2019年东莞市清溪长山头城市污水处理厂工程初步设计说明secret.doc

第1章概述

1.1编制依据、原则和范围

1.1.1 编制依据

1.东莞市环保产业促进中心委托清华紫光环保有限公司编制的东莞市清溪长山头城市污水处理厂工程扩建工程可行性研究报告

2.《东莞市污水处理工程建设规划（第二组）【2003-2020】说明书·图集·现状调查报告》——东莞市环境保护局，中国市政工程中南设计研究院，2003年12月

3.清溪镇排污口水质检测统计资料

4.其他清溪镇的基础资料

5.江苏鹏鹞环境工程设计院2001年4月设计完成的资料：东莞市清溪长山头城市污水处理厂工程初步设计图纸、设计说明书、地质勘察等资料

6.建设部国家环保总局科技部，建城【2000】24号文件《城市污水处理及污染物防治技术政策》

7.建设部城市建设司文件，《市政工程设计管理标准》

8．《东莞市清溪污水处理厂特许权（BOT）项目招标文件》（2004.3，招标编号SSZSSZ103024）及其有关答疑文件1.1.2 编制原则

1.结合清溪镇实际情况，使之与清溪镇总体规划相适应。

2.认真贯彻国家关于环境保护工作的方针和政策，符合国家有关的法律、法规、标准。

3.根据国家和地方的财力，在充分考虑近远期结合的前提下，确定工程分期和规模，有效地使用建设资金。最大限度地发挥工程效益。

4.要求工业污水的点源治理和城区污水的集中处理相结合。对有害工业废水在排出点直接采取有针对性的治理措施。处理后达到污水排入城市下水道水质标准（CJ3080-1999），以不影响污水处理厂正常运行。

5.妥善处理、处置污水处理过程中产生的栅渣、污泥，避免二次污染。

6.根据国情和地区特点，因地制宜采取行之有效的处理方法和工艺流程，减少占地和基建设备费用，尽可能降低工程造价，采用先进技术、设备和新材料，使工艺先进、技术可靠，同时节省能耗，降低经营成本。同时为远期深度处理，水质达到回用水标准实现资源的重复利用奠定基础。

7.适当考虑周围地区的发展状况，在设计上留有余地。

1.1.3 编制范围

东莞市清溪长山头城市污水处理厂工程的工艺、建筑、结构、电气、仪表、通风、自动控制的设计。

1.1.4 设计采用的主要规范和设计标准

1.《室外排水设计规范》(GBJ14-87，1997年版)

2．《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）

3．《水污染排放限值》（DB44/26-2001）

4．《市政公用工程设计文件编制深度规定》（建设部，2004.3）

5.《给水排水制图标准》(GBJ106-87)

6.《总图制图标准》(GBJ103-87)

7.《防洪标准》(GB50201-94)

8.《城市防洪工程设计规范》(CJJ50-92)

9.《建筑给水排水设计规范》(GBJ15-88)

10.《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)

11.《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002)

12.《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)

13.《砌体结构设计规范》(GB50003-2001)

14.《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)

15.《建筑设计防火规范(修订书)》(GBJ16-87)

16.《构筑物抗震设计规范》（GB50191-93）17.《建筑地面设计规范》(GB50037-96)

18.《工业企业噪音控制设计规范》(GBJ.87-85)

19.《住宅建筑设计规范》(GBJ96-86)

20.《民用建筑设计通则》(JGJ37-87)

21.《宿舍建筑设计规范》(JGJ36-87)

22.《民用建筑电气设计规范》(JGJ16-92)

23.《供电系统设计规范》(GB50052-95)

24.《低压配电设计规范》(GB50054-95)

25.《3～110kV高压配电装置设计规范》(GB50060-92)

33.《10kV及以下变电所设计规范》（GB50053-94）

26.《电动装置的继电保护和自动装置设计规范》(GB50060-92)

27.《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB50046-95)

28.《地面水环境质量标准》(GB3838-88)

29.《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)

30.《污水排入城市下水道水质标准》(CJ18-86)

31.《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》(CJJ31-89)

32.《城市污水水质检验方法标准》(CJ26.1～29-91)

33.《水污染物排放标准》(DB4426-89)

34.《城市污水处理厂污水污泥排放标准》(CJ3025-93)

35.《城市生活垃圾卫生填埋技术标准》(CJJ17-88)

36.《城市排水流量堰槽测量标准》(CJ/T3008.1～5-93)

37.《房屋建筑制图统一标准》(GBJ1-86)

38.《建筑模数协调统一标准》(GBJ2-86)

39.《厂房建筑模数协调标准》(GBJ6-86)

40.《建筑制图标准》(GBJ104-87)

41.《建筑楼梯模数协调标准》(GBJ101-87)

