城市污水处理厂扩建工程的研究—以西安市第四污水处理厂扩建工程为例.pdf

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1、 i 摘 要 西安第四污水处理厂（简称四污）一期工程设计处理能力为 25 万 m3/d，自 2008 年 11 月投运以来，来水量在逐步增加，同时，草滩生态园区污水管网的逐 步完善，近期将有 3 万 m3/d（远期达 22 万 m3/d）的污水通过已建成的草滩提升 泵站排入第四污水处理厂，已经超出该厂处理能力，同时，四污出水排入漕运明 渠，该渠道最终进入渭河，根据陕西省渭河三年治理规划，四污应该承担更重的 处理任务，故尽快实施第四污水处理厂扩建工程是非常必要的。该工程拟采用和 一期一样的工艺,主要构筑物包含粗细格栅， 曝气沉砂池， 初沉池， 生物反应池(倒 置 A2O)，终沉池，接触消毒池等水

2、工构筑物，污泥处置拟采用重力浓缩+中温消 化+机械脱水方式进行处理，最终泥饼外运填埋。 另外污水是一种稳定可靠的、可再生利用的水资源，污水回用是解决城市缺 水的一条重要途径，污水经深度处理后可回用于工矿企业、市政环卫、园林绿化 以及城市河道景观等方面。合理开发和利用城市污水资源，体现了水的“优质优 用，低质低用”和“开源节流并重、节流优先、治污为本、科学开源、经济利用” 的原则。所以，在第四污水处理厂扩建的同时、统一规划和建设中水回用系统是 非常必要的。 为选择合适的工艺方案通过对来水水质、水量的分析，并对一期污水处理运 行的情况进行了分析，而且对现有的几个传统成熟工艺进行了比选，从中选择最

3、佳的适合四污以后运行的方案。 同时为以后提标改造和中水回用也预留了很大的 空间。 关键词：关键词：扩建必要性 倒置 A2O 脱氮除磷 最终沉淀 中水回用 加氯消毒 污泥消化 机械脱水 ii Abstract The design processing capacity of Xian fourth sewage treatment plant in first phase is 250000 m3 / d, but the quantity of influent increase gradually since the plant had been put into operation in

4、 November 2008. At the same time, sewage pipe network of Caotan ecological district is improved, recently 30000 m3 / d (220000 m3 / d in the future) of sewage will been discharged into the Xian fourth sewage treatment plant through the pumping station, and the total quantity of influent will be beyo

5、nd the capacity of the plant. Futhermore, the effluent of plant is drained Caoyun open channel, then eventually flow into the Weihe river. According to the three years control plan of Shaanxi Weihe, and Xian fourth sewage treatment plant should be held more heavy processing tasks, therefore, the exp

6、ansion project of Xian fourth sewage treatment plant as soon as possible is very necessary. This project is used the same process(inverted A2O) as that in the first phase, and the main structures contain thick and fine gird, aerated grit chamber, primary settling tank, biological reaction tank, seco

7、ndary sedimentation tank, contacting disinfection tank, sludge disposal is used the methods of gravity concentration + mesophilic digestion + mechanical dewatering, and finally the cake was landfill. Moreover, sewage is a stable and reliable renewable water resource, sewage reuse is an important way

8、 of water to solve the water shortage in cities , deep treatment of sewage can be used in industrial enterprises, municipal sanitation, landscape and urban river landscape, etc. The reasonable exploitation and utilization of sewage resources reflected the principle “ the optimal use of the high qual

9、ity and low quality water “ and “ scientific, economic use of the water resource“. So, planning and construction of the reuse system is very necessary during the plant expansion. To choose the suitable process, the quality and quantity of influent is measured, and the plant operation in the first ph

10、ase are analyzed. At last best suitable plant was determined through comparison of several existing traditional mature process. At the same time, the plan reserved a lot of space for reconstruction and sewage reuse. Key words: expansion necessity, inverted A2O, nitrogen and phosphorus removal, secon

11、dary sedimentation tank, reclaimed water reuse, chlorine disinfection, mechanical dewatering iii 目 录 第一章 绪 论 . - 1 - 1.1 我国水资源及城市污水处理厂建设概况 . - 1 - 1.2 西安市污水处理情况概述 . - 2 - 1.3 西安市第四污水处理厂扩建工程概述 - 2 - 1.3.1 项目的必要性 . - 2 - 1.3.2 四污服务范围内排水现状 . - 3 - 1.3.3 四污一期处理现状 . - 4 - 1.4 本文研究内容与目的 - 6 - 第二章 预测污水量及处理

