北京五里坨污水處理廠可研報告(最終版)

1、北京市五里坨污水處理廠（一期）工程可行性研究報告工程編號 j132證書等級：甲級編號：010108sj編制單位：北京市市政工程設(shè)計研究總院 設(shè) 計 文 件 扉 頁第三版工程名稱 ：北京市五里坨污水處理廠（一期）工程工程編號： 工程可行性研究報告 院 長 劉 桂 生 ( 院長，教授級高工 ) 總 工 程 師李 藝 ( 院總、教授級高工 ) 審定人、審核人 李 藝 ( 院總、教授級高工 ) 項 目 負 責 人 馮 凱 ( 高級工程師 ) 工藝專業(yè)負責人 馮 凱 （ 高級工程師 ） 結(jié)構(gòu)專業(yè)負責人 張 漢 瑞 （ 高級工程師 ） 機械專業(yè)負責人 劉 燕 云 （ 高級工程師 ） 電氣專業(yè)負責人 于 天

2、 惠 （ 高級工程師 ） 自控專業(yè)負責人 趙 捷 （ 高級工程師 ）暖通專業(yè)負責人 馬 憲 國 （ 高級工程師 ）經(jīng)濟專業(yè)負責人： 蘭 健 （ 高級工程師 ）北京市市政工程設(shè)計研究總院 (章)目 錄1簡 介12項目概述32.1項目名稱32.2編制單位32.3設(shè)計依據(jù)、原則和范圍33工程背景情況73.1區(qū)域情況73.2自然條件73.3工程建設(shè)的必要性94工程規(guī)模及處理程度104.1污水處理廠服務(wù)范圍104.2污水量預(yù)測104.3處理程度114.4處理程度125污水處理廠工藝方案選定135.1處理廠廠址135.2工藝方案選擇原則135.3生物處理的可行性分析135.4污水處理工藝方案比選175.5

3、化學除磷工藝確定255.6污泥處理與處置255.7除臭方案選擇276工藝設(shè)計296.1工藝流程296.2單元設(shè)計簡介306.3主要建（構(gòu)）筑物及設(shè)備的工藝設(shè)計337總圖設(shè)計517.1廠區(qū)概況517.2廠區(qū)平面布置517.3廠區(qū)豎向布置527.4廠區(qū)道路布置527.5廠區(qū)綠化527.6廠內(nèi)給水527.7廠內(nèi)排水537.8運輸車輛537.9總圖經(jīng)濟技術(shù)指標表538建筑設(shè)計548.1概述548.2建筑總平面548.3建筑群體558.4建筑裝修558.5建、構(gòu)筑物面積一覽表559結(jié)構(gòu)設(shè)計579.1設(shè)計依據(jù)579.2地形、地貌579.3水文地質(zhì)與場地抗震性579.4地基與地基處理589.5技術(shù)要求及主要

4、建、構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)形式5810電氣設(shè)計6110.1概述6110.2用電負荷6210.3供配電系統(tǒng)6510.4電氣保護6610.5電氣控制及操作6610.6電氣傳動6610.7操作電源6610.8照明、防雷與接地6610.9電纜敷設(shè)6710.10消防6710.11電能計量6710.12供配電設(shè)備選型6710.13電訊設(shè)計6811自控設(shè)計7211.1儀表設(shè)計7211.2自動化控制系統(tǒng)7312采暖、通風設(shè)計7812.1采暖設(shè)計7812.2通風設(shè)計7813機械設(shè)計8014環(huán)境保護、職業(yè)衛(wèi)生、安全及節(jié)能8314.1環(huán)境保護8314.2安全生產(chǎn)、勞動保護8614.3工業(yè)衛(wèi)生8714.4廠區(qū)消防8714.5節(jié)能

5、8715組織機構(gòu)、勞動定員、運行管理和工程進度8915.1組織機構(gòu)8915.2人員配置8915.3運行管理8915.4項目建設(shè)進度9016投資估算9116.1編制依據(jù)9116.2工程投資估算9116.3其他說明9116.4資金籌措9216.5估算匯總表9217財務(wù)評價和工程效益分析10117.1編制說明10117.2財務(wù)評價101附表：表17-1 投資計劃及資金籌措表表17-2 年成本及流動資金估算表表17-3 現(xiàn)金流量表（全部投資）表17-4 現(xiàn)金流量表（自有資金）表17-5 損益表表17-6 資金來源與運用表表17-7 資產(chǎn)負債表表17-8 借款還本付息計算表附圖：附圖1 廠址位置圖（方案

