汪清縣縣城污水處理工程可行性研究報告 總論PAGEPAGE214總論項目背景項目名稱項目名稱：汪清縣縣城污水處理工程。項目地點及建設單位概況項目地點：汪清縣西北部，汪清河鐵路大橋下游北岸，汪牡公路的出口處。建設單位：汪清縣綠潔環境衛生服務有限公司。汪清縣綠潔環境衛生服務有限公司成立于2005年7月，注冊地址為汪清縣汪清鎮汪清街655號，企業類型為有限責任公司，張長生為法人代表，注冊資金為50萬元人民幣，其構成為：陳維順出資人民幣30萬，陳占海出資20萬。現有員工60人，其中10人為專業技術人員，主要經營為城市衛生、保潔、垃圾處理、污水處理。有能力承擔大規模的城市建設相關工作。規劃期限本工程近期規劃年限為2013年，遠期規劃年限為為2020年。工程內容1、城市建設污水管網48.332、建污水處理廠一座，設計總規模：5萬m3/d。其中近期工程建設規模2.5萬m3/d，污水處理廠出水達到GB18918-2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中一級標準的B主要經濟技術指標工程估算總投資為12984.29萬元。財務評價成果表序號指標名稱單位指標行業標準指標備注1總投資萬元12984.292污水銷售價格元/噸2.73營業收入萬元2463.75各年平均值4稅金及附加萬元各年平均值5投資利潤率%5.906投資利稅率%7資本金利潤率%13.168國外借款償還期（年）年包括建設期9國內借款償還期（年）年12包括建設期10利息備付率1.711.00投產第一年11償債備付率1.651.00投產第一年12資產負債率（建設期初）%67.2113資產負債率（計算期末）%0.2414財務內部收益率%7.785.00%15財務凈現值萬元3237.916投資回收期年11.5817所得稅前財務內部收益率%9.855.00%18所得稅前財務凈現值萬元5913.5219所得稅前投資回收期年10.2020資本金財務內部收益率:%9.455.00%21資本金財務凈現值萬元3152.4522盈虧平衡點%61.8623盈虧平衡點(以產量表示）萬平米564.45編制依據及主要資料《汪清縣城市總體規劃》說明書及附圖；《汪清縣國民經濟和社會發展第十個五年計劃文件匯編》；《汪清縣城地形圖》；汪清縣城排水現狀及規劃圖；《室外排水設計規范》GB50014-2006；《室外給水設計規范》GB50013-2006；《給水排水管道工程施工及驗收規范》GB50268-2008；項目概況地理位置汪清縣位于吉林省東部，延邊朝鮮族自治州的北部。地理坐標東經129°05′至130°56′，北緯43°06′至44°03′。東西長約152Km，南北寬約108Km，幅員9016Km2。東鄰琿春市，南部與延吉市和圖們市相鄰；西部與敦化市交界，東北與黑龍江省的寧安、穆棱、東寧三縣為鄰，位于吉林省東部與黑龍江省聯系的重要通道上。縣城（汪清鎮）據州府延吉88Km（公路里程）距省會長春542Km（鐵路里程）。城市性質汪清縣政府在“十一五”規劃中明確指出要“要堅持走新型工業化道路，以工立縣”。汪清縣擁有雄厚的資源，森林面積78.80萬Km2，年可提供商品木材70萬m3；盛產木耳，年產量近千噸，居延邊州之首；礦產資源豐富，各種金屬和非金屬礦產都具備一定的規模，尤其是石灰石儲量2億噸左右，被譽為“石灰石之鄉”，油頁巖的儲量在全省也較著名，已探明油頁巖1.47億噸。雄厚的資源為汪清縣發展工業提供了先天的條件。隨著人民生活水平的日益提高、生態環境意識的逐步加強，市場對綠色、天然、健康的需求空前高漲。汪清有其獨特的自然資源，主要野生植物有人參、黨參、貝母、桔梗、蕨菜、榛子、山楂等700多種，元蘑、松茸、木耳、猴頭等數十種食用菌類，發展綠色天然產業有其特有的優勢和廣闊的發展空間。以工業集中區為載體，發展壯大農畜產品加工、林產品加工、綠色食品加工等產業，形成特色加工優勢。按照“循環經濟”的要求，把工業集中區建設成新型工業化的中心區和示范區。選擇污染少、能耗低、關聯度高、效益好的項目進入園區，推進企業聚集，把工業集中區培育成為發展中小企業的“孵化器”，目前我省大力開展“工業集中區”建設，汪清縣也應該抓住這一契機，爭取招商和引資，以東光電子、博維醫藥、申聯食品、延邊大氣、德全水泥、丹華山珍等企業為龍頭發展一些適合汪清地理環境的產業，爭取高效益，使汪清縣經濟邁上新的臺階。汪清縣是一個資源大縣，地處長白山系，四周群山環繞，中間為河谷平原，群山河谷之間為起伏的丘陵，全縣地貌大體呈北高南低之勢。有豐富的森林資源、水力資源，為汪清發展旅游業提供了重要的物質基礎。這些資源都有很強的獨特性，大都保留了未經雕飾的原始風貌，如：滿天星水庫、明月溝水庫、春陽水庫、四方臺、吊水湖、毛公像、林場天然林及濃郁的朝鮮族民俗文化等。汪清縣是作為朝鮮族聚居地，朝鮮族民俗文化極其獨特，風俗風情極為濃厚，被文化部命名為“象帽舞之鄉”。目前縣域內有國家級保護單位一處、州級一處、縣級7處。充分發揮好地方優勢，把握好機遇，打造一批自然生態旅游區，依托滿天星國家級森林公園和朝鮮族民俗特色，重點發展自然風光游和朝鮮族民俗游、紅色旅游、以及森鐵專線等，旅游業將成為汪清經濟發展的一個新的亮點。自然條件1、地形地貌汪清縣屬于長白山系，四周群山環繞，中間為河谷平原，群山河谷之間為起伏的丘陵，全縣地貌大體呈北高南低之勢。境內既有構造地貌，又有河谷地貌，哈爾巴嶺從西南向東北蜿蜒拓展，其支脈有磨盤山、四方山、老松嶺、老爺嶺等，其地形以山區半山區為基本特征。老爺嶺海拔1447m，從東南走向西北，貫穿全縣，為全縣最高峰，支脈向四外擴展。境內海拔800m以上的山峰有25座。全縣地貌有7大類型。中山：海拔高程在1100m以上，出現明顯的垂直帶，面積有12447.21萬m2，占總土地面積的1.4%；低山：海拔高程在500-800m，相對高差大于200m，山坡坡度較陡，面積有634884萬m2，占總土地面積的70.6%；高原：海拔高程800m以上，相對高差在50m以下，面積有66459萬m2，占總土地面積的7.4%；丘陵：海拔高程500m以下，相對高差在200m以下，面積有43507萬m2，占總土地面積的4.8%；臺地：海拔高程500-800m，地面坡度小于8度，面積有63130萬m2，占總土地面積的7.0%；溝谷地：平地寬度小于400m，平均坡度大于3度，面積46731萬m2，占總土地面積的5.2%；河谷平地：地面坡度均小于3度，平地寬度大于400m，面積32256萬m2，占總土地面積的3.6%。2、氣象條件汪清縣地處中溫帶濕潤溫涼季風氣候區，四季分明，大陸性季風氣候特征明顯。春季溫度變化較大，冷暖干濕無常，多偏西北風；夏季較短，溫涼而潮濕，局部地區多暴雨；秋季雨涼，多晴朗天氣，冬季寒冷多雪，長達五個月，一年四季溫差較大。境內地形地貌復雜，隨著海拔高度的不同，形成不同的小氣候區。全縣的平均氣溫為3.9℃，年平均氣溫最高年為4.9℃，最低年為2.9℃，極端最高氣溫為37.5℃，極端最低氣溫為-37.5℃；年平均≥10℃的活動積溫為2473℃，積溫最高年一九五一年積溫為2840℃，最低年一九六九年，積溫為2091℃。全縣年平均降水量為547mm，最多年一九七一年，降水824mm，最少年一九六七年，降水309mm。降水時間集中在夏季6—8月份，占全年降水量總數的65%；平均無霜期為135天，無霜期最長一九六一年為157天，最短一九七七年為123天，初霜期在9月24日左右；年平均日照2358小時，最長為2721小時，最短為1998小時。3、天然水系汪清縣境內河流屬于圖們江與綏芬河兩大水系。嘎呀河與琿春和屬于圖們江水系，綏芬河屬于綏芬河水系，三大干流共有144條支流，境內干、支總長約2034.4Km，流域面積11690Km2。汪清縣地表水資源量為10.6571億m3，淺層地下水天然資源量為21659億m3。汪清縣境內土地表層土壤因地域不同而有區別。