1.2自然条件

1.2.1地形条件

东莞地形属平原丘陵型，地势自东南向西北倾斜。境内地形多样，有低山、丘陵、台地、平原、滩涂和水域等。从分布情况看，清溪镇所处的东南部多山岭，且集中连片，起伏较大，海拔多在200～600m之间，坡度30°左右。清溪镇高程约20.0～42.0m，地处山区，四周为高山、丘陵，高程变化大，东高西低。

1.2.2气候条件

东莞市地处北回归线以南，属亚热带海洋性季风气候。冬暖夏长而不酷热，阳光充足，雨量充沛且多暴雨，温差振幅小，季风明显。

1996-2000年，年平均气温为23.1℃。最暖为1998年，年平均气温为23.6℃；最冷为1996年，年平均气温为22.7℃。一年中最冷为1月份，最热为7月份。年极端最低气温3.1℃（出现在1999年12月23日）。日照时数充足，1996-2000年平均日照数为1873.7小时。占全年可照时数的42%。其中，2000年，日照时数最多，达2059.5小时，占全年可照时数的46%，最少是1997年，仅有1558.1小时，占全年可照时数的35%，一年中2-3月份日照最多，雨量集中在4-9月份，其中4-6月为前汛期，以锋面低槽降水活跃。1996-2000年年平均雨量为1819.9mm。最多为1997年，年雨量2074.0mm；最少为1996年，只有1547.4mm。常受台风、暴雨、春秋干旱、寒露风及冻害的侵袭。盛行东风、东北风次之，瞬间风速最大12级（35m/s），平均风速最大10级（26m/s）。台风是主要的灾害性天气之一，年平均有2-3个台风。

各季节气候概况：

冬季（12～2月份）盛行东北风或北风，来自北方既寒冷又干燥的空气，经过长途跋涉以后变性、增湿，强度大为减弱，到达东莞时风速已经变小、气温偏高，所以冬季较温暖，1月份平均气温为14.1℃，故并无气候意义上的冬季。但个别年份在寒潮来临时，也可出现霜冻天气。1月份为最冷月，极端的最低气温曾记录到0.4℃（1967年1月17日）。冬季是东莞干季，降水较少，多晴好天气，光照充足。

春季（3～5月份）是过渡季节，气温和降水均处在上升时期。正因为这个时候是天气交替的变化季节，所以他的不稳定性很大。有的年份会出现春光明媚的春天，而有的年份却会出现持续的低温阴雨倒春寒天气；在某些年份因为雨季来得迟，可

能出现持续性的干旱。但从常年的情况来看，雨季在4月份便开始了，各地先后进行前汛期。

夏季（6～8月份）由于受海洋气团的影响，普遍吹偏南风，带来丰沛的雨水。6月份是前汛期的降雨高峰期，出现暴雨的机会甚多。同时，每年的6～10月有时热带气团影响的主要时段，影响东莞的热带气旋，有85%以上出现在这个时段内。据1949-2000年的资料统计，平均每年有7～8个热带气旋影响广东，其中影响东莞的有2～3个。年中最热的月份是7月，月平均气温达到28.5℃。极端的最高气温曾出现过38.2℃（1994年7月2日）。

秋季（9～11月份）冷空气开始影响，气温逐渐下降。此时多晴朗天气，少降水，开始进入干季，秋高气爽天气非常适合外出旅游。热带气旋活动次数减少，11月份虽不是热带气旋最活跃的季节，但仍有出现的可能。

1.2.3水文条件

东莞市主要河流有东江、石马河、寒溪河。市境96%属东江流域。

流经清溪镇境内的主要河流有石马河，石马河流域位于东莞市东南部，是东江的一级支流，源于深圳宝安大脑壳山，流经东莞市凤岗、塘厦、樟木头、清溪、常平、桥头六镇，于桥头新开河口入东江，全长88km，河床总落差约70m，平均比降0.51%，总集雨面积1249km2，主流在塘厦以上称观澜河，观澜河与支流雁田水在塘厦汇合始称石马河，塘厦至旗岭为中游丘陵区，其间有较大支流契爷石水、官仓水先后汇入。石马河水面常年水位为10.5m（珠基），历史最高水位为13.5m。