6、三）附圖2 平面布置圖（方案一）附圖3 平面布置圖（方案二）附圖4 平面布置圖（方案三）附圖5 水力流程圖（方案三）附圖6 低配室配電系統(tǒng)圖（方案三）附圖7 高壓配電系統(tǒng)圖（方案三）附圖8 自控原理圖（方案三）附圖9 計算機系統(tǒng)配置圖（方案三）附件：附件1 關(guān)于五里坨污水處理廠項目環(huán)境影響報告表的批復(fù)，北京市環(huán)境保護局1 簡 介北京五里坨污水處理廠（一期）工程位于門頭溝區(qū)高井電廠西南，規(guī)劃占地面積約4.8公頃，流域范圍內(nèi)規(guī)劃建設(shè)用地790公頃。本期（一期）工程處理規(guī)模 20000 m3/d，遠期工程總處理規(guī)模達45000 m3/d。處理廠出水排入高井溝，作為高井溝及永定河河道的補充水源，下游近

7、進永定河。 設(shè)計進、出水水質(zhì)見下表，其中出水水質(zhì)執(zhí)行建設(shè)部頒發(fā)的城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準 gb18918-2002中的一級a標準。表1-1 處理廠進、出水水質(zhì)一覽表編號項 目單 位進水水質(zhì)出水水質(zhì)1生化需氧量bod5mg/l200102化學需氧量codcrmg/l350503懸浮物ssmg/l250104nh4+-nmg/l-55tnmg/l40156總磷tpmg/l50.57ph值6.57.5698糞大腸菌群數(shù)103個/l結(jié)合本工程的實際情況，通過對多種工藝的技術(shù)及經(jīng)濟綜合比較，推薦采用循環(huán)式sbr工藝+壓力過濾工藝處理污水，污泥處理采用污泥濃縮脫水一體化設(shè)備。主要經(jīng)濟指標見下表。表1-

8、2 處理廠主要經(jīng)濟指標一覽表序號名 稱單位數(shù) 量備 注1廠區(qū)占地面積公頃1.144一期工程2綠化用地面積公頃0.40一期工程綠地率353總建筑面積m22030全廠生產(chǎn)性建筑面積m2986全廠非生產(chǎn)性建筑面積m210444全廠定員人185工程總投資萬元404755%自籌工程費用萬元23736單位水量工程費用元/立方米11877總成本萬元/年698單位處理總成本元/立方米0.968經(jīng)營成本萬元/年387單位經(jīng)營成本元/立方米0.539年耗電量萬度197.1單位水量電耗度/立方米0.27通過財務(wù)各項綜合分析，本工程稅前財務(wù)內(nèi)部收益率7.21，高于行業(yè)基準收益率4，靜態(tài)稅前投資回收期13.37年小于行

9、業(yè)基準值18年，因此項目在財務(wù)上可行。本次可行性研究工作對項目在技術(shù)和經(jīng)濟可行性方面進行了充分的研究和論證，證明此項目的實施是可行的，并且是必要的，項目建成后將產(chǎn)生良好的社會、經(jīng)濟和環(huán)境效益。2 項目概述2.1 項目名稱北京市五里坨污水處理廠（一期）工程2.2 編制單位北京市市政工程設(shè)計研究總院、山東山大華特科技股份有限公司、泰安市城市排水管理處聯(lián)合體。2.3 設(shè)計依據(jù)、原則和范圍2.3.1 設(shè)計依據(jù)l 北京城市總體規(guī)劃 專業(yè)規(guī)劃說明，北京市城市規(guī)劃設(shè)計研究院，1992年修訂l 北京市區(qū)污水處理廠合理規(guī)模研究，2002年編制l 五里坨污水處理廠及配套管線規(guī)劃，北京市城市規(guī)劃設(shè)計研究院，2003