縣域東南部和西部以針葉林灰化土和灰棕土居多；中南部暗棕土和水稻土較多；東、南、西部白漿土居多；山間洼地分布沼澤土和泥炭土；河谷平地為水稻土、草甸土和沖積土。根據成土過程以及生物、氣候、成土母質、地形和水文等條件形成不同的土壤類型，共分為十個土類，23個亞類和50個土屬，十個土類是灰化土、灰棕土、白漿土、黑土、草甸土、沖積土、沼澤土、泥炭土、石灰巖土、水稻土。汪清縣自然植被類型可分為針葉林、針闊混交林、闊葉林、次生闊葉林、灌木林、草甸和沼澤植被等。原始植被基本是針葉林和針闊混交林，僅溝谷、河谷有草甸和沼澤植被滋生。由于受人類生產和生活的影響，在居民點和交通通達度好的地方大部分成為次生幼林，甚至變成疏林和灌木林。在海拔1000米以上有針葉林帶，主要樹種為紅松、油松、魚鱗松、樟子松、云杉等，針葉林下有耐陰喜濕、耐寒的苔蘚類植被，主要土壤為灰化土；在海拔800—1000m之間有針葉林和闊葉林，針葉林主要有紅松、油松、落葉松、云杉等，闊葉林為白樺、楊樹、楓樹、椴樹等，林下有耐溫雜草類，土壤為灰棕壤；在海拔高度500—800m之間為闊葉林帶，樹種有椴樹、楓樺、楊樹、水曲柳、榆樹、柞樹和榛柴樹，土壤為灰棕壤和白漿土，河谷和溝谷地帶主要是沼澤和草甸植被，主要樹種有柳樹、榆樹、楊樹、草類，草類有大葉草、大麥草、狗尾草、大油芝和蕨菜、三椿草、苔草、蘆葦等，主要土壤為草甸土、泥炭土等。城市排水系統現狀排水管網及排放體制汪清縣中心城區現有排水管道為合流制，采用的是d300～d1000的鋼筋混凝土排水管，另有一部分明溝排水。生活污水和生產廢水均不經處理直接排入管道，最后排入汪清河。污染現狀污水不經處理直接排入汪清河，使水體受到嚴重污染，并對城市景觀產生重大影響。排水普及率偏低，由于市區地勢較平坦，有些地方地勢低洼，排水困難大，雨季易形成內澇，低洼處形成水泡，成為雨季雨水的集水點。存在的問題汪清鎮市政基礎設施與經濟發展建設不相適應，尤其是排水設施欠帳較多，突出表現為排水設施箭樓，排水系統不完善，并與防洪設施交叉混雜，難以分流。尤其是近幾年房地產不斷的發展，居民居住的環境得到改善，可是與其相配套的基礎設施建設仍然是滯留在80年代的水平，與城市的發展不配套，制約了城市的在發展。目前現有的排水設施明顯存在的問題是：1、鎮內排水系統全部為合流制，污雨水與山洪不分，大量的不需負責處理的工業廢水與生活污水混在一起，給污水廠建設帶來一定的困難。2、鎮內管網很不完善，大部分管道已老化損壞，有些出現反坡，有些管段管徑上游大、下游小，需要調整、更換，急待污水處理。工程建設必要性一、污水處理工程興建，是城市發展的需要本著發展與保護環境相協調以及“誰污染誰治理”的原則，并為招商引資創造寬松、高效、優美的投資環境。汪清縣縣城產生的生產、生活污水其最終受納水體為圖們江。為使汪清縣在發展過程中，不增加當地河流的污染負荷，并保護水資源，從而形成圖們江開發利用，與圖們江水資源保護良性循環發展的新格局。隨著汪清縣縣城的迅速發展，污水排放量必然不斷增加，若不進行處理，大量污水必然經過汪清河、噶呀河匯入圖們江，勢必嚴重影響汪清縣工業的投資環境，使外商望而卻步，不利于綜合開發，后果將是嚴重的，也不符合國家的環保政策。而建設汪清縣縣城污水處理工程，必將減少污染物向地面水系的排放量，改善延吉市周圍的水環境，保護有限的淡水資源，提高招商引資的外部環境，提高汪清縣的綜合使用功能。因此，抓緊進行汪清縣縣城污水處理工程的建設，是汪清縣建設和環境保護的當務之急。二、興建汪清縣縣城污水處理工程，保護圖們江的水質，是保護圖們江流域以及自身發展的需要。目前，汪清縣城產生的污水不經處理就直接排入汪清河，經汪清河、噶呀河流入圖們江，隨著汪清縣縣城的不斷發展建設，這一地區的污水產生量將大大增加，如果任其排放，勢必對國際性河流圖們江水體造成嚴重的污染，直接影響了兩岸環境的發展，汪清縣如不迅速改變這種落后狀況，勢必加大與其它開放城市的差距，也將給圖們江區域經濟的發展帶來極不利的影響。汪清縣理應加入到治理污染圖們江的前列，從自身發展作起，責無旁貸。因此，延吉市汪清縣縣城污水處理工程的實施建設已迫在眉睫，刻不容緩。工程建設可行性1、汪清縣政府已經對汪清縣進行總體規劃，包括對汪清縣污水、雨水等管網的規劃。2、汪清縣環保監測部門對市區各排水系統的污水排放口進行多年水量、水質監測，掌握了污染負荷現狀，為建設城市污水處理廠做好了技術準備。3、對市區內的各個工廠、企業所排放污水，汪清縣環保監測部門將根據其排放廢水的水質情況，依據國家有關規定制定其排放標準，并進行嚴格監督和管理。對于進入城市下水道的工業廢水，必須滿足國家關于工業企業廢水排入城市下水道的水質指標規定，在廠內完成好預處理，為城市污水處理廠的設計及正常運轉提供前提條件。現在污水廠尚未建設，但環保部門將制定措施并加大力度，嚴格監督和管理工廠、企業所排放污水水質，對有些難于降解或對微生物有害的工業廢水，要搞好點源治理并實行分質分流，確保城市污水處理廠的正常運轉工作。4、雖然汪清縣地處中國的東北地區，氣候較冷，但是氣候更冷的黑龍江省的一些城市已經建設了污水處理廠并且運行良好，根據東北地區及國外相類同氣候地區的工程經驗，證明在建設污水處理廠是可行的。5、本項目采用國內外先進的污水處理工藝，使污水中的污染物指標達到規定的排放標準，在技術上是可行的。6、污水處理工程屬城市公益事業，以往排水設施都被無償使用，導致城市管網長期得不到改造，污水處理設施遲遲得不到建設。隨著我國現已出臺的城市污水和垃圾收費政策，為日后污水處理廠的運營提高了資金保障。7、隨著人們環保意識的普遍增強，建設城市排水設施得民心，順民意，廣大市民一定會理解和支持的。綜上所述，該污水處理廠的建設切實可行。汪清縣縣城污水處理工程可行性研究報告 工程方案論證工程方案論證規劃年限本工程近期規劃年限為2013年，遠期規劃年限為為2020年。工程規模水量預測一、居民綜合生活用水量根據《室外給水設計規范》（GB50013-2006）的規定，汪清縣屬于城市分區的第二分區的中、小城市，采用的平均日綜合生活用水量標準為，2013年采用110L／cap?d，2020年采用綜合生活用水定額包括居民日常生活用水和公共建筑用水之和，但不包括澆灑道路、綠地用水和消防、市政用水。汪清縣設計年限內服務人口規劃如下表：設計年限2013年2020年服務人口（人）120000150000居民綜合生活用水量預測年限項目2013年2020年居民綜合生活用水定額（L/人*d）110150總人口（人）120000150000總用水量（m3/?d）1320022500二、工業企業用水量根據汪清縣城市總體規劃，縣城工業產值2013年23億元，2020年52億元。萬元產值消耗水量的大小，影響因素較多，根據工廠的性質，生產的工藝流程，生產規模的大小，生產設備的先進程度，生產人員的熟練程度，管理人員的技術水平等因素有關。根據汪清縣總體規劃，萬元產值耗水量2013年為20m3/萬元，2020年為工業用水量預測年限項目2013年2020年工業總產值（億元/年）2352萬元產值綜合耗水量（m3/萬元）2018工業用水量（m3/?d）1260325644三、未預見水量未預見水量按照上述兩項之和的10%考慮：未預見水量預測年限項目2013年2020年上述兩項之和（m3/?d）2580348144系數10%10%未預見水量（m3/?d）25804814四、漏損水量及澆灑道路、綠地用水量因為漏損水量及澆灑道路、綠地用水量并不會排入城市下水道中，因此，本次設計將不對該水量進行預測。