【毕业设计】黑龙江省A市60000m3d城市中水回用工程设计

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1、北京科技大学本科生毕业设计（论文）摘要中水主要是指城市污水或生活污水经处理后达到一定的水质标准，可在一定范围内重复使用的非饮用杂用水，其水质介于上水与下水之间。中水可作为第二水源，可用于工业(如：用作冷却水)及城市杂用、农业灌溉、景观及地表水补充、地下水回灌等，缓解我国水资源危机。本论文以黑龙江省A市60000m3/d的城市中水回用工程为设计对象，进水水质为城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级B标准，主要指标为：CODcr60mg/L，BOD520mg/L，总磷1.0mg/L，总氮20mg/L，氨氮15mg/L，悬浮物20mg/L。本工程出水水质达到城市污水再生利用景观

2、环境用水水质(GB18921-2002)中“城市河道观赏性景观环境用水标准”，主要指标为CODcr50mg/L，BOD510 mg/L，总磷1.0mg/L，总氮10mg/L，氨氮5mg/L，悬浮物20mg/L。针对本工程设计，在多种处理工艺中选择曝气生物滤池法、生物接触氧化法和混凝沉淀法，这三套方案进行了综合比较，由于曝气生物滤池法具有占地面积小，生成污泥量少和无需后续设置沉淀池的优点而被选为主体工艺，而混凝沉淀为辅助工艺。本设计的中水处理工艺流程为：从二级处理的出水到曝气生物滤池中进行脱氮处理，再进入网格反应池进行絮凝反应，后经D型滤池进行过滤，最后排入到清水池，再由综合泵房将水送出进行回用

3、。该过程中产生的反冲洗废水和沉降物污泥由废水调节池收集，通过泵送至二级处理储泥池进行处置。本设计主要内容包括两部分：第一部分为设计说明书，包括：国内外文献综述、常见工艺介绍和工艺选择、比对和论证。第二部分为图纸，包括：水厂平面布置图、高程布置图、曝气生物滤池平面图及剖面图、D型滤池平面图及剖面图、综合泵房平面图及剖面图、清水池平面图和消毒间平面图。本工程的总投资为3731.77万元，每年的运行成本费用为2408.24万元/年，折合成运行成本吨水费用为1.1元/吨水，符合相关成本要求。总占地面积36.4亩。关键词：中水回用；曝气生物滤池；混凝沉淀； 工程设计A city of Heilongji

4、ang Province 60 000m3/d of the water reuse project designAbstractThe meaning of reclaimed water is urban sewage or domestic sewage after treatmen-t to reach a certain of water quality standards,being considered as miscellaneous water which can be non-potable reuse within a certain range.Its quality

5、ranged between the upriver and the garbage,being a form for the effective utilization of water resources.There are a dozen of ways to the reclamation and reuse,mainly for agricultural irrigation,industr-yial and domestic reuse and municipal use,groundwater recharge,and supplement the surf-ace water.

6、The contents of this thesis is a city of Heilongjiang Province 60,000m3/d of the wa-ter reuse project design.The intrant water quality is consistent with a B standard of urb-an sewage treatment plant emission standards(GB18918-2002).the main indicators:CODcr60mg/L;BOD520mg/L;TP1.0mg/L;TN20mg/L;NH3N1

7、5mg/L;SS20mg/L.For this project,Biological Aerated Filter and biological contact oxidation method in a variety of process to select two options for a comprehensive comparison.Biological A-erated Filter France was chosen because has a small footprint,and generate the advantag-es of sludge less and wi

8、thout follow-up of sedimentation tank.Design of wastewater treatment process as first,come from the secondary treatment effluent to the biological aerated filter,and then be disinfected in the disinfection room b-efore react in grid reaction,finally,after passing by the D-type filter and clear pool,

9、waterbleed off by pumping stations.Backwash wastewater sludge generated in the process anddeposits collected by the regulation pool delivered to the original secondary treatment sl-udge to disposal. The main content of this design consists of two parts:the first part of the design sp-ecification,inc

10、luding:domestic and international literature review,commonly used technolo-gy introduction and demonstration of process selection .The second part contains drawings,including:water plant layout diagram,elevation layout,Biological Aerated Filter monomer in Figure D-type filter monomer map,pumping sta

11、-tions monomer Figure drawings .The design meets the initial design requirements,the main design elements include b-iological aerated filter,D-type filter,blower room,sterilization room,elevation layout and gr-aphic layout,etc. The effluent water quality is with a standard of Ornamental landscape an

12、d environ-mental water of the city sewage recycling urban river of the landscape and environment-al water quality(GB18921-2002),the mainindicators:CODcr50mg/L;BOD510mg/L;P1.0mg/L;TN15mg/L;NH3N5mg/L;SS20mg/L. Water treatment plant has a total area of 36.40 acres,the cost of 37.3177million yua-n of in

13、vestment,operating costs 24082400 yuan/year,equivalent to a total cost of tons of water costs 1.1 yuan/ton water to meet the requirements.Key Words：Biological Aerated Filter； Sewage treatment plant design；reclaimed water reuse- 3 -目录摘要1Abstract2引言11文献综述21.1本课题国外研究进展21.2本课题国内研究进展31.2.1国内中水回用发展状况31.2.