10、年編制l 北京市五里坨污水處理廠（一期）項目投資人招標文件,北京市污水處理項目招標委員會，2003年9月l 關(guān)于五里坨污水處理廠項目環(huán)境影響報告表的批復(fù)京環(huán)保評價審字2004916號，北京市環(huán)境保護局，2004年11月6日2.3.2 設(shè)計原則l 執(zhí)行國家關(guān)于環(huán)境保護的政策，符合國家的有關(guān)法規(guī)、規(guī)范及標準。l 結(jié)合北京市已運行污水處理廠情況，對污水、污泥處理關(guān)鍵部分適當考慮留有緩沖調(diào)節(jié)余地。l 根據(jù)技術(shù)先進可靠、經(jīng)濟合理的原則進行總體設(shè)計和單元構(gòu)筑物的設(shè)計。l 在滿足施工、安裝及維修的前提下，使各處理構(gòu)筑物盡量集中，節(jié)約占地，擴大綠化面積。l 盡量減少污水處理對周圍環(huán)境的負面影響，選擇能減少污泥

11、產(chǎn)量的處理工藝和自動化水平高的泥渣處理設(shè)備，防止污泥渣二次污染。盡量減少處理工藝產(chǎn)生的異味?？刂圃肼晱姸?，減少噪聲干擾。2.3.3 設(shè)計范圍本工程的設(shè)計范圍包括：廠區(qū)內(nèi)的全部污水及污泥處理構(gòu)筑物、廠區(qū)建筑物及附屬構(gòu)筑物、進水管線、道路、廠區(qū)內(nèi)雨污水管線、廠區(qū)供水管線、熱力管線、廠區(qū)內(nèi)通訊、電力、自控等。2.3.4 主要規(guī)范及標準室外排水設(shè)計規(guī)范1997年版（gbj1487）地表水環(huán)境質(zhì)量標準（gb38382002）污水排入城市下水道水質(zhì)標準（cj30821999）污水綜合排放標準（gb8978-1996）城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（cb189182002）農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準（gb508492）

12、農(nóng)用污泥中污染物控制標準（gb428484）數(shù)據(jù)處理與分析質(zhì)量控制（hy003、391）水質(zhì)檢測與分析（hy003、491）制定地方水污染物排放標準的技術(shù)原則與方法gb383983）惡臭污染物排放標準（cj1455493）室外給水設(shè)計規(guī)范1997年版（gbj1386）泵站設(shè)計規(guī)范（gb/t5026597）城市污水處理工程項目建設(shè)標準（修訂） （2001年版）城市污水處理廠運行、維護及其安全技術(shù)規(guī)程（cjj6094）給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范（gb5026897）工業(yè)金屬管道工程施工及驗收規(guī)范（gb5023597）壓縮機、風機、泵安裝工程施工及驗收規(guī)范（gb5027598）建筑排水硬聚氯乙烯

13、管道工程技術(shù)規(guī)程（cjj/t2998）埋地硬聚氯乙烯排水管道工程技術(shù)規(guī)程（cecs122：2001）埋地硬聚氯乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程（cecs17：2000）給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（gb500692002）給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程（cec138:2002）建筑給水排水設(shè)計規(guī)范（gb500152003）建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（gb500092001）工業(yè)建筑防腐設(shè)計規(guī)范（gb5004695）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（gb500102002）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（gb500172003）建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（gb500072002）建筑抗震設(shè)計規(guī)范（gb500112001）建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計

14、統(tǒng)一標準（gb500682001）水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（sdj2078）工業(yè)企業(yè)設(shè)計標準（tj3679）采暖通風和空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范（gbj1987）建筑設(shè)計防火規(guī)范（2001年版）（gbj1687）城鎮(zhèn)污水處理廠附屬建筑和附屬設(shè)備標準（cjj3189）地下工程防水技術(shù)規(guī)范（gb501082001）建筑電氣設(shè)計技術(shù)規(guī)范（gbj1083）供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范（gb5005295）10kv及以下變電所設(shè)計規(guī)范（gb5005394）低壓配電設(shè)計規(guī)范（gb5005495）爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范（gb5005892）35kv110kv變電所設(shè)計規(guī)范（gb5005992）電力裝置的繼電保護和自動

