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污水处理厂可行性研究报告

姓名：

任兴陶科万方雄尼苦阿卡汤鹏成

班级：

2013级2班

专业：

环境工程

学院：

环境科学与工程学院

项目名称和建设单位

项目名称：

西华师范大学污水处理厂建设工程

建设地点：

西华师范大学

编制单位：

西华师范大学

任务

本可行性研究报告的主要任务是：

污水处理厂工程服务区现状资料调查分析

污水处理厂工程服务区范围内污水量预测

分期建设规模的确定

污水处理厂厂址论述

污水、污泥处理工艺选择

污水处理厂设计

一、污水处理厂工程服务区现状资料调查分析

1.1项目背景

水是生命之源，也是人类活动和经济发展的支持要素。

当今世界，

水在某种程度上限制和决定地区的性质、规模、产业结构、布局与发

展方向，自然界及社会对水的依存度越来越高。

1.2污水排放现状

污水排放体系基本为合流制。

污水全部排入河流，排入河的排水

管渠系统大多数都是合流制的。

城市生活污水及工业废水混合流入水

渠内后直接流向河流内，这就造成了污水水质复杂、水量浮动大的特

点

1.3地理位置

我校坐落在四川盆地东北部、嘉陵江中游、川东北经济文化中心城市、国家优秀旅游城市--南充市。

这里年平均气温17.5℃，气候十分宜人。

南充市有建城2200余年的悠久历史，现有驻市高校6所，是四川省第二大教育城市。

这里人文荟萃，是老一辈无产阶级革命家邓小平、朱德、罗瑞卿，民主革命家张澜、《三国志》作者陈寿出生成长的地方。

南充交通便利。

1.4气候特征

南充市属于中亚热带湿润季风气候区，四季分明，雨热同季，光

热水主要分布于农作物生长区，具有冬暖、春早、夏长、秋短，霜

雪少的气候特征。

其多年平均气温17℃左右，年日照时数1200-1500

小时，年降雨量1100mm，害性天气（如秋绵雨、干旱、洪涝、大风、

冰雹等）频率较大，持续时间较长，全年以西北风为主。

1.5污水处理工艺的功能要求

污水处理工艺的选择直接关系到处理后出水的水质指标能否稳

定可靠地达到处理要求、运行管理是否方便、建设费用和运行费用是

否节省，以及占地和能耗指标是否优化，因此，污水处理工艺方案的

选择是污水处理厂成功与否的关键。

污水处理工艺的选择应根据设计进水水质、处理程度要求、用地

面积和工程规模等多因素进行综合考虑，各种工艺都有其适用条件，

应视工程的具体条件而定。

选择合适的污水处理工艺，不仅可以降

低工程投资，且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，保证出厂水水质。

二、污水处理厂工程服务区范围内污水量预测

生活用水量

目前学校规划区内人口为3万，人均生活用水量按110升/日计，

则某市日均生活用水量约为：

110升/日×3万人=330吨。

三、分期建设规模的确定

综合考虑调查统计日均排水量330吨。

调查数据中，重复计算和哟喽部分大致相抵；实际监测数据中，排除干扰因素和偶然因素的影响。

因此，某市污水处理厂规模定为500吨/日。

处理规模为500吨/日。

从而改善某入河的水质状况；另外目前学校的污水排放量虽然比较高，但是通过采取技术革新，改变生产工艺及提高水回用率等措施可以降低污水排放总量，因此规划500吨的污水处理厂是比较合理和可行的。

