污水处理技术综述与方案比选分析解析.docx
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污水处理技术综述与方案比选分析解析
1污水处理厂厂址选择
1.1污水处理方案选择
开发区为规划新区，现状仅有零星的天然排水沟渠，没有任何污水处理设施，管网和污水处理厂都需重新规划设计。
雨水、污水管网规划和河道整治一并进行，且整个规划区内的污水收集后输送至污水处理厂进行二级处理，以满足污水排放的要求。
由于城市污水处理厂工程的建设和运行不但耗资巨大，而且受诸多因素影响，其中处理方案的优化对确保污水厂的运行性能和降低费用最为关键。
按照南充市城市规划，该规划新区污水汇至沿河道主干管后，输送至下游的城市污水厂集中处理。
毕业设计课题中由于仅针对该规划新区，因此为满足毕业设计工作量和内容深度要求，考虑该规划新区城市污水单独进行生化处理。
污水处理方案的选择分析：
由于该规划新区排水范围不大（约1.957km2左右），污水处理方案之一是将整个新区的污水收集后输送至旧城区处理。
这一方案的优点是，在一定程度上可以减少初期投资费用。
但是缺点也有很多，如由于该新区地形的整体坡度较大，排水管线太长会造成管道埋深过大，并会由此设置中途提升泵站，增加管网投资维护费用及日常泵站运行的费用，导致纳入旧城区污水厂获得的收益都不够弥补修建管渠的投资费用。
而在规划新区单独修建污水厂就会避免这些情况的发生。
另外，从目前国内城镇污水处理设施的建设现状来看，多采取在城区中单独修建污水处理厂的方式，其建设、运营和管理维护具有较多的可借鉴经验。
从水资源持续利用的角度看，考虑规划区建成后对污水进行回用，若是将污水纳入旧城区处理，需要修建较长的管道将回用水从旧城输送到新区，管网投资较高。
从毕业设计课题训练的角度，该规划新区雨污分流后收集的污水单独修建污水处理厂进行处理，也是本设计课题的主要内容。
当然，在新区内单独修建污水处理厂也有其不足之处，比如：
新建污水厂占地大，运行管理不方便，劳动定员单独安排，运行管理费用增加等。
但是，新建污水厂可选用高效节能的设备，稳定可靠、占地少且经济实用的污水处理先进工艺及污泥处理先进技术，使厂区面积小，污水处理效率高，经济效益好，且便于管理运营。
从整体优化的观念出发，结合设计规模、污水水质特征以及南充市的实际条件和要求，通过科学地规划和设计管网系统，采用高效节能、占地少、技术先进的脱氮除磷优化工艺，处理效果和运行管理都将等同于甚至优于城区统一建设的污水处理厂，实现环境效益、社会效益和经济效益的统一。
在满足治理污水要求的前提下，该方案具有建设的经济性和实施的可行性。
河道两岸污水量分别为142.5L/S及102.2L/S，河道为人工河道，且水深3m,管道过河的设计施工可与河道整治一并进行，因此，两岸污水统一进入该规划新区污水厂，集中处理区内污水，实现城市污水的达标排放，具有良好的可行性。
综上所述，本课题确定在规划新区内集中收集河道两岸的污水，单独修建污水处理厂，集中处理区内污水，达标排放，以满足水环境保护的要求。
并且通过优化方案，使得污水处理厂的处理效果和运行管理都将等同于甚至优于城区统一建设的污水处理厂，实现环境效益、社会效益和经济效益的统一。
1.2厂址的选择与确定
1.2.1厂址的选择原则
在城市污水处理系统中，污水处理厂厂址的选定是重要的环节，它与城市的总体规划、城市排水系统的走向、布置、处理后污水的出路都密切相关。
污水处理厂的厂址选择应根据城市总体规划，结合污水厂规模和城市规划地形等因素综合考虑。
在一个城市（区）中，选择污水厂的厂址时，依据《室外排水设计规范》-《城市排水工程规划规范》，通常应遵循下列原则：
1符合城市总体规划和排水工程专业规划的要求；
2在城市水系的下游并应符合供水水源防护要求；
3在城市夏季最小频率风向的上风侧；