五、用水量預測結果平均日用水量預測序號項目2013年2020年一綜合生活用水量（m3/d口1200001500002綜合用水定額（L/P.d）110150二工業企業用水量（m3/d）12603256441年工業總產值（億元）23522萬元產值耗水量（m3/萬元.d）2018三小計（m3/d）2580348144四未預見水量（m3/d）25804814五平均日用水量（m3/d）2838352958排水量計算污水進入城市下水道的排放系數按照85%考慮，同時考慮了污水管網中10%地下水滲透系數，則最終進入污水處理廠的污水量見下表：平均日排水量計算序號項目2013年2020年一污水排放系數（%）8085二污水排放量（m3/d）2270645014三地下水滲透系數（%）110110四總污水量（m3/d）2497749516因此，在近期規劃年限內汪清縣縣城污水處理工程的設計規模擬確定為2.5萬m3/d。汪清縣縣城污水處理工程遠期工程的設計規模擬確定為5萬m3/d。污水規模確定城市污水處理廠建設規模的確定需要考慮到城市發展的實際情況、城市總體規劃，使污水處理廠建設規模適合于城市建設和發展。根據上述各方面的預測，可作為確定工程規模的依據，考慮城市排水系統逐步完善，同時使污水處理廠建設切實可行，具有可操作性，為遠期城市發展留有余地，確定污水處理廠遠期建設規模為5萬m3/d，本次按近期2.5萬m3/d規模設計。配套城市污水收集系統的設計能力按遠期污水量設計，本次只實施近期服務面積內的污水收集系統。根據《室外排水設計規范》，規模2.5萬m3/d污水廠總變化系數取1.47。排水體制論證排水體制分為合流制和分流制。合流制是將城市污水和雨水混合在同一個管渠內統一收集并排放。在合流制排水系統設計中除考慮污水的收集外，雨季要考慮一定雨水截流倍數，使排水管道及截流干管截面增大。在污水處理上，雨季雨水混入，致使污水處理廠水質變化較大，不利于污水處理，同時部分污水仍排入水體，造成環境污染。合流制污水管線一般常用于舊城區的原有管線。分流制是將城市污水和雨水分別收集在獨立的管渠中排放。從環保方面來看，采用分流制，將城市污水與雨水分開收集，并將城市污水收集集中后送至污水處理廠進行處理最為合理，且在國內外已被廣泛采用。分流制可克服合流制的一些缺點。分流制具有以下優點：a、管內水量較穩定，水力條件好；b、截流干管規格較小，投資較省；c、進入污水處理廠的流量和水質比較穩定，易于污水處理廠的運行及管理；d、雨、污分流不會出現污水溢流對江河造成污染的現象。分流制也存在以下缺點：a、如果雨、污雙管同時建設，工程總投資高；根據汪清縣總體規劃，并結合以上的分析比較，確定汪清縣的排水體制為分流制。處理程度污水處理廠進水水質科學的預測和確定污水處理廠進水水質是保證未來污水處理廠正常運行的前提條件之一。由于汪清縣目前排水體質為合流制，污水水質有被稀釋的可能。根據老城區的實際情況以及考慮周邊城市的具體情況，綜合汪清縣規劃發展趨勢，考慮到將來城區污水排入下水道應滿足《污水排入城市下水道水質標準》（CJ3082—1999）的要求，確定汪清縣城污水處理廠進水水質指標如下：項目CODBOD5SSTNNH3-NTPPH指標(mg/L)320180300352536～9為了保證城市污水廠的常年正常運轉，使處理后的出水水質達到規定的排放標準，不至于造成二次污染，在此特別強調點源治理。經驗證明，小量的特殊工業廢水匯集到城市污水廠一并處理是不經濟的，應當在各工業企業內部進行處理，并達到《污水排入城市下水道水質標準》（CJ3082—1999）的要求后，方可排入城市排水系統。同時本工程污水廠也是按照各污染源滿足上述標準要求為前提考慮處理方案的。污水處理廠出水水質確定根據環境評價影響報告書的批復意見，汪清鎮污水廠二級生物處理的出水就近排入汪清河，汪清河目前為地表水Ⅲ級水體，污水廠出水水質需執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B級標準，詳細出水水質指標見下表：汪清污水處理廠出水水質單位mg/L序號基本控制項目一級標準二級標準三級標準A標準B標準1化學需氧量（COD）5060100120①2生化需氧量（BOD5）10203060①3懸浮物（SS）102030504動植物油135205石油類135156陰離子表面活性劑0.51257總氮（以N計）1520--8氨氮（以N計）②5(8)8(15)25(30)-9總磷（以P計）2005年12月31日前建設的11.5352006年1月1日起建設的0.513510色度（稀釋倍數）3030405011PH6-912糞大腸菌群數（個/L）103104104-*注：①下列情況下按去除率指標執行：當進水COD大于350mg/L時,去除率應大于60%.BOD大于160mg/L時，去除率應大于50%.②括號外數值為水溫﹥12℃時的控制指標,括號內數值為水溫≦12℃時的控制指標.水廠位置論證污水處理廠的廠址確定是一個十分重要的問題，它對周圍環境衛生，處理廠基建投資及運行管理都有很大影響。選擇污水處理廠的廠址時，在考慮規劃的總體布局的基礎上，污水處理廠的選擇又考慮了如下原則：（1）盡可能不占良田和少占農田。（2）廠址必須位于集中給水水源下游，并應設在城區的下游，且和城區要保證至少500米的距離。（3）污水處理廠要和受納水體靠近并滿足防洪問題。（4）要考慮污水處理廠建設位置的工程地質情況，以節省造價，方便施工。（5）充分利用地形，隨坡順勢建設污水處理廠，節省能量。（6）廠址選擇考慮遠期發展的可能性，為以后的擴建留有余地。在上述原則的基礎上，根據汪清縣的總體規劃，考慮建成區的發展方向、現有及未來的工業布局，污水管網的布置，以及污水綜合利用和資金情況，最后確定將污水處理廠的廠區選在在城市主導風向的下風向，汪清縣西北部，汪清河鐵路大橋下游北岸，汪牡公路的出口處。1、污水處理廠廠址區目前大部分是荒地，污水處理廠的建設對周圍生態環境影響較小。擬建廠址不是風景旅游區，沒有名勝古跡，因此對自然景觀的影響也很小。2、污水處理廠廠址區地勢相對較低，現有排水管網的排水方向大抵匯集于所選廠址，便于污水的收集和輸送。3、廠址靠近汪清河，便于處理后的污水就近排放。污水處理廠方案論證污水處理工藝是污水處理廠的關鍵，處理工藝的選擇是否得當，直接關系到處理廠出水水質、運轉是否穩定、運轉成本的高低和管理的難易。因此，必須結合實際情況慎重地選擇適當的工藝，以達到最佳效果。污水處理廠的工藝選擇應根據進水水質、出水要求、污水廠規模、污泥處置方法及當地的溫度、工程地質等多因素進行綜合考慮，各種工藝都有其適用條件，應視工程的具體條件而定。污水處理工藝選擇應充分考慮污水量和污水水質以及經濟條件和管理水平，優先選用技術合理先進、安全可靠、低能耗、低投入、少占地和操作管理方便的成熟處理工藝。污水處理工藝一般包括預處理和二級處理兩個密切相關的階段。預處理工段預處理就是在一級處理前去除水中比較大的漂浮物和砂礫，以避免損害后序工藝的機械設備，確保安全運行。預處理包括粗、細格柵及沉砂池。粗格柵推薦采用近年來國內應用非常普遍的回轉式格柵，提升泵采用可提升式不堵塞潛水排污泵，細格柵采用回轉式格柵。沉砂池在污水處理廠的投資、占地等方面所占的比例不大，但其作用卻不容忽視。若沉砂池除砂效果不好，大量砂粒將進入后續處理單元，將給污水廠的正常運行帶來諸多隱患：（1）大量砂粒進入后續工序，將導致排泥管道的堵塞，并對水泵、刮泥機和脫水機等設備造成嚴重的磨損，使其使用壽命大為縮短。（2）在不設初沉池的處理系統中，大量砂粒將直接進入并沉積在生物池，導致生物池有效容積的減少，同時還會對曝氣器產生不利影響。（3）在有污泥消化的系統中，將會有大量砂粒進入污泥消化池，沉積在其底部，減少其有效容積，很難消除。工程設計中，通常以對d≥0.2mm的砂粒去除效率來衡量沉砂池系統的效率。現行《室外排水設計規范》明確規定“按去除相對密度2.65、粒徑0.2mm以上的砂粒設計”。目前最常用的沉砂池型式有曝氣沉砂池和旋流沉砂池。旋流沉砂池旋流沉砂池主要有鐘氏及比氏兩種。其優點是：1、布置緊湊、占地小。2、有機物的分離效果也很好。3、相對于曝氣沉砂池而言，沉砂過程沒有污水“預曝氣”，不必擔心會提高污水的溶解氧濃度和消耗水中的快速降解有機物，對后續的厭氧和缺氧反應池產生不利的影響。近十多年來，國內污水處理廠大多采用除磷脫氮的強化二級處理工藝，多采用旋流沉砂池。