灌南县城西污水处理工程初步设计

灌南县城西污水处理工程初步设计摘要灌南县河网密布，地处灌河流域，县城西有周口河，东有郑于大沟，北有调度河，中心有盐河，在武障河处汇交。灌南城西为新建城区，服务人口众多，工业用地占地面积达20%。为了防止生活污水直排和工业废水的偷排乱排，造成灌南县城水系的污染，实现灌南县城的可持续发展，灌南城西污水处理厂的建设已经刻不容缓。本设计是灌南城西污水处理工程。其中有两部分，即城市排水管网系统和城市污水处理厂。排水管网系统是现代化城市必不可少的公共基础设施，也是城市水污染防治和防洪防涝的骨干工程。排水体制是否合理直接影响整个排水系统的有效性，为了切合可持续发展的观念，结合灌南县现有排水现状，最终选择分流制排水体制。灌南县城西污水处理厂设计规模为3万m3/d，设计进水水质为：BOD5=200mg/L，COD=323mg/L，SS=284mg/L，TN=43mg/L，TKN=33.5mg/L，TP=5.7mg/L。根据城市所处的地理位置和污水厂的规模，并结合考虑脱氮除磷的要求，城市污水处理厂设计采用Orbal氧化沟工艺；污泥采用浓缩脱水的方式处理。通过此工艺的处理，出水水质将达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002)一级B标准。城市排水管网，管线总长30707m，造价5511.324万元；污水处理厂造价5021.116万元；整个污水处理工程造价10532.44万元。关键词： 城市污水处理厂 Orbal氧化沟 污泥处理IAbstractGuanNan prefecture is located in Guan river basin with its interconnected waterways.ZhouKou river on the west,ZhengYu ditch on the east,DiaoDu river on the north,and Yan river on the center,all the river gathering at WuZhang river. The west of GuanNan prefecture is a new downtown,service a great number of people, and industrial land covers an area of 20%. In order to prevent domestic sewage discharge into the river directly and industrial wastewater discharge disorderly,which can cause pollution of water system, we should construct GuanNan West sewage treatment plant as soon as possible.The design is a drainage system in the west of GuanNan prefecture.It is made up of two parts,namely,the design of system of urban drainage pipeline networks and design of the urban sewage treatment plant.The drainage system is an essential and indispensable part of modern city public infrastructure, and it is also the backbone on water pollution control and flood control projects . Whether the drainage system is reasonable or not can have a direct impact on the effectiveness of the entire drainage system. In order to maintain the sustainable development of Guannan, sewage is sent to the municipal wastewater treatment plant by the sewage collection pipe network , rain water is sent to nearby rivers by rain water pipes.The size of Wastewater Treatment plant is 30000 m3/d, the influent quality is: BOD5= 200 mg/L, COD = 323 mg/L, SS = 284 