清溪镇共有三座水库：

契爷石水库

总库容1138万m3，设计库容946万m3。汇雨面积为17.6km2，水库边有度假村，有一定污染。目前水位较低。

茅畲水库

总库容1160万m3，设计库容1010万m3。汇雨面积为19.3km2。

三坑水库

总库容390万m3，设计库容276万m3。汇雨面积为4.6km2。

1.2.4地震烈度

根据《广东省地震烈度区划图》划分，清溪镇地震基本烈度为Ⅵ度。

1.3排水现状及规划

清溪镇现状排水基本为雨、污合流制，尚无完善的污水管网系统，镇区内的雨、污水通过几条明渠的收集，最终汇于镇区西侧的石马河，石马河是清溪镇雨、污水的主要收纳水体。

清溪镇的主要排污口有2个：

1.镇污水口：纳污范围为谢坑、三中、金桥工业区、金龙工业区、青皇、土桥、厦坭、三星、渔梁围、大埔，现状排污量为36900吨/日。

2.清溪河排污口：纳污范围为银山工业区、镇中心区、浮岗、松岗、居民、重河、银湖工业区，现状排污量为62700吨/日。

上述两个排污口的污水均直接进入石马河。

石马河沿线六镇大量的污水排入石马河，石马河已受严重污染，水体发黑发臭，其污染直接影响东江干流桥头段的水质，严重威胁着东莞市部分地区的饮用水源。

清溪镇的污染企业主要为制衣行业，其主要污染大户现状调查见表1-1：

表1-1 清溪镇工业污染源调查情况表

其大部分工业企业都建有污水处理设施，工业废水经治理后达到了国家相关行业标准或地方标准，排入附近的河渠。但现场调查时发现部分企业废水处理设施未能正常运行。

目前，清溪镇正在建设一座城市污水处理厂，2.0×104m3/d规模的MSBR二级处理部分土建工程已经施工完成。同时，在该污水处理厂内还有一座已建成的规模为5000m3/d的污水处理站。清溪镇目前的污水大部分未经处理而直接排入石马河，造成对石马河的严重污染，加上石马河上游大量的污水排向下游，使得石马河清溪段水质低于Ⅴ类标准。

本次设计为在原污水处理厂厂址旁兴建一座规模为 5.0×104m3/d的污水处理厂。

第2章 污水处理厂水质水量分析

2.1污水水量、水质预测

2.1.1规划年限及服务范围

根据《东莞市污水处理工程建设规划》，规划年限为： 近期：2003～2005年 中期：2006～2010年 远期：2011～2020年

根据建设单位要求，本次设计年限为2005年。

东莞市清溪长山头城市污水处理厂工程服务的范围为：清溪镇城区。

2.1.2 污水处理厂设计水量

根据对清溪镇未来污水量的预测及清溪镇排水现状污水量调查，又考虑到污水处理的近、中期相结合，根据招标文件确定东莞市清溪长山头城市污水处理厂工程的规模为5.0×104m 3/d 。总变化系数为1.34(与原2.0×104m 3/d 处理系统一起共计7.0×104 m 3/d 合并计算),日变化系数1.2。

2.1.3 污水水质的确定

城市污水的水质，直接影响污水处理工艺及其参数的选择、工程造价以及污水

厂经营成本。因此需要调查了解现状城市排放的污水水质，结合城市居民生活水平状况，并参考同类型城市污水处理厂进水水质及城市未来的发展等方面进行综合考虑。进而选择经济合理、技术先进的污水处理工艺。

1.实测污水水质

表2-1 2003年清溪镇排污口水质检测结果表 单位：mg/l

表2-2 2004年清溪镇排污口水质检测结果表 单位：mg/l

由于表中所列数据为现有明渠末端排放口数据，明渠处于厌氧状态，所以水质指标较低。将来排水管网完善时，管内污染物浓度会随之提高。

2.生活污水水质预测

在预测清溪镇污水中生活污水水质时可依据《室外排水设计规范》的有关规定进行。根据以前实测资料，我国居民BOD 5产生量约为20-35克/人.日。随着人们生活水平提高，居民生活BOD 5产生量有所增加，因此清溪镇居民生活BOD 5产生量近期按照35克/人计算，其它指标如下：

SS 45克/人·日

BOD535克/人·日

NH3－N 8克/人·日

由于居民区生活污水经化粪池停留之后排入城市下水管网，其生活污水水质按SS去除30％，BOD去除20％计，则水质指标如下：

SS 32克/人·日

BOD530克/人·日

NH3－N 8克/人·日

COD 60克/人·日

典型的城市生活污水，其水质变化大体有一定范围。参考给排水设计手册，可知典型生活污水的水质分为高、中、低三种，其主要污染物指标见下表2-3：

表2-3 典型生活污水水质指标单位：mg/l

3.同类污水厂的进水水质

由于地理位置、气候和生活习惯等因素类似，我国南方部分污水处理厂的设计与实际运行水质对于确定东莞市清溪长山头城市污水处理厂工程的进水水质有一定的参考价值。我国南方部分污水处理厂实际运行水质及设计进水水质见表2-4：

表2-4 南方部分污水厂实际运行水质及设计进水水质表 mg/l

广州大坦沙污水处理厂一、二期工程已正常运行，积累了较为丰富的水质资料，它的实际进水水质对确定清溪镇污水厂的进水水质有重要的参考价值。大坦沙污水厂一、二期工程设计确定的进水水质见表2-5：