旋流沉砂池的缺點是：1、因尺寸小、水力停留時間較短，對于水量變化或者砂量沖擊負荷過大的進水難以適應，應用于分流制系統污水處理效果尚可，不宜在合流制污水系統中應用。2、對細小砂粒的去除效果不甚理想。這種沉砂池的設計條件原是50目（0.297mm）以上砂粒的去除率均＞95％，對70－50目（0.211～0.297mm近年來國內雖多有應用，但少有運行效果令人滿意的，各地普遍反映出砂量明顯偏少，不同程度地存在砂粒進入后續處理構筑物的情況，其中采用國產設備者問題更顯嚴重，有此多年從未能正常除砂。3、沒有撇油、除渣措施，對污水中油脂和浮渣沒有去除效果，對于SBR、UNITANK和三溝氧化溝等不設專門二沉池的污水處理工藝，浮渣在系統內始終無法除去，問題更顯突出。曝氣沉砂池國內應用的比較早的是曝氣沉砂池，但90年代以后，隨著國外設備的引進，逐步被旋流式沉砂池所取代。這種沉砂池的主要優點是：1、對細小砂粒的去除率比較高，并可根據進水條件和出水要求改變設計，達到不同的要求。2、運行穩定，對流量和砂量的沖擊負荷適應性較強。3、有機物分離效果高、攜帶的有機物較少。4、有較好的去除油脂和浮渣的作用，可大大減少后續處理單元管道的堵塞和管理的麻煩。這種沉砂池的缺點主要有兩點：1、占地較大2、有專家認為曝氣過程有可能提高污水的溶解氧值，并可能消耗掉污水中部分快速降解的有機物，對后續的厭氧生物池的工作產生不利影響。雖然這種影響和程度并未見有人作過定量研究的報道。相反，國內外多處采用曝氣沉砂池的污水處理廠多年運行結果并未發有什么明顯不利的影響。北京、西南、上海等多家兄弟市政設計院的專家，在這方面看法都基本相同，主張更多的采用用曝氣沉砂池。最近正在緊張施工的170萬m3/d規模的上海竹園污水處理廠就采用了曝氣沉砂池，而且曾獲建設部優秀設計二等獎的青島團島污水處理廠也是采用曝氣沉砂池。因此，本工程推薦采用曝氣沉砂池。供氣方式采用不銹鋼穿孔管，空氣由專用鼓風機供給。刮砂橋工作由PLC自動控制，可定時刮砂也可連續運行。缺點是由于溶解氧的作用會去除少部分的有機物。但通過對一此處理廠運行情況的了解，曝氣沉砂池的曝氣作用對后續處理構筑物的影響不是很明顯。二級處理工藝污水處理工藝是污水處理廠的關鍵，處理工藝的選擇是否得當，直接關系到處理廠出水水質、運轉是否穩定、運轉成本的高低和管理的難易。因此，必須結合實際情況慎重地選擇適當的工藝，以達到最佳效果。污水處理廠的工藝選擇應根據進水水質、出水要求、污水廠規模、污泥處置方法及當地的溫度、工程地質等因素綜合考慮后確定。污水二級處理方案選擇汪清污水處理廠二級處理進水水質、出水水質和各項污染物的去除率見下表： 指標BOD5CODcrSSTNNH4-NTP進水水質18032030035253出水水質2060202081處理效率(%)88.9%81.3%93.3%42.9%68%66.7%從上表可以看出，本工程單純采用物理方法顯然已不能滿足處理要求，必須采用帶脫氮除磷的生化二級處理來達到預期的處理效果。污水的脫氮除磷可供選擇的處理方法通常有生物處理法及物理化學法二大類。物理化學法由于需投加相當數量的化學藥劑，有運行費用高、殘渣量大難處置等缺陷，因此，城市污水處理一般不推薦采用。汪清污水處理廠二級處理進水水質BOD5/CODcr的比值為0.56，屬于易生化范圍，另外從BOD5/TN=5.14及BOD5/TP=60比值來看，采用生物降解法去除N、P是可行的，但要輔以化學除磷。而生物處理又可分為活性污泥法和生物膜法二種。活性污泥法：是以活性污泥為主體的污水處理法，它于1914年在英國曼徹斯特市建成試驗廠以來，已有八十多年的歷史。隨著工程實踐中的應用和不斷改進，特別是近三十多年來，在對其生物反應和凈化機理進行廣泛深入研究的基礎上，活性污泥法得到了很大的發展。活性污泥法的最基本流程是向污水中注入空氣進行曝氣，并持續一段時間后，污水中即生成一種絮凝體，這種絮凝體主要由大量繁殖的微生物群體所構成，它易于沉淀分離，并使污水得到澄清，這就是“活性污泥”。它的主要構筑物是曝氣池和二沉池。需處理的污水與回流的活性污泥同時進入曝氣池成為混合液，隨著曝氣池注入空氣進行曝氣，使污水與活性污泥充分混合接觸，并供給混合液以足夠的溶解氧，在好氧狀態下，污水中的有機物被活性污泥中的微生物群體分解而得到穩定，然后混合液進入二沉池，在池中，活性污泥與澄清液分離后，一部分回流到曝氣池進行接種，澄清液則溢流排放，在整個處理過程中，活性污泥不斷增長，有一部分剩余污泥需要從系統中排除。生物膜法：是土壤自凈的人工化，是使微生物群體附著于其它物體表面上呈膜狀，并讓它和污水接觸而使之凈化的方法。利用生物膜凈化污水的設備統稱為生物膜反應器。根據污水與生物膜接觸形式的不同，生物膜反映器分為生物濾池、生物轉盤及其它生物接觸氧化法設備，它們的構造差異很大，但作用的基本原理是相同的。活性污泥法脫氮除磷，具有處理效率高、處理效果好、運行穩定、運轉經驗豐富等優點，因此，對城市污水進行脫氮除磷，生物活性污泥法是首選方案之一。雖然生物濾池是一種先進的處理工藝，在中國已開始使用，但是其工程投資較高、運行管理要求高，一般用于占地緊、環境要求嚴的場合，本工程不推薦采用。污水二級處理方案選擇的原則根據進水水質、水量以及受納水體的環境容量，綜合考慮汪清縣的實際情況，選擇處理效果好，具有除磷脫氮功能、低能耗、低運行費、低基建費、操作管理方便、工藝成熟的污水處理工藝。污水處理過程中的自動控制，力求安全可靠、經濟實用，提高管理水平，降低勞動強度，體現出一流的管理水平。能適應東北地區環境溫度低的大規模污水處理工藝，具有很強的抗沖擊負荷能力。工藝成熟、可靠，設備和設施使用年限長，操作和維修簡單，具有足夠的經驗以資借鑒。生物脫氮除磷工藝常規生物法能滿足CODcr、BOD5、SS的去除率，但對氮、磷的去除率是有一定限度的，僅從剩余污泥中排除氮、磷，其去除率氮約10～25%，磷約12～20%，達不到本工程進、出水水質和各項污染物的去除率要求，因此本工程二級污水處理必須采用脫氮除磷工藝。（一）生物脫氮除磷工藝的歷史：從60年代開始，美國曾系統地進行了氮磷物化處理方法研究，結果認為用物化法的缺點是耗藥量大，污泥多，處理大量城市污水經濟上不合算，因此著手研究生物法脫氮除磷。從70年代開始，采用活性污泥法脫氮已逐步實現工業化流程，1977年正式命名為A/O法。A/A/O法是在其基礎上進一步研究開發而成的生物脫氮除磷工藝流程。我國從70年代后期開始開展生物脫氮除磷研究，在80年代后期實現工業化流程，目前常用的生物脫氮除磷處理工藝有A/A/O法、SBR法及CAST法、氧化溝法等，均取得較好效果。（二）生物脫氮除磷原理：（1）生物脫氮氮是蛋白質不可缺少的組成部分，因此廣泛存在于城市污水之中。在原污水中，氮以NH3-N及有機氮的形式存在，這兩種形式的氮合在一起稱之為凱氏氮，用TKN表示，在厭氧或好氧條件下，污水中有機氮易被水解成為氨態氮。而原污水中的NOX-N（包括亞硝酸鹽NO2-和硝酸鹽NO3-在內）幾乎為零。氮也是構成微生物的元素之一，一部分進入細胞體內的氮將隨剩余污泥一起從水中去除。這部分氮量約占所去除的BOD5的5%。因為氮在水體中是藻類生長所需的營養物質，容易引起水體的富營養化，因此氮是污水處理廠出水的主要控制指標之一。在有機物被氧化的同時，污水中的氨氮在溶解氧充足、泥齡足夠長的情況下被進一步氧化成硝酸鹽或亞硝酸鹽。反硝化菌在缺氧的情況下可以利用硝酸鹽（NOx-N）中的氧作為電子受體，氧化有機物，將硝酸鹽中的氮還原成氮氣（N2）或N2O，從而完成污水的脫氮過程。由此可見，要達到生物脫氮的目的，完全硝化是先決條件。因為硝化菌屬于自養菌，其比生長率μn明顯小于異養菌的比生長率μh，生物脫氮系統維持硝化的必要條件是μn≥μh,也就是說系統必須維持在較低的污泥負荷條件下運行，使得系統的泥齡大于維持硝化所需的最小泥齡。