌群交替处于好氧和缺氧状态，有机物浓度高低交替条件，有利于控制污泥膨胀[12]。
近十几年来A/O工艺在国内外的应用发展较快，被认为是解决污水脱氮除磷需求的有效工艺。
在A/O系统内安装高效生物填料，形成生物膜法A/O系统，可提高系统容积负荷，降低能耗，有效提高污染物去除效率。
3.1.2卡鲁塞尔氧化沟
氧化沟是上世纪50年代由荷兰巴斯韦尔（Pasveer）开发出来的一种废水生物处理技术，属于活性污泥法的一种变型[4]。
其基本特征是曝气池呈封闭、环状跑道式，废水和活性污泥以及各种微生物混合在沟渠中作不停地循环流动，完成对废水的硝化与反硝化处理。
生物氧化沟兼有完全混合式、推流式和氧化塘的特点。
在技术上具有净化程度高、耐冲击、运行稳定可靠、操作简单、运行管理方便、维修简单、投资少、能耗低等特点。
氧化沟在空间上形成了好氧区、缺氧区和厌氧区，具有良好的脱氮功能。
卡鲁塞尔氧化沟一般是在每组沟渠的转弯处安装一台表面曝气机，靠近曝气机的下游为富氧区，而上游为低氧区，外环还可能成为缺氧区，这样形成了生物脱氮的环境条件。
最初的普通Carrousel氧化沟的工艺中污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。
表面曝气机使混合液中溶解氧DO的浓度增加到大约2～3mg/L。
在这种充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除BOD；
同时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状态。
在曝气机下游，水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态（平均流速>
0.3m/s）。
微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧，直到DO值降为零，混合液呈缺氧状态。
经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区，完成一次循环。
该系统中，BOD降解是一个连续过程，硝化作用和反硝化作用发生在同一池中。
由于结构的限制，这种氧化沟虽然可以有效的去处BOD，但除磷脱氮的能力有限。
为了取得更好的除磷脱氮的效果，新型Carrousel系统在普通Carrousel氧化沟前增加了一个厌氧区和绝氧区（又称前反硝化区）。
全部回流污泥和10-30%的污水进入厌氧区，可将回流污泥中的残留硝酸氮在缺氧和10-30%碳源条件下完成反硝化，为以后的绝氧池创造绝氧条件。
同时，厌氧区中的兼性细菌将可溶性BOD转化成VFA，聚磷菌获得VFA将其同化成PHB，所需能量来源于聚磷的水解并导致磷酸盐的释放。
厌氧区出水进入内部安装有搅拌器的绝氧区，所谓绝氧就是池内混合液既无分子氧，也无化合物氧（硝酸根），在此绝氧环境下，70-90%的污水可提供足够的碳源，使聚磷菌能充分释磷。
绝氧区后接普通Carrousel氧化沟系统，进一步完成去除BOD、脱氮和除磷。
最后，混合液在氧化沟富氧区排出，在富氧环境下聚磷菌过量吸磷，将磷从水中转移到污泥中，随剩余污泥排出系统。
这样，在新型Carrousel氧化沟系统内，较好的同时完成了去除BOD、COD和脱氮除磷。
3.1.3无滗水器SBR工艺
无滗水器SBR工艺是在传统的SBR工艺上发展起来的，其工作原理与其他活性污泥法相同，只是改变了出水方式，即采用中心布水、固定堰出水的方式代替滗水器出水方式，它克服了传统SBR滗水器出水方式带来的处理后出水水质不稳定的问题，是目前国内外最新型的SBR工艺。
SBR工艺是污水活性污泥生化处理系统的先驱，早在1914年Arden和LecKet首次提出活性污泥法的概念时，采用的操作方式就是间歇式的，当时称为充入-排气处理法（FiIIanddrawprocess）。
但由于受到当时监测与控制水平的限制，这种间歇式操作方式只应用于小规模的污水处理厂。
20年代之后，由于污水处理厂的规模逐渐趋于大型化，连续流式的处理方法取代了间歇式处理方法，使其未能得以发展和应用。
近年来，随着监控与测试技术的飞速发展，大量新设备被研制出来，如电动阀、气动阀、电磁阀、水位计、泥位计、流量计、自动记时器等。
特别是计算机自动控制系统的应用，使监控制手段趋于自动化，序批式活性污泥法由于本身具有许多独到之处，重新引起广泛重视。
无滗水器SBR工艺脱氮除磷原理与其它活性污泥法相同，该工艺生化反应均在同一容器内进行。
在进水时容器内形成厌氧、缺氧阶段，而后停止进水，开始曝气充氧，静置搅拌，完成脱氮除磷过程，之后反应容器进入沉淀阶段然后出水，完成一个工作程序。
这种方法与以空间进行分割的连续流系统有所不同，它不需要进行污泥回流，也无专门的厌氧、缺氧、好氧区，而是在同一容器中，分时段进行曝气、搅拌、沉淀。
形成厌氧、缺氧、好氧交替的过程。
这种方法大多用于水量较小的污水处理厂，该工艺对自控系统的依赖性较强。
无滗水器SBR工艺优点如下：