表2-5 一、二期工程设计进水水质单位：mg/l

大坦沙污水厂一期自通水运行以来，实际进水水质与设计进水水质有所差别，进水有机负荷偏低。故二期工程进水水质根据一期工程实际进水水质进行了调整。

大坦沙污水处理厂一、二期工程实际月平均进水浓度资料与实际年平均进水浓度见表2-6：

表2-6 大坦沙一、二期工程1998～2001年月平均进水浓度表单位：mg/l

表2-7 1997-2001年年平均进水浓度单位：mg/l

1999年56.30

2000年74.19

对上述资料进行分析，得出如下结论：

1.从表中可以看出，污水的BOD/COD比基本符合一般城市污水的性质，即

B/C=0.5左右，可生化性较强。

2.从上表可以看出，进厂污水水质变化较大，最大可相差2倍。

3.从近几年的进水年平均的污染物浓度上看，有逐年上升的趋势。一般来讲，南方城市污水水质浓度总是呈现先低后高，逐年增加并达到设计值的趋势。这是由于城市排水管网从不完善到完善，城市建成后逐步稳定而决定。

4.由上表可知：

BOD5月平均值波动较大，经常运行范围约为50～100mg/l；

COD cr经常运行范围约为100～180 mg/l；

SS经常运行范围约为90～170 mg/l；

NH3-N经常运行范围约为15～25mg/l；

TP经常运行范围约为2.0～3.0mg/l；

4.工业废水排入城市下水道水质要求

随着工业的发展，其水量不断增加，水质日趋复杂，对城市环境卫生及水体污染的影响日趋严重，因此，对工业废水接入城市下水道必须慎重考虑。

表2-8 污水排入城市下水道水质标准（CJ3082-1999）

当工业企业排出的生产污水能满足上表要求时，可将工业废水排入城市污水管道系统，与生活污水一并排除与处理；当工业企业排出的生产污水不能满足上述要求时，应在厂区内设置局部处理设施，对生产污水进行处理，符合排入城市下水道规定要求后，再排入城市污水管道。

总之，对于工业废水的处理应实行分散控制和集中治理相结合的原则。

综合上述几方面的分析，并根据清溪镇污水水质现状，参考该地区同类型城市污水处理厂实测进水水质资料和设计进水水质，考虑到将来城市的发展，居民生活水平的提高，《东莞市清溪污水处理厂特许权（BOT）项目招标文件》对东莞市清溪

长山头城市污水处理厂工程设计水质确定如下：

表2-9 污水处理厂进水水质表单位：mg/L

2.2污水处理目标

污水处理厂尾水直接排入东莞运河流域，最终进入东江。因此，最终受纳水体为东江。

根据上述水环境功能区划结果，规划污水处理厂出水水质应招标文件的要求，即执行国家《城镇污水处理厂排放标准》（GB18918-2002）的一级B标准和广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二时段的一级标准，污水处理厂出水水质应为：

表2-10 污水处理厂出水水质表单位：mg/L

2.3 污泥处理目标

2.3.1 污泥性质

根据污水水质特点，本污水厂所产生的剩余污泥主要为有机物，可考虑剩余污泥脱水后用做绿化用肥，但应在污水处理厂建成运行后对污泥成分进行分析，各污染指标满足我国农用污泥中污染物控制标准（GB4284-84）规定的数值后，方可用做农肥。农用污泥中污染物控制标准见表2-11：

表2-11 农用污泥中污染物控制标准

在酸性土壤（PH6.5）

2.3.2 污泥处理要求

鉴于本污水处理厂处理规模不大，剩余污泥不多，而且这种污泥以有机质为主，拟将污水处理厂产生的剩余污泥用浓缩脱水一体机进行机械脱水，泥饼外运，统一由市政处置，或用作农肥。

2.4 污水处理厂厂址确定及建厂条件

2.4.1厂址选择原则

城市污水处理厂是城市排水工程的重要组成部分，恰当地选择污水处理厂的位置对于城市规划的总体布局、城市环境保护要求、污水污泥的利用和出路、污水管网系统的布局、污水处理厂的投资和运行管理等都有重要影响。

污水处理厂厂址选择应符合以下原则：

1.尽可能不占良田和少占农田。

2.厂址必须位于集中给水水源下游，并应设在城区的下游。

3.污水处理厂要和受纳水体靠近。

4.污水处理厂的建设位置要考虑防洪问题。

5.要考虑污水处理厂的建设位置的工程地质情况，以节省造价，方便施工。

6.充分利用地形，随坡顺势建设污水处理厂，节省能量。

7.厂址选择考虑远期发展的可能性，为以后的扩建留有余地。

8. 厂址选择应便于污水的综合利用，同时综合考虑交通、供水和供电等方面的条件。

2.4.2厂址现状及条件

本设计污水厂选址位于清溪镇西北角银山工业区。地势平坦，地面标高17m左右。石马河从西侧经过。该镇内北部区域的污水可自流进入污水厂，南部区域的污水通过泵站提升进入污水处理厂，处理后的尾水可直接排入石马河。厂区东边靠近城区客运站，交通方便，供水供电方便。