4有良好的工程地质条件；
5少拆迁，少占良田，与城市规划居住、公共设施保持至少30m的卫生防护
距离；
6有扩建的可能；
7厂区地形不应受洪涝灾害影响，防洪标准不应低于城镇防洪标准，有
良好的排水条件；
8靠近污水、污泥的排放和利用地段；
9有方便的交通、运输和水电条件。
1.2.2厂址的选择与确定
为了避免污染建筑的不利影响，污染建筑布置应在主导风向的下风向，最小风频的上方向。
由于该地区的主导风向为西北风向，从这个因素考虑将污水厂建在开发区的东南方向对环境影响最小。
从地形图上可以看出道路低点位于规划地块内邻近滨江路的东南地块，地面设计标高约为285.1m,人工河道把规划区划分为两个排水组团，由西向东流经整个片区。
因此，拟将污水处理厂选择在该区域东南部空地。
1污水厂选址位于城市的下风向，且附近建筑少，与居住区有适当的安全距离，满足卫生要求。
拟建污水厂位于河道下游的岸边，其出水排放对整个规划片区影响不大，对水环境质量的潜在影响较小；
2拟建厂选址区域地势较低，有利于污水管道的重力自流，减少污水泵站的设置，并相应减少整个市政管网的费用；
3污水厂选址区域不占农田无需拆迁，无集中饮用水水源，且地质条件可行,交通方便。
综上所述，在满足有关污水处理厂选址规定以及符合规划区总体规划的前提下，同时考虑风向、地质条件、地形、河流情况、经济等条件。
将拟建污水处理厂厂址选择在开发区的东南地块内（具体位置见管网平面图），可行性良好。
1.2.3建厂条件综合论证
城市污水处理厂尾水排放形式的确定需考虑受纳水体的水质、水体功能、流速、流量、河道情况、处理水的水质、水量等因素。
尾水排江主要有江心排放和岸边排放两种形式。
江心排放指铺设较长管道将污水直接排入河中。
岸边排放分直接岸边排放和间接岸边排放。
所谓直接岸边排放是指尾水通过排污管道直接排入江河；间接岸边排放即充分利用项目排口所在地的湿地对尾水进一步处理，降低尾水的污染物浓度。
江心排放的工程造价较高，施工期间影响航行，一般大型污水厂或只经过一级处理就排放的才采用。
在基本不影响河流水质的条件下，尾水岸边和河中排放都能有效降低排污口附近区域的污染物浓度，加快下游河流污染物的稀释扩散作用。
因此，本工程采用岸边排放的方式。
为了最大程度的减小污水厂产生的臭气对周边环境的影响，还可以通过工程措施来减小这种环境污染，主要可以对水污染控制、恶臭污染物控制、噪声防治、污泥处置、风险事故控制等方面米取措施。
1水污染控制措施
与环保部门共同监测污水水质，在污水厂正常排放口安装废水在线监测仪，监测废水中pH、流量、氨氮和COD等指标，掌握尾水排放的达标情况。
根据进厂水质、水量变化，调整运行工况。
做好日常水质化验、分析、保存记录的各项资料。
及时整理汇总、分析运行记录，建立运行技术档案。
建立各构筑物和设备的维护保养的档案。
建立信息系统，定期总结运行经验。
2恶臭污染物控制措施
污水处理厂在污水处理的同时，会产生的具有异味的副产品。
臭气的主要成份是硫化氢（H2S）、氨、四硫醇类等，主要来自腐化污水和污泥。
这些臭气难免对周围环境造成影响，为了减少臭气对周围环境的不利影响，污水处理厂内设置生物除臭措施。
污水处理常用的方法有：
化学吸收法、生物法、土壤法三大类。
近年来，生物除臭技术以其工艺相对成熟、基建费用低、操作维护简单、无二次污染等特点而在实际应用中逐渐推广，已成为城市污水厂臭气处理的主流工艺。
因此本设计选用生物除臭技术。
对于任意一个高效的恶臭气体控制和收集系统而言，臭源的密封和臭气的收集都是一个极为重要的关键因素，因为该系统从源头决定了恶臭控制和处理系统的能力及大小。
对污水处理厂而言，应该采取密闭回收、集中处理的治理方法。
此外，在臭气收集系统的设计中还需要考虑安全生产问题、防腐问题，以及户外加盖材料的防紫外线问题。
3噪声防治措施