12、规模 . - 7 - 2.1 污水进出水水量水质预测 - 7 - 2.1.1 预计工程设计规模 . - 7 - 2.1.2 水质测定方法 . - 7 - 2.1.3 进水水质确定 . - 8 - 2.1.4 出水水质确定 . - 8 - 2.1.5 回用水用水量预测 . - 8 - 2.1.6 回用水水质确定 . - 9 - 2.2 污水处理工艺方案选择指导思想 . - 9 - 2.3 工艺总体分析 - 10 - 2.3.1 BOD5/CODcr 比值 - 11 - 2.3.2 BOD5TN（即 C/N）比值 - 11 - 2.3.3 BOD5TP 比值 - 11 - 2.3.4 生物除磷脱氮

13、的机理 - 13 - 第三章 污水处理工艺确定 . - 16 - 3.1 污水处理工艺确定 - 16 - 3.1.1 A2/O 处理工艺 - 16 - 3.1.2 氧化沟工艺 - 17 - 3.1.3 SBR 工艺 . - 17 - iv 3.1.4 倒置 A2/O 工艺 - 18 - 3.2 污泥处理工艺方案选择 - 18 - 3.2.1 污泥浓缩 - 19 - 3.2.2 污泥消化 - 19 - 3.2.3 污泥脱水 - 19 - 3.2.4 污泥的最终处置 - 20 - 3.3 出水消毒方案选择 - 22 - 3.3.1 液氯消毒 - 22 - 3.3.2 次氯酸钠消毒 - 23 - 3

14、.3.3 紫外线消毒 - 23 - 3.3.4 三种消毒方式的经济技术比较 - 24 - 3.4 回用水处理工艺方案选择 . - 25 - 3.4.1 回用水处理方案选择原则 . - 25 - 3.4.2 常见的污水回用技术 . - 25 - 3.4.3 工艺方案选择 . - 29 - 第四章 污水处理构筑物选型 . - 31 - 4. 1 污水处理构筑物 . - 31 - 4.1.1 粗格栅及提升泵房 . - 31 - 4.1.2 细格栅及沉砂池 . - 31 - 4.1.3 初沉池 . - 32 - 4.1.4 生物反应池 . - 33 - 4.1.5 沉淀池 . - 33 - 4.1.6

15、 消毒池 . - 34 - 4.1.7 主要构筑物的去除效率汇总 . - 34 - 4.2 污泥处理构筑物 . - 35 - 4.2.1 浓缩池 . - 35 - 4.2.2 污泥消化池（一、二级） - 37 - 4.3 工艺方案流程 . - 39 - 4.4 回用水处理构筑物 . - 40 - v 4.4.1 混凝 . - 40 - 4.4.2 沉淀 . - 41 - 4.4.3 过滤 . - 42 - 第五章 推荐方案工程设计 . - 45 - 5.1 污水处理厂总体设计 . - 45 - 5.2 污水处理工艺设计 . - 45 - 5.2.1 粗格栅间及提升泵房 . - 45 - 5.2

16、.2 细格栅间、曝气沉砂池及计量井 - 46 - 5.2.3 初沉池配水井及污泥泵房 - 48 - 5.2.4 初次沉淀池 - 48 - 5.2.5 生物反应池 - 49 - 5.2.6 终沉池配水井 - 50 - 5.2.7 终沉池 - 50 - 5.2.8 接触消毒池 - 51 - 5.2.9 出水涵 - 51 - 5.2.10 鼓风机房 - 52 - 5.2.11 加氯间及投药间 . - 52 - 5.2.12 变配电室及自控系统 . - 53 - 5.3 污泥处理工艺设计 . - 55 - 5.3.1 剩余及回流污泥泵房 . - 55 - 5.3.2 生物污泥浓缩配水集泥井 . - 5