第3章 污水处理工艺方案的确定

3.1 污水处理厂设计原则

根据国家有关政策和法规以及招标文件，东莞市清溪长山头城市污水处理厂工程的设计遵循以下原则：

1.根据招标文件，污水处理厂设计规模为 5.0×104

m 3

/d ，由于污水管道为合流制系统，截流倍数为1.0，故进水泵房和一级处理构筑物按10.0×104m 3/d （计算水量用其平均流量）设计；生化处理系统、污泥处理系统及附属的土建及设备按5.0×104m 3/d 设计，鼓风机房和污泥脱水间内分别预留2台和1台设备机组的位置，可以达到7.0×104m 3/d （共用）的处理能力。

2.考虑到经济发展水平，在达到相应污水处理标准的前提下，力求最大限度地减少投资和日常运行费用。

3.考虑到城区的发展规划和石马河的纳污自净化能力，采用的工艺必需能满足对污水的处理可靠达标并且运行稳定。

4.设备选型做到先进、可靠、合理。

5.妥善处置污水处理过程中产生的栅渣、污泥及尾水排放问题，最大限度地减

少对环境的二次污染。

6.由于清溪污水处理厂厂区东边靠近城区客运站，故本次设计考虑对污水处理

厂主要产生臭气的构筑物（粗格栅及进水泵房，细格栅及沉砂池、污泥脱水间）进

行除臭处理。

3.2 污水处理工艺方案的选择

污水处理工艺，应根据原水水质，排放标准要求以及污水处理厂的规模，结合当地自然和社会经济等条件综合分析确定。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，

保证出水水质。

污水处理通常采用物理、化学和生物化学处理法，将污水中所含各种形态的污染物质加以分离去除，或转化为无害和稳定的物质，从而使废水得到净化的处理过程也称为废水无害化处理系统。

一般情况下，采用粗格栅、细格栅、沉砂池和沉淀池等处理设备组成的物理处理系统，可去除废水中的可沉杂质，称为一级处理。一级处理一般可除去悬浮物40%-55%，一级处理出水中，还含有较多溶解性有机污染物质，还不能直接排放。以活性污泥法或生物膜法等生物化学处理技术为主体的二级处理，可大幅度地去除废水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质，BOD 5去除率达85～95%。

由于一级处理部分和污泥处理部分选择的设备及构筑物都适用于所有待选定的二级生化处理部分，因此，这两部分在工艺分析过程中较为独立，本优化方案只针对二级生物处理部分进行工艺选择，以确定设备和构筑物的设计参数。

根据我国现行《室外排水设计规范》（GBJ14-87），污水处理厂的处理效率见

表3.2。

表3.2 污水处理厂的处理效率表

从上表可见，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，而对氮和磷的去除若依附剩余污泥排出，氮的去除率约为10-20%，磷的去除率约为12-19%，达不到本工程对氮和磷去除率的要求。因此，必需采用污水脱氮除磷工艺。

1. SS的去除

污水中的SS的去除主要靠沉淀作用。

污水厂出水中悬浮物浓度不单涉及到出水SS指标，而且与出水中的BOD5、COD cr 等指标相关。这是因为组成出水悬浮物的主要是活性污泥絮体，本身有机成分就很高，因此，控制污水处理厂出水的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，应在工程中选择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和较低的出水堰负荷、充分利用活性污泥悬浮层的吸附网络作用等。在污水处理整体方案合理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。

2. BOD5的去除

污水中的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。

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0.2kg BOD5/kgMLSS.d以下时，就很容易使得出水BOD5保持在20mg/l以下。为获得好氧代谢作用的充分发挥，增长泥龄是获得有机物降解和污泥稳定的最佳选择。

3. COD cr的去除

污水中COD cr去除的原理与BOD5基本相同，取决于原污水中的可生化性，它与城市污水的组成有关。

城市污水的BOD5/COD cr比值大于0.5，可生化性较好，出水COD cr值可以控制在较低的水平。BOD5/COD cr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 cr会较高，要满足出水COD cr≤40mg/l有一定的难度。

根据东莞市清溪长山头城市污水处理厂工程的设计进水水质和出水水质标准，本工程设计须采用生物脱氮除磷工艺，在满足生物脱氮除磷要求的前提下，BOD5、COD cr和SS的去除都可以满足排放标准要求。