mg/L, TN = 40 mg/L, TKN = 33.5 mg/L, TP = 5.7 mg/L.According to town s geographical position and scale of sewage treatment plant,combining with the demand of denitrification and dephosphorization in treatment process, the sewage treatment plant designs and adopts Orbal oxidation ditch.Besides,an integral device is adopted for mechanical thickening and dehydration of sludge.After the treatment of this craft,the disposal water quality will reach the first class B standard of (GB18918-2002).The total length of urban drainage pipe network is 30707m,and cost 55.11million yuan.And sewage treatment plant construction cost 50.21million yuan. The sewage treatment project cost 105.32million yuan.Key words: urban sewage treatment plant Orbal oxidation ditch sludge treatmentII目录第一篇1灌南城西污水处理工程初步设计说明书11. 概述11.1. 设计任务11.2. 设计依据11.3. 区域概况11.4. 自然条件21.4.1. 地形地貌21.4.2. 河流与水文特征21.4.3. 气候特征21.5. 给排水现状及规划21.6. 工程建设的必要性和工程内容32. 污水收集系统设计32.1. 排水体制的确定32.2. 污水管网设计42.2.1. 污水管网布置原则42.2.2. 设计依据52.2.3. 污水管网水力计算方法52.2.4. 施工方法的选取及管材的选用52.2.5. 污水管网系统方案62.2.5.1. 管网布置62.2.5.2. 工程量63. 污水处理厂设计73.1. 规模和处理程度的确定73.1.1. 污水量预测73.1.2. 水质的确定83.2. 污水处理厂的工艺选择93.2.1. 污水处理厂进出水水质93.2.2. 污水处理工艺比选103.2.3. 配套工艺选择173.2.4. 污泥处理工艺213.3. 污水处理厂工艺设计223.3.1. 粗格栅间223.3.2. 进水泵房233.3.3. 细格栅233.3.4. 旋流沉砂池233.3.5. 厌氧池243.3.6. Orbal氧化沟243.3.7. 二沉池263.3.8. 紫外消毒渠263.3.9. 污泥回流泵房263.3.10. 匀质池263.3.11. 污泥浓缩脱水机房273.4. 污水处理厂厂区设计273.4.1. 厂址论证273.4.2. 厂区平面布置283.4.3. 厂区竖向布置294. 工程估算294.1. 估算范围294.2. 污水收集系统投资估算294.3. 污水处理厂造价估算314.3.1. 第一部分费用314.3.2. 第二部分费用364.3.3. 第三部分费用364.4. 污水处理造价合计375. 环境保护、安全生产和经营管理375.1. 环境保护375.1.1. 废气的影响375.1.2. 污泥的影响375.1.3. 噪声的影响375.2. 安全生产和消防385.2.1. 防洪385.2.2. 消防385.3. 人员编制386. 工程效益分析396.1. 环境效益396.2. 社会经济效益397. 结论与建议407.1. 结论407.2. 建议408. 参考文献40第二篇42灌南城西污水处理工程初步设计计算书421. 设计资料421.1. 服务面积421.2. 规划人口421.3. 进出水水质及处理程度422. 污水收集系统设计422.1. 污水收集系统平面布置422.2. 污水量的确定432.2.1. 生活污水设计流量432.2.2. 工业废水设计流量442.2.3. 仓储污水设计流量452.2.4. 灌南县污水处理厂总设计水量Q总及污水厂设计规模462.2.5. 灌南县污水处理厂最高日最高时设计流量Qmax462.3. 灌南县污水处理厂进水水质计算472.3.1. 生活污水水质472.3.2. 工业废水水质472.3.3. 进水水质的确定482.4. 灌南城西污水处理厂出水水质的确定492.5. 灌南城西污水处理厂污染物去除率的确定502.6. 进出厂水质分析503. 污水收集系统设计513.1. 排水系统体制的确定513.2. 