17、5 - 5.3.3 生物污泥浓缩池 . - 56 - 5.3.4 初沉污泥浓缩配水集泥井 . - 56 - 5.3.5 初沉污泥浓缩池 . - 57 - 5.3.6 污泥消化控制室 . - 57 - 5.3.7 污泥脱水机房 . - 58 - 5.4 中水处理工艺设计 - 58 - 5.4.1 中水提升泵站 - 58 - 5.4.2 净水间 . - 59 - vi 5.4.3 清水池 . - 61 - 5.4.4 吸水井 . - 61 - 5.4.5 送水泵房 . - 62 - 5.4.6 废水调节池 . - 62 - 5.5 扩建工程主要生产处理构（建）筑物统计 - 63 - 第六章 结论与

18、建议 . - 65 - 6.1 结论 - 65 - 6.2 建议 - 65 - 参考文献 . - 66 - 攻读学位期间课题研究和工程设计 . - 69 - 致 谢 . - 70 - 长安大学硕士学位论文 - 1 - 第一章 绪 论 水是地球上一切生命发生和存在的最重要的物质基础， 也是人类赖以生存与发展的 重要的物质保证1-5。随着我国经济的发展，水对于人的重要程度越来越重要。而对于 水这种不可再生资源6，对水的安全排放，即其出路进行重点管理及研究，是水资源利 用的必由之路。 1.1 我国水资源及城市污水处理厂建设概况 我国是缺水国家，人均占有水量 2350m3，仅为世界平均值的 1/4，居

19、世界第 109 位。 中国是水资源十分紧缺的国家之一。而且水资源时空分布不均匀，大量淡水资源集中在 南方，北方淡水资源只有南方水资源的 1/47。 水资源年际年内变化很大，最大与最小年径流量的比值，长江以南的河流小于 5， 北方河流多在 10 以上。径流量的逐年变化存在明显的丰枯交替出现及连续数年为丰水 段或苦水段的现象。径流量年际变化大与连续丰枯水段的出现，使我国经常发生旱涝或 连旱、连涝现象，加大了水资源开发利用的难度。 工业化和城市的迅速发展，使许多水域和地表水易受到污染。在污染物中，未处理 的或部分处理的污水， 农业和工业排放的污水占主要部分。 这些污染物将严重影响水质。 目前，我国

20、80%的水域、45%的地方水受到污染，主要湖泊的富营养化也日趋严重。 由此可见，我国的水资源危机，不仅表现在水资源量的日益短缺和匮乏，而且表现 在污染型缺水，生态环境的恶化以及水资源开发费用日益昂贵。因此，保护水源，治理 污染，合理开发利用水资源，节约用水等，是改变目前我国水资源危机的重要手段，也 是发展循环经济，实现我国经济可持续发展的重要条件8-11。 污水排放量是指工业、第三产业和城镇居民生活等用水户排放的水量，但不包括火 电直流冷却水排放量和矿坑排水量。 2004 年全国污水排放总量 693 亿吨， 其中工业污水 占 2/3，第三产业和城镇居民生活污水占 1/3。 到 2004 年底，

21、全国 661 个设市城市建有污水处理厂 708 座，处理能力为 4912 万吨 /日，是 2000 年的两倍多6。全年城市污水处理量 163 亿吨，比 2000 年增加了 43%，城 市污水处理率达到 46%。但各地发展很不平衡，截至 2005 年 6 月底，全国 31 个省（自 治区、直辖市）中还有 297 个城市未建成污水处理厂。 至 2004 年底，全国城市污水处理厂运行负荷率平均为 65%，比 2001 年提高了 5 个 百分点。但部分已建成污水处理厂并未充分发挥效益。截至 2005 年 6 月底，全国 364 第一章 绪论 - 2 - 个建有污水处理厂的城市中，仍有 38 个城市的污

22、水处理厂运行负荷率低于 30%（包括 17 个已建污水处理厂未投入运行的城市） 。 国内已建成并投入运行的城市污水处理厂中 80属于二级生化处理工艺， 普遍采用 的工艺包括普通活性污泥法、氧化沟法、SBR（间歇式活性污泥）法、AB 法、A2/O 工 艺等12-17。 1.2 西安市污水处理情况概述 西安市污水处理起步很早，在 20 实际 50 年代我国的第一批污水处理厂中就有西 安市污水处理厂现西安市第一污水处理厂。但是由于地域经济的原因，后来污水处理 的发展逐步落在了全国的后面，直到 90 年代才建成了第二座污水处理厂北石桥污水 净化中心。随着西安市经济的发展，在进入 21 世纪之后，污水处