根据对进水水质的分析，工艺选择主要考虑去除B0D5、COD cr及氮磷为目的，污水中B0D5/COD cr=0.52生化性好。

4. 生物脱氮除磷基本原理

污水脱氮除磷可供选择的处理方法通常有生物处理法及物理化学法两大类。国外从六十年代开始曾系统地进行了脱氮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，城市污水处理厂一般不推荐优先采用。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脱氮除磷。我国从八十年代初开始研究生物脱氮除磷，在八十年代后期逐步实现工业化流程，目前，常用的生物脱氮除磷工艺有A2/O法、A/O法等。

a.生物脱氮

污水中的有机氮、蛋白氮等在好氧条件下首先被氨化菌转化为氨氮，而后在硝化菌的作用下变成硝酸盐氮，随后在缺氧条件下，由反硝化菌作用，并有外加碳源提供能量，使硝酸盐氮还原成氮气从污水中逸出，此阶段称为缺氧反硝化。

在硝化和反硝化过程中，硝化菌增长速度较缓慢，要有足够的污泥龄。反硝化菌的生长主要在缺氧条件下进行，并且要有充足的碳源提供能量，才可促使反硝化作用顺利进行。

按照上述原理，要进行脱氮，必须具有缺氧/好氧过程，组成缺氧池和好氧池，即所谓缺氧/好氧（A/O）系统。

b. 生物除磷

生物除磷是利用污水中的聚磷菌在厌氧条件下，受到压抑而释放体内的磷酸盐，产生能量用以吸收易降解有机物，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，用于磷的吸收和聚磷的合成，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<0.3），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，以免污泥中的磷又回到水体中。

按照上述原理，要进行除磷必须具备厌氧过程，故在生物脱氮系统前再设置一个厌氧池，这样就形成了A2/O系统，即厌氧-缺氧-好氧系统。

c. 本工程采用生物脱氮除磷工艺的可行性

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

理论上，BOD5/N>2.86才能有效地进行脱氮，实际运行资料表明，BOD5/N>3时才能使反硝化正常进行。在BOD5/N=4～5时，氮的去除率大于50%，磷的去除率也可达60%左右。

对于生物除磷工艺，要求BOD5/P=33～100，且BOD5/N≥4。本工程BOD5/N约等于4，BOD5/P约等于33，能满足生物脱氮除磷工艺对碳源的要求，由此本工艺采用生物脱氮除磷的工艺。

在脱氮方面，由脱氮除磷的机理可知，有机负荷是影响硝化反应的重要因素之一，在碳化与硝化合并处理工艺中，硝化菌所占的比例很小，约5%。一般认为处理系统的BOD5负荷小于0.15kgBOD5/kgMLSS.d时，处理系统的硝化反应才能正常进行。

根据招标文件所给定的污水水量及水质，清溪镇的污水主要为生活污水。参考目前国内外城市污水处理厂的设计及运转经验，对于生活污水占比例较大的城市污水而言，以下几种方法最具代表性：A2/O法、AB法、生物滤池、循环式活性污泥法（改良SBR）CAST法、填料性活性污泥法。

2、氧化沟法

氧化沟（Oxidation Ditch）属延时曝气法，由于工艺流程较为简单，BOD5去除率高，有较好的脱氮除磷功能，运行较为稳定可靠，有较成熟的运行管理经验，已广泛用于处理城市污水，国内外都有成功的实例。如我国河北省邯郸市东城市污水处理厂、云南省昆明市兰花沟城市污水处理厂、广西桂林市东区污水处理厂、燕山石化牛口峪污水处理厂等。

氧化沟法是40年代末50年代初期开发，几经创新的一种污水生化处理工艺，在我国曾经风行一时。

原始氧化沟呈间歇运转，集进水、处理、出水、污泥好氧消化于一沟。60年代开始发展动态过流式氧化沟，继而派生多种型式，如单沟氧化沟（Pasveer）、DE型（BioDenipho）氧化沟、T型（三沟式）氧化沟等；目前常见的几种商业氧化沟有循环折流式氧化沟【荷兰DHV集团于60年代开发的卡鲁塞尔（Carrousel）型】、同心圆向心流氧化沟【美国Envirex公司开发的奥贝尔（Orbal）型】、交替工作式氧化沟【丹麦克鲁格（Gruger）公司开发】等。

各种商业氧化沟中，比较有代表性，同时也是发展较快、较新的一种变形是美国EIMCO公司开发的Carrousel denitIR A2/C型氧化沟，亦称为Carrousel 2000，该型氧化沟是在传统的氧化沟前端增设了厌氧池，在沟体内增加了缺氧池，因此具有生物除磷脱氮功能。