15、裝置設(shè)計規(guī)范（gb5006292）建筑防雷設(shè)計規(guī)范（2000年版）（gb5005794）電力裝置技術(shù)條件（jb292181）分散型控制系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)定(hg/t2050892）過程檢測和控制流程圖用圖形符號和文字代號(gb262581）控制室設(shè)計規(guī)定（hg2050892）儀表供電設(shè)計規(guī)定（hg2050992）信號報警、連鎖系統(tǒng)設(shè)計規(guī)定（hg2051192）儀表配管、配線設(shè)計規(guī)定（hg2051292）儀表系統(tǒng)接地設(shè)計規(guī)定（hg2051392）供水排水用鑄鐵閘門（cj/t3006-92）鋼閘門設(shè)計規(guī)范（sdj1381）城市污水處理工程項目建設(shè)標準（國家建設(shè)部 2001）城市污水處理及污染防治對策

16、（國家建設(shè)部、環(huán)保局、科技部 2000）3 工程背景情況3.1 區(qū)域情況五里坨污水處理廠規(guī)劃污水流域范圍主要為五里坨邊緣集團及門頭溝三家店地區(qū)的規(guī)劃建設(shè)用地。其規(guī)劃流域范圍: 南起永定河引水渠南側(cè)，北至小西山，西起永定河三家店攔河閘，東至模式口隘口,總用地面積約28平方公里，規(guī)劃總?cè)丝诩s5.6萬人(不含部隊)。3.2 自然條件3.2.1 氣候條件北京市平原地區(qū)屬暖溫帶、半濕潤、半干旱的大陸性季風氣候區(qū)，年平均氣溫約為11c12c，1月份最低月平均氣溫為-4c-5c，7月份最高月平均氣溫為25c26c。北京地區(qū)為季風區(qū)，冬季以西北風和北風為主，夏季多偏南風，春秋兩季為南北風轉(zhuǎn)換季節(jié)，年平均風速為

17、23m/sec，最大風速可超過20m/sec。北京地區(qū)年平均降水量550mm660mm，夏季降水量約占全年的70%，雨季施工對本工程基坑開挖、支護和施工降水將產(chǎn)生不利影響。擬建廠區(qū)地基土標準凍結(jié)深度為1.00m。3.2.2 地形地貌五里坨污水處理廠位于永定河沖洪積扇的頂部。工程場區(qū)自然地形基本平坦，本工程現(xiàn)場勘探期間所量測的鉆孔孔口處地面標高為95.06m96.78m。廠區(qū)現(xiàn)為工廠廠區(qū)。3.2.3 水文地質(zhì)根據(jù)五里坨污水處理廠巖土工程勘查報告場區(qū)(地下)潛水的天然動態(tài)類型屬滲入徑流型,主要接受大氣降水入滲及地下逕流補給，并以蒸發(fā)及地下逕流等方式排泄。廠區(qū)地處北京市區(qū)西部,第四紀地層以滲透性很強

18、的沙土、碎石土為主，故廠區(qū)及附近的地下水位多年來動態(tài)變化幅度較大，并且其變幅對北京西郊永定河放水、未來“南水北調(diào)”工程、西郊地下水庫的建立以及北京市節(jié)水措施引起的地下水開采量減小等非自然因素的影響較敏感。廠區(qū)成層分布的地下水埋深在自然地面以下15m以下。地下水埋深較深，對于一般建筑物可不考慮地下水腐蝕性對主要建筑材料的影響。3.2.4 工程地質(zhì)根據(jù)五里坨污水處理廠巖土工程勘查報告，工程場地地面以下21.00m深度范圍內(nèi)，按沉積年代及工程性質(zhì)可劃分為人工堆積層、新近沉積層和第四紀沉積層三大層，按土層沉積順序自上而下簡述如下：1)人工堆積層表層為厚0.702.80m的人工填土層,巖性主要為粘質(zhì)粉土

19、填土、砂質(zhì)粉土 填土層，碎石填土1層。該土層土質(zhì)較差且不均勻，不宜作為一般建筑物的地基持力層。對于一些簡易的臨時性單層建筑物，在對該土層進行一定的處理后，也可作為其地基持力層。2) 新近沉積層人工堆積層之下為厚度約1.705.70m的新近沉積層,包括第2大層粘性土、粉土層及第3大層砂土、碎石土層。第2大層粘性土、粉土層第2大層主要巖性為褐黃黃褐色的粘質(zhì)粉土、粉質(zhì)粘土層、砂質(zhì)粉土1層，其地基承載力標準值fka為110kpa140kpa。第3大層砂土、碎石土層第3大層主要巖性為稍密中密的雜色卵石層，褐黃褐黃(暗)色的細砂粉砂1層，其地基承載力標準值fka為160kpa250kpa。3)第四紀沉積層