23、理事业得到了蓬勃的 发展，2006 年后西安市第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十污水处理厂 陆续建成并投入运行， 现在西安市每日污水处理的总能力已经达到了近 140 万吨/天。 污 水处理率基本上达到了 90%左右，各厂的出水也都达到了。另外按照陕西省渭河三年治 理规划和国家十二五的计划，要求各污水处理厂必须在 2013 年 1 月 1 日之前对工艺系 统进行必要的升级改造以达到一级 A 标的国家排放标准。 另外，西安市作为一个北方的缺水城市，于 2003 年开始着手进行中水回用项目的建设，现在 经过近十年的建设，已经形成了 16 万吨/天，管网 50 余公里的的处理规模，目前各中

24、水厂的出水主 要供给园林、绿化、消防、洗车、杂用以及作为工业用冷却水使用，目前的使用量约为每日 3 万吨。 1.3 西安市第四污水处理厂扩建工程概述 1.3.1 项目的必要性 2008 年 5 月，国务院批复了西安市城市总体规划（20082020） ，根据规划西安 第四污水处理厂担负着老城区及东郊太华路以西至漕运明渠，北三环以南区域，部分草 滩生态园区域及漕运明渠以东北三环沿线区域，服务面积约 89 平方公里。由于在服务 范围内，还有部分合流制管网和局部污水管网不健全地段，导致漕运明渠内目前还有污 水顺流而下，流入渭河，即影响了漕运明渠两岸的环境、又污染了渭河水体。因此必须 尽快解决漕运明渠污

25、水处理达标排放、减少污染的问题。 西安第四污水处理厂 （以下简称四污） 一期工程设计处理能力为 25 万 m3/d， 自 2008 年 11 月投运以来，来水量在逐步增加，从 2009 年的日均处理 21 万 m3/d，到 2010 年日 均处理 22 万 m3/d，到 2011 年日均处理 22 万 m3/d，到现在已经满负荷运行每日日均处 理 25 万以上。同时，草滩生态园区污水管网的逐步完善，近期将有 3 万 m3/d（远期达 长安大学硕士学位论文 - 3 - 22 万 m3/d）的污水通过已建成的草滩提升泵站排入第四污水处理厂，已经超出该厂处 理能力，同时，四污出水排入漕运明渠，该渠道

26、最终进入渭河，根据陕西省渭河三年治 理规划，四污应该承担更重的处理任务，故尽快实施第四污水处理厂扩建工程是非常必 要的。西安市是一个水资源缺乏的城市，全市人均占有地表水资源量不足 350m3，仅为 全国和世界人均占有量的 1/6 和 1/20，大大低于国际公认的维持一个地区社会经济环境 所需 1000 m3的临界值。 随着今后城市现代化进程的加快，水资源短缺将会影响城市供水。污水是一种稳定 可靠的、可再生利用的水资源，污水回用是解决城市缺水的一条重要途径，污水经深度 处理后可回用于工矿企业、市政环卫、园林绿化以及城市河道景观等方面。合理开发和 利用城市污水资源，体现了水的“优质优用，低质低用”

27、和“开源节流并重、节流优先、 治污为本、科学开源、经济利用”的原则。目前在该厂北边的渭河电厂基本已确定中水 回用意向，所以，在第四污水处理厂扩建的同时、统一规划和建设中水回用系统是非常 必要的。 1.3.2 四污服务范围内排水现状 四污总的服务范围可以分为四个小的区域： 老城区、 一二环之间区域、 经济开发区、 草滩生态产业园（大部分）及铁路北站。 老城区管网为截留式合流制管网。老城区城河截污采取了对排入城河的雨、污水管 道分段、分流、分散截流的方式，即将进城河的污水及重现期 P0.3 年的雨水截流。仅 使重现期 P0.3 年的雨水排入城河。为此根据雨、污水进入城河的现状情况，在东、 西、南、