排水系统的布置形式523.2.1. 排水系统布置的原则与要求523.2.2. 排水系统布置形式的比选523.2.3. 设计计算要点533.2.4. 排水管网的计算534. 污水处理厂工艺设计544.1. 粗格栅544.1.1. 设计参数544.1.2. 设计计算554.1.3. 设备选型584.2. 进水泵房584.2.1. 设计参数584.2.2. 设备选型584.3. 细格栅594.3.1. 设计参数594.3.2. 设计计算594.3.3. 设备选型614.4. 旋流沉砂池624.4.1. 设计参数624.4.2. 设计计算624.4.3. 设备选型654.5. 配水井654.5.1. 设计参数654.5.2. 设计计算654.6. 奥贝尔氧化沟664.6.1. 设计参数664.6.2. 设计计算664.6.3. 设备选型754.7. 二次沉淀池784.7.1. 设计参数784.7.2. 设计计算784.7.3. 设备选型854.8. 紫外消毒渠854.8.1. 设计参数854.8.2. 设计计算854.9. 匀质池864.9.1. 设计参数864.9.2. 设计计算864.10. 污泥回流泵房874.10.1. 设计参数874.10.2. 设备选型874.11. 脱水机房884.11.1. 设计参数884.11.2. 设计计算884.11.3. 设备选型884.12. 构筑物高程布置904.12.1. 高程布置原则904.12.2. 高程计算905. 工程投资估算975.1. 污水收集系统投资估算（管道、泵站、倒虹吸）975.2. 污水处理厂造价估算985.2.1. 第一部分费用995.2.2. 第二部分费用1045.2.3. 第三部分费用1045.3. 污水处理造价合计1046. 参考资料104第三篇106英文翻译及小论文1061. 英文原文1062. 英文翻译1123. 小论文1151. Orbal工艺特点1152. Orbal氧化沟性能分析1152.1. 脱氮功能1152.2. 抗冲击负荷能力1162.3. 难降解有机物的去除1172.4. 污泥的性能1172.5. 节能性能1172.6. 结论117附表1 街区面积119附表2 管网流量计算120附表3 污水管道水力计算表125IV第一篇灌南城西污水处理工程初步设计说明书1. 概述1.1. 设计任务根据灌南县总体规划及相关设计资料进行灌南县城西污水处理工程的初步设计，具体内容包括：1) 污水管道系统设计；2) 污水处理厂设计，包括污水处理构筑物及污泥处理构筑物的设计。1.2. 设计依据1室外排水设计规范（GB500142006）；2城市排水工程规划规范（GB503182000）；3污水综合排放标准（GB89781996）；4城市污水处理厂污染物排放标准（GB189182002)；5污水排入城市下水道水质标准（CJ3432010）；6城市给水工程规划规范（GB5028298）；7城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准（CJJ3189）；8纺织染整工业水污染物排放标准（GB428792）；9给水排水制图标准（GB/T501062001）；10灌南县县城总体规划（19962010）；11灌南县县城总体规划图（2020年）；12灌南县县城建设用地平衡表；13 灌南县城气象资料、地震资料、水文及水文地质资料等。1.3. 区域概况灌南县位于江苏省的东北部，地处北纬3359至3427，东经11907至11948。东邻黄海，西接沭阳，南与涟水、响水二县为邻，北隔新沂河与灌云县相望。灌南县因地处灌河流域，位于灌云县之南而得名。灌南县属黄泛平原区，地势平坦。全境东西为71km，南北为30 km，全县总面积为1026.1 km2。其中，陆地面积762.8 km2，占总面积的74.36%；水域面积263.3 km2，占总面积的25.66%。地势西高东低，南高北低，由西南向东北逐渐倾斜，形状酷似放在黄海之滨的一把金钥匙。灌南县对外交通比较便利。204国道、宁连一级公路、淮高灌南省道、连新线纵穿南北；307沭陈线、306响秦线横贯东西，形成对外交通网络。航运自然条件得天独厚。盐河纵贯南北，灌河横穿东西，大小河渠密布似网，大都西南流向东北，汇入黄海。1.4. 自然条件1.4.1. 地形地貌灌南县城区地势平坦，西南部略高，地面标高在1.805.30m之间，盐河由南向北穿越而过，将城区分为东西两大片。灌南县城城区属于沙碱地区，地下水位在3.5m以下。地震烈度为6度设防区，属于华东地震区。1.4.2. 河流与水文特征灌南县地处灌河流域，县城西有周口河，东有郑于大沟，北有调度河，中心有盐河，在武障河处汇交。盐河在县城内的河底高程为-2.0-2.5m，常年水位2.5m，最低水位1.5m，县城内历史最高水位4.3m，涟水县城北的朱码闸作为上游的控制闸，设计流量218m3/s，最大过闸流量272m3/s，闸底高程2.0m。