●时间上具有理想的推式反应器的特性
活性污泥法反应速度与基质浓度有关。
基质浓度越低，生化反应速度越慢。
在完全混合反应中，基质浓度等于出水基质浓度，因此生化反应推动力很小，反应速度慢。
在理想的推流式反应器中，基质浓度从进水端的进水基质浓度，沿反应器逐渐减少至出水端处理后出水基质浓度，因此很可能保持了最大的生化反应推动力，使推动式反应器全池的单位容积处理能力高于完全混合反应器。
但在推流式曝气池中由于存在着返混，因此推流式反应器推动力大的特点难以发挥。
在无滗水器SBR系统中，虽然基质浓度在反应器中空间变化是完全混合型的，但在空间序列上却是理想的推流状态。
●SVI沉降性能好，具有抑制丝状菌生长的特性。
SBR系统中，SVI值一般不超过100，污泥具有良好的凝聚沉降性能。
SBR系统用于生物脱氮时，采用限制曝气（进水后曝气）和半限制曝气（进水后期开始曝气）的运行方式。
进水期的低容解氧状态可以有效的抑制丝状菌的生长。
●适用于进水水量水质变化很大、规律性强的情况
小型污水处理厂流量变化很大，但规律性强。
规模在10000m3/d以下污水处理厂，可建几个SBR池，将出水量控制在相当于进水量，运行管理更简单。
●脱氮除磷功能好
SBR系统采用限制曝气或半限制曝气运行方式，可以在时间序列上实现缺氧/好氧或厌氧/缺氧/好氧的组合，并控制每一部分合适的时间比例，就能得到较好的脱氮或除磷效果。
作为生物脱氮工艺，由于不需要A/O那样的污泥回流和混合液回流，降低了运行费用，运行周期宜取4—6h。
●较低的污泥产率，理想静止沉淀，泥水分离效果好
SBR系统反应、污泥沉淀都在同一池内进行。
就泥水分离沉淀过程而言效果好。
无滗水器的出水方式还可避免短路、异重流的影响，一般出水SS不大于10㎎/L。
●无滗水器的出水方式克服了滗水器出水方式的缺点
传统SBR使用滗水器设备控制处理后的出水，在进、出水过程中SBR容器内的水位是变化的，这样对曝气鼓风机的运行带来了影响。
同时在工程实际应用中，传统SBR总被滗水器易漏水、出水堰口短，水位变化易搅动出水带泥，使出水不稳定等问题所困扰，而且给污水处理厂运行带来了大量的设备维修工作量，增加了运行成本。
虽然人们不断进行设备改良，发明了不少种类的滗水器，但是效果甚微。
近年来，人们抛开了滗水器出水方式，开辟了新一代无滗水器SBR新工艺。
该工艺采用中心布水、固定堰出水方式代替了滗水器出水，不仅克服了SBR工艺传统出水方式的缺陷，而且省去滗水器，简化了工序，将SBR工艺推向一个更高的水平，是一项前沿的高新技术。
它不仅减少投资，减少日常设备维护量，而且降低了运行成本，提高了生化去除功能，给全封闭式污水处理厂建设和运营提供了可能性及条件。
另外，采用中心布水，固定堰出水的新工艺，不仅省去滗水器，而且容器内水位恒定，使鼓风机在最佳状态下稳定工作，延长了风机使用寿命。
由于简化了工序，延长了生化曝气时间，提高了生化去除率，因此该工艺是目前较为理想的污水处理方法。
无滗水器SBR工艺处理技术的特点和操作灵活性使其易于进入厌氧/好氧除磷过程，因此成为人们采用厌氧/好氧除磷的选择工艺。
上述三种工艺的综合比较见表3-1。
表3-1不同生物脱氮除磷处理工艺的综合比较
指标
生物膜法A/O工艺
无滗水器SBR工艺
卡鲁塞尔氧化沟工艺
先进及成熟程度
国内外应用较多，相当成熟。
国内外应用较多，已成熟。
国内外应用较多，较成熟可靠。
对水质水量变化的适应程度
对水质水量变化适应性较强,出水水质稳定，对外界条件变化适应性好。
能适应水质水量变化,操作灵活，可采用多种运行方式,出水水质稳定
能很好适应水质水量变化，出水水质稳定
污泥性能
稳定
污泥沉降性好
自动控制
自控系统简单，可实现全自动控制，
自控系统编程工作量较大，自控复杂对操作人员的素质要求较高。
自控系统编程工作量较小，PLC硬件费用低，自控系统不复杂
污泥量
较少
多
少
占地面积
大
较大
构筑物数量
设备情况
设备少，管理简单，维护量小。
设备单一，设备维修及维护量简单。
设备少，管理简单，维护量小，但能耗较高。
总投资
中
低
高
能耗
电耗大
运行费用低
维护和运行管理
运行管理简单
操作灵活，可采用多种运行方式。
设备少且经久耐用，控制管理简单。
脱氮除磷效果
一般
较好
好
经过综合比较，无滗水器SBR工艺具有占地面积小，建设运行费用低，抗负荷冲击能力强，操作灵活，出水水质稳定，易实现自动控制等优点，推荐作为本项目的生化处理工艺。
3.2污水深度处理工艺选择
3.2.1过滤概述
在污水处理中，用于污水处理的过滤分离一般分为三种类型：
（1）深床过滤；
（2）表面过滤；
（3）膜过滤。
在深床过滤过程中，悬浮物被截留在滤床的内部和表面，在表面过滤和膜过滤过程中，悬浮物通过－过滤表面（如滤布）－或铺设在支撑结构上的薄膜去除。
用于污水治理的过滤工艺分类见图3-1。
过滤
膜过滤
表面过滤
深床过滤
滤布过滤
超滤
钠滤
反渗透
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