噪声主要来源于各种泵、风机以及起重和搅拌机械产生的机械动力性噪声。
噪声防治措施包括：
选用新型低噪声设备，并采取降噪、隔声措施，使作业场所的噪声强度符合《工业企业噪声控制设计规范》的要求。
空压机、风机、水泵等噪声设备应设单独房间，并尽可能安排在底层，外墙开门窗，内窗采用双层密闭隔声观察窗，如内墙留有门窗，则必须与生产区之间设置隔离通道以隔声，并设立隔声值班室。
此外，在污水处理厂中通过种植绿化带，既能美化环境，又起到降噪的作用。
4污泥处置设施
本设计采用机械脱水的污泥处理方法和污泥外运作农用的最终处置方法，该方法基本实现污泥稳定化、减量化。
为了进一步减缓污泥处理和处置对环境影响，提出以下控制措施。
经过处理的污泥虽然是一种很好土壤改良剂，处理污水种类不同污泥中会含有不同份量的病原菌、难降解有机物以及重金属，因此将污泥直接用于农肥会造成许多环境生态问题。
据文献资料，采用污泥农用工艺，其中复合微生物肥的效果是比较好的。
复合微生物肥是以污泥作为原料生产出的耐高温、耐干旱的菌种，这些菌种包括了
固磷菌、解磷菌以及解钾菌，这三种菌种互相不具有抑制作用，且当施进土壤之后能够起到固定磷钾、促进吸收的功效。
这种复合微生物肥要比其它类型的生物肥存活能力更强，可达2~3倍。
经实际测算，复合微生物肥的利润为每吨200元。
此外，如果污泥不能及时外运，必须设置污泥临时贮存场地。
为了避免二次
污染发生，临时贮存场地必须是一个独立的有盖单体，防止雨水、大风对其的影响。
5风险事故控制措施
1）个人防护
接触酸、碱的作业人员配备符合要求的工作服、靴、手套、口罩和防护眼镜，防止或减轻眼睛和皮肤的化学性灼伤。
按照《工业企业职工听力保护规范》的规定，对工作场所噪声接触卫生限值超标和有可能每班接触噪声LAeq18h>85dB的
工人配备3种以上声衰值足够、舒适有效的护耳器（耳塞或耳罩），并经常维护、检修，定期检测其性能和效果，按期更换，确保处于正常使用状态，保障作业工人身体健康。
2）应急救援
在污水处理工位设置硫化氢高毒作业区域红色警示线和告知牌，说明产生职业中毒危害的种类、后果、预防以及应急救治措施等。
设置自动报警装置和事故通风设施，其通风换气次数不小于12次/h,通风口
的位置应设在墙面的低部。
使用盐酸和氢氧化钠的工序有可能发生化学灼伤事故，其工作地点应设置冲
洗眼睛和皮肤的事故喷淋装置，其服务半径（距离酸、碱作业点）宜15m内，一旦溅到眼内或皮肤，按操作规程可及时冲洗和救治，防止或减少对眼睛和皮肤的损伤。
作业工人一旦发生中毒，应首先报警，有组织地实施应急救援预案，防止为救人而死亡的悲剧发生。
中毒者应立即脱离现场，更换衣服，给氧气吸入，保持
呼吸道畅通，防止喉及肺水肿的发生，并配备足够数量的氧气呼吸器及急救药物
2污水处理厂处理规模的确定
污水处理厂处理规模的确定，对于污水厂工艺选择来说也是十分必要的。
不同的进水水
量有着不同的相适应的主体工艺。
2.1规划建设年限
片区污水处理厂及配套主干管工程建设年限：
近期：
3年
远期：
5年
2.2污水量的设计计算
根据《城市排水工程规划规范》（GB50318-2000），城市排水工程规划期限应与城市总体规划期限一致。
在城市排水程规划中应重视近期建设规划，且应考虑城市远景发展的需要。
且污水处理厂规模应根据平均日污水量确定。
根据《南充市规划新区控制性详细规划》文本，规划区污水量按给水量的85%计，（即
产污系数为85%）计算，即近期为340L/cap.d，远期为480L/cap.d,结合污水管网设计远期计算结果，确定远期污水厂处理规模为2.2为04m3/d。
项目分期建设，近期规模为远期规模
的1/2，即1.1X04m3/d。
（1）近期水量计算
规划新区近期平均污水量
433
Q=1.110m/d=127.315L/s=0.127m/s
由此求得，总变化系数
Kz
2.72.7
0.110.11