周口河的河底高程-1.1-1.4m，设计流量18.4m3/s，周口闸闸底高程-1.4m，最大过闸流量45.3m3/s，排涝水位上游3.4m，闸下3.18m，闸下历史最高水位4.3m。郑于大沟的河底高程在-1.00.5m之间，郑于闸闸底高程-0.5m，排涝水位上游3.2m，闸下2.3m，设计流量15m3/s，最大过闸流量29.5m3/s，闸下最高水位4.12m。1.4.3. 气候特征灌南县位于北温带南缘，是温暖带向亚热带过渡地区，属暖湿性季风气候，常年主导风向为东北及东南风，雨量充沛，降雨主要集中在每年的78月份，年平均降雨量949.9mm，年最大降雨量1295mm（1956年），最大日降雨量257mm（1959年8月31日），年平均温度13.8。年平均无霜期220天，年平均日照2434.5 h，最大冻土深度23cm，年平均气压1016.4mmHg。1.5. 给排水现状及规划现有的城市给排水现状及发展情况（城市排水体制，现有的排水管渠的布置、走向、断面的大小、结构型式、污水厂的位置、规模、处理程度、工艺流程等），工矿企业的给水和排水情况（供水量及其变化情况，工业废水及生活污水的水质、水量，废水的综合处理及利用情况），污水的回用可能，污泥的出路等资料。1.6. 工程建设的必要性和工程内容灌南县城西远期规划人口11.0万人，工业用地208.7公顷，其中以酿酒食品、机械铸造、纺织服装、木材建设、医药化工五类为支柱行业。污染水排放量大，污染物种类多。而且在该规划区域内并没有污水处理厂，污水均直接排入老六塘河和南六塘河，对河流污染严重。为了保护江河流域的生态环境，建设灌南县城西污水处理厂势在必行。2. 污水收集系统设计2.1. 排水体制的确定在城市和工业企业中通常有生活污水、工业废水和雨水。这些污水采用一个管渠系统来排除，或是采用两个或两个以上各自独立的管渠系统来排除。污水的这种不同排除方式所形成的排水体系称为排水管网系统的体制（简称排水体制）。排水体制一般分为合流制和分流制两种类型。1) 合流制排水系统。将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管渠内排除的系统。早期的合流制排水系统，是将排除的混合污水不经处理直接就近排入水体。后改造中常采用截留式合流制，即在临河岸边建造一条截留干管，截留混合污水，晴天或初降雨时所有污水都排送至污水处理厂，经处理后排放；当降雨量增加，混合污水的流量超过截留干管的输水能力之后，部分混合污水经溢流井溢出，直接排入水体。 2) 分流制排水系统。将生活污水、工业废水和雨水混分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排除的系统称为分流制排水系统。各种排水体制的对比见下表1-2-1和表1-2-2。表1-2-1 合流制与分流制优缺点对比项目合流制分流制环境保护将混合污水全部截留，从控制和防止水体污染来看较好，但建设费用增高；采用截留式合流制，水体仍然受到污染。初期雨水径流直接排入水体，造成污染，但也可以将初期雨水径流收集处理。续表1-2-1 合流制与分流制优缺点对比工程造价管网造价低，泵站及污水厂造价高，总费用低。管道造价高，泵站及污水厂造价低，总费用低。维护管理管道易产生沉淀，污水厂的水量变化大，运行管理复杂。管道不易发生沉淀，污水量变化小。表1-2-2 不同排水体制的综合比较名称环境保护维护管理工程造价适用范围直排式合流制最差最容易低一般不宜采用截流式合流制较好较难较高老城区旧体制改造完全分流制好难高新建城市、工矿企业不完全分流制较好较容易最低地形适宜、近远期结合半分流制最好最难最高经济发达、生活要求高灌南县城雨量充沛，降雨主要集中在78月份，年平均降雨量949.9mm，年最大降雨量1295mm,若采用合流制，雨天将大大增加污水厂的负荷，不利于污水厂的正常运行。灌南城西地区地势较平坦，西高东低、南高北低，且河网较为密集，雨水便于就近排放，故采用完全分流制排水体制。2.2. 污水管网设计2.2.1. 污水管网布置原则污水管网布置原则： 1) 根据城市整体规划，结合当地实际情况布置排水管网，并进行多方案技术经济比较； 2) 先确定排水区域和排水体制，然后布置排水管网，按照从干管到支管的顺排序进行布置；3) 充分利用地形，采用重力流排除污水和雨水，并使管线最短和埋深最小；4) 协调好和其他管道、电缆和道路等工程的关系，考虑好与企业内部管网的衔接；5) 规划设计要考虑到管道施工、运行和维护的方便；6) 规划要远近期结合，考虑发展，尽可能安排分期实施。2.2.2. 设计依据参考给水排水设计手册第二版第5册城镇排水，1.2.4.1管道系统布置的一般要求如下：1) 管道系统布置要符合地形趋势，一般宜顺坡排水，取短捷路线。每段管道均应划给适宜的服务面积。汇水面积划分除依据明确的地形外，在平坦地区要考虑与各毗邻系统的合理分担；2) 尽量避免或减少管道穿越不容易通过的地带和构筑物。当必须穿越时，需采取必要的处理或交叉措施，以保证顺利通过；3) 安排好控制点的高程。