通过以上分析，确定本工程的建设规模为：

拟建学校污水处理厂一期规模为500吨/日。

四、污水处理厂厂址论述

某市污水处理厂厂址选择主要考虑以下两个原则：

污水处理厂的位置符合城市规划，原理学校水源地，并与周边有一定的防护带，接近收纳水体，少占良田。

污水厂应位于流域的下游，尽量利用坡度使污水自流到污水处理

厂。

根据以上原则，学校污水处理厂拟建于学校南部南面。

东南紧邻排污渠，西边为农田，地形开阔，地势由西北向东南倾斜，地处学校水源地的下游，且是学校所有污水的必经之地。

水、电、路均方便，符合建厂条件。

五、污水、污泥处理工艺选择

污水处理工艺的选择直接关系到处理后出水的水质指标能否稳

定可靠地达到处理要求、运行管理是否方便、建设费用和运行费用是否节省，以及占地和能耗指标是否优化，因此，污水处理工艺方案的选择是污水处理厂成功与否的关键。

污水处理工艺的选择应根据设计进水水质、处理程度要求、用地面积和工程规模等多因素进行综合考虑，各种工艺都有其适用条件，应视工程的具体条件而定。

选择合适的污水处理工艺，不仅可以降低工程投资，且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，保证出厂水水质。

污水可生化性分析

污水处理方法大致可用生化法，由于生化法更经济、更环保的原

因成为规模较大的城市污水处理厂污水处理的首选方法。

如若满足生

化处理条件，学校污水处理厂的污水处理也应该选择生化法。

一般而言，污水采用方法脱氮除磷处理时需要满足以下条件：

城市污水可生化与生物脱氮除磷标准

BOD5/CODcr

BOD5/CODcr是判定污水可生化性是否可行的最简便易行和最常

用的方法。

一般认为BOD5/CODcr>0.45时可生化性较好，

BOD5/CODcr>0.3时为可生化，BOD5/CODcr<0.3时为较难生化，

BOD5/CODcr<0.25时为不易生化。

BOD5/TN（即C/N）

C/N比值是判定能否有效生物脱氮的重要指标。

从理论上讲，C/N

≧2.86就能进行脱氮，但一般认为，C/N≧3.0时才能有较高的脱氮效率。

BOD5/TP

BOD5/TP比值是判别能否生物除磷的主要指标。

进水中的BOD5

是作为营养物供除磷菌活动的基质，故BOD5/TP是衡量能否达到除磷的重要指标，一般认为该值要大于20，比值越大，除磷效果就越明显。

5污染物的去除

5.1SS的去除

污水中SS的大部分去除主要靠沉淀作用，进一步的去除靠过滤。

污水中的无机颗粒和大尺度的有机颗粒靠自然沉淀左右就可以去除，

小尺度的有机颗粒靠微生物降解左右去除，而小尺度的无机颗粒（包

括尺度大小在胶体和亚胶体范围内的无机颗粒）则要靠活性污泥絮体

的吸附、网络作用，与活性污泥絮体同时沉淀被去除。

污水处理厂出水中悬浮物浓度不仅涉及到出水SS指标，还因为组成出水悬浮物的主要是活性污泥絮体，其本身的有机成分就很高，因此对出水的BOD5、COD等指标也有着很大的影响，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。

为了降低出水中的悬浮物浓度，应在工程中采取适当的措施，如

采用适当的污泥负荷（F/M值）以保保持性污泥的凝聚及沉降性能，

投加药剂，采用较小的沉淀池表面负荷、采用较低的出水堰负荷，充

分利用活性污泥悬浮层的吸附网络作用以及增加过滤环节等。

在污水

处理方案选用合理、工艺参数取值合理，单体设计优化的条件下，完

全能够使出水SS达到设计要求。

5.2BOD5的去除

污水中BOD5的去除是靠微生物的吸附和代谢作用，然后对污泥

和水进行分离来完成的。

活性污泥中的微生物在有氧的条件下将污

水中的一部分有机物用于合成新的细胞，将另外一部分有机物进行分

解代谢以便或得细胞合成所需的能量，其最终产物是CO2和H2O等

稳定物质。

在这种合成代谢与分解代谢的过程中，溶解性有机物（如低分子有机酸等易讲解有机物）直接进入细胞内被利用，而非溶解性有机物则首先被吸附在微生物表面，然后被酶水解后进入细胞内部被利用。