反硝化必須在硝化反應完成后進行，但是按照硝化→反硝化的順序進行反應，即采用后置反硝化的形式，反硝化時，微生物主要依靠內源細胞成分作為反硝化碳源，使得反硝化速率很低。為了提高反應速率必須另向污水中投加碳源，例如甲醇，以增加反硝化速率。采用外加碳源的后置反硝化的優點是能夠達到很高的脫氮率，使得出水中的TN含量很低。缺點是增加了投加設備和投加有機碳的費用；要得到較高的反應速率需要投加過量的有機碳，使得出水中有機碳的含量增加，往往需要進行脫碳處理；外加有機碳使得剩余污泥量有所增加。為了克服后置脫氮的缺點，目前常用前置脫氮工藝，如A/O法，其原理是將硝化好的富含硝酸鹽的混合液回流至曝氣池前端的缺氧段，利用進水中的有機物作為碳源進行反硝化。因為進水中的碳源充足，反應速率較高，在脫氮的同時還可以使污水中大量的有機物氧化分解，使有機物的降解和脫氮在工藝流程上得到統一。所以技術上是合理的，運行上是經濟、可靠和高效的。（2）生物除磷生物除磷是處理系統中的聚磷菌在厭氧條件下，受到壓抑而釋放出體內的磷酸鹽，產生能量用以吸收低級脂肪酸等快速降解有機物，并轉化為PHB（聚β羥基丁酸）儲存起來。當這些聚磷菌進入好氧條件時就降解體內儲存的PHB產生能量，用于細胞的合成和磷的吸收，形成富含磷的污泥，以剩余污泥形式排出系統，從而達到除磷的目的。生物除磷的優點在于不投加化學藥劑，不增加剩余污泥量，處理成本較低。缺點是除磷效果不如化學法徹底，為了避免剩余污泥中磷的再次釋放，對污泥處理工藝的選擇有一定的限制。據文獻介紹，在厭氧段釋放1mg的磷吸收儲存的有機物，經好氧分解后產生的能量用于細胞合成、增殖，能夠吸收2～2.4mg的磷。因此磷的吸收取決于磷的釋放，而磷的釋放取決于污水中存在的可快速降解的有機物的含量，一般來說，這種有機物與磷的比值越大，除磷效果越好。一般的活性污泥法，其剩余污泥中的含磷量為1.5～2%，采用生物除磷工藝的剩余活性污泥中磷的含量可以達到傳統活性污泥法的2～3倍，通過排放剩余污泥從而達到除磷目的。生物除磷工藝的前提條件是聚磷菌必須在完全的厭氧環境下進行磷的釋放，而后進入好氧階段才能增大磷的吸收量。因此，污水除磷的處理工藝必須在曝氣池前設置厭氧段。厭氧磷釋放和缺氧反硝化與好氧段進行的有機物降解、硝化、磷的吸收相結合，即形成了目前國內外廣泛應用的A/A/O及各種變形工藝。（3）本污水處理廠采用生物除磷脫氮的可行性BOD5：N：P的比值是影響生物除磷脫氮的重要因素，氮和磷的去除率隨著BOD5/N和BOD5/P比值的增加而加大。只有BOD5/N>3時反硝化才能正常運行。在BOD5/N=4～5時氮的去除率>60%，磷的去除率也可達60%左右，BOD5/N=7時氮的去除率>70%，磷的去除率>70%。對于生物除磷工藝，要求BOD5/P=33～100，且BOD5/N≥4。汪清污水處理廠二級處理設計平均進水BOD5=180mg/L、COD=320mg/L、SS=300mg/L、TN=35mg/L、NH3-N=25mg/L，TP=3mg/L，進水BOD5/TN約為5.14，BOD5/P約為60，是能夠達到要求的處理程度的。污水二級處理方案的確定從國內外污水處理技術的發展來看，改良A2/O工藝、氧化溝工藝、CAST等諸多工藝不僅具有去除有機污染物功能，而且還具有不同的除磷脫氮效果。建設部、國家環境保護局、科技部印發的《城市污水處理及污染防治技術政策》中針對污水量規模在10萬噸/日以下的污水處理廠，除采用A／O法、A／A／O法外，也可選用具有除磷脫氮效果的氧化溝法、SBR法、水解好氧法和生物濾池法等。必要時也可選用物化方法強化除磷效果。因此，本工程工藝方案設計應充分考慮污水處理廠所要達到的污水處理程度并同時考慮污水處理廠設計規模的實際情況，選擇以下三種工藝方案進行介紹和比較，即：1．改良A2/O工藝2．氧化溝工藝3．SBR的變法工藝——CAST工藝（一）、改良A2/O工藝A2/O法是由傳統活性污泥法(普曝法)發展起來的新工藝，A2/O工藝是一種典型的具有既除磷又脫氮的工藝，其生物反應池由厭氧、缺氧和好氧三段組成，其特點是厭氧、缺氧和好氧三段功能明確，界限分明，可根據進水條件和出水要求，人為地創造和控制三段的時空比例和運轉條件，達到較好的除磷脫氮的效果。A2/O法的主要優點：(1)工藝流程較先進，具有較好的除磷脫氮效果，工藝運轉穩定性好，出水水質較好。(2)污泥經厭氧中溫消化處理后達到穩定，不會造成二次污染。(3)運行、管理經驗成熟，實踐經驗豐富。A2/O法的主要缺點：(1)工藝流程復雜、處理構筑物多、運行管理麻煩。(2)承受污水水質、水量的沖擊負荷能力較差。(3)工程基建投資較高、運行費用較高。A2/O法工藝流程框圖見圖：回流及剩余污泥泵房粗格柵進水泵房回流及剩余污泥泵房粗格柵進水泵房消毒池二沉池A2/O池沉砂池細格柵貯泥池污泥濃縮脫水機房泥餅外運回流污泥進水出水剩余污泥流程框圖根據污水廠的運行實踐表明，BOD5與TKN之比大于4時，可達到理想脫氮效果，BOD5與TKN之比小于4時，脫氮效果不好，汪清污水處理廠BOD5/TKN=5.14,脫氮效果可以。同時，根據文獻，傳統A/A/O工藝，適合于污水碳源較為充足的情況，通常是，但是汪清污水處理廠，碳源不甚充足，在此種特殊的水質條件下，在利用生物方法脫氮的同時，達到很好的除磷效果是比較困難的。這是因為原水碳源不足導致了A/A/O工藝缺氧段反硝化進行不充分，出水中NO3--N濃度較高，大量的NO3--N隨回流污泥進入厭氧段并在那里進行反硝化，迅速消耗快速COD，抑制了厭氧段磷的有效釋放，因而在好氧段磷的吸收作用也就不能很好的完成，導致了除磷效果不佳。針對上述情況，本設計考慮了采用改良型的A/A/O工藝。這種工藝的特點是，在碳源不十分充足、反硝化程度不高的情況下仍可獲得較好的除磷效果，其運行方式如下：出水出水進水污泥回流S混合液回流q80~90%進水這種工藝在國內很多污水處理廠中都有應用，其中獲得建設部優秀設計二等獎的山東省青島市團島污水處理廠就是成功的一例（二）、氧化溝工藝氧化溝是活性污泥工藝中的一大類型，它把連續循環式反應池作為生化反應器，混合液在其中連續循環流動。氧化溝使用一種帶方向控制的曝氣和攪動裝置，向反應池的混合液傳遞水平流速，從而使攪動的混合液在氧化溝內循環流動。它的基本特點是污水在一個首尾相接的閉合溝道中循環流動，溝內設有曝氣和推動水流的裝置，污水在流動過程中得到凈化。最早的氧化溝是1953年荷蘭帕斯威爾開發的，用于處理小城鎮污水，當時只有一條溝，水深很淺，處理水量很小，其構造簡單，管理方便，處理效果好，因而得到迅速發展，溝的型式不斷改進，技術不斷創新，出現了各種各樣的氧化溝工藝，建成了為數不多的不同規模的城市污水處理廠和工業廢水處理廠，到目前為止，全世界已建成氧化溝城市污水處理廠幾千座，其中絕大多數是中小型污水廠。在我國，氧化溝已在城市污水處理廠中占很大比重，成為最熱門的污水處理工藝之一，目前已有工程實例廣為人知的氧化溝工藝主要有：卡魯塞爾氧化溝、雙溝式氧化溝、三溝式氧化溝、奧貝爾氧化溝和一體化氧化溝，它們各有其獨特的風格和適用性。氧化溝的主要特點有：1.具有廣泛的適用性和靈活性：既可以用于中小型污水處理廠，又可以用于較大型污水處理廠；既可以去除有機污染物，又可以脫氮除磷；既可以作為主體工藝取代多項污水處理單元，也可以只做為曝氣設施取代曝氣池；既可以機械曝氣，也可以鼓風曝氣；既可以低負荷運行，也可以高負荷運行。2.由于絕大多數氧化溝都是采用延時曝氣，泥齡長，負荷低，因而去除有機物效率很高，通常出水BOD都能達到20mg/L甚至10mg/L以下，出水SS也很低，出水水質相當好。3.氧化溝的循環流態和機械點源曝氣，決定了溝內溶解氧濃度沿溝長呈梯度變化，在曝氣機處溶解氧最低，正確配置曝氣機和調節曝氣機的運行工況，可以控制溝內某些溝段處于缺氧狀態，為污水反硝化創造條件，因此可以說只要是氧化溝就具有脫氮功能，適用于要求脫氮的地方。4.氧化溝通常不設初沉池和污泥消化池，整個處理工藝非常簡單，處理構筑物的規模不及常規活性污泥的一半，操作管理大大簡化，這對于技術力量相對較弱、管理水平相對較低的中小型污水處理廠很合適。