污水处理厂工程可行性研究报告

目  录

前  言..................................... 1

第一章  概述 .....................................2

1.1工程概况 .....................................2

1.2编制原则 .....................................2

1.3编制依据 .....................................2

1.4采用的主要规范和工程设计标准 .....................................3

第二章  工程背景..................................... 5

2.1自然环境概况 .....................................5

2.2 社会环境概况 .....................................8

2.3 城市供水现状及规划 .....................................13

2.5污水排放的危害及工程建设的必要性和迫切性......................... 16

2.6 城区生活污水和工业废水的控制措施 .....................................18

2.7 项目的建设条件..................................... 20

第三章  污水处理厂建设规模及处理程度的确定 ...................21

3.1 污水处理厂建设规模..................................... 21

3.2污水水质及处理程度..................................... 22

第四章  污水处理厂工艺设计方案的选择 .....................................25

4.1 污水处理工艺 .....................................25

4.2污泥处理工艺 .....................................36

4.3污泥最终处置 .....................................39

4.4工艺方案比较及其说明 .....................................40

第五章  污水处理厂推荐方案工艺设计 ................................47

5.1 污水处理厂址的选择..................................... 47

5.2 设计水量及水质 .....................................47

5.3 工程分期与分组..................................... 48

5.4 构筑物工艺设计..................................... 48

第六章  建筑、绿化及结构设计 .....................................65

6.1  建筑及绿化设计 .....................................65

6.2  结构设计..................................... 67

第七章 电气、仪表及自控设计 .....................................75

7.1电气工程设计 .....................................75

7.2仪表、计算机自动控制设计..................................... 78

第八章 通风设计..................................... 89

8.1机械设计 .....................................89

8.2 通风设计..................................... 89

第九章 节能设计..................................... 90

9.1节能措施..................................... 90

9.2节能效果 .....................................90

第十章 环境保护 .....................................91

10.1设计依据 .....................................91

10.2环境保护范围..................................... 91

10.3主要污染源及污染物分析..................................... 92

10.4项目建设引起的环境影响及对策..................................... 93

第十一章 劳动安全卫生及消防 .....................................98

11.1设计依据..................................... 98

11.2主要危害因素分析 .....................................98

11.3安全卫生防范措施 .....................................100

11.4消防 .....................................101

第十二章  污水处理厂组织机构及人员编制 ..........................104

12.1 组织机构..................................... 104

12.2 人员编制..................................... 105

12.3 技术管理 .....................................106

第十三章  工程进度及项目招标方案..................................... 107

13.1 工程进度概述..................................... 107

13.2 厂址准备..................................... 107

13.3城市污水系统完善及工业废水预处理 .....................................107

13.4工程项目实施 .....................................107

13.5工程项目招标方案 .....................................112

第十四章  投资估算 .....................................113

14.1 工程投资估算编制说明..................................... 113

14.2工程投资 .....................................115

14.3工程投资估算..................................... 115

14.4主要材料用量 .....................................115

14.5资金筹措及投资使用计划 .....................................116

第十五章  工程经济分析 .....................................117

15.1说明及基本参数 .....................................117

15.2财务经济评价 .....................................118

15.3不确定性分析 .....................................119

15.4财务分析结论 .....................................120

15.5综合评价..................................... 121

第十六章  工程风险分析 .....................................122

16.1污水处理厂风险影响预测 .....................................122

16.2污水处理系统维修风险........................................ 122

第十七章 结论..................................... 123

第十八章 建议 .....................................125

第十九章 主要构(筑)物、设备材料表 .....................126

 

第四章  污水处理厂工艺设计方案的选择

4.1 污水处理工艺 

作为市政基础设施的重要组成部分和水污染控制的关键环节, 城市污水处理厂的建设和运行意义重大。由于污水处理厂工程的建设和运行不但耗资较大,而且受多种因素的制约和影响，其中处理工艺方案的优化选择对确保污水处理厂的运行效果和降低运行费用最为关键，因此有必要根据确定的标准和一般原则，从总体优化的观念出发，结合设计规模、污水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择切实可行、经济合理的处理工艺方案，经全面技术经济比较后,优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。

阳江市城南污水处理厂工艺方案确定将遵循以下的选择原则：

1、认真贯彻国家关于环境保护的方针和政策，使设计符合国家的有关法规、规范。经处理后排放的污水水质符合国家和地方的有关排放标准和规定，符合环境影响评价的要求。

2、在阳江市城区城市总体规划的指导下进行方案设计。

3、积极稳妥地引进、采用先进的污水处理和污泥处理的新工艺、新技术和新材料。

4、优先采用集约度高的污水处理工艺，以便实现模块化设计，以利于污水处理厂的分期建设和扩展。

5、采用处理效果稳定，工艺流程先进、成熟、可靠、简洁，运行管理方便的处理工艺。

6、采用先进的节能技术，降低污水处理厂的能耗及运行成本。

7、为了提高污水处理厂的管理水平，实现科学现代化管理，充分考虑我国国情，采用先进、可靠的自动化控制技术及仪表监测系统，以保证污水处理工艺运行在最佳状态，尽可能减轻工人的劳动强度。

8、充分利用现有地形，对污水处理厂总图合理布局，尽量减少占地。

选择合适的污水处理工艺，不仅可以降低工程投资，还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，保证出厂污水水质。