由此可见，微生物的好氧代谢作用对污水中的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。

根据有关资料，在污泥负荷0.15kgBOD5/kgMLSS.d以下且同时生化除磷脱氮

时，就很容易使得出水BOD5达到要求。

5.3CODcr的去除

污水中CODcr去除的原理与BOD5基本相同。

CODcr的去除率取决于塬污水的可生化性，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工业废水

组成的城市污水，这种城市污水的BOD5/CODcr比值往往接近0.5甚至大于0.5，其污水的可生化性较好，出水CODcr值可以控制在较低水平。

而成分主要以工业废水为主的城市污水，或BOD5/CODcr比值较小的城市污水，其污水的可生化性较差，处理后污水中剩余的CODcr会较高，要满足出水CODcr≤100mg/L有一定难度。

5.4氮的去除

氮在水体中是藻类生长所需的营养物质，容易引起水体的富营养

化，因此氮是污水处理厂出水的控制指标之一。

污水脱氮方法主要有生物脱氮和物理化学脱氮两大类。

目前生物

脱氮是主体，也是城市污水处理中经济和常用的方法。

物理化学脱氮

主要是折点氯化法、选择性离子交换法、空气吹脱法等。

国外从六十

年代开始对污水脱氮的方法进行了大量的研究，结果认为物理化学法

脱氮从经济、管理等方面均不适宜在大中型城市污水处理厂中使用，因此，本工程以生物脱氮法为主。

氮是蛋白质不可缺少的组成部分，因此广泛存在于城市污水中。

在原污水中，氮以NH3-N及有机氮的型式存在，这两种形势的氮合在一起称为凯氏氮，用TKN表示。

而污水中的NO3—和NO2—量很少。

氮也是构成微生物的元素之一，一部分进入细胞体内的氮将随剩余污泥一起从水中去除，这部分氮量占所去除的BOD5的5%。

生物除氮是通过硝化、反硝化过程实现。

硝化过程为好氧过程，在有机物贝氧化的同时，污水中的有机氮也被氧化成氨氮，并且在溶解氧充足、泥龄足够厂的情况下被进一步氧化成

硝酸盐，其反应方程式如下：

NH4++1.5O2----NO2—+2H++H2ONO2

—+0.5O2+NO3—

第一步反应靠亚硝酸菌完成，第二步反应靠硝化菌完成，总的反

应为：

NH4++2O2-------NO3—+2H++H2O

经过好氧生物处理后的污水，其中大部分的凯氏氮都被氧化成为

硝酸盐（NO3—），反硝化菌在溶解氧浓度极低或缺氧情况下可以利

用硝酸盐中氮作为电子受体，氧化有机物，将硝酸盐中的氮还原成氮

气（N2），从而完成污水的脱氮过程，通常称之为反硝化过程。

反硝

化菌的生长主要在缺氧条件下进行，并且要有充足的碳源提供能量，

才可以促使反硝化作用顺利进行。

由此可见，要达到生物脱氮的目的，完成硝化是先决条件。

因为