流程简图见图3.2-1。

图3.2-1 Carrousel 2000型氧化沟流程简图。

各型氧化沟共同的特点为：

混合液流态是无终端循环流动，稀释能力强，污泥负荷低，曝气时间长，故耐冲击负荷，出水水质较好，污泥量较少且稳定，一般可不设初沉池，维护管理简单。氧化沟的缺点是需要设置单独的二次沉淀池，使得占地面积较大，处理水量较大时，能耗较高。另外氧化沟对进水水质低于设计水质时的应变能力较弱。1996年12月～1997年3月全国市政工程情报网和污水处理情报网通过前后三次派出大量工程技术人员对国内大部分污水处理厂进行调查研究，经分析得出结论：“号称工艺简单而投资省的氧化沟工艺，除个别情况外，大部分使用氧化沟的厂家，其投资指标高居不下，明显高于鼓风曝气工艺的厂家。”

3、SBR法

SBR法是Sequencing Batch Reactor的英文缩写，为间歇式活性污泥法。在序批式反应器系统（SBR法）中，曝气池、二沉池合二为一，在单一反应池内利用活

活性污泥回流

性污泥完成城市污水的生物处理和固液分离，传统活性污泥法曝气池，是一种空间顺序的处理方式，有机物降解也是空间的推流，有机物是沿着空间而降解的。而间歇式活性污泥法是一种时间顺序的处理方式，同一构筑物在不同时间完成不同功能。SBR法处理工艺在流态上属完全混合型，在有机物降解方面是时间上的推流，有机基质含量是随着时间的进展而降解的。间歇式活性污泥法主要的运行操作是:入流、反应、沉淀、排放和待机等五个工序所组成。这五个工序是在同一构筑物（SBR池）内进行、实施。

SBR法处理工艺中生物反应过程是在非稳定条件下进行的，SBR池内生物相复杂，微生物种类多。特别是在反应初期，反应池内溶解氧浓度低，一些兼氧性细菌通过厌氧和不完全氧化过程，把部分难降解物质转化为可降解物质，有机质经历缺氧、好氧阶段，微生物通过多渠道进行代谢，使有机物降解更完全。

SBR法处理工艺根据处理需要可满足好氧、缺氧和厌氧条件，进行SBR法所特有的硝化、反硝化作用和实现除磷功能。另外，SBR法处理工艺中溶解氧变化在0～2mg/L之间，可减少能耗。

SBR法处理工艺的优点：不设二沉池，曝气池兼具二沉池功能；节省污泥泵房、沉淀的刮泥排泥等设备；自控运行管理简单；建设费用和运行费用都较低；占地面积少；SBR法的缺点在于设备闲置率较高；系统控制较传统活性污泥法复杂。

4、A/O法、A2/O法

A/O法（Anaerobic-Oxide process，厌氧－好氧法），A2/O（厌氧/缺氧/好氧）法处理系统的工艺流程与常规活性污泥法基本相同，不同之处就是在普曝池前设置厌氧区和缺氧区，是为满足脱氮除磷功能衍变而来，在很长一段时间内曾是脱氮除磷的标准工艺。本工艺成熟可靠，可以满足一般工程的脱氮除磷要求，但需要有庞大的内回流系统（包括污泥回流、混合液回流），因此在运行管理上比较复杂，在能耗和对水质、水量的适应性上与新开发的工艺比较有一定的差距。A2/O工艺流程简图见图3.2-2。

图3.2-2 A2/O流程简图

A/O法，A2/O法处理城市污水的特点：运行费用较传统活性污泥法低，曝气池池容小，需气量少，具有脱氮除磷功能，BOD5和SS去除率高，出水水质较好，工作稳定可靠，有较成熟的设计、施工及运行管理经验，产泥量较传统活性污泥法少；污泥脱水性能较好；无需设初沉池；对水质和水温度化有一定适应能力；另外，从节省能耗的角度看，A2/O工艺的优点是可以充分利用硝化液中的硝态氧来氧化BOD5，回收了部分硝化反应的需氧量，反硝化反应所产生的碱度可以部分补偿硝化反应消

活性污泥回流

耗的碱度，因此对含氮浓度不高的城市污水可以不另外加碱来调节PH。

A2/O法的缺点主要在于该工艺本身，如必须设置污泥回流泵房，需要设置单独的二次沉淀池，占地面积较大。

近年来，A2/O法在国内外采用比较多，如北京高碑店污水处理厂、天津东郊污水处理厂均用此法。对较高浓度的城市污水，A2/O法更能体现其优点。

5. FABT工艺【即A2/O(O段添加织物填料)工艺】

FABT工艺兼有活性污泥法和接触氧化两种工艺优点。FABT池包括厌氧区、缺氧区和好氧区，好氧区添加织物填料。它主要解决了传统的接触氧化能耗高的弱点和接触氧化除磷工艺中的不足，保持了填料高氧利用率、高生物量特点，它具有占地