14、2国内中水回用常用工艺41.3课题背景51.4课题开展研究的意义62中水回用研究方案的确定72.1中水回用的研究内容72.1.1中水回用工艺的比选原则72.1.2中水回用工艺的选择因素72.2中水回用的处理对象和技术82.3中水回用的研究方法和主体工艺的确定122.3.1曝气生物滤池工艺122.3.2接触氧化池工艺122.3.3混凝沉淀工艺132.3.4工艺确定132.4滤池填料对比与选择152.4.1生物陶粒滤料152.4.2火山岩生物滤料152.4.3滤料比选和确定152.5消毒技术的论证与选择162.5.1液氯消毒162.5.2二氧化氯消毒172.5.3紫外线消毒172.5.4消毒技术确

15、定和采纳172.6污泥处理方案的选择183中水回用构筑物工艺设计及计算193.1污染去除程度分析及处理水量计算193.1.1污染去除程度分析与概括193.1.2处理水量计算193.2工艺流程图203.3曝气生物滤池的参数设计203.4鼓风机房的参数设计243.5消毒间的参数设计253.6 D型滤池的参数设计263.6.1絮凝反应池263.6.2 D型滤池283.6.2 操作间313.7清水池的参数与设计313.8废水调节池的参数与设计323.9综合泵房的参数与设计323.10加药间的参数与设计333.11中水回用处理厂的平面布置353.12中水回用处理厂的高程布置364成本估算384.1投资成

16、本估算384.1.1 估算范围384.1.2 估算依据384.1.3 土建费用估算384.1.4设备费用预算394.1.5工程总费用运算404.2 运行成本估算404.2.1估算依据404.2.2运行成本估算41结论43参 考 文 献44附 录A 英文文献原文46附 录B 英文文献译文55在 学 取 得 成 果71致谢72北京科技大学本科生毕业设计（论文）引言随着人们生活水平日益提高，人口的高速增长，我国的用水总量在以惊人的速度增长，随之而来的问题也层出不穷。据国家环保总局提供的数字，目前全国共建设城市污水处理厂452座，其中二、三级污水处理厂307座，城市排水管道长约15.8万公里，城市污水

17、处理率达到36.5%。这就是说，有将近160亿吨城市生活污水未经任何处理直接排放到了河流湖泊，污染着我们赖以生存的水环境。近年来，全国水污染仍呈发展趋势，工业发达地区水域污染尤为严重。据7大水系和内陆河流的110个重点河段统计，符合“地面水环境标准”、类的占32%，类的占29%，属于、类的占39%（主要污染指标为氨氮、COD、挥发酚和BOD等）。黄河、松花江、辽河属、类水质的河段已超过60%。淮河枯水期的水质已达不到类，其大部分支流的水质常年在类以上。长江和珠江的水质为、类的江段已超过20%。与此同时，城市内及其附近的湖泊普遍已严重富营养化。全国以地下水源为主的城市，地下水几乎全部受到不同程度

18、的污染。地下水污染物一般以酚、氰、砷、硝酸盐为主，铬、硫、汞次之。总之，目前我国80%的水域、45%的地下水受到污染，90%以上的城市水源严重污染。因此，水污染除危害人们健康和影响工农业产值之外，对城市供水也造成了严重危害。面对日益严峻的水资源短缺问题，全世界都在积极地探索新途径以获取足够的淡水资源。其中跨流域调水、海水淡化、污水回用和雨水蓄用是目前普遍受到重视的开源措施，它们在一定程度上都能缓解水资源供需矛盾，尤其是中水回用经常被作为首选方案，一方面由于中水水源就近可得，水量稳定，不受气候影响；另一方面是因为国内外污水处理市场发展非常迅速，各种处理技术也日趋成熟，将污水进行深度处理后作为再生

19、资源是必然的发展趋势。本设计为黑龙江省A城市60000m3/L中水回用工程设计，经处理达标后的出水将作为城市河道观赏性景观环境用水，消除污染的同时能够获得一定的经济效益。1文献综述1.1本课题国外研究进展当今世界，水资源极度的匮乏，虽然地球上，水占到地球总面积的71%，但是在这71%的水中，仅有3%的淡水可以供人类直接利用，还有97%的海水资源是不能直接被人类所直接利用的，必须经过海水淡化处理。但是，海水的淡化，经济成本极高，不适合大规模的普及和应用，因此中水回用越来越受到世界各国的重视与青睐。从世界各国对中水回用之重视，建设回用规模之大，可以看出中水回用已具备明显的经济效益1。美国、日本、以

20、色列等国己将中水广泛应用于工农业灌溉、养殖业、市政绿化、生活洗涤、景观用水等方面， 美国城市中水回用量达9亿m3等。日本开展中水回用研究，主要将中水用于小区和建筑物生活杂用水。据报道，目前仅东京一地的大型建筑物内己建成的中水道系统就达60余处，总供水能力达10万m3/d。目前以色列己有70%的废水经过处理并用来灌溉1.9万hm2农田，全国所需水量的16%由废水回用来解决，甚至经处理后的废水己达到饮用水标准用于直接饮用2。世界各国开展中水回用的时间也比较早。日本早在1962年就开始回用污水，70年代已初现规模，90年代初日本在全国范围内进行了废水，再生回用的调查研究与工艺设计在1990年日本的“

21、造水计划”中明确将污水回用再生技术作为最主要的开发研究内容加以资助，开发了很多污水深度处理工艺。在新型脱氮、脱磷技术、膜分离技术、膜生物反应器技术等方面取得很大进展的同时，对传统的活性污泥法、生物膜法进行了不同水体的工艺实验，建立起了许多“水再生工厂”。在1950年，美国污水研究者俱乐部就利用模型进行了污水深度处理实验研究，1965年将其成果用于加利福尼亚州的南塔湖污水处理厂，处理能力达2.84105m3/d。目前，美国的城市污水处理等级基本上都在二级以上，处理率达到100%。2000年，加利福尼亚州的污水再生利用量为8.64108m3。再生水水量占平水年份全州城市年用水总量的7%左右：再生水