根据上一章对污水水质的分析，本工程要求的污水处理程度较高，对BOD5、SS、NH3-N、TN、PO4-P去除率要求分别达到83%、87%、73%、56%和75%以上，因此，应考虑除磷脱氮二级生化污水处理工艺。本工程的污水处理工艺选择充分考虑污水量和污水水质以及经济条件和管理水平，优先选用技术先进、安全可靠、低能耗、低投入、少占地和操作管理方便的成熟处理工艺。下面将对各种工艺的特点进行论述，以便选择切实可行的方案。

4.1.1  常规的二级处理工艺

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4-1。

图4－1（略）

从表4-1可见，二级活性污泥法的处理效率最高，但常规二级处理工艺仅能有效地去除BOD5、COD和SS，而对氮的去除仅为10～20%，磷的去除率仅为12～19%，本工程对磷和氮的去除要求较高，必须采取污水除磷脱氮工艺。

在常规二级活性污泥法中，不同的污染物是以不同的方式去除的。

⑴ SS的去除

污水中SS的去除主要靠沉淀作用。污水中的无机颗粒和大直径的有机颗粒靠自然沉淀作用就可去除，小直径的有机颗粒靠微生物的降解作用去除，而小直径的无机颗粒（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。

污水厂出水中悬浮物浓度不仅涉及到出水SS指标，出水中的BOD5、COD等指标也与之有关。这是因为组成出水悬浮物的主体是活性污泥絮体，其本身的有机成分就很高，因此较高的出水悬浮物含量会使得出水的BOD5、COD、氮、磷均增加。因此，控制污水厂出水的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，例如采用适当的污泥负荷以保持活性污泥的凝聚及沉降性能、采用较小的二次沉淀池表面负荷、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等。在污水处理方案选用合理、工艺参数取值合适和单体设计优化的条件下，完全能够使出水SS指标达到20mg/L以下。

⑵ BOD5的去除

污水中BOD5的去除是靠微生物的吸附作用和代谢作用，然后对污泥与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，将另一部分有机物进行分解代谢以便获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降解有机物）直接进入细胞内部被利用，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，因此，可以使处理后污水中的残余BOD5浓度很低。根据国外有关设计资料，在污泥负荷为0.3kg BOD5/kgMLSS.d以下时，就很容易使得出水BOD5保持在20mg/L以下。

⑶ COD的去除

污水中COD去除的原理与BOD5基本相同。

污水厂出水中的剩余COD，即COD的去除率，取决于原污水的可生化性，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/COD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COD值可以控制在较低的水平。而成分主要以工业废水为主的城市污水，或BOD5/COD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COD会较高，要满足出水COD≤60mg/L有一定的难度。

阳江市城南污水处理厂进水BOD5/COD比值为0.48, 污水的可生化性较好，采用二级处理工艺完全能使出水COD≤60mg/L。

4.1.2 污水除磷工艺

污水除磷主要有生物除磷和化学除磷两大类。对于城市污水一般采用生物除磷为主，必要时辅以化学除磷，以确保出水的磷浓度在标准以内。

4.1.2.1 化学除磷

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。固液分离可单独进行，也可与初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初沉池前，形成的沉淀物与初沉污泥一起排除；同步沉淀的药剂投加点设在曝气池中、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：

可见，铁盐和铝盐均能与磷酸根离子(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。

化学除磷方法的产泥量将增加，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/kgA1，除此之外，还要考虑附带的其它沉淀物，因此，在实际应用中按每千克用铁量产生2.5kg污泥或每千克用铝量产生4.0kg污泥来计算泥量。

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。

4.1.2.2 生物除磷基本原理

从六十年代开始系统地进行了除磷的物化处理方法研究，结果认为物化法的缺点是耗药量大、污泥多、运行费用高等。因此，城市污水厂一般不推荐采用。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除磷。我国从八十年代开始研究生物除磷技术，在八十年代后期逐步实现工业化流程。目前，常用的生物除磷工艺有A/O法、氧化沟法等。

⑴ 生物除磷基本原理

生物除磷是利用污水中的聚磷菌在厌氧条件下，受到压抑而释放出体内的磷酸盐，产生能量用以吸收快速降解有机物，并转化为PHB（聚β羟丁酸）储存起来。当这些聚磷菌进入好氧条件时就降解体内储存的PHB产生能量，用于细胞的合成和吸收磷，形成含磷量高的污泥，随剩余污泥一起排出系统，从而达到除磷的目的。

影响生物除磷的因素是要有厌氧条件（DO=0），同时要有可快速降解的有机物，即BOD5/P比值恰当。同时，希望含磷污泥尽快排出系统，以免污泥中的磷又返回到液体中。

按照上述原理，要进行除磷，必须具备厌氧/好氧过程，若在生物脱氮系统前再设置一个厌氧池，这样就形成A/O系统，即厌氧——好氧系统。

根据阳江市污水处理厂的设计进水水质和要达到的出水水质标准，本工程最合适的处理工艺是生物除磷工艺，在满足生物除磷要求的前提下，BOD5、COD和SS的去除都可以满足排放标准要求。

⑵ 本工程采用生物除磷工艺的可行性

BOD5：N：P的比值是影响生物除磷的重要因素，磷的去除率随着BOD5/P比值的增加而增加。