硝化菌属于自养菌，其生长率μs明显小于异养菌的生长率μh，生物

脱氮系统维持硝化的必要条件μs≧μh，即系统必需维持在较低的污

泥负荷条件下运行，使得污泥的泥龄大于维持硝化所需要的最小泥

龄。

根据大量的实验数据和运转实例，设计污泥负荷≤

0.15kgBOD5/kgMLSS.d时，就可以达到硝化及反硝化的目的；污泥负

荷≤0.11kgBOD5/kgMLSS.d时，就可以使出水氨氮浓度不高于5mg/L，

TN浓度不高于15mg/L。

5.5磷的去除

将磷从污水中去除，可以采用化学法，也可以采用生物法。

常规二级处理工艺磷的去除率仅为12~19%，达不到本工程的要求。

化学除磷主要是向污水中投加药剂，使药剂与水中溶解性磷酸盐形成不溶性磷酸盐沉淀物，然后通过固液分离将磷从污水中去除。

固液分离可以单独进行，也可以与除沉污泥和二沉污泥的排入相结合。

按工艺流程中化学药剂投加点的不同，化学沉淀除磷工艺可分为前置沉淀、同步沉淀和后置沉淀三种类型。

前置沉淀的药剂投加点是除池前，形成的沉淀物与除沉污泥一起排除；同步沉淀的药剂投加点在曝气池中，曝气池出水处或在二沉池的进水处，形成的沉淀物与剩余污泥一起排除；后置沉淀的药剂投加点设在二沉池之后的混合池中，形成的沉淀物通过另设的固液分离装置进行分离。

化学除磷的药剂主要有铁盐、铝盐和石灰。

以硫酸铝和三氯化铁、硫酸亚铁混凝剂为例，金属盐与水中的

磷酸盐的反应可以表示如下：

硫酸亚铁混凝剂：

3Fe2++2PO43-=Fe（PO4）2

三氯化铁混凝剂：

主反应：

FeCl3+PO43-----FePO4+3Cl-

副反应：

2FeCl3+3Ca（HCO3）2----2Fe（OH）3+3CaCl2+6CO2

硫酸铝混凝剂：

主反应：

Al2+（HSO4）3.14H2O+2PO43-----

2AlPO4+3SO42-+14H2O

副反应：

Al2+（HSO4）3.14H2O+6HCO3-----

2Al（OH）3+3SO42-+14H2O

+6CO2

可见，铁盐和铝盐均能与磷酸跟离子（

PO43-）作用生成难溶性

的沉淀物，通过去除这些难溶性沉淀物去除水中的磷。

按照德国规范ATV-A131的规定，一般去除1kg的磷需要投加2.7kg

铁或1.3kg铝。

对特定的污水，金属盐投加量需通过试验确定，进水TP浓度和期望的除磷率不同，相应的投加量也不同。

化学除磷方法的泥产量将增加，仅由沉淀剂与磷酸根和氢氧根结

合生成的干泥量为2.3kgTs/kgFe或3.6kgTs/kgAl，除此之外，还要考虑

附带的其他沉淀物，因此，在实际应用中按每kg用铁量产生污泥或每kg用铝量产生4.0kg污泥来计算泥量。

2.5kg

在初沉池投加化学药剂，初沉池产泥量将增加50~100%，如设后续生物处理，则全厂污泥量增加60~70%；在二沉池投药，活性污泥量增加35~45%，全厂污泥量将增加10~25%。