Q127.315
■1.58
则污水厂近期最高日最高时流量
Qmax二QKz=1.11041.58=1.738104m3/d=201.157L/s=0.201m3/s
（2）远期水量计算
结合管网计算结果，确定污水厂远期规模，即开发区平均污水流量
43
Q=244.696L/s=2.1110m/d
取污水处理厂远期设计规模为2.2104m3/d=254.63L/s=0.254m3/s
由此求得，总变化系数
Kz
2.7_2.7
Q0.11254.630.11
:
1.47
则污水厂远期最高日最高时流量
Qmax=QKZ=2.21041.47=3.234104m3/d=374.306L/s=0.374m3/s
（3）各构筑物设计流量
污水厂的各处理构筑物，采用不同的设计进水水量。
根据污水量的实际变化，各构筑物的处理工艺特点及其他污水厂的一些设计经验，最终确定：
预处理和一级处理涉及到处理构筑物（粗格栅、提升泵房、细格栅、沉砂池等）采用最高日最高时的污水量来进行相关设计计算。
二级处理涉及到的处理构筑物（生物处理构筑物，二次沉淀池）采用最高日平均时的污水量进行相关计算。
3污水厂设计进、出水水质
3.1污水厂设计水质
3.1.1进水水质论证
污水处理厂的进水水质对于整个污水处理厂的规划设计来说都是至关重要的。
它不仅决
定着主体处理工艺的合理选取，还关系到整个工艺流程的确定。
污水厂的处理流程是根据进水水质和出水水质，确定出需要达到的处理程度后，再进行比选。
《室外排水设计规范》（GBJ50014-2006）中规定，城市污水处理厂的设计水质应根据调查资料确定，或参照邻近城镇类似工业区和居住区的水质确定。
因水质受多种因素的影响，实际值是时刻变化的，因此还需要参照同类地区污水处理厂的实测与设计数据，来确定本工程的设计水质。
部分地区部分污水处理厂的进水水质
CODCr
厂名
（mg/L
）
BOD5
（mg/L）
SS
（mg/L）
NH3-N
（mg/L）
TP
（mg/L）
TN
（mg/L）
pH
唐家沱污水处
理厂
300
150
220
25
6
35
一
唐家桥污水处理厂
220
128
170
27
2.7
23.07
7.6
南充区城市污水处理厂
320
144
189
32
5.7
38
一
自贡市污水处理厂
300
160
200
25
8
38
7.5
成都污水处理厂
400
200
260
35
7
40
一
绵阳污水处理
厂
350
110
230
30
5.1
35
6.8
本次设计的污水处理厂的污水来源主要为规划新区的居民生活污水以及宾馆、酒店等公
共建筑排水，无工厂工业废水。
各公共建筑产生的污废水，也都是经过自行处理，达到《污水排入城市下水道水质标准》（CJ343-2010）的各项指标后，再排入城市排水管网的。
由于该城区的居民生活习惯基本无异于南充城区其他商住区，因此，该开发区的生活污水水质等
同于普遍的生活污水。
所以，可通过对重庆主城区或部分类似功能定位的商住区的污水厂的进水水质情况的整理归纳，最终确定出本次设计的污水处理厂的设计进水水质。
综合上表中所列的各项污水指标，参考开发区规划资料，确定本次设计开发区的城市污
水处理厂的设计进水水质如下表。
规划新区污水厂设计进水水质
CODCr
BOD5
SS
NH3-N
TP
TN
pH
水温
碱度
（mg/L）
（mg/L）
（mg/L）
（mg/L）
（mg/L）
（mg/L）
（C）
220〜400
110〜200
180〜260
27〜35
3.0〜6.0
35〜40
6.8~7.5
12~30
220〜
270
310
160
220
32
4.5
38
7.2
18
245
上表所列为根据收集的资料所总结出的设计进水水质，待到污水厂实际运行时，会根据
污水水质实际监测结果，最终确定出污水厂的实际进水水质，而对污水厂进行调控管理。