22、用水总量中，农业灌溉约32%，回灌地下水27%，绿化灌溉17%，工业生产7%。补充地表径流、营造湿地和休闲娱乐水面等景观生态用水约3%，屏蔽海水入侵约l%，其余13%用于城市公共建筑和居民家庭的多种非饮用用途3。在欧洲，大部分国家都采取了中水回用工艺，其中大部分国家分布在南欧。不仅如此，西北气候且湿度大的国家已经到达一定程度的中水回用。在欧洲，中水回用一方面可以缓解供水压力以及有效地避免污染排放4。1.2本课题国内研究进展1.2.1国内中水回用发展状况中国是一个贫水国家，淡水资源非常短缺，河川多年平均径流量为2.62108m3，人均占有量2000m3/a 左右，为世界人均占有量的1/5，居世界

23、第110位，被联合国列为13个贫水国之一。近20年来，中国经济以每年10%的高速度连续增长，人口集中，污水排放量增加。许多河流、湖泊遭受严重污染，从局部江段发展到流域污染。据统计，我国80%的水域和45%的地下水已被污染，90%以上的城市水域严重污染。水域污染的结果使得本来就短缺的水资源更加匮乏，许多中心城市取水水源水质下降，甚至报废。除此之外，在一些南方山地城市，由于水的提升高度过大，造成取水费用高昂而缺水。这都对生产和生活造成了极大的影响。通过改进技术降低水的消耗和污水排放量，从水资源充沛的地区调水引入水资源匮乏地区固然可以从一定程度上缓解水资源的紧张状况，但城市污水的再生回用比开发建设新

24、水源更为重要且具有现实意义5。全国669个城市中，400个城市常年供水不足，共中有110个城市严重缺水，日缺水量达1600万m3，年缺水量60亿m3，由于缺水，每年至少造成工业产值损失2000亿元。同时由于水资源优化配置不到位，优水低用，忽视污水再生利用，造成了水资源的极大浪费。据统计，我国工业万元产值用水量平均为103m3，是发达国家的1020倍；我国水重复利用率平均为40%左右，而发达国家平均为75%85%。面对如此严峻的形势，要保证经济和社会的持续健康发展，保证水资源的可持续利用，中水回用势在必行6。中水回用的课题被列入了国家“七五”“八五”“九五”重点科技攻关计划，投入相当可观的人力物

25、力，对一些关键技术进行攻关，取得了一批国际先进水平的科研成果，提供了废水回用的成套技术与应用。其主要内容如下：(1) 不同回用对象的水质指标(2) 不同回用用途的废水再生工艺路线与相应单元处理技术(3) 再生水用户的用水技术(4) 不用工程长年运行的经验总结(5) 废水回用的技术经济分析与政府贯彻的技术经济政策(6) 废水回用设计规范(7) 已进入工程上大规模应用推广阶段1.2.2国内中水回用常用工艺中水处理技术中水处理技术根据水处理的分类，按处理机理不同可分为物理化学处理法、生物处理法、膜处理法3大类：(1) 物理化学处理法：中水回用技术研究最多、应用最多的是物理化学技术。主要有混凝、过滤以

26、及吸附。在九十年代中期，我国就有了对经过生化二级处理后的处理水用砂滤技术处理后进行回用的方法7。活性炭吸附法也是比较常见的方法之一，不仅可以除去中水中的污染物，并且还有除臭的功能。但是由于活性炭的再生过程不但会有所损耗，而且所溢出的气体也可能对大气环境造成污染。再加上活性炭成本过高，因此活性炭吸附法在中水回用中的应用受到了限制。物理化学处理方法主要以混凝沉淀应用较多，普及范围较广。混凝沉淀主要是利用混凝剂(如聚合氯化铝)以及其絮凝作用，与水中胶体物质产生强烈的电中和作用、与水中悬浮物的优良架桥吸附作用和对溶解性物质的选择性吸附作用 。 (2) 生物处理法：生物处理法是利用水中微生物的吸附、氧化

27、来分解污水中的有机物，包括好氧和厌氧微生物处理，一般好氧处理较多。多采用曝气生物滤池处理工艺。曝气生物滤池(Biological Aerated Filter)是20世纪80年代末在欧美发展起来的一种新型生物膜处理技术。该工艺集生物氧化和截留悬浮物于一体，具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮、除磷、除有害物质的作用8。而生物接触氧化法是以附着在载体(俗称填料)上的生物膜为主，净化有机废水的一种高效水处理工艺，它是具有活性污泥法特点的生物膜法，兼有活性污泥法和生物膜法的优点。生物处理工艺对工艺的温度、湿度、溶氧量等参数要求较高，不易于操作。但是成本低，基本不会产生二次污染，比较适合大型的中水

28、回用工程。生物处理在中水回用工程中是综合性价比比较高的工艺流程。(3) 膜处理法：膜分离技术是通过利用特殊的有机高分子或无机材料制成的膜对混合物种各组分的选择渗透作用的差异，以外界能量或化学位差为推动力对双组分或多组分液体进行分离、分级、提纯和富集的技术。在中水回用的应用中，常用到的膜分离技术包括超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)技术，由于这种分离技术与传统分离操作(如沉淀、混凝、离子交换等)相比，可以在常温下操作且无相变化，不需要投加任何药剂，处理后的水质一般可达回用要求，同时具有效率高、工艺简单、污染轻等特点，因此用于中水回用有独特的技术优势。而目前，大多数中水回用工程也是以该技术