5.氧化溝的循環流態使進入的污水立刻被溝中循環流動的混合液稀釋幾倍到幾十倍，具有很強的抗沖擊負荷能力，對水質、水量變化劇烈的中小型污水處理廠很有利。6.氧化溝存在的溶解濃度使微生物交替處于好氧狀態和缺氧狀態，而引起污泥膨脹的絲狀菌絕大多數是專性好氧菌，在這種環境處于生存劣勢，加之不設初沉池增大了污泥中的無機固體比重，提高了污泥的沉淀性能，因而氧化溝可以有效抑制污泥膨脹，解決了多年來困擾常規活性污泥法的一大難題。7.氧化溝設備基本實現了國產化，在質量上能滿足使用要求，價格比國外設備便宜很多，能顯著降低設備費用。卡魯塞爾氧化溝是我國目前使用最廣泛的工藝之一，已建成投產和正建的城鎮污水處理廠有幾十座，最大規模30萬m3/d，其基本結構型式見圖。圖卡魯塞爾氧化溝的曝氣設備是表曝機，它安裝在溝道轉彎處。表曝機的轉動將水流提升向四周擴散，形成旋渦流并向前推進，它同時發揮著充氧、攪拌和推流的功能，其中大部分能量用于充氧和攪拌，一小部分用于推流，要求保持溝內平均流速大于0.3m/s。在表曝機推動下，整個氧化溝形成一道循環流動的水流，混合液的溶解氧濃度沿溝長變化，當某一溝段的溶解氧值降至0.5mg/L以下，形成缺氧環境，就會出現反硝化工況。最初的氧化溝是合建式，采用轉刷曝氣，水深僅1.2～1.5m，后來演變為反應池和二沉池分建，但仍用轉刷。1967年荷蘭DHV公司開發出卡魯塞爾氧化溝，把曝氣刷改為曝氣葉輪，1968年建成世界上第一座卡魯塞爾氧化溝，其基本結構一直沿用至今。目前全世界已建成卡魯塞爾氧化溝近千座，最大的在德國一個化工廠，全廠有5個單元，安裝了110臺曝氣葉輪，每臺功率132Kw，總處理水量200萬m3/d。卡魯塞爾氧化溝除具有一般氧化溝的特點外，還有以下特點：采用葉輪曝氣，單臺功率可達160Kw，而轉刷最大功率只有45Kw，這就減少了設備臺數，便于維護管理。由于曝氣設備攪拌能力強，溝深可增大到5m以上，如果采用雙層式葉片式曝氣機溝深可加大到6m以上，有利于減少占地和保持水溫。運行管理十分簡單，一般不需要自動控制，如果采用自控，是為了降低能耗和脫氮。由于反應池與二沉池分建，使用起來十分靈活，可以替代其他工藝，也可以與其他工藝結合只作為反應池使用。溝形式可靈活變化，渠道數可多可少（但必須雙數），形狀可以是傳統的溝形，也可是方形、同心圓形，根據地形條件決定。隨著各國對環境要求越來越高，污水脫氮除磷的標準也越來越嚴，傳統的卡魯塞爾氧化溝已不能適應，于是又開發出卡魯塞爾2000型、3000型及ACE系統等，下圖為卡魯塞爾2000型示意圖。圖傳統卡魯塞爾氧化溝的缺氧區和好氧區在一條溝內，沒有明顯的分界線，只是在溶解氧降低到0.5mg/L以下時才形成缺氧區，而溝中的溶解氧受很多因素的影響，包括水量、水質、充氧情況、水溫等各種因素，只要其中一種參數變化，溝中溶解氧的分布也隨之改變，缺氧區的范圍也隨之改變。在實際工程中，水量、水質變化頻繁，水溫等條件也在改變，缺氧區范圍和工況都在不斷變化中，在這種情況下要達到高的脫氧率是困難的。而傳統A/O脫氮工藝由于缺氧池是單獨設立，其工況穩定，易于控制，脫氮率高。改進的魯卡塞爾2000型等正是將前置缺氧脫氮工藝和氧化溝有機結合起來，在傳統氧化溝前邊設置單獨缺氧溝，其工況不受水量水質等因素的影響，可以始終保持缺氧工況，和傳統的A/O脫氮工藝一樣能達到很高的脫氮率。傳統A/O脫氮工藝的污泥內回流是用泵提升，根據需要的內回流量來調節內回流泵。設置專門反硝化區的氧化溝（卡魯塞爾2000型）等以其循環流的特點，可以在好氧區和缺氧區交界直接回流混合液，由于兩溝連通，利用溝中液流流速就能將混合液由好氧區送到缺氧區，省去內回流泵，節省大量能耗，回流量由調節門的開啟控制。設置專門反硝化區的氧化溝（卡魯塞爾2000型）的好氧溝與缺氧溝采用特殊的隔墻形式分隔，如圖2-2所示。隔墻兩側保持圓弧形，分別是好氧溝和缺氧溝的彎道。隔墻兩端各一個口，分別是混合液內回流通道和主流程水流通道，其中混合液內回流通道安裝調節門控制內回流量，主流程水流通道則不需控制調節。自氧化溝出現以來，一些水處理設備和技術公司開發出特定型式的專利技術和設備，比如卡魯塞爾氧化溝采用曝氣葉輪，帕斯威爾氧化溝采用轉刷，奧貝爾氧化溝采用轉碟等，它們都有完善的工藝模式和豐富的工程實踐，都是很好的污水處理工藝。但技術是在不斷發展和完善的，我們沒有必要拘泥于某種定式，可以根據實踐經驗，博采各種工藝之長，不僅可以在這種溝形上采用另一種曝氣設備，也可以將鼓風曝氣應用于氧化溝。氧化溝工藝具有以下優點：(1)處理流程簡單，構筑物少，比A2/O法少建污泥厭氧中溫消化系統。(2)處理效果好而且穩定，操作靈活方便，不僅可以去除BOD5、SS等污染物，而且還具有硝化和反硝化作用，能取得較好的除磷脫氮效果。(3)能承受水量、水質的沖擊負荷，對不易降解的有機物也有較好去除效果。(4)污泥能達到好氧相對穩定，由于泥齡較長，污泥在好氧條件下能趨于穩定，可以不再另建污泥厭氧中溫消化處理系統。氧化溝工藝的缺點主要為：(1)由于受到曝氣設備的約束，如轉刷曝氣機的適用水深一般小于3.5m，轉碟曝氣機的適用水深一般小于4.5m，比起水深可達6m的A2/O工藝，采用這兩種曝氣機的氧化溝其占地面積均較大，基建投資較大。對采用倒傘型表曝機的氧化溝，其水深可適當加深，但倒傘型表曝機只能布置在溝道轉彎處，所以這種氧化溝內的好氧區和缺氧區的容積比例不能進行人為的調整。(2)該工藝耗電量相對較大。回流及剩余污泥泵房回流及剩余污泥泵房粗格柵進水泵房消毒池二沉池氧化溝沉砂池細格柵貯泥池污泥濃縮脫水機房出水回流污泥泥餅外運剩余污泥進水氧化溝流程框圖PAGE（三）、CAST循環式活性污泥法工藝(CyclicActivatedSludgeTechnology)CAST(CyclicActivatedSludgeTechnology)它是在SBR工藝和ICEAS工藝基礎上發展其來的，隨著除磷脫氮要求的提高，常規SBR工藝和ICEAS工藝難以滿足要求，同時完全混合流態對防止污泥膨脹不利，也影響了運行的可靠性，于是開發出CAST工藝。CAST除工藝流程簡單，運行方式靈活多變，可生成多種工藝路線，空間上完全混合，時間上理想推流和防止污泥膨脹等顯著優點外，除磷脫氮，貯存性反硝化，強化生物吸附作用，同時性反硝化，微生物核糖核酸(RNA)比連續法高3～4倍等更為重要的優點也被新的研究所證實。一些新型CAST循環式活性污泥法也應運而生。在澳大利亞，CAST法已成為城市污水處理的主導工藝，在美國，CAST成為中小型污水處理的首選工藝。隨著計算機技術和碳、氮、磷、氧、氧化還原電位等傳感器技術的發展及先進設備的支持，CAST循環式活性污泥法必將有更大的發展。CAST循環式活性污泥法將污水處理的曝氣及沉淀等單元操作工序在一個反應池中按時間順序反復進行。典型的CAST循環式活性污泥法按運行次序可分為4個階段，分別稱為進水期、反應期、沉淀期和排水期，4個過程所需要的時間稱為一個周期。一個周期中各個階段的運行時間、反應池中混合液的濃度以及運行狀況等都可以根據進水水質與運行功能要求等靈活掌握，只要有效地控制與變換各階段的操作時間，就可以獲得不同的污水處理效果。因此CAST法操作十分靈活，適應的進水水質變化范圍較大。本工程循環式活性污泥法生物反應池是將曝氣池與沉淀池功能合二為一，在此生物反應池中將活性污泥法的曝氣、沉淀、出水、排放剩余污泥的過程均在同一池子中完成。運行時，污水進入生物反應池，然后按順序進行曝氣、沉淀、排出上清液并同時排出剩余污泥從而完成一個運行操作周期。本工程循環式活性污泥法運行方式參見下圖。進水排水期沉淀期反應期進水期進水排水期沉淀期反應期進水期出水排放出水排放剩余污泥排放剩余污泥排放潷水且排泥曝氣且攪拌器運行進水攪拌器運行靜止沉淀潷水且排泥曝氣且攪拌器運行進水攪拌器運行靜止沉淀如圖所示，CAST運行過程分為4個階段：(1)進水期：進水期有幾種進水方式。