另根据常年水质监测，最冷月平均水温为10C，最热月平均水温为28C。
实际水温可在污水厂正式运行后，根据水质监测结果，最终确定
3.1.2设计出水水质与处理程度
出水水质：
因污水处理厂出水受纳水体水域功能要求为GB3838-2002地表水川类，且结
合总体规划，目前按照GB18918-2002的规定，应执行实施提标一级A标准。
具体见表1.2。
级标准的B标准，条件成熟时，
出水水质一览表
序号
水质指标
浓度（mg/L）/B标
浓度（mg/L）/A标
1
CODcr
60
50
2
BOD5
20
10
3
SS
20
10
4
TN
20
15
5
NH3-N
8
5
6
TP
1
0.5
根据以上确定的污水处理厂进水水质和出水水质，各污染物要求达到的处理程度见下
污水处理程度
污染物
进水浓度
出水浓度/B标
去除率/B标
出水浓度/A标
去除率/A标
（mg/L）
（mg/L）
（%）
（mg/L）
（%）
COD
310
詬0
沁0.64
<50
為3.87
BOD5
160
<20
沁7.50
<10
边3.75
SS
220
<20
为0.91
<10
边5.45
TN
38
<20
台7.37
<15
为0.53
NH4+-N
32
<8
身5
<5
为4.38
TP
4.5
<1
身7.78
<0.5
为8.89
4污水处理工艺方案论证及流程说明
4.1污水处理技术综述
现阶段，用于城市污水厂的处理工艺众多，主要有传统活性污泥法与生物膜法。
传统活性污泥法：
氧化沟工艺，SBR工艺，AB法工艺及这些工艺的改进型。
生物膜法：
曝气生物滤池等。
众多工艺都在实际工程中都得到了应用，并且都已取得良好的处理效果。
但这些工艺并
不都是普遍适用的，他们都各有优缺点，也都有其适用的具体领域。
熟悉了解国内外这些工艺，对其利弊进行客观的辨正分析，因地制宜地合理选择适用技术，对我们的城市污水处理工程设计和建设都有着重要意义。
城市污水处理技术发展已近百年，大都采用的是以活性污泥为主体的工艺。
2000年5月29日颁布实施的《城市污水处理及污染防治技术政策》中规定日处理能力在20万立方米以上（不包括20万立方米/日）的污水处理设施，一般采用常规活性污泥法。
也可采用其它成熟技术。
日处理能力在10~20万立方米的污水处理设施，可选用常规活性污泥法、氧化沟法、SBR法和AB法等成熟工艺。
日处理能力在10万立方米以下的污水处理设施，可选用氧化沟法、SBR法、水解好氧法、AB法和生物滤池法等技术，也可选用常规活性污泥法。
这些工艺均具有污染物去除率高，抗冲击负荷强，可不设初级沉淀池，有时还可不设二次沉淀池，结构较为简单，操作较为方便。
但中小型污水处理厂具有进水水质水量变化较大、处理条件不宜控制等特点。
由以上叙述可以看出，以A2/O、氧化沟、SBR工艺和
AB法工艺的应用最为广泛。
由于污水处理厂远期处理规模为3.2万吨/天,属于小型污水处理厂，而且设计对脱氮除磷有要求，故选取二级强化处理工艺。
根据《城市污水处理及污染防治技术政策》，在对氮、磷污染物有控制要求的地区，日处理能力在10万立方米以下的污水处理设施，除采用A/O
法、A/A/O法外，也可选用具有除磷脱氮效果的氧化沟法、SBR法、水解好氧法和生物滤池法等。
考虑后两种方法在国内还不太成熟，A/O法与A/A/O区别不大，所以最后确定可供选取的工艺有：
A/A/O工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟工艺。
4.1.1A70工艺
a2/o工艺流程见图1.1。
回流污泥
图1.1A2/0工艺流程图
剩余污泥
工作原理：
污水首先进入厌氧池与回流污泥混合，在兼性厌氧发酵菌的作用下，废水中易生物降解
的大分子有机物转化为VFAs这一类小分子有机物。