29、为主，且取得了良好的应用效果9。但是，膜处理法的经济成本高，不易于回收，并且存在膜污染问题。如果大量的投入中水回用，对于膜的回用是一个很大的难题，因此大型的中水回用工程并不常用膜处理工艺来进行中水的深度处理。1.3课题背景本工程为黑龙江省A市60000m3/d城市中水回用工程设计，主要是在原有污水处理厂二级处理的基础上，进行三级处理，达到中水回用的目的。本工程位于地理坐标为东经12542-13010、北纬4404-4640，属中温带大陆性季风气候，四季分明，冬季漫长寒冷，夏季则显得短暂凉爽。雨热同季，冬季1月平均气温约零下19度；夏季7月平均气温约23度。 年均降水量569.1毫米，降水主要集

30、中在6-9月，夏季占年降水量的60%。年日照时间数1606小时，冬季主导风向为西南风，夏季主导风向为南风，全年主导风向为西南风。本工程主要设计参数如下：(1) 进水水质指标进水水质为城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级B标准，其各项指标如下：表1-1 进水水质一览表项目CODcr(mg/l)BOD5(mg/l)总磷( mg/l)总氮(mg/l)氨氮(mg/l)悬浮物(mg/l)进水水质602010208(15)20(2) 出水水质指标出水水质为城市污水再生利用景观环境用水水质(GB18921-2002)的城市河道观赏性景观环境用水，其指标如下：表1-2 出水水质一览表序

31、号项 目观赏性景观环境用水娱乐性景观环境用水河道类湖泊类水景类河道类湖泊类水景类1PH(无量纲)692BOD5 10663SS 2010无要求4总磷 1.00.51.00.55总氮 156氨氮 57粪大肠杆菌100002000500不得检出(3) 气象资料表1-3 气温资料一览表年平均气温3.6月平均最高气温28年最低气温-38.1月平均最低气温-8.8年最高气温36.4降雨量(mm/年)569.11.4课题开展研究的意义首先这里所指的再生水是中水回用所得的水体。再生水有很好的经济效益，相比于自然水有更多的“增值”空间。再生水不仅缓解了水环境的污染负荷，而且有效地减弱了对自然水循环的干扰作用。

32、在中国北方和其他部分缺水甚至干旱的地区，中水回用更显得尤为重要，因为再生水是解决水荒的有效措施。再生水虽然现在还不可以直接用于饮用，但是在很多方面都体现了再生水的巨大优势。比如农田的灌溉，建设城市水溪环境和工业冷却水等，下面重点介绍这几个方面的再生水利用：(1) 农田的灌溉：天津市科技重大工程项目的天津市利用再生水回灌农田试验项目工程取得成功，在全国率先进行了变废为宝，创农田灌溉新途径的示范，为国内减少用淡水浇灌农田创出了新路。(2) 建设城市水溪环境：北京高碑店污水处理场是北京最大的污水处理厂，其中一部分给华能电厂供应冷却水，另一部分再生水将作为景观环境用水，给凉水河、南护城河、郊野公园等地

33、补充环境用水。(3) 工业冷却水：大连春柳河污水厂1992年建设投产了污水再生设备，产量为1104m3/d，主要用于热电厂冷却用水，少部分用于工业生产用水。运行10年来效果良好，效益可观。2中水回用研究方案的确定2.1中水回用的研究内容污水深度处理，应在二级处理基础上进一步去除BOD5、CODcr、SS、NH3-N、TP，方可达到回用标准。参考国内外污水处理实际运行经验，同时遵循技术成熟、效果稳定、投资适当、管理方便的原则，进行工艺比选，确定本工程设计的主体工艺。2.1.1中水回用工艺的比选原则(1) 先进性和前瞻性(2) 适用性(3) 可靠性(4) 经济合理性(5) 安全和环保2.1.2中水

34、回用工艺的选择因素(1) 认真贯彻国家有关的政策法规，出水水质满足采用的排放标准的要求，符合环境影响评价的要求。(2) 积极稳妥地采用先进的处理工艺、技术、设备与材料。(3) 近远期结合，统筹兼顾，全面设计，分期建设。(4) 在常年处理运转中要保证出水所要求的处理程度。保证处理效果稳定，技术成熟。(5) 运转管理方便，运转方式灵活，并可根据不同的进水水量、水质调整运行方式和参数，最大限度地发挥处理装置和构筑物的处理能力。(6) 采用高度集成的自控技术，便于实现处理工艺运转的自动控制，提高管理水平，减小劳动强度，改善工作环境，以尽可能少的投入取得尽可能大的社会、经济效益。(7) 要特别注意根据晋

35、城市现有污水处理厂的现状与规划发展具体情况，因地制宜地进行选择。2.2中水回用的处理对象和技术城市污水经过二级处理后作为水源，进行深度处理，再用于景观用水或者工业冷却水，必须注重解决以下三方面的问题：(1) 腐蚀问题城市污水如果采用普通活性污泥法处理，污水中残余的溶解性固体较高。根据对同等城市处理情况的调查，溶解性固体浓度达到1300mg/L左右，溶解性固体会使水的电导率加大，再加上自身引起金属腐蚀，从而加速了水中电化学的腐蚀。如果在溶解固体中氯离子的含量高，引起腐蚀硬度更大。氨氮对铜质材料也会产生腐蚀。(2) 水垢由于污水的硬度、碱度、磷酸盐的含量增高，而导致水垢产生。水中的Ca2+、Mg2