在進水期既不混合攪拌也不曝氣，稱為靜止進水，當要求CAST循環式活性污泥法進行去除有機物（BOD5）時采用這種進水方式。當要求CAST循環式活性污泥法不僅要去除有機物而且要除磷脫氮時，為了使微生物與污水有充分地接觸機會，在進水期必須進行攪拌混合而不曝氣，保證混合液處于很好的厭氧狀態。另外一種進水方式為在進水期不僅提供攪拌混合而且應限量曝氣，該種進水方式是以去除有機物和脫氮為主要目標的。本工程設計在進水期采用的進水方式為攪拌混合而不曝氣，從而達到脫氮除磷的目的。(2)反應期：嚴格地說，污水進入生物反應池后，就發生生化反應。此處反應期指進水期結束后的一個操作運行階段。在這個階段若只進行曝氣不進行混合過程，其主要完成降解有機物的過程。若在這個階段既進行混合攪拌又進行曝氣過程，其主要完成降解有機物、硝化與反硝化、生物吸磷的過程。本工程采用既混合攪拌又進行曝氣。(3)沉淀期：在此階段生物反應池內混合液進行固液分離，因此該階段在完全靜止(只以層流的條件進水)情況下進行，所以其沉淀效率高于一般沉淀池的沉淀效率。(4)排水期：該階段完成生物反應池上部排出澄清水下部排出剩余污泥的過程，排水期的長短由排水設備能力來決定。上述各個階段組成一個循環周期，并不斷重復。循環開始時，因處于進水期，池子中的水位由某一最低水位開始上升，經過一定時間的攪拌和混合后，將進入反應期并進行曝氣和攪拌，然后再進入沉淀期從而停止曝氣和攪拌過程，以使活性污泥進行絮凝并在一個靜止的環境中沉淀，在完成沉淀階段后，由移動式潷水器排出已經過處理的上清液，使水位下降至池子所設定的最低水位并同時完成排剩余污泥過程。完成上述操作階段后，系統進入下一循環過程，重復以上操作從而完成污水污泥的處理過程。為保持生物反應池中有一個合適的污泥濃度，需要根據產生的污泥量排出相應的剩余污泥。排除剩余污泥一般在沉淀階段結束后的排水期內進行，排出的污泥濃度可達5g/L左右。從以上的論述中，可以看出在CAST循環式活性污泥法系統中，循環式活性污泥法生物反應池按照“攪拌-曝氣-非曝氣”階段不斷重復進行。在進水和曝氣階段主要完成有機物降解、硝化及反硝化、生物除磷過程，在非曝氣階段雖然也有部分生物反應，但主要是完成泥水分離過程。因此，循環式活性污泥法系統無需設置二沉池，可以省去傳統活性污泥法中曝氣池和二沉池之間的連接管道。在生物反應池完成泥水分離后，利用潷水器排出每一操作循環周期中的處理出水。根據活性污泥實際增殖情況,在每一處理循環周期的最后階段(潷水階段)自動排出剩余污泥。CAST可以深度去除有機物(BOD、COD)，通過同時硝化/反硝化過程去除大量的氮，并同時完成生物除磷過程，其出水中氮和磷的含量完全可以滿足國家污水排放標準的要求。CAST循環式活性污泥法的主要優點是：(1)工藝流程先進，且簡單，處理構筑物少，污水處理過程中反應池集曝氣、沉淀于一體，省去了初沉池、二沉池和回流污泥泵房，整體結構簡單，無需復雜的管線輸送，操作系統簡單且更具有靈活性。(2)循環式活性污泥法機械設備少。與A2/O法相比較，避免了單獨設置初沉池、二沉池且不設混合液內回流泵系統，采用延時曝氣的CAST循環式活性污泥法所產生的剩余污泥已相對好氧穩定，不需再進行厭氧消化處理，只需濃縮脫水即可。也就不再設污泥的厭氧消化系統構筑物。(3)具有完全混合式和推流式曝氣池的雙重優勢，能承受水量、水質變化較大的沖擊負荷能力，處理效果穩定。(4)在進行生物除磷脫氮操作時，通過調節曝氣和間歇時間，使污水在反應池中交替處于好氧、缺氧和厭氧條件，整個工藝的運行得到良好的控制，實踐證明SBR是一種很好的生物脫氮除磷工藝。同時這種環境條件的不斷變化也可以有效地抑制絲狀菌的生長。(5)采用組合式模塊結構，布置緊湊，占地面積少，分期建設和擴建方便。(6)工藝系統運行費用較低。由于沒有污泥回流及混合液內回流系統，故節省大量電費和運行費。CAST循環式活性污泥法的主要缺點是：(1)反應池的曝氣、排水、排泥變化頻繁，且必須按時操作，人工管理幾乎不可能，只有靠自動化控制，因此要求設備儀表可靠性高。(2)由于自動化水平高，要求管理人員有較高的技術水平。(3)CAST循環式活性污泥法為間歇式運行，裝機容量較大，故設備利用率較低，設備閑置率高，而且設備啟動頻繁，對設備的損害較重，維修量較大。剩余污泥泵房剩余污泥泵房粗格柵進水泵房消毒池CAST池沉砂池細格柵貯泥池污泥濃縮脫水機房泥餅外運進水出水CAST流程框圖根據以上工藝方案情況介紹，三種工藝方案各有優缺點，但均可滿足污水處理廠的處理程度。（四）不同方案的經濟比較為了便于提出最佳方案，分別對三種工藝方案進行了經濟比較，不同工藝方案的工程總投資見下表：序號費用名稱單位改良A2/O工藝氧化溝工藝CAST1工程總投資（污水廠廠區內）萬元從表中可以看出，氧化溝工藝和改良A2/O工藝比CAST工程總投資多。但是，氧化溝法占地較大、供氧設備動力效率較低，水處理所耗電量稍大，本工程不推薦采用；CAST工藝雖然占地節省且基建投資較省，但自動化要求程度很高，水廠運行時設備的閑置率過高，也不推薦采用。從污水處理廠的運行穩定的角度考慮，本此設計推薦運行、管理經驗成熟、實踐經驗豐富的改良A2/O作為汪清縣縣城污水處理工程的推薦方案。出水消毒分析處理后的城市污水，水質已經改善，但水中仍含有大量的致病細菌和寄生蟲卵。根據國家《城市污水處理及污染防治技術政策》關于“為保證公共衛生安全，防治傳染性疾病傳播，城市污水處理設施應設置消毒設施。”的規定，本污水處理廠出水應進行消毒處理。目前國內常用的消毒方法有液氯消毒，二氧化氯消毒，紫外線消毒等。液氯消毒液氯溶于水后，產生次氯酸(HOCl)，離解出OCl-，利用OCl-極強的消毒能力，殺滅污水中的細菌和病原體。液氯消毒效果可靠，投配設備簡單，投量準確，價格便宜，但出水中的余氯及某些氯化合物對水生物有毒害作用，同時可能產生THMS等致癌物質。液氯消毒系統主要由加氯機，氯瓶及余氯吸收裝置組成。二氧化氯消毒二氧化氯是一種廣譜型的消毒劑，它對水中的病原微生物，包括病毒、細菌芽孢等均有較高的殺死作用。二氧化氯消毒處理工藝成熟，效果好。二氧化氯只起氧化作用，不起氯化作用，不會生成有機氯化物；殺菌能力強，消毒效力持續時間較長，效果可靠，具有脫色、助凝、除氰、除臭等多種功能，不受污水pH值及氨氮濃度影響，消毒殺菌能力高于氯，但必須現場制備，設備復雜，原料具有腐蝕性，需化學反應生成，操作管理要求高。二氧化氯消毒系統包括二個藥液儲罐、二氧化氯發生器，投加設備。紫外線消毒細菌受紫外光照射后，紫外光譜能量為細菌核酸所吸收，使核酸結構破壞，從而達到消毒的目的。紫外線消毒速度快、接觸時間短，反應快速、效率高，無需投加任何化學藥劑，不影響水的物理性質和化學成分，不增加水的臭和味，操作簡單，便于管理，易于實現自動化，但是紫外線消毒無持續消毒作用，水中懸浮物濃度直接影響消毒效果，而且電耗較大。一次投資較大。紫外線消毒系統主要設備是高壓水銀燈。三種消毒方式的比較紫外線消毒利用電能轉化為光能來殺滅細菌，操作安全，不占地，維護簡單，但不具備持續殺菌功能。液氯消毒需要貯存液氯，管理較簡便，操作不安全，可能產生THMS等物質。二氧化氯應用范圍廣，消毒效果好并有有除臭、脫色等效果，同時產生THMS等致癌物質的機會很少，生產安全性高。三種消毒方式性能比較消毒劑優點缺點液氯①消毒效果好；②設備簡單，運行管理方便；在世界范圍內大規模水廠應用廣泛，具有成熟可靠的運行經驗；③投資及運行成本低。①產生三鹵烷等致物質；②氯氣的運輸和儲存具有一定的危險性；③接觸時間較長，約30min。二氯化氯①消毒效果好，能有效殺滅水中用氯消毒效果較差的病毒和孢子等；②能大大降低消毒后水中三氯甲烷等氯消毒副產物；①藥劑用量大，價格較高，消毒成本較高；②二氯化氯的檢測手段還不完備；③對于二氯化氯的消毒副產物亞氯酸根的毒理學認識尚無定論，目前仍處于研究階段。缺乏大規模污水處理廠的使用和運行經驗；④接觸時間較長，約30min。