因此，化学药剂的投加使沉淀污泥的产量增加、浓度降低、污泥体积增大，使污泥处理的难

度增加。

采用化学除磷时还应考虑污泥处理与处置的费用。

生物除磷是污水中的聚磷菌在厌氧环境并有充足营养的条件下，受到压抑而释放出体内的磷酸盐，产生能量以吸收快速降解有机物，并转化为PHB（聚β烃丁酸）储存起来。

当这些聚磷菌进入好氧条件下时就讲解体内储存的PHB产生能量，用于细胞的合成和过量吸磷，形成高磷浓度污泥，随剩余污泥一起排出系统，从而达到除磷的目的。

生物除磷的优点在于不增加剩余污泥量，处理成本较低。

缺点是未了避免剩余污泥中的磷再次释放，对污泥处理工艺的选择有一定的限

制。

在厌氧阶段释放1mg的磷吸收储存的有机物，经好氧分解后产生的能量用于细胞合成、增殖，能够吸收2~2.4mg的磷。

因此磷的吸收取决于磷的释放，而磷的释放取决于污水中存在的课快速降解的有机物的含量，有机物与磷的比值越大，除磷效果就越好。

一般的活性污泥法，其剩余污泥中的含磷量为1.5~2%，采用生物除磷工艺的剩余活性污泥中磷的含量可以达到传统活性污泥法2~3倍，在设计中往往采用2~4%。

生物除磷工艺的前提是聚磷菌必需在厌氧条件下优势增长，而后进入好氧阶段才能增大磷的吸收量。

因此，污水除磷的处理工艺必需在曝气池前段设置厌氧段，并对污泥中糖的含量进行控制。

生物除磷工艺对磷的去除可以达到出水含磷1.0mg/L以下；辅以化学除磷的话，可以保证出水水中磷浓度不高于0.5mg/L。

生物脱氮除磷基本原理

国外从六十年代开始系统地进行了脱氮除磷的物理处理方法研

究，结果认为物理法的缺点是耗药量打、污泥多、运行费用高等。

因

此，城市污水处理厂一般不推荐采用。

从七十年代以来，国外开始研

究并逐步采用活性污泥法生物脱氮除磷。

我国从八十年代开始研究生

物脱氮除磷技术，在八十年代后期逐步实现工业化流程。

目前，常用

的生物脱氮除磷工艺有A2/O法、SBR法、氧化沟法等。

生物脱氮原理

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，首先，污水中的含氮有机物转化成氨氮，而后在好氧条件下，由硝化菌左右变成硝酸盐氮，这阶段称为好氧硝化。

随后在缺氧条件下，由反硝化菌作用，并有外加碳源提供能量，使硝酸盐氮变成氮气逸出，这阶段称为缺氧反硝化。

整个生物脱氮过程就是氮的分解还原反应，反应能量从有机物中获取。

在硝化和反硝化过程中，影响其脱氮效率的因素是温度、溶解氧、PH值以及碳源，生物脱氮系统中，硝化菌增长速度较缓慢，所以，要有足够的污泥泥龄。

反硝化菌的生长主要是在缺氧条件下进行，并且要用充裕的碳源提供能量，才可促使反硝化作用顺利进行。

由此可见，生物脱氮系统中硝化与反硝化反应需要具备如下条件：

硝化阶段：

足够的的溶解氧，DO值在2mg/L以上，合适的温度，最好在20℃，不能低于10℃，，足够长的污泥泥龄，合适的PH条件。

反硝化阶段：

硝酸盐的存在，缺氧条件DO值在0.2mg/L左右，充足碳源（能源），合适的PH条件。

生物脱氮过程如图所示。

（1）生物除磷原理

磷常以磷酸盐（H2PO4-、HPO42-和H2PO43-）、聚磷酸盐和有机磷的形式存在于废水中，生物除磷就是利用聚磷菌，在厌氧状态释放磷，在好氧状态从外部摄取磷，并将其以聚合形态储藏在体内，形成高磷污泥，排出系统，达到从废水中除磷的效果。

生物除磷主要是通过排出剩余污泥而去除磷的，因此，剩余污泥多少将对除磷效果产生影响，一般污泥龄短的系统产生的剩余污泥量较多，可以取得较高的除磷效果。

有报道称，当泥龄为30d时，除磷率为40%，泥龄为17d时，除磷率为50%，而当泥龄降至5d时，除含氮有机物NH4+—NNH3-—NN2磷率达到87%。

大量的试验观测资料已经完全证实，再说横无除磷工艺中，经过

厌氧释放磷酸盐的活性污泥，在好氧状态下有很强的吸磷能力，也就

是说，磷的厌氧释放是好氧吸磷和除磷的前提，但并非所有磷的厌氧

释放都能增强污泥的好氧吸磷，磷的厌氧释放可以分为两部分：

有效

释放和无效释放，有效释放是指磷被释放的同时，有机物被吸收到细

胞内，并在细胞内储存，即磷的释放是有机物吸收转化这一耗能过程

的偶联过程。

无效释放则不伴随有机物的吸收和储存，内源损耗，PH

变化，毒物作用引起的磷的释放均属无效释放。

在除磷系统的厌氧区中，含聚磷菌的会留污泥与污水混合后，在初始阶段出现磷的有效释放，随着时间的延长，污水中的易降解有机物被耗完以后，虽然吸收和储存有机物的过程基本上已经停止，但微