36、+盐类在循环浓缩过程中，由于饱和而析出CaCO3、CaSO4、Ca3(PO4)2或MgSiO3沉淀。这些沉淀物同悬浮物、金属腐蚀产物和微生物一起，在金属表面结成多孔的垢层，造成局部垢下腐蚀。(3) 微生物粘泥污水中含有大量的大肠杆菌，加上氮、磷等营养物质，给细菌、霉及藻类大量繁殖创造了条件。二级出水中还夹带菌胶团，在敞开式污水处理设施中，温度和光照都适宜藻类繁殖，这些微生物絮体连同粘土质和金属氢氧化物等，若附着在热交换器、输配水管道内，形成污泥粘性物质。它们堵塞交换器管道，降低热交换器效率，并产生垢下腐蚀。生物垢本身还起粘结作用，它的粘液外壳粘结水中杂质，使垢层增厚。形成生物垢的主要菌种有异氧

37、菌、铁细菌、硫酸盐还原菌、真菌藻类等。有些细菌本身造成腐蚀，如硫氧化菌代谢产物为强酸，腐蚀金属；铁细菌氧化亚铁为高铁化合物沉淀于管壁，形成锈瘤，不但使管壁热交换率下降，且造成氧浓差电池腐蚀，为垢下硫酸盐还原菌提供了良好的厌氧环境；硫酸盐还原菌使金属表面店蚀穿孔。综上所述城市污水经传统二级处理后，虽然大部分悬浮固体和有机物被去除，但还残留有小部分有机物、氮和磷的化合物、不可沉淀的固体颗粒、致病微生物以及无机盐等污染物质。污水厂二级处理出水常含BOD5:2030mg/L，CODcr:40100mg/L，SS:2030mg/L、NH3-N:1525mg/L、P:0.53.0 mg/L，这种处理水不适

38、宜回用。为达到回用或排放的目的，二级处理出水必须进行深度处理，深度处理的去除对象和采用的主要处理技术如下表：表2-1 二级处理的出水深度处理去除的对象和采用的处理技术去除对象有关指标采用的主要处理技术有机物悬浮状态SS、VSS过滤、混凝沉淀、气浮溶解状态BOD、COD、TOC、TOD混凝沉淀、活性炭吸附、臭氧氧化植物性营养盐类氮NH3-N、TN吹脱、折点氯化、离子交换脱氮、生物脱氮生物脱氮除磷磷PO4-P、TP金属盐混凝沉淀、石灰混凝沉淀晶析法、生物脱磷微量成分溶解性无机盐Ca2-、Na+、Cl-反渗透、电渗析、离子交换微生物细菌、病毒臭氧氧化消毒、紫外线消毒、氯消毒(1) 悬浮物经二级处理后

39、在处理水中残留的悬浮物是粒径从数毫米到10m的生物絮凝体和未被凝聚的胶体颗粒。这些颗粒几乎全部都是有机性的，二级处理水BOD值的5080%都来源于这些颗粒，为了提高二级处理水的稳定度，去除这些颗粒是非常必要的。此外，对二级处理水进行以回用为目的的深度处理，如去除溶解性有机物以及以排放缓流水体为目的的脱氮除磷工艺时，去除残留悬浮物是提高深度处理和脱氮除磷效果的必要条件。去除二级处理出水中的SS常用方法是采用混凝、沉淀和过滤工艺，混凝沉淀是污水深度处理最常用的一种技术，从表观而言，就是去除污水的色度和浑浊度，还可以去除污水中的某些溶解性物质，如砷、汞等。过滤主要去除生物处理工艺残留的生物污泥絮体，

40、是产生高质量出水的一个关键。(2) 有机物二级处理出水中的有机物主要为溶解性的有机物和悬浮性的有机物，可生物降解的溶解性有机物在二级生物处理。过程中基本上可以去除，残存的溶解性有机物多是丹宁、木质素和黑腐酸等难降解的有机物，这些有机物通过混凝沉淀工艺可以部分去除。而悬浮性的有机物可以通过SS的去除得以去除。(3) 脱氮污水脱氮方法一般可分为化学法（如氨吹脱法、折点加氯法、离子交换法和生物脱氮法等）和生物法两大类。其各种工艺的原理及特点见下表：表2-2 各种脱氮工艺的原理及特点处理方法原理特点去除率最终氮形态优点缺点氨吹脱法将pH值提高到10.811.5，使NH4+成为NH3释放出来氨氮去除率6

41、095%NH3气体1、基建及运行费用低2、流程简单，稳定性好3、可以去除高浓度含氮污水1、氨气对环境产生二次污染2、水在吹脱塔填料上会产生结垢，需采取措施3、低温时吹脱效率低折点加氯法氯的水合物在当量点与氨反应释放出氮气氨氮去除率90100%N21、基建费用低2、稳定性好3、不受水温的影响1、处理规模大时，运行费用很高2、残余氯必须进行处理3、有可能生成有害的氯胺离子交换法用对NH4+有选择性的离子交换树脂去除NH4+N氨氮去除率9097%铵盐1、去除率高2、不受水温的影响1、再生时排出的高浓度含氨废液必须进行处理2、水中含钙离子时有干扰3、运行成本高生物脱氮法利用一些专性细菌实现氮形式的转化