28、北城河两侧设置了钢筋混凝土截污管、涵，在城河东北角设置了污水提升泵站。 西、 南及北城河两岸截污管、 涵污水自流进入城河西北角退水管中， 东城河两侧截污管、 涵污水经提升泵站进入顺城北路污水总管。 环城路以北，北二环以南之间的范围，为分流制管网。污水由东向西排入污水主干 管，最终汇入朱宏路污水管。 经济开发区内， 主要为分流制管网， 在北三环附近区域有局部为截留式合流制管网。 目前该区域内开元路以东污水管网大部分完成， 有少部分路段的污水管网今年正处于建 设之中，开元路以西的污水管网大部分还未形成系统。 草滩产业园及铁路北站为分流制管网。草滩生态产业园正处于建设之中，已经建设 了部分污水干管。

29、铁路北站的基础设施建设今年也开始动工。草滩地区的污水无法重力 自流进入第四污水处理厂厂区，草滩污水泵站已完成，设计规模 22 万 m3/d，泵站位于 第一章 绪论 - 4 - 第四污水处理厂厂区内机修间的南侧，污水提升后进入进厂总污水管，然后进入厂区进 水控制井。 根据管网的规划和建设情况，有三条干管进入四污水处理厂。 第一条，南起南城墙，由南向北，经洒金桥大街、西北三路、纬二十六街、朱宏路 至第四污水处理厂。主要收集城区，东郊太华路以西区域内的污水。管径 d400-2200， 长约 12.8 公里，此干管系统的现状支管有部分为合流管道； 第二条，南起北二环路，沿经十七路、明光路向北至第四污水

30、厂。管径 d400-1800， 长约 7.3 公里。主要收集未央路以西，经四路以东，北二环以北，北三环以南区域的污 水。开元路污水干管收集开元路以东的污水，最终接入明光路污水干管。 第三条，草滩生态园区管网系统，因地形所限规划了东西向的阳光大道、南环路、 尚稷路、北环路干管汇入南北向的尚宏路总干管。尚稷路污水干管基本建设完成，尚宏 路污水管正在建设之中。 整个管网系统中， 凤城四路、 凤城十一路、 铁路北站等区域的主要污水管正在建设。 故目前部分污水随现状渠道或雨水管流入漕运明渠。根据老城区的管网建设，老城区也 有部分污水沿城河退水管流入漕运明渠。 1.3.3 四污一期处理现状 第四污水处理厂

31、一期工程于 2008 年 10 月正式试运行，已稳定运行近两年。一期工 程污水处理采用倒置 A2/O 工艺，污泥处理采用重力浓缩厌氧消化机械脱水工艺， 从运行的进、出水水质来看，倒置 A2/O 工艺具有运行稳定、抗冲击负荷能力强、能耗 较低且出水水质好等优点， 污水厂实测出水水质基本达到了城镇污水处理厂污染物排放 标准（GB18918-2002）中的一级 B 标准。 但是同时，一期工程在运行中还存在一些问题 1、粗格栅采用抓爪式格栅，格栅故障率高；渠道深，检修难度大。 2、初沉池采用平流式沉淀池，链条式刮泥机，沉淀效果好，但设备故障率高。排 泥阀设于地下的阀井内，排泥阀经常检修且检修难度大。

32、3、生物池目前处理效果好，但缺氧、厌氧、好氧的容积比例不协调。生物反应池 缺氧区容积较小，导致总体脱氮效果不稳定； 4、一期终沉池采用中心进水周边出水辐流式沉淀池，运行稳定，但池边的出水槽 挑梁容易集泥，常有污泥上浮。 对于以上运行中的问题，扩建工程在设计中应结合处理工艺、处理构筑物型式有针 长安大学硕士学位论文 - 5 - 对性的加以完善。 第四污水处理厂进水污染物浓度很高， 这些都与目前污水厂进水中工业污水比重较 大含量较多有关系。并且因部分企业的污水处理设施不到位，有可能存在工业废水不连 续排放或偷排乱排的现象，导致污水进水水质在个别月份偏高。污水水质详见表 1-1， 图 1-1。 表表

33、 1-1 第四污水处理厂（一期）第四污水处理厂（一期）2009 年进水水质表年进水水质表 月份 PH BOD5 COD SS TP NH3-N TN 2 7.66 / 545 298 1.52 30.59 35.37 3 7.71 / 529 577 1.52 30.28 44.31 4 / / 521 435 2.85 26.86 39.4 5 / 298 545 469 2.53 26.09 43.17 6 / 305 582 651 4.53 35.29 46.67 7 7.74 315 538 411 8.34 26.9 35.97 8 7.72 381 789 835 14.78 4