20、標高89.4891.14m以下為第四紀沉積層, 包括以碎石土為主的第4大層及第5大層,主要巖性包括: 卵石層，細砂、粉砂1層；粉質(zhì)粘土2層；卵石層，細砂、中砂1層，卵石混粘土2層，粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土3層，粉質(zhì)粘土4層。該大層中的砂、卵石層地基承載力標準值fka為220kpa350kpa。粘性土、粉土層地基承載力標準值fka為160kpa240kpa。3.2.5 地震北京地區(qū)地震屬地震基本烈度8度地區(qū)，本場地地基土不會產(chǎn)生地震液化。3.3 工程建設(shè)的必要性五里坨污水處理系統(tǒng)是北京市總體規(guī)劃中的十五座污水處理系統(tǒng)之一，其規(guī)劃污水流域范圍主要為五里坨邊緣集團及門頭溝三家店地區(qū)的規(guī)劃建設(shè)用地。五里坨污

21、水處理廠規(guī)劃流域范圍: 南起永定河引水渠南側(cè)，北至小西山，西起永定河三家店攔河閘，東至模式口隘口,總用地面積約28平方公里，規(guī)劃總?cè)丝诩s5.6萬人(不含部隊)，高井溝流經(jīng)該集團用地。目前，該地區(qū)開發(fā)工作即將全面展開。但目前配套污水管線系統(tǒng)極為薄弱，大量未經(jīng)處理的污水通過明溝或雨水管排入河道，造成嚴重污染。目前由于五里坨污水處理系統(tǒng)尚未開始建設(shè)，河道污染嚴重。為提高五里坨集團的水環(huán)境質(zhì)量，改善北京市區(qū)的整體環(huán)境，確保2008年北京奧運會召開之前污水處理率達到90的目標，需要積極建設(shè)五里坨污水處理廠（一期）項目。4 工程規(guī)模及處理程度4.1 污水處理廠服務(wù)范圍本污水處理廠規(guī)劃流域范圍: 南起永定河

22、引水渠南側(cè)，北至小西山，西起永定河三家店攔河閘，東至模式口隘口，總用地面積約28平方公里，規(guī)劃總?cè)丝诩s5.6萬人(不含部隊)。4.2 污水量預(yù)測4.2.1 排水體制選擇目前五里坨污水處理系統(tǒng)尚未開始建設(shè)，配套污水管線系統(tǒng)極為薄弱。規(guī)劃區(qū)內(nèi)將實行雨污分流系統(tǒng)。4.2.2 污水量預(yù)測4.2.2.1 一期建設(shè)規(guī)模根據(jù)2003年對五里坨污水處理廠流域內(nèi)的污水入河情況進行的現(xiàn)場踏勘調(diào)查及連續(xù)水量監(jiān)測，現(xiàn)狀入河水量為11220立方米/日。由于現(xiàn)狀該地區(qū)地形坡度大、河道沿線有滲漏可能性,而監(jiān)測口位于下游河道,經(jīng)分析污水量應(yīng)大于實測量,并考慮到該地區(qū)的發(fā)展,建議近期污水處理廠規(guī)模為2萬立方米/日。4.2.2.

23、2 遠期建設(shè)規(guī)模根據(jù)五里坨建設(shè)區(qū)控制性詳細規(guī)劃及門城衛(wèi)星城總體規(guī)劃，五里坨污水處理廠流域范圍內(nèi)規(guī)劃建設(shè)用地790公頃,規(guī)劃人口為5.6萬人，總建筑面積368萬平方米。根據(jù)流域內(nèi)用地功能、建筑性質(zhì)、人口結(jié)構(gòu)及人口規(guī)模，并分析研究可采用如下用水指標：居住生活用水：140升/人.日公共實施用水: 6升/平方米.日(多數(shù)為配套公共設(shè)施)工業(yè)用水: 80立方米/公頃.日特殊用地: 100立方米/公頃.日表4-1 規(guī)劃污水量預(yù)測表項 目控制數(shù)據(jù)用水指標(l/d.人)用水量(m3/d)污水排除率預(yù)測污水量(萬m3/d)居住生活用水5.6萬人1400.780.90.70公共設(shè)施用水42.13萬m260.250