一方面应根据城市竖向规划，保证汇水面积内各点的水都能够排出，并考虑发展，在埋深上适当留有余地；另一方面又应避免因照顾个别控制点而增加全线管道的埋深。2.2.3. 污水管网水力计算方法污水管道水力计算的目的，在于合理的经济的选择管道断面尺寸、坡度和埋深。由于这种计算是根据水力学规律，所以称做管道的水力计算。根据前面所述，如果在设计与施工中注意改善管道的水力条件，可使管内污水的流动状态尽可能地接近均匀流。由于变速流公式计算的复杂性和污水流动的变化不定，即使采用变速流公式计算也很难保证精确。因此，为了简化计算工作，目前在排水管道的水力计算中仍采用均匀流公式。2.2.4. 施工方法的选取及管材的选用本设计确定管道施工的方法有：大开挖、支护开挖、顶管和围堰施工几种形式。通过技术经济分析决定：2m以下管道敷设采用大开挖；26m采用支护开挖；6m以上采用顶管施工。管道穿河涌（宽540m)采用围堰施工。要求管材按50年寿命考虑，原则上不采用混凝土管。1) 开挖施工的管材选择。开挖施工的重力流管段原则上考虑PVC-U管、HDPE管、RPM管。d500mm的管道，HDPE管性能和经济上具有优势，所以 d500mm采用HDPE管。d800mm的管道，RCP管在性能和经济上都具有优势，故d800mm采用钢筋混凝土衬胶管。2) 顶管施工管材选择。在埋深较大（6m）时，采用顶管施工，RCP管耐压性好，能承受较大外压，且顶管施工技术要求低，故采用钢筋混凝土衬胶管。3) 压力管材选用。对于压力管，目前采用较多的是钢管、RMP管等。考虑提升泵站水泵扬程较高，内压较大，故选用钢管，但应做好防腐措施。4) 倒虹吸管材选用。工程设计沿途管线需穿越两处河涌。一般埋深小于河涌沟底时采用倒虹吸管过河的形式。倒虹吸管主要考虑抗浮性和防渗性能。钢管、PCP管和RPC管抗浮性能都较好，但PCP管防渗性能较差，RCP管管节较短，故采用钢管。2.2.5. 污水管网系统方案2.2.5.1. 管网布置常见的排水系统形式主要有正交式、平行式、分区式、分散式和环绕式五种。参考设计资料，灌南城西的地形地貌特征是城区地势平坦，西南部略高，地面标高在1.83.50m之间，南六塘河由南向北穿越而过，将城区分为东西两大片。该区域坡度较小，无明显分水线，故可划分为一个排水区域。街道支管布置在街区地势较低一侧的道路下；干管基本与等高线垂直布置；主干管则沿南六塘河西侧河岸平行布置，基本与等高线平行，整个系统呈正交式布置。污水处理厂位于老六塘河东侧，南六塘河西侧，尾水排入老六塘河。各种排水系统布置形式的比选见表1-2-3。表1-2-3 几种排水系统布置形式的特点名称特点适用范围正交式干管长度短，管径小，污水排出快地形平坦，略向一边倾斜的地区平行式可避免干管坡度过大地形倾向河道，坡度较大的地区分区布置有2套以上独立的管道系统，充分利用地形排水，节省能源地形高低起伏，相差较大的地区结合灌南城西的地形等因素，将排水管网的主干管设置在广州路，自南向北接入污水处理厂。另外，沿育才路、人民路、湖南西路和四川西路设置四条干管。2.2.5.2. 工程量管网工程工程量主要由开挖工程量、顶管工程量、中途提升泵站工程量组成。1) 开挖工程量开挖工程量见表1-2-4表1-2-4 开挖工程量管径管长（m)材料DN40016004塑料DN5009064塑料DN600911塑料DN700638塑料DN8001705钢筋混凝土DN10001217钢筋混凝土2) 顶管工程量顶管施工工程量包括管道穿越河流施工，长距离埋深大于6.0m的管道施工。顶管施工工程量见表1-2-5。表1-2-5 顶管施工工程量管径管长（m)材料DN600983塑料DN800455钢筋混凝土3) 中途提升泵站在广州路上设置两座提升泵站，泵站1设计流量175.63L/s，提升高度5.20m；泵站2设计流量218.92L/s，提升高度3.60m。4) 倒虹吸在南六塘河上设置2个倒虹吸。3. 污水处理厂设计3.1. 规模和处理程度的确定3.1.1. 污水量预测1) 综合生活污水量由于缺乏公共建筑资料，本设计采用城镇综合生活用水定额作为当地用水定额。参考室外给水设计规范（GB500142006）、江苏省城市生活与公共用水定额（苏城建2006452号），居民生活污水定额和综合生活污水定额应根据当地采用的用水定额，结合建筑内部给排水设施水平和排水系统普及程度等因素确定。可按当地相关用水定额的80%90%采用。取q=240L/（d人）。经计算后可得：近期Q生活平均=1.283万m3/d=148.50L/s；远期Q生活平均=2.352万m3/d=272.22L/s。2) 工业污水量 根据灌南县县城总体规划（1996-2010）、灌南县县城总体规划图（2020年）得知，近期工业用地面积F=100.5ha；远期工业用地面积F=208.7ha。灌南县工业企业主要以纺织、印染为主，根据城市排水工程规划规范（GB50318-2000）确定工业废水转化率n4=0.7；工业用水回用率，根据中国江苏网的报导，目前灌南县的工业用水回用率达到47.8%，确定远期工业用水重复利用率为n3=70%，工业用水收集率n5=100%，考虑地下水渗入率=10%。