34、0.68 36.82 9 7.21 280 614 798 6.5 38.71 52.92 10 7.19 340 574 616 6.2 32.75 89.9 11 7.09 365 710 588 6.14 34.24 60.8 12 6.97 374 700 635.909 7.3 34.65 61.48 年平均 7.45 332 604 574 5.7 32.5 49.71 第一章 绪论 - 6 - 2010年4月至2011年4月 0 500 1000 1500 2000 2500 12345678910111213 月份 2000 BOD COD SS 图图 1-1 2010 年年

35、4 月到月到 2011 年年 4 月水质情况月水质情况 从图 1-1 可知， 2010 年 4 月到 2011 年 4 月， 整体水质条件都不是很好， 特别是 COD 和 SS 两个指标，平均值都分别达到了 1000mg/l 左右，这与四污收水范围内存在偷排或 者其他排污单位有关，因此在设定四污水质条件的时候应该充分考虑到水质因素影响， 确保扩建工程达到效果。 1.4 本文研究内容与目的 随着我国城市化进程的不断深入，我国的污水处理水平已日趋进步。但整体的建设水平仍然不 能满足快速发展的经济需求。本文以西安市第四污水处理厂的扩建工程为例，通过工艺方案的比选、 处理工艺的确定、处理工艺的详细介绍

36、以及中水回用等系列工程研究，深入探讨新时期大型污水处 理厂的扩建工程研究，以期为城市污水处理厂改扩建工程提供可借鉴的思路及方法。 长安大学硕士学位论文 - 7 - 第二章 预测污水量及处理规模 2.1 污水进出水水量水质预测 2.1.1 预计工程设计规模 根据表2-1污水量预测，确定第四污水处理厂设计规模如下： 工程总规模：二级生物处理50万m3/d； 一期工程规模（已建成） ：二级生物处理25万m3/d； 扩建工程规模：二级生物处理25万m3/d。 扩建工程分期实施计划： 根据第四污水处理厂服务范围内的现状排水量情况及远期2020年污水量预测， 为合 理化利用建设资金，避免扩建工程建成初期来

37、水量过低，建议本工程建设规模分两期建 设： 一期污水处理量12.5万m3/d，扩建工程的二期具体开工建设时间可根据区域内人口 和企业发展、污水厂来水量情况确定及污水处理进出水水质确定。 表表 2-1 污水量预测污水量预测 年限 类别 近期 2010 年 远期 2020 年 生活污水量（万吨/日） 13.34 23.40 工业废水量（万吨/日） 13.75 24.65 合 计（万吨/日） 27.09 48.05 2.1.2 水质测定方法 常规检测项目18如表 2-2。 表表 2-2 主要的水质测定方法参照主要的水质测定方法参照 序号 水质指标 测定方法 1 化学需氧量（CODCr） 重铬酸钾法

38、2 氨氮（NH3-N） 纳氏试剂比色法 3 生化需氧量（BOD5） 稀释倍数法 4 总氮（TN） 过硫酸钾氧化紫外分光光度法 5 SS，MLSS，MLVSS，SV30 重量法 6 总磷（TP） 钼酸盐分光光度法 7 pH 玻璃电极法 注：下文中未加说明，则 COD 均指 CODCr。 第二章 预测污水量及处理规模 - 8 - 2.1.3 进水水质确定 根据表1-1水量预测结果，近、远期生活及工业废水比例5:5。结合实测水质资料并 参照西安市现有的污水厂进水水质确定扩建工程进水水质详见表2-3。 表表 2-3 第四污水处理厂扩建工程设计进水水质第四污水处理厂扩建工程设计进水水质 水质项目 T C

39、ODcr BOD5 SS TN NH3-N TP PH 数值（mg/L） 14 400 200 300 45 34 4.5 69 2.1.4 出水水质确定 第四污水处理厂出水排至漕运明渠，最终流入渭河。根据西安市地面水环境功能 区2000年工作方案渭河属国家类水体（GB3838-88） ，处理后水质应严格执行城镇污 水处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002） 中的一级B标准， 出水水质详见表2-4， 表2-5。 表表 2-4 第四污水厂出水设计水质第四污水厂出水设计水质 水质项目 CODcr BOD5 SS TN NH3-N TP PH 数值（mg/L） 60 20 20 20 8