聚磷菌可吸收这些小分子有机物，并以聚B羟基丁酸（PHB）的形式贮存在体内，其所需要的能量来自聚磷链的分解。
随后，废水进入缺氧区，反硝化菌利用废水中的有机基质对随回流混合液而带来的N03-进行反硝化，
将污水中含氮物转化为氮气而去除。
废水进入好氧池时，废水中有机物的浓度较低，聚磷菌主要是通过分解体内的PHB而获得能量，供细菌增殖，同时将周围环境中的溶解性磷吸收到体内，并以聚磷链的形式贮存起来，经沉淀以剩余污泥的形式排出系统。
好氧区的有机物浓度较低，这有利于好氧区中自养硝化菌的生长，从而达到较好的硝化效果，达到在去除C
源物质的同时，达到脱氮除磷的目的。
优点：
①工艺简单，总的水力停留时间少与其他工艺。
2在厌氧，缺氧与好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量繁殖，抑制污泥膨胀。
3污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。
4运行中不需投药，两个A段只需轻缓搅拌，运行费用低。
缺点：
①除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定限度。
2脱氮效果也难于进一步提高。
3进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释磷的现象。
但溶解氧的浓度也不宜过高，以防止循环混合液对缺氧反应器的干扰。
4进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释磷的现象。
4.1.2SBR法
SBR工艺流程见图1.2。
泥饼外运
图1.2SBR工艺流程图
SBR工艺又称序批式活性污泥处理系统，是间歇性活性污泥法。
现行的各种活性污泥法系统的运行方式，很多都是按连续方式考虑的。
污泥回流，曝气充氧以及混合液的各项指标都能够通过自动检测仪表作到自控操作，污水处理场整个系统都能够作到自控运行，这样就
位活性污泥处理系统的间歇运行在技术上创造了条件。
它由一个或多个曝气反应池组成，污水分批进入池中，经活性污泥净化后，上清夜排出池外即完成一个运行周期。
每个工作周期顺序完成进水、反应、沉淀、排放、闲置5个工艺
过程。
优点：
1理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内处于厌氧、好氧交替状态，净化效果好，不易产生污泥膨胀。
特别是在污水进入生化处理装置期间，维持在厌气状态下，使得SVI（污泥指数）降低，而且还能节减曝气的动力费用。
2运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，因此泥水分离稳定，且污泥量少，容易脱水。
3工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。
4工艺流程简单，造价低，曝气反应池集曝气沉淀污泥回流于一体，不需设置二沉
池、混合液回流和污泥回流系统，处理构筑物少，布置紧凑，占地面积小。
5有效去除氮，在SBR反应池中的活性污泥交替处于厌氧、缺氧和好氧的状态，因此经适当改变运行条件和运行时间，就可达到较好脱氧、除磷的效果。
6具有一定的调节均化功能，可缓解进水水质、水量波动对系统带来的不稳定性。
耐冲击负荷强，氧的转移率高。
SBR反应严格按时间进行的，因而在运行过程中存在着较高的有机物浓度梯度，故能处理高浓度或有害的废水。
缺点：
1操作管理维护复杂。
2自动控制和连续在线分析仪器仪表要求高，对工人素质要求高。
3容积及设备利用率一般低于50%。
4初磷脱氮效果一般。
4.1.3氧化沟法
氧化沟工艺流程见图1.3
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