经计算后可得：近期Q工业平均=0.606万m3/d=70.14L/s；远期Q工业平均=0.723万m3/d=83.68L/s。3) 仓储污水量 根据城市给水工程规划规范（GB50282-98）相关规定经计算可得 Q仓储平均 =0.065万 m/d=7.48L/s 4) 总水量Q及污水厂设计规模 污水厂设计水量为3.140万m3/d，最高日最高时水量为4.58万m3/d，设计规模为3.0万m3/d。3.1.2. 水质的确定1) 进水水质根据室外排水设计规范（GB50014-2006）城镇污水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。无调查资料时，可按下列标准采用：1 生活污水的五日生化需氧量可按每人每天 2550g计算；2 生活污水的悬浮固体量可按每人每天 4065g计算；3 生活污水的总氮量可按每人每天 511g计算；4 生活污水的总磷量可按每人每天 0.71.4g计算；5 工业废水的设计水质，可参照类似工业的资料采用，其五日生化需氧量、悬浮固体量、总氮量和总磷量，可折合人口当量计算。考虑该地区水源充足，给水定额较高，本设计中取生活污水 BOD5=31g/(人d)；COD=54g/（人d） (BOD5/COD=0.58)；SS=50g/(人d)；TN=7g/（人d)；TP=1.0g/(人d)。参考污水排入城镇下水道水质标准(CJ343-2010)中相关规定，根据4.2.1下水道末端污水处理厂采用二级处理时，排入城镇下水道的污水水质应符合B等级规定。灌南县城西污水处理厂进水水质见表1-3-1。表1-3-1 灌南城西污水处理厂设计进水水质项目BOD5CODSSTNTPKNNH3N指标（mg/L）20032328443.05.731.016.22) 出水水质污水处理厂厂址位于老六塘河东侧，南塘河西侧，尾水排放入老六塘河。根据江苏省地表水域功能区划分，老六塘河为类水体。 根据地表水环境质量标准（GB3838-2002）可知污水处理厂出水可执行城镇污水处理厂污染物排放标准（GB8978-1996）中一级 B 标准，本设计中，污水处理厂采用严于城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级 B 标准，设计污水处理厂出水水质如表1-3-2所示：表1-3-2 设计污水处理厂出水水质项目 BOD5 COD SS TNTP指标（mg/L） 20 60 20 20 1 3.2. 污水处理厂的工艺选择3.2.1. 污水处理厂进出水水质灌南城西污水处理厂主要水质去除率如表1-3-3。表1-3-3污水处理厂污染物去除率项目 BOD5 COD SS TNTP进水指标（mg/L）200323284 43.05.7出水指标（mg/L） 20 60 20 20 1去除率（%） 90.00 81.4292.9653.4982.461) 可生化性BOD5和COD是污水生物处理过程中常用的两个水质指标，用BOD5/COD值评价污水的可生化性是广泛采用的一种最为简单的方法，一般情况下，BOD5/COD值越大，说明污水可生物处理性越好，综合国内外的研究成果，可以参照表1-3-4中所列的数据来评价污水的可生物降解性能。表1-3-4 污水可生化性评价参考数BOD5/COD0.450.30.450.20.335时，即可认为污水有足够的碳源供反硝化菌利用，本工程TN为43mg/L，BOD5/TN=4.65,属于碳源较充足的污水。3) 可生物除磷性BOD5/TP指标是鉴别能否采用生物除磷的主要指标，一般认为，较高的BOD5负荷可以取得较好的除磷效果，进行生物除磷的低线是BOD5/TP=20，有机基质不同对除磷也有影响。一般低分子易降解的有机物诱导磷释放的能力较强，高分子难降解的有机物诱导磷释放的能力较弱。而释放得越充分，其摄取量也就越大，本工程BOD5/TP=35.09，可以采用生物除磷工艺。根据以上分析，灌南城西污水处理厂可以采用生物脱氮除磷工艺。3.2.2. 污水处理工艺比选生物处理方法主要有活性污泥法和生物膜法，其中生物膜法处理城市污水，在国内尚需积累经验，处理规模不宜过大，约5 104m3/d左右为宜；活性污泥法是当前国内外城市污水厂采用的主流方法，有着丰富的管理运行经验和有关技术资料，且能有效地去除城市污水中的主要污染物质，故选择活性污泥法作为本设计生化主体。一般而言，在采用活性污泥法的污水处理厂中，不同的污染物是以不用方式去除的。污水中BOD、COD、SS通过微生物的吸附、分解，经过二沉池的沉降都能得到很好的去除。而脱氮过程需要在较低的污泥负荷，较长的泥龄下才能取得很好的效果；除磷过程则需要在厌氧/好氧交替的条件下，较短的污泥龄下进行。故生物脱氮除磷是污水处理工艺的关键。灌南城西污水处理厂污水浓度较低，对氮磷，尤其是磷的去除要求较高。