40、1.0 69 表表 2-5 各污染物指标应达的去除率各污染物指标应达的去除率 项 目 进 水（mg/l） 出 水（mg/l） 去除率（%） CODcr 400 60 85.0 BOD5 200 20 90.0 SS 300 20 93.3 TN 45 20 55.5 NH4-N 34 8 76.5 TP 4.5 1.0 77.8 2.1.5 回用水用水量预测 1、回用水用途 回用水处理水量应与污水处理厂的处理水量相匹配， 并应根据实际水量的需求来确 长安大学硕士学位论文 - 9 - 定其处理规模。污水再生回用主要分为农、林、牧、渔业用水、工业用水、城市杂用水、 环境用水、补充水源水（地下水回灌

41、）5 类。对于西安市来说，应根据用水性质，全面 衡量城市现有水资源供应能力，合理的确定污水回用的方向。根据西安市的现状，污水 再生利用的方向主要有工业循环冷却水、环境用水和城市杂用水。 中水回用于工业冷却水和城市绿化用水是最成熟和可推广的。 西安市有多个冷却用 水大户（如大唐渭河热电厂、西郊热电厂、东郊热电厂等） ，用水量集中，有利于中水 管网的敷设；绿化用水水量也是城市用水中的重要部分，用水量大而且均匀。中水作为 绿化用水和工业冷却用水，工艺处理容易达标，即使偶尔出现超标现象，也不会造成损 失和重大的影响。目前污水处理公司与大唐渭河热电厂已基本确定中水供需意向，中水 系统建成后大部分水量将用

42、做循环冷却用水。 2、回用水处理规模 根据调研，位于第四污水处理厂东北方约 7 公里处大唐渭河热电厂总装机容量为 2300 兆瓦， 每天需循环冷却用水约 12 万吨。为了配合国家有效利用水资源的号召，满足大唐渭河热电厂循环冷 却水量需求，本次可研拟定回用水处理规模为 10 万 m3/d。 2.1.6 回用水水质确定 并根据污水再生利用工程设计规范 （GB50335-2002）和回用水的利用用途，确 定本工程回用水出水为电厂循环冷却用水水质，详见表 2-6。 表表 2-6 回用水水质回用水水质 水质项目 CODcr BOD5 浊度 NH3-N TP 总溶解 性固体 总硬度 指标（mg/L） 60

43、 10 5 10 1 1000 450 2.2 污水处理工艺方案选择指导思想 污水处理工艺的选择是根据污水进水水质、出水标准、污水处理厂规模、排放水体 的环境容量，以及当前的经济条件、管理水平、自然条件、环境特点等因素综合分析研 究后确定的。各种工艺有其各自的特点及适用条件，应结合当地的实际情况、项目的具 体特点而定。 污水处理厂工艺选择的指导思想如下： （1）工艺性能先进性：工艺先进而且成熟，流程简单，对水质适应性强，出水达 第二章 预测污水量及处理规模 - 10 - 标率高，污泥易于处理、处置； （2）高效节能经济性：耗电量小，运行费用低，投资省，占地少； （3）运行管理适用性：运行管理方

44、便，设备可靠，易于维护； （4）文明生产安全性：重视环境，控制噪声，防治臭气，创造文明生产条件。 常规二级处理工艺，采用了传统的活性污泥法技术。根据我国现行室外排水设计 规范(GB50014-2006)，污水处理厂的处理效率见表2-7。 表表 2-7 污水处理厂工艺处理效率污水处理厂工艺处理效率 处理级别 处理方法 主 要 工 艺 处理效率(%) SS BOD5 一级 沉淀池 沉淀 4055 2030 二级 生物膜法 初沉、生物膜法、二次沉淀 6090 6590 活性污泥法 初沉、曝气、二次沉淀 7090 6595 从表2-7可见，常规的活性污泥法工艺的处理效率最高。但常规的活性污泥法仅能 有