24、.90.23特殊用地372公頃1003.720.93.35工業(yè)用水43公頃800.340.850.29小計5.094.57經(jīng)計算五里坨污水處理廠污水量4.57萬立方米/日,詳見“規(guī)劃污水量預(yù)測表”。根據(jù)北京市區(qū)污水處理廠合理規(guī)模研究, 五里坨污水處理廠遠期規(guī)模確定為4.5萬立方米/日,與按控制性詳細規(guī)劃數(shù)據(jù)所計算污水量基本吻合。4.2.2.3 污水廠設(shè)計規(guī)模本工程遠期建設(shè)規(guī)模為4.5萬立方米/日，一期建設(shè)規(guī)模為2萬立方米/日。4.3 處理程度4.3.1 污水處理廠設(shè)計進水水質(zhì)在實際調(diào)查的基礎(chǔ)上，并結(jié)合設(shè)計標準及“五里坨污水處理廠（一期）項目投資人招標”中的要求，擬定污水處理廠進水水質(zhì)指標見下表

25、。表4-2 進水水質(zhì)一覽表編號項 目單 位進水水質(zhì)1生化需氧量bod5mg/l2002化學需氧量codcrmg/l3503懸浮物ssmg/l2504tnmg/l405總磷tpmg/l56ph值6.57.54.3.2 污水處理廠設(shè)計出水水質(zhì)五里坨污水污水廠出水排入廠區(qū)南側(cè)的高井溝，下游進入永定河，可作為高井溝及永定河河道的補充水源。按照規(guī)劃部分污水要進行深度處理，以負擔處理廠流域內(nèi)的中水回用要求。根據(jù)城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準 gb18918-2002，結(jié)合“五里坨污水處理廠（一期）項目投資人招標”中的要求，本處理廠的出水水質(zhì)應(yīng)達到一級a標準，出水水質(zhì)指標如下表。表4-3 出水水質(zhì)指標一覽表編

26、號項 目單 位出水水質(zhì)1生化需氧量bod5mg/l102化學需氧量codcrmg/l503懸浮物ssmg/l104nh4+-nmg/l55tnmg/l156總磷tpmg/l0.57ph值698糞大腸菌群數(shù)103個/l4.4 處理程度本工程要求處理程度達到下表要求：表4-5 處理程度一覽表水質(zhì)類別codcrbod5sstntp進水水質(zhì)350200250405出水水質(zhì)501010150.5處理程度（）85.7959662.5905 污水處理廠工藝方案選定5.1 處理廠廠址規(guī)劃五里坨污水處理廠位于規(guī)劃流域范圍內(nèi)的東南端，南起高井溝、西起雙峪路，高井電廠西南，廠區(qū)東側(cè)和北側(cè)為規(guī)劃綠地。該廠址有以下優(yōu)點

27、：遠離居民區(qū)；交通、供水、供電較方便； 退水管道較短；遠期發(fā)展用地充足；符合區(qū)域規(guī)劃要求，等等。5.2 工藝方案選擇原則在污水處理工藝選擇時一般考慮以下幾方面內(nèi)容：工藝能否達到各項出水指標的要求；工藝是否可靠；工藝方案造價的高低；運行管理是否方便；運行成本的高低；現(xiàn)場條件是否允許，等等。根據(jù)出水水質(zhì)要求，本工程處理工藝主要以去除污水中的懸浮固體（ss）及bod5、cod、tn、tp、nh4-n等有機污染物為目的。目前，國內(nèi)城市污水處理廠大多采用二級生化污水處理工藝，一般為活性污泥法及其變型工藝處理城市污水，這類工藝工程實際使用歷史最長、應(yīng)用最為廣泛、可靠度高、運行費用低、運行管理經(jīng)驗最為豐富，

28、部分變型工藝對tn、tp的去除效果很高。因此，分析進廠污水水質(zhì)及出水標準對污水處理廠是否可采用二級生化處理工藝、工藝選擇及工藝確定有著重要意義。5.3 生物處理的可行性分析5.3.1 懸浮物的去除及分離一般采用物理方法主要通過格柵攔截、設(shè)置沉砂池等手段去除廢水中大塊懸浮物和砂粒等物質(zhì)。污水中的無機顆粒和大直徑的有機顆粒靠自然沉淀作用就可去除，小直徑的有機顆粒靠微生物的降解作用去除，而小直徑的無機顆粒（包括尺度大小在膠體和亞膠體范圍內(nèi)的無機顆粒）則要靠活性污泥絮體的吸附、網(wǎng)絡(luò)作用，與活性污泥絮體同時沉淀被去除。污水處理廠出水中懸浮物濃度不單涉及到出水ss指標，且出水的bod5、codcr等指標也