面积小、能耗低、运行管理简单等优势。与浮动填料相比，本方案填料在生化池内固定分布，无填料堆积和回流之忧。由于填料工艺均属固定生物的运行工艺，具有运行稳定可靠、管理简单和耐冲击负荷的优势，是当今世界水处理工艺发展的趋势。采用新型的填料技术在我国污水处理技术中已有部分开始使用，是新型的污水处理工艺。处理工艺流程如下：国内外采用该工艺处理城市污水部分工程实例见表3.2-1：

表3.2-1

江苏句容市污水处理厂

综合上述几种污水处理工艺分析，本工程采用二级生化处理工艺为主导工艺，推荐生化处理工艺中成熟、效果稳定的FABT工艺和A2/O工艺进行选择。

3.3 方案比较

两种方案优缺点比较见表3.3

表3.3 常规 A2/O与FABT工艺比较

生化池土建

费用

设备费用(生

根据表3.2-2的对比分析，本工程采用FABT工艺为东莞市清溪长山头城市污水处理厂工程的主选处理工艺。

主选处理工艺描述:

FABT工艺为活性污法和接触氧化法相结合的一种先进的污水处理工艺。该工艺除具备除碳和硝化等常规功能外，还能够同时做到硝化和反硝化、前期脱氮和生物除磷，并对净化水进行二次脱氮。工艺采用的填料是一种专用的织物，这种织物的填料能够确保微生物菌群有足够的生长面积。固定床填料完全淹没在污水中，通过安装在底部的曝气头得到充分的氧气。织物填料固定在预制的悬挂框架式结构上，再安装在池内。这种悬式框架安装方便，简单快捷。

采用这种专用的生物固定床填料可以大大提高生物法处理污水的性能和效率。由于填料织物上附着的微生物和污水中悬浮的微生物均可得到利用，从而使微生物菌群的利用量提高了70%，同时使泥龄延长。这就提高了生物降解的性能并使难降解的有机物得到分解。另一个优点是填料织物上始终附着着一定量的微生物，因此即使处理的污水成分发生变化，也可以得到有效处理。由于采用了织物

填料生物固定床，在处理过程中微生物菌群始终在起作用，因此与常规处理工艺

相比，通常在遇到如暴雨等水力冲击而冲刷水中悬浮微生物的情况下，常规处理工艺会受影响，而安装这种填料后，处理效率就不受影响。

由于FABT工艺在好氧池中加入织物填料，微生物会在织物填料上积累，形成附加的生物量。多余的附着微生物会周期性地从介质上脱落而形成悬浮微生物。

附着微生物不仅可以降解有机物质，还能产生具有良好沉降性能的悬浮微生物，使污泥容积指数（SVI）维持在50-80mg/l。

总而言之，织物填料的加入通过以下两种方式增加了系统的总生物量：1、为附着生长提供场所；2、通过改进沉降性能维持较高的MLSS浓度。

由于活性污泥浓度可以提高到6g/l（包括织物填料上生物膜量），因而曝气池容积较其他污水处理工艺小，可使处理构筑物的建设和运行成本降低。采用此项技术，即使处理量突然增加20%-25%，系统仍然能够正常工作。此外，还可使氧利用系数(α值)提高到0.95- 1.0. 这就意味着在采用这种填料技术时，由于微生物菌群可获得的氧量要比常规活性污泥工艺（α=0.77）更多，因而所需的曝气量较少，因而也使运行成本减低。FABT工艺的优点:

1. 可使生物处理过程中微生物菌群的生物活性增加70%；

2. 可使填料织物上附着的微生物菌群生长更好，从而明显延长泥龄；

3. 可使曝气池中由于微生物菌群附着状况改善而大大提高系统运行性能的稳定

性和可靠性，因而受污水进水量变化的影响较小;

4. 可使污泥指数明显减小，因此：

a.悬浮污泥的沉降性能较好(SVI为50-80)；

b.活性污泥浓度较高，曝气池的容积减小；

在保持原有曝气池容积不变的条件下，即使水力负荷增加，系统仍可正常处理污水；

污泥浓缩得到明显改善；

污泥脱水程度得以提高；

剩余污泥量减少。

和其他生物处理技术比较，因 值较高和曝气池容积较小，可使能耗显著降低，同时由于填料织物的柔性，固定床填料织物不会堵塞；

由于固定床安装在曝气池中，因此池内不会产生“死区”（无生物活动的区域）；

运行稳定可靠，效率高，已成功应用于欧洲以及中国的多个污水处理厂；

出水水质达标，且高于水质标准要求。

固定床填料织物技术参数:

填料织物由100%的聚丙烯制成，工作寿命至少为10年，每m 2织物的比表面积约为250m 2。

物理性能参数:

抗酸碱耐受度:

抗溶剂耐受度:

耐受度标准： 1 -几年后均无变化 2 - 几个月后表面变粗燥 3 - 几个星期内可测出重量变化 4 - 几天内可测出重量变化 5 - 几小时内线面变光滑 6 - 织线溶解