45、效地去除BOD5、COD和SS，而不能有效地去除污水中的氮和磷，仅从剩余污泥中排 除一部分氮和磷，氮的去除率约为10%-20%，磷的去除率约为12%-20%。 2.3 工艺总体分析 污水中的各项污染指标与其中的颗粒物分布有密切的关系， 城市污水中的污染物质 按颗粒大小可以分为溶解态、胶体态、超胶体态和固体悬浮态，不同粒径的颗粒污染物 表现出的物理、化学及生物特性不同，不同尺寸的颗粒污染物在污水中表现为不同的动 力学特征19-21。相关领域的专家进行的大量研究显示22-25：在城市污水中，约35%左右 为可自然沉淀的悬浮态，25%的有机污染物呈现为溶解态，25%为超胶体态，15%左右 为胶体态。

46、污水中的重金属、PCBs、PAHs含量也与污水中的污染物粒径分布密切相关 26。 该厂进水水质特点：进水水质浓度适中，BOD5/CODcr0.5、BOD5/TN4.4、 BOD5/TP44.4，各项指标比较理想，适合生物处理。污水处理厂的工艺选择与设计思 想主要围绕重点处理项目进行。污水厂进水水质技术性能指标详见表 2-8。 长安大学硕士学位论文 - 11 - 表表 2-8 污水厂进水水质技术性能指标污水厂进水水质技术性能指标 项目 比值 BOD5/CODcr 0.5 BOD5/TN 4.44 BOD5/TP 44.4 2.3.1 BOD5/CODcr 比值 污水 BOD5/CODcr 值是判

47、定污水可生化性的最简便易行和最常用的方法。 一般认为 BOD5/CODcr0.45 时可生化性较好，BOD5/CODcr0.3 时可生化，BOD5/CODcr0.3 时较难生化，BOD5/CODcr0.25 时不易生化。第四污水处理厂水处理厂进水水质 BOD5/CODcr=0.5，表明该污水处理厂较适宜采用生化处理工艺。 2.3.2 BOD5TN（即 C/N）比值 C/N 比值是判别能否有效脱氮的重要指标。从理论上讲，C/N2.86 就能进行脱氮。 本工程进水水质 C/N=4.44 能满足生物脱氮要求。 2.3.3 BOD5TP 比值 该指标是鉴别能否生物除磷的主要指标。进水中的 BOD5是作

48、为营养物供除磷菌活 动的基质，故 BOD5TP 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，生物除磷效果越明显27-31。 第四污水处理厂进水污染物浓度比较高，并且根据一期运行实测数据，目前来水中 污染物浓度高于设计值很多， 尤其是 BOD5、 COD 和 SS 都比较高， 考虑到初沉池对 BOD5 有着 20%-30%的去除率，对 SS 有 50-60的去除率，会降低进入生物反应池的污染物 浓度，减小生物池的容积，减小鼓风量，并且能增加污水处理厂的抗冲击负荷的能力， 故综合考虑，本工程设初次沉淀池。 污水处理厂水处理厂要求的出水 BOD5指标为 20mg/L，相应的去

49、除率为 90%。从 目前经常采用的一些污水处理工艺来看，BOD5基本上都能达标排放。 一般的二级生物处理出水 COD 都可达到要求值 60mg/L。 本工程要求出水 SS 浓度小于 20mg/L，常规二级处理就可达到该指标要求。 本工程要求出水 NH4N 为 8mg/L。不考虑进水有机氮、出水有机氮等影响因素， 其去除率要求大于 76.4%。第四污水处理厂进水氨氮的去除主要靠硝化过程来完成，氨 第二章 预测污水量及处理规模 - 12 - 氮的硝化过程将成为控制生化处理好氧单元设计的主要因素。 由于本工程进水 TP 浓度为 4.2mg/L，TP 的进水浓度决定了本工程所采用的工艺必 须考虑对磷的去除。 综上所述，第四污水处理厂进水水质宜采用具有生物脱氮功能的二级生化处理工 艺。 根据以上分析，第四污水处理厂污水处理工艺必须考虑除磷脱氮的工艺，而且水质 条件也适合选择生物除磷脱氮的工艺。 1、生物除 N 的机理2,7,32-36 在污水中，氮主要以 NH3N 及有机氮的形式存在。在有机物被氧化的同时，污水 中的有机氮也被氧化成氨氮，在溶解氧充足、泥龄较长的情况下，进一步被氧