紫外線①消毒效果好，對細菌、病毒、原生動物具有廣譜性；②無消毒副產物；③無危險品的運輸和儲存；④接觸時間短，約2～4s，占地面積小，基建費用省。①設備價格高；②屬于較新型消毒工藝，缺乏長時間的使用經驗，因此對紫外消毒設備的使用壽命、更換周期數據不足；③缺乏大規模污水處理廠的使用和運行經驗。消毒工藝確定通過以上消毒方法的介紹和分析，綜合考慮用于污水消毒工藝的適用性、成熟性、安全性、可靠性及操作運轉的簡單易行和處理費用等因素，紫外線消毒是唯一不會產生消毒副產物的方法，不會產生二次污染問題。鑒于以上幾點，本工程采用紫外線消毒工藝進行設計。污水處理廠污泥處理工藝污水處理過程中產生的污泥集中送到污泥處理系統。污泥處理單元技術及其組合工藝流程雖然多種多樣，但有些處理工藝如：好氧消化、熱處理、焚燒等耗能大、技術復雜、維護困難、運行費用昂貴。結合汪清縣目前的技術、經濟力量，象這樣中型規模污水處理廠的污泥處理與處置宜選用技術成熟耗能低的技術路線，采用衛生填埋或做為肥料做為最終處置方式。常用的處理工藝有：污泥濃縮→厭氧消化→機械脫水→廢棄物處理廠（衛生填埋、肥料等）。污泥濃縮→機械脫水→廢棄物處理廠（衛生填埋、肥料等）。上敘污泥處理的兩條技術路線區別在于污泥濃縮后是否經過厭氧消化再機械脫水。歐美一些國家污水處理廠，污泥處理大都設污泥厭氧消化池，消化池沼氣產量大，一般有沼氣發電，有關資料介紹，可以解決污水廠50%能源。亞洲國家，日本30%污水廠未設污泥厭氧消化池。我國污水處理廠兩種技術路線均有采用，已運行的污水處理廠，消化池所產沼氣量遠低于設計值，沼氣發電設備不能連續運行，所提供的能量根本無法維持消化池的正常運行。其主要原因：我國城市污水廠的污泥有機物含量低，一般只有50%左右，而發達國家為70～80%，一般情況下，新鮮污泥中有機物含量越高，有機消化率的分解程度也越高。按莫開佰和埃肯菲爾德推薦的污泥有機物含量和消化率關系曲線可以看出：污泥有機物含量55%，消化率僅為35%，而有機物含量增至80%時，消化率可高達85%以上，凈分解量增加了2.6倍，由此可見，由于污泥有機物組份低，在其它條件相同時，單位體積污泥產氣率也低。由于我國居民食品結構以糧食、植物油、蔬菜和豆制品為主，人均肉、奶制品少，所以生活污水中的VSS值較低，有機組份中的淀粉、糖類和纖維等碳水化合物比重很大，而脂肪含量很低。如紀莊子污水廠初沉池污泥中的有機物，碳水化合物占50%以上，蛋白質占30%，脂肪僅占20%，而西德城市污水污泥中的有機物，碳水化合物占17%，蛋白質占有43%，脂肪占40%。碳水化合物、蛋白質、脂肪是影響產氣率的重要成分，分解單位重量有機物氣體生成量的順序為：脂肪>碳水化合物>蛋白質，甲烷生成量的順序為：脂肪>蛋白質>碳水化合物。由于我國城市污水的污泥屬高碳水化合物和低脂肪類型，造成產氣量和甲烷產量低。污泥處理的目的污水處理過程中產生的污泥，有機物含量較高，并且很不穩定，易腐化，含有大量病菌及寄生蟲，若不經妥善處理和處置將造成二次污染，必須進行必要的污泥處理和處置。污泥處理的目的：1．減少有機物，使污泥穩定化；2．減少污泥體積，降低污泥后續處置費用；3．減少污泥中有害物質；4．利用污泥中可用物質，化害為利；5．減少病原菌及寄生蟲的數量；6．作為肥料可改善土壤，不會板結。污泥處理設計原則1．根據污水處理工藝，按其產生的污泥量、污泥性質，結合當地的自然環境及處置條件選用符合實際的污泥處理工藝。2．根據城市污水廠污泥排出標準，采用合適的脫水方法、脫水后污泥含固率大于20%。3．妥善處置污水處理過程中產生的污泥，避免二次污染。4．盡可能利用污泥中的營養物質，變廢為寶。污水處理過程中產生的污泥集中到污泥處理系統。本工程的污泥處括一級處理產生的污泥及污水二級處理所產生的剩余活性污泥。污泥是污水處理過程的最終廢棄物，處理不當將會造成新的污染。污泥處理方案選擇在城市污水處理過程中，無時無刻不在產生著大量的污泥。正是這些污泥的不斷產生，才使污染物與污水分離，從而完成污水的凈化。對于產生的污泥，如果不予以有效地處理和處置，仍然會污染環境，使污水處理廠的功能不能完全發揮。污泥處理工藝流程包括四個處理或處置階段，即污泥的減量化、穩定化、無害化和資源化。1.污泥處理污水處理廠的污泥處理，包括以下處理：(1)污泥濃縮（減量化）對于含水率較高的污泥為了減少后續工序（脫水及消化）的負擔，通常要進行污泥濃縮，使污泥含水率降到95～98%，污泥濃縮方法分為重力濃縮和機械濃縮。(2)污泥穩定（穩定化）污泥穩定處理的目的在于通過某種化學的、生物化學的或物理化學的方法減少污泥中有機成分的含量，使其達到化學性質的穩定化。穩定處理是否完全必要及其需要達到的程序，主要取決于后續工序—污泥最終處置。(3)污泥無害化處理（無害化）污泥中存在致病菌和寄生蟲卵，易傳播疾病，通過處理，殺滅污泥中的致病菌和寄生蟲卵，達到衛生無害化。(4)污泥脫水（減量化）為了進一步減少濕污泥量便于運輸，節省污水處理廠運行費用，污泥一般都要進行脫水，脫水后污泥含水率可達75%～80%，然后運出廠外，易于處置。2.污泥處置（資源化）目前，國內外普遍采用的污泥最終處置有填埋、熱處理及焚燒技術、農用污泥的綜合處理等方式。(1)污泥的填埋污泥的填埋按其防止二次污染的措施又分為簡單填埋和衛生填埋兩種方式。簡單填埋是指在自然條件下，采用坑、塘以及洼地等自然填埋，不加覆土掩蓋和防止污染措施的填埋方法。衛生填埋是指能對填埋氣體和滲濾液進行控制的科學填埋方式，其與傳統填埋的根本區別主要在于衛生填埋過程中采取了底、側層防滲與廢氣回收處理，覆壓實作業等措施，從而避免了目前采用的傳統填埋方式所造成的二次污染。衛生填埋設施及作業設備簡單，一次性投資相對較小，但是其占地面積大，運輸距離遠，場址不易選擇，而且隨著環保標準的日益嚴格，對填埋場的設計和施工標準越來越高，其建場投資和填埋費用也相應提高。(2)污泥的焚燒污泥的焚燒是最徹底的處理方法，可使污泥中的碳水化合物轉變成CO2+H2O，同時在高溫下殺滅病毒、細菌，在焚燒過程中所產生的熱能可以得到合理利用。該處理方法技術特點如下：A．污泥焚燒處理后，污泥中的病原體被徹底消滅，燃燒過程中產生的有毒有害氣體和煙塵經處理后達到標準排放，無害化程度高。B．污泥經焚燒后，減容量大，一般可減容80%～90%，可節約大量填埋場地。C．污泥焚燒所產生的高溫煙氣，其熱能被廢熱鍋爐吸收轉變為蒸汽，用來供熱及發電，實現污泥處理的資源化。D．污泥焚燒廠占地面積小，尾氣經凈化處理后污染較小，場址選擇較靈活。E．焚燒處理可全天候操作，不受天氣影響。焚燒法可分為兩類：一類是將脫水污泥直接送焚燒爐焚燒，另一類是將脫水污泥先干化再焚燒。污泥焚燒要求污泥有較高的熱值，因此污泥一般不進行消化處理。第一類直接焚燒工藝可燃燒75%～80%含水率的污泥，為了保證污泥的穩定燃燒并對污泥含水率的波動具有一定的適應性，一般都需摻入輔助燃料，采用循環流化床焚燒爐最為理想。此類設備由于技術要求較高，國內廠家對此尚無把握，因此目前只能選用國外設備。第二類干化焚燒聯合工藝的關鍵在于干化。干化所需熱源由焚燒爐提供，干化設備國內尚無成熟設備，因此需采用國外設備，關于焚燒爐，可以采用國產的循環流化床設備。無論是直接焚燒，還是干化后焚燒工藝在國外已有大量的工程實例，但所需投資大，占用資金周期長，另外焚燒過程中產生的“二惡英”問題必須有很大投入才能有效解決。(3)污泥農用污泥中的營養成份和部分有機物是可以被利用的。污泥除了具有一定肥效外，還具有“土壤改良劑”的作用。將污泥應用于致密結構的土壤中，會使土壤膨松，改良土壤的持水性能。但是污泥中可能含有一些致癌物質和重金屬化合物，動物、植物長期接觸后會造成慢性中毒，去除這些有害物質往往需要很高的成本，處理成本無法和經濟效益相平衡，因此尚未得到普遍的推廣。(4)國外目前污泥處理技術及其發展方向國外目前廣泛采用的污泥處理技術可以歸納為三大類：*土地處置：包括污泥農用