42、，最终转化成无害气体-氮气，从污水中去除T-N去除率7095%，可去除NH4+N、有机氮、N21、可去除各种含氮化合物2、去除率高、效果稳定3、不产生二次污染1、低温时效率较低2、受有害物质的影响3、占地面积大(4) 除磷工艺除磷方法一般可分为化学法和生物法两大类。各种工艺的原理及特点见下表：表2-3 各种除磷工艺的原理及特征处理方法原理特征优点缺点化学混凝沉淀法二级处理出水中投加混凝剂，生成磷的化合物沉淀而被去除1、除磷效率高2、运转较灵活1、产生的污泥量大2、运行的成本（药品费等）高厌氧-好氧(A/O)工艺利用厌氧状态释放磷、好氧状态摄取磷的特性除磷1、能够利用已建成的处理设施2、不投加药

43、剂1、比化学法的除磷效率低2、因为活性污泥对磷的积蓄量是有限的，对排泥量必须控制Phostrip工艺厌氧-好氧和化学法组合流程除磷1、由于在磷浓缩液中加入少量的石灰，能经济的除磷2、除磷效果稳定必须增加除磷设施2.3中水回用的研究方法和主体工艺的确定再生水回用于工业冷却水及景观用水，根据再生水水质要求，结合现污水处理厂的出水水质特点，应在二级处理基础上进一步去除BOD5、CODCr、SS、NH3-N、TP，方可达到回用标准。参考国内外污水处理实际运行经验，同时遵循技术成熟、效果稳定、投资适当、管理方便的原则，选择生物脱氮除磷+絮凝反应过滤以及混凝沉淀工艺进行工艺比选，其中生物脱氮除磷工艺主要有

44、接触氧化及曝气生物滤池两种方法。2.3.1曝气生物滤池工艺曝气生物滤池(Biological Aerated Filter)也叫淹没式曝气生物滤池(Submerged Biological Aerated Filter)。国外从20世纪初开始进行研究，于80年代末基本成型，后不断改进，并开发出多种形式。在开发过程中，充分借鉴了污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路，集曝气、高滤速、截留悬浮物、定期反冲洗等特点于一体。其工艺原理为，在滤池中装填一定量粒径较小的粒状滤料，滤料表面生长着生物膜，滤池内部曝气，污水流经时，利用滤料上高浓度生物膜量的强氧化降解能力对污水进行快速净化，此为生物氧化降解过

45、程；同时，因污水流经时，滤料呈压实状态，利用滤料粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的大量悬浮物，且保证脱落的生物膜不会随水漂出，此为截留作用；运行一定时间后，因水头损失的增加，需对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物并更新生物膜，此为反冲洗过程10。水中曝气生物滤池(BAF)，和水中需氧生物滤池一样，相对其他的固定膜反应器（比如生物转盘(RBC)或者滴滤池），具有高浓度的活性生物量；易控制的超额生物量以及更长的污泥停留时间(SRT)等优势，从而可以降解复杂的化合物11曝气生物滤池用作污水三级生物处理，主要是为了硝化去除氨氮，并进一步去除水中有机物和悬浮固体。若同时在厌氧和好氧条件下

46、运行，还可用作污水的除磷。残留于滤后水中的细菌、病毒等在消毒的过程中也将容易被杀灭。2.3.2接触氧化池工艺生物接触氧化法也叫浸没式生物膜法，是一种介于活性污泥法和生物滤池之间的生物膜法工艺，主要由池体、填料、布水装置和曝气系统4部分组成。对于微污染源水，有机物浓度不高，且存在一定量的无机碳酸盐(碱度)，在曝气充氧条件下，自养型的硝化细菌和异养微生物以好氧生物膜的形式附着于填料表面上，钟虫、喇叭虫、寡毛类、枝角类和软体动物等原生动物和后生动物也栖息在生物膜上，并有蓝藻、绿藻和硅藻等多种藻类。形成一个复杂的生物群落。源水与生物膜接触时，通过微生物的新陈代谢活动和生物吸附、絮凝、氧化、硝化、合成和

47、摄食等综合作用，使源水中氨氮、铁、锰和有机物等逐渐被氧化和转化，达到净化水质的目的12。微生物所需的氧通过人工曝气供给，池底曝气与污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水与污水中的填料充分接触。生物膜生长至一定厚度后，近填料壁的微生物将由于缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生膜的生长，形成生物膜的新陈代谢。脱落的生物膜将随出水流出池外。由此可见生物接触氧化池后需设沉淀池，以去除出水中挟带的生物膜，保证系统出水水质。2.3.3混凝沉淀工艺混凝沉淀法是向污水中加入一定的物质，通过物理或化学的作用。使污水中不易沉降和过滤的悬浮态、胶体状物质集结

48、成较大颗粒而分离的方法13。用无机絮凝剂和有机阴离子配制成水溶液加入废水中，便会产生压缩双电层，使废水中的悬浮微粒失去稳定性，胶粒物相互凝聚使微粒增大，形成絮凝体、矾花。絮凝体长大到一定体积后即在重力作用下脱离水相沉淀，从而去除废水中的大量悬浮物，从而达到水处理的效果。为提高分离效果，可适时、适量加入助凝剂。2.3.4工艺确定这三种工艺都有各自的优缺点，并且不同的中水回用工程应选择不同的流程工艺。在选择应用时要根据进出水水质要求、当地条件等因素综合考虑。生物接触氧化工艺、曝气生物滤池工艺和混凝沉淀工艺的比较表如下：表2-4 生物接触氧化与曝气生物滤池工艺比较表项目曝气生物滤池生物接触氧化混凝沉