生物为了维持基础生命活动，仍将不断分解聚磷，并把分解产物（磷）释放出来，虽然此时释磷总量不断提高，但单位释磷量所产生吸磷能力随无效释放量的加大而降低。

一般来说，污水污泥混合液经过2小时厌氧后，磷的释放已经甚微，在有效释放过程中，磷的释放量与有机物的转化量之间存在着良好的相关性，磷的厌氧释放可使污泥的好

氧吸磷能力大大提高，每厌氧释放1mgP，在好氧条件下可吸收2.0~2.24mgP，厌氧时间加长，无效释放逐渐增加，平均厌氧释放1mgP，所产生的好氧吸磷能力降至1mgP以下，甚至达到0.5mgP。

因此，生物除磷并非厌氧时间越长越好，同时在运行管理中要尽量避

免PH的冲击，否则除磷能力将大幅度下降，甚至完全丧失，这主要是由于PH降低时，会导致细胞结构和功能损坏，细胞内聚磷在在酸

性条件下被水解，从而导致磷的快速释放。

（2）污水生物脱氮除磷工艺类别

所有生物除磷脱氮工艺都包含厌氧、缺氧、好氧三个不同过程的

胶体循环。

按照构筑物的组成形式、运行性能以及运行操作方式的不

同，又分为悬浮型活性污泥法和固着型生物膜法两大类，应用于城市

污水厂的悬浮型活性污泥法污水处理工艺主要有三个系列：

（1）氧化沟系列；

（2）

（2）A2/O系列；

（3）（3）序批式反应器（SBR）系列。

各个系列不断地发展、改进，形成了目前比较典型的工艺有：

A/O工艺，改良A2/O工艺、UCT工

艺、改良UCT工艺、CARROUSEL-2000氧化沟工艺、双沟式DE氧化

沟工艺、三沟式T型氧化沟工艺、VIP工艺、倒置A2/O工艺、ORBAL

氧化沟工艺、CAST工艺、SBR工艺、CASS工艺、MSBR工艺等。

应用

于城市污水处理厂的固着型生物膜法工艺主要包括：

（1）BAF生物滤池；

（2）BIOFOR生物滤池。

除了上面所提到的城市生活污水处理厂的三大系列污水处理工

艺外，目前国外采用了一种全新的先进工艺技术，深井曝气的高效好氧处理法，处理工艺名称称作VT工艺，是加拿大诺曼公司在原有深井曝气的基础上研究改进的一种全新的高效好氧活性污泥法水处理

工艺。

该工艺以其处理效果好、占地面积小、维修及与运行费用低以及环保等优势已经在西方国家大量采用，并取得了很好的经济效益和社会效益。

氧化沟工艺系列

目前在国内外较为流行的氧化沟有：

卡罗塞尔氧化沟、奥伯尔氧化沟、双沟式氧化沟、三沟式氧化沟。

氧化沟是活性污泥法的一种改进型，具有除磷脱氮功能，其曝气池为封闭的沟渠，废水和活性污泥的混合液在其中不断的循环流动，因此氧化沟又名“连续循环曝气法”。

过去由于其曝气装置动力小，使池深及充氧能力收到限制，导致占地面积大，土建费用高，使其推广及运用收到影响。

近十年来由于曝气装置的不断改进、完善及池型的合理设计，弥补了氧化沟过去的缺点。

卡罗塞尔氧化沟

卡罗塞尔氧化沟是荷兰DHV公司开发的。

该工艺在曝气渠道端

部装有低速表面曝气机。

在曝气渠内用隔板分格，构成连续渠道。

表

曝机把水推向曝气区，水流连续经过几个曝气去后经堰口排出。

为了

保证沟中流速，曝气渠的几何尺寸和表曝机的设计是至关重要的，

DHV公司往往要通过水力模型才能确定工程设计。