AB法是在传统的两段活性污泥法(初沉池+活性污泥曝气池)和高负荷活性污泥法的基础上提出的一种新型的超高负荷活性污泥法生物吸附氧化法。该法特别适用于处理浓度较高、水质水量变化较大的污水，但是缺少脱氮除磷的环节，故不适合本厂。A/O法由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低；而且若要提高脱氮效率必须加大内循环比，因而加大运行费用；此外，内循环液来自曝气池，含有一定的DO，使A段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到90。因此A/O法不适宜采用。SBR工艺单池容积较小，在处理规模较大的废水时需要的构筑物较多，工艺对自动化要求较高，适用于规模较小的污水处理厂。综上所述，结合本设计的水质水量与出水要求，主要比选A2/O工艺与氧化沟工艺。1) A2/O工艺介绍A2/O工艺，是在70年代由美国的一些专家在厌氧好氧法脱氮工艺基础上开发的，旨在开发一项能够同步脱氮除磷的污水处理工艺。其优点是：(1)系统简单且可满足同步脱氮除磷工艺；(2)总的水力停留时间少于其他同类工艺；(3)在厌氧（缺氧）、好氧交替运行的条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀之虞；(4)污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效；(5)运行费用低。但该工艺也存在着一些不足：(1)脱氮除磷效果难以提高；(2)生化池进入二沉池需要保持一定浓度的溶解氧，既要防止厌氧释磷，又要防止氧浓度高回流时对缺氧段产生干扰。2) 氧化沟工艺介绍氧化沟(Oxidation Ditch)又称为连续循环式反应器，是活性污泥法的一种变型，属于延时曝气活性污泥法。我国于20世纪80年代开始引进和研究这项技术，现已应用于城市污水以及石油废水、化工废水、造纸废水、印染废水和食品加工废水等工业废水处理之中。该工艺与传统活性污泥法相比有如下特点：(1)具有推流式和完全混合式的特点，可有力地克服短流和提高缓冲能力；(2)具有明显的溶解氧浓度梯度，有利于形成硝化反硝化的生物处理条件；(3)功率密度不均匀分配有利于氧的传质、液体混合和污泥絮凝，整体功率密度较低，节省能源；(4)工艺流程简单，构筑物少，便于管理。但该工艺也存在一定不足：(1)占地面积大；(2)污泥易沉积由于氧化沟一般都采用表面曝气器，且呈现不均匀分布，这样就产生的不同的能量分区，在低能量区就会因混合液缓慢流容易形成污泥沉积；(3)易产生浮泥和漂泥。3) A2/O工艺与氧化沟工艺对比A2/O工艺与氧化沟工艺对比见表1-3-5表1-3-5 工艺对比工艺名称特点缺陷分点进水倒置A2/O工艺1.加强了系统的脱氮能力；2.节省了投加碳源的费用，并可以获得较高的C/N比，保证了充分的反硝化；3.除磷效果加强；4.采取厌氧、缺氧倒置，避免了回流污泥中携带的硝酸盐、溶解氧对厌氧区的不利影响。1.工艺流程较复杂，需要考虑多点进水的配水设计；2.由于内、外回流经过厌氧区，相对降低了厌氧区的停留时间。取消混合液回流的A2/O工艺1.回流污泥首先同原水混合形成一个缺氧区，反硝化细菌利用原水中的有机物为碳源进行反硝化；2.对有机物和氮的去除效果同传统A2/O工艺的相当，而除磷效果较优。1.污泥回流比过大并不经济；2.好氧区的反硝化作用如何量化、TN去除率的确定及反硝化效率的控制较难。Orbal氧化沟1.具有推流式和完全混合式两种流态的优点；2.具有较好的脱氮功能，即使在不设回流的条件下，也能获得较好的脱氮效果；3.以较为节能的方式获得较稳定的处理效果；4.有较高的充氧能力效率。设计建造不合理时会在氧化沟中发生沉淀现象。续表1-3-5 工艺对比Carrousel氧化沟1.工艺稳定可靠，控制简单，对C、N、P具有很高的去除率；2.在处理城市污水时不需设初沉池；3.污泥稳定，不需消化可直接干化；4.池壁共建，减少占地，降低造价；1.负荷低，池深浅，占地面积大，能耗高；2.容积及设备利用率不高，能耗高。3.水力条件复杂，内回流不易控制，可控性不强，运行调节不灵活。OCO氧化沟1.工艺占地小，土建投资低；2.操作灵活，可按A2/O或A/O工艺运行，脱氮除磷效率高；3.可不设初沉池；4.污泥浓度高，负荷低，剩余污泥少。工艺过分依赖自动控制，操作管理和维修复杂。1 预选方案一：倒置A2/O工艺传统A2/O法处理生活污水存在氮、磷难以同时获得较高的去除率。倒置A2/O工艺将传统A2/O工艺中的厌氧和缺氧环境倒置，形成缺氧/厌氧环境。污水在缺氧池和厌氧池分点进水，缺氧区内循环污泥中的硝酸盐、残余的溶解氧在反硝化菌的作用下进行反硝化反应，实现了前置脱氮。在厌氧区，聚磷酸菌将污水中的碳源转化为储能物质，积聚吸磷动力。在好氧区，有机物进一步被降解，硝化菌将氨氮转化为硝酸盐氮，同时聚磷酸菌过度吸磷。从而达到较高的同步脱氮除磷的效率。图1-1倒置A2/O工艺流程采用此工艺的污水厂有：a. 