49、淀工艺机理主要利用微生物的氧化、吸附作用和滤料过滤作用去除污染物主要利用微生物的吸附、氧化分解作用去除污染物主要是加入絮凝剂和助凝剂，使污水中不易沉降和过滤的悬浮态、胶体状物质集结成较大颗粒而分离系统组成必须有初沉池，无需二沉池，可进行模块化设计可有初沉池，必须有二沉池，处理城市污水应用二段式较多只需要一个加药絮凝池填(滤)料一般应用陶粒等粒状滤料，粒径在38mm可应用碎石、炉渣、塑料等粒状填料，也可应用波纹板、软性纤维、蜂窝等填料絮凝剂和助凝剂系统运行一般需要进行反冲洗，可自控管理一般不需进行反冲洗不进行反冲洗污泥产量较多较少较多针对本项目具体情况，以上三个工艺各有优缺点，比较表如下：表2-

50、5生物接触氧化与曝气生物滤池工艺优缺点表工艺类型优点缺点曝气生物滤池1、基建面积小，无需设置二沉池2、出水水质较高3、氧的传输效率很高，曝气量小，供氧动力消耗低4、抗冲击负荷能力强，耐低温5、易挂膜，启动快6、曝气生物滤池采用模块化结构，便于后期改建、扩建1、曝气生物滤池对进水的SS要求较高2、采用曝气生物滤池，水头损失较大，水的总提升高度大3、在反冲洗操作中，短时间内水力负荷较大，反冲出水直接回流入初沉池会对初沉池造成较大的冲击负荷生物接触氧化1、容积负荷高，耐冲击负荷能力强2、具有膜法的优点，剩余污泥量少3、具有活性污泥法的优点，辅以机械设备供氧，生物活性高，泥龄短4、能分解其它生物处理难

51、分解的物质5、容易管理，消除污泥上浮和膨胀等弊端1、滤料间水流缓慢，水力冲刷力小 2、生物膜只能自行脱落，剩余污泥不易排走，滞留在滤料之间易引起水质恶化，影 响处理效果3、滤料更换，构筑物维修困难混凝沉淀1、占地少，系统可间歇运行，管理简单2、出水水质好，并且稳定3、基本不受外界条件的干扰1、对来水的要求较高，不适合多种水源混合后的处理，因此具有一定的局限性2、成本高。不适合大量投入的中水回用工程3、生成大量泥渣且脱水困难4、需随水质变化而改变投药条件综上比较，曝气生物滤池工艺具有综合优势，确定为本次初步设计的主体工艺。为了进一步保证出水水质，在生物曝气滤池后加混凝沉淀工艺为辅助工艺。2.4滤

52、池填料对比与选择2.4.1生物陶粒滤料生物陶粒滤料是一种高强度微孔挂膜滤料，以粘土为主要生产原料，并掺合一定成孔剂、粘结剂等材料，经配料、团粒、高温烧制、筛分等一系列工艺加工而成的类球行滤材。其主要成分为偏铝硅酸盐，表观为近球形颗粒，表面深褐色或灰褐色。生物陶粒滤料可用于曝气生物滤池作生物载体，因此多用于城市污水处理及污水深度处理，处理后出水达到再生水水质标准。2.4.2火山岩生物滤料火山岩生物滤料最早诞生在美国，中国曾一度靠进口来实现生物挂膜技术，由于成本高，科研人员开发了生物滤料来取代。近年来我国在国内也找到了适合加工火山岩滤料的矿藏，经过选矿、破碎、筛分、研磨等一系列工艺加工而成的粒状滤

53、料，主要成分为硅、铝、钙、钠、镁、钛、锰、铁、镍、钴和钼等几十种矿物质和微量元素，表观为不规则颗粒，颜色为红黑褐色，多孔质轻，粒径可根据不用要求生产。火山岩生物滤料表面粗糙多微孔，因此特别适合于微生物在其表面生长、繁殖，形成生物膜。火山岩生物滤料使曝气生物滤池不仅能处理市政污水，以及可生化的有机工业废水、微污染水源水等，也可在给水处理中取代石英砂、活性炭、无烟煤等用作过滤介质，同时还可以用于二级处理工艺后的尾水做深度处理，其处理出水达再生水标准后可作再生水回用。2.4.3滤料比选和确定表2-6物理性能指标对比表序号项目单位火山岩生物滤料生物陶粒滤料1表观密度g/cm31.681.41.82堆积

54、密度g/cm30.770.751.13堆积孔隙率%54.16364比表面积104cm2/g2.23255盐酸可溶率%1.83.36摩擦损失率%5.332.27抗压强度Mpa5.785.08溶出物微含有益的矿物与微量成份不含对人体有害的微量元素最终结合国内类似已建项目工程经验，确定本次初步设计采用火山岩生物滤料设计。2.5消毒技术的论证与选择消毒是城市污水处理的最后环节，因此是水处理中的重要工序，早在2000年6月5日由建设部、国家环境保护总局、科技部联合发出的“关于印发城市污水处理及污染防治技术政策的通知建城2000124 号”中规定“为保证公共卫生安全，防治传染性疾病传播，城市污水处理设施应

55、设置消毒设施”。新排放标准颁布后对污水厂尾水消毒有了更严格的规定，根据出水水质要求，必须采用适当的消毒方式杀灭污水中含有大量细菌及病毒。目前，国内外污水处理厂普遍采用的出水消毒技术有液氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、紫外线消毒等方法，从工艺的经济性、运行管理的难易、消毒可靠性等方面，这些工艺各有优缺点。2.5.1液氯消毒液氯消毒技术的加氯操作过程简单，价格较低，且在管网中有持续消毒杀菌作用，作为一种成熟的消毒剂，其已有百年的应用历史。但由于氯和有机物反应可生成对健康有害的物质，近年来，氯消毒所引发的环境、安全问题越来越引起人们的重视，有被其他消毒技术取代的趋势。2.5.2二氧化氯消毒二氧化氯是

56、新一代广普强力杀菌剂，并可做氧化剂和漂白剂。在可选用的消毒剂中，二氧化氯被认为是其中性价比最优的一种。鉴于二氧化氯独特的消毒优势，目前，欧洲已有数千家水厂采用二氧化氯作为消毒剂，美国也有400余家水厂在消毒工艺中增加了二氧化氯。我国从90年代以后，二氧化氯发生器才开始在一些中小型水厂中加以应用。目前为改善水厂氯消毒所带来的一些问题，尤其是氯气泄漏事件的不断发生，许多城市已停止或准备停止使用氯气进行消毒。二氧化氯发生器的优势逐渐引起人们的关注，一些新建水厂已开始直接选用二氧化氯发生器取代加氯机。2.5.3紫外线消毒紫外线消毒是利用波长为2.010-72.9510-7m紫外线的杀菌作用进行消毒的技

57、术，尤其是波长在2.610-7m的紫外线。紫外线消毒与其他消毒技术相比，最大特点是采用物理方法灭活细菌，不会产生新的化学物质，是最安全的消毒技术。而且可省去接触池和消毒间的土建费用，无需存储药剂。缺点是投资较高14。2.5.4消毒技术确定和采纳根据工程实际需要，选择投加液氯、紫外线和二氧化氯三种方法进行比选。表2-7消毒方案比较表液氯消毒紫外线消毒二氧化氯使用剂量510 mg/l/25 mg/l接触时间30 min10100 s20 min投资氯库占地大，土建费用高，设备费用较高节省土建费用，设备费用高土建费用高，设备费用低施工安装复杂简单较为复杂运行成本较低较高较高运行管理注意安全，防漏氯，

58、注意氯瓶结霜无安全隐患，定期更换紫外灯注意安全，防止爆炸末梢余氯有无有适用条件液氯供应方便的地点；适于大规模污水厂或管网供水不受规模、水质、占地的限制。适于有机污染严重时，不适合大型水厂；适于管网供水主要优点具有余氯的持续消毒作用；成本较低；操作简单，投量准确；不需要庞大的设备杀菌效率高，占地省，不改变水的物理、化学性质，不产生有机氯化物和氯酚味；成套设备，操作安全方便不形成氯仿有机卤代物；杀菌效果好，不受PH影响；具有强烈的氧化作用，除嗅、色、氧化锰、铁等物质主要缺点原水有机物高时会产生氯仿等有机卤代物；水中含酚时产生氯酚味；氯气本身有毒没有持续消毒作用；电耗相对高。不能贮存，现场随时制取使

59、用；制取设备较复杂考虑到污水深度处理工程规模较大，使用液氯消毒工艺存在安全隐患；而二氧化氯制取过程较为复杂，需要人员定时操作，不适于大水量的污水厂消毒，因此本次设计选用已经广泛应用的成熟技术紫外消毒工艺。出厂水利用原厂加氯设备投加氯，保证回用水中余氯的要求。2.6污泥处理方案的选择采用曝气生物滤池+混凝过滤工艺时不产生污泥，处理截留下来的有机物碎片、悬浮物絮凝体随着反冲洗后的排水排入澄清池，产生的沉淀排入储泥池，上清液回流重复处理，储泥池内污泥用泵输送到原污水处理厂的储泥池，经原有污泥脱水机进行处理。这样可以减少深度处理的工程投资，并且便于污水处理厂集中运行管理。3中水回用构筑物工艺设计及计算

60、3.1污染去除程度分析及处理水量计算3.1.1污染去除程度分析与概括进水水质为城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级B标准，出水水质为城市污水再生利用景观环境用水水质(GB189212002)的城市河道观赏性景观环境用水，根据再生水厂的进水水质和出水水质，确定深度处理的最低去除程度如下表：表3-1深度处理去除程度分析表 指标BOD5CODcrSSNH3-NTPTN色度余氯总大肠菌类进水浓度（mg/L）206020151.0203010000/L出水浓度（mg/L）10502051.015300.210000/L处理程度50%17%34%20%由上表可知，进水水质的SS、T

61、P等已满足回用水要求，本次中水回用设计的重点去除对象是BOD和氨氮，并对处理出水把关，保证其他常规污染指标达到回用标准。3.1.2处理水量计算污水深度处理厂设计规模Q=60000m3/d总变化系数kz = 2.72/Q0.108 =1.33.2工艺流程图曝气生物滤池消毒间D型滤池池清水池综合泵房原厂二沉池出水回用水废水调节池澄清池储泥池至原厂贮泥池加氯上清液回流原厂部分细格栅出水加药间图3-1中水回用的工艺流程图3.3曝气生物滤池的参数设计设计流量：Q=600001.3=78000m3/d=3250m3/h设计采用矩形曝气生物滤池一座，滤池分为2组并行运行。与鼓风机房合建。曝气生物滤池将生物处理和物理过滤集于一体，主要利用微生物的吸附、氧化作用和滤料的过滤作用去除污染物。生物滤池按负荷的高低一般可分为低负荷和高负荷生物滤池，负荷是影响生物滤池降解功能的首要因素，也是生物滤池设计与运行的重要参数。我国通行的有机物负荷与水力负荷见表3-215。表3-2生物滤池的常用负荷范围滤池类型