西安市第四污水处理厂西安市第四污水处理厂一期设计处理能力为25104 m3/d，污水处理采用倒置A2/O+液氯消毒工艺，污泥处理采用二级厌氧消化+离心脱水工艺。污水处理流程：进水控制井粗格栅污水提升泵房细格栅曝气沉砂池平流式初沉池生物反应池配水井二沉池接触消毒池出水排入渭河。自2008年10月运行以来，对NH3一N、TN、COD、SS的处理效果稳定，且具有较好的抗冲击负荷能力，运行稳定时出水水质除TP浓度外均可达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)的一级B标准。西安市第四污水处理厂详细参数如下表1-3-6表1-3-6 西安市第四污水厂进、出水水质项目CODNH3-NTNTPSS进水187.9464.1827.7351.6449.3773.723.687.02110660出水12.938.2016.2015.923.60.624.33319b. 常州丽华污水处理厂丽华污水厂总处理规模为2.0104m3/d ，目前实际进水量为1.71.8104m3/d 。现有一、二、三期工程都采用倒置A/A/O工艺。一、二期程原为传统活性污泥工艺，三期工程原为 A2/O 工艺，改造后运行参数如下：进水流量为1104m3/d 左右，BOD污泥负荷为 0.0560.12kgBOD/(kgMLSSd) ，泥龄为15.0d，MLSS为4.0g/L，污泥回流比100 %。监测结果表明各项出水指标均达到一级B标准。2 预选方案二：Orbal氧化沟氧化沟自20世纪50年代发明以来，由于其结构简单、运行操作简便和稳定的处理效果，在世界各地被广泛研究与应用。Orbal氧化沟可以看作是由3个Passver型氧化沟串联组成的多级氧化沟，典型的orbal氧化沟是多沟式椭圆犁结构，污水直接进入到外沟，通过水下输入口连续依次进入到中沟和内沟，每一条沟道都是一个闭路连续循环的完全混合反应器，污水在每条沟道中都循环了数百次，最后污水通过内沟流入二沉池，进行同液分离，剩余污泥刚流到外沟Orbal氧化沟在降解有机物的同时，可以去除氮磷等营养物，并且剩余污泥已经好氧稳定，无需再进行污泥消化处理，对污泥的后处理要求简单，特别适合我国国情。采用此工艺的污水厂有：a. 许昌市污水处理厂许昌市污水处理厂二期工程是国家淮河流域治理的重点项目，设计处理规模为8104m3/d,于2008年12月底建成。目前已通水运行一年有余，出水水质稳定达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB189182002）的一级A标准。详细参数见下表1-3-7所示。表1-3-7 许昌市污水处理厂实际进、出水水质项目BOD5CODSSNH3NTP实际进水/(mgL-1)210423262286.5实际出水/(mgL-1)812时)。六安市城北污水处理厂进出水参数见下表1-3-10。表1-3-10 六安市城北污水处理厂进、出水水质项目BOD5CODSSNH3-NpH实际进水/(mgL-1)170.0347.0204.546.257.70实际出水/(mgL-1)2568.630.721.667.42去除率%85.380.28553.24) 工艺选择综上比较，采用Orbal氧化沟工艺更适合于本设计，理由如下：1 奥贝尔氧化沟工艺处理效果好，运行稳定，操作控制灵活、方便、相对于卡罗塞尔氧化沟更加节能，容积利用率更高，不仅对有机物有较高的去除率，TN的去除率亦超过90%。与分点进水倒置A2/O工艺相比，工艺更加简单。2 奥贝尔氧化沟特有的DO为0-1-2的分布是获得较好脱氮效果的关键所在。测试结果证明，第一沟中所形成的缺氧、好氧区域在“同时硝化/反硝化”中起主导作用，在外沟中已完成100%的硝化和85%以上的反硝化。3 奥贝尔氧化沟工艺具有很强的抗高浓度废水冲击负荷能力。3.2.3. 配套工艺选择1) 格栅及提升泵房格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、木屑、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行。不同类型的格栅除污机比选见下表1-3-11。表1-3-11 不同类型格栅除污机的比较名称适用范围优点缺点链条回转式多耙格栅除污机深度不大的中小格栅，主要清除长纤维，带状物等生活污水中的杂物1 构造简单，制造方便2 占地面积小1 杂物易于进入链条和链轮之间，容易卡住2 套筒滚子链造价较高高链式格栅除污机深度较浅的中小型格栅，主要清楚生活污水中的杂物、纤维、塑料制品等废弃物1 链条链轮均在水面上工作，易维修保养2 使用寿命长1 只适应潜水渠道，不适用超越耙臂长度的水位2 耙臂超长啮合力差，结构复杂背耙式格栅除污机深度较浅的中小型格栅，主要清除生活污水中的杂物耙尺从格栅构面插入，除污干净栅条在整个高度之间不能有固定的连接，有耙齿夹持力维持栅距，刚性较差，适用于浅水渠道