29、與之有關(guān)。這是因為組成出水懸浮物的主要活性污泥絮體，其本身的有機成份就很高，因此較高的出水懸浮物含量會使得出水的bod5、codcr均增加。因此，控制污水廠出水的ss指標是最基本的，也是很重要的。為了降低出水中的懸浮物濃度，應(yīng)在工程中采取適當?shù)拇胧?，例如采用適當?shù)奈勰嘭摵梢员３只钚晕勰嗟哪奂俺两敌阅?，采用較小的二次沉淀池表面負荷，采用較低的出水堰負荷，充分利用活性污泥懸浮層的吸附網(wǎng)絡(luò)作用等。在污水處理工藝方案選用合理、工藝參數(shù)取值適當和單體設(shè)計優(yōu)化的條件下，完全能夠使出水ss指標達到20mg/l以下。本污水處理廠進水ss平均濃度為250mg/l，出水ss要求小于10mg/l，該ss進水指標與

30、目前國內(nèi)大多數(shù)城市污水處理廠接近，但出水指標要求較高，因此，在污水處理廠工藝設(shè)計時，除采用沉淀分離的辦法去除大部分懸浮物，達到出水ss20mg/l外，還需對出水進一步進行過濾處理，從而確保出水ss10mg/l。5.3.2 有機污染物的可生物化性分析進廠污水中有機污染物主要以bod5、codcr表示，它們的去除主要是靠微生物的吸附作用和代謝作用，然后通過對污泥與水進行分離來完成的。活性污泥中的微生物在有氧的條件下將污水中的一部分有機物用于合成新的細胞，將另一部分有機物進行分解代謝以便獲得細胞合成所需的能量，其最終產(chǎn)物是co2和h2o等穩(wěn)定物質(zhì)。在這種合成代謝與分解代謝過程中，溶解性有機物（如低分

31、子有機酸等易降解有機物）直接進入細胞內(nèi)部被利用，而非溶解性有機物則首先被吸附在微生物表面，然后被酶水解后進入細胞內(nèi)部被利用。由此可見，微生物的好氧代謝作用對污水中的溶解性有機物和非溶解性有機物都起作用，并且代謝產(chǎn)物是無害的穩(wěn)定物質(zhì)。因此，可以使處理后污水中的殘余bod5濃度很低。原污水的可生化性，它與城市污水的成分有關(guān)。對于那些主要以生活污水及其成分與生活污水相近的工業(yè)廢水組成的城市污水，這種城市污水的bod5/codcr比值往往接近0.5甚至大于0.5，其污水的可生化性較好，無需進行特殊處理、設(shè)置單獨處理構(gòu)筑物，其出水codcr值即可控制在較低的水平。而成分主要以工業(yè)廢水為主的城市污水，或b

32、od5/codcr比值較小的城市污水，其污水的可生化性較差，處理后污水中剩余的codcr會較高，要滿足出水codcr60mg/l有一定的難度。bod5/cod值是鑒定污水可生化性的最簡便易行和最常用的方法，一般認為bod5/cod0.45可生化性較好，bod5/cod0.3較難生化，bod5/cod2時硝化過程能夠正常進行。從理論上講，bod5/tn2.86才能有效地進行生物脫氮，實際運行資料表明，只有當bod5/tn3時才能使反硝化正常運行。當bod5/tn=45時，氮的去除率大于60%，磷的去除率也可達60%左右。對于生物除磷工藝，要求bod5/p33100，同時要求bod5/tn4。本污

33、水處理廠進廠污水bod5/tn5，bod5/p40，能滿足生物硝化反應(yīng)、生物脫氮除磷工藝對碳源的要求。因此，本工程采用生物脫氮除磷活性污泥處理工藝是可行的。5.4 污水處理工藝方案比選5.4.1 污水處理工藝選擇根據(jù)以上對北京五里坨污水處理廠的設(shè)計進水水質(zhì)和要求達到的出水水質(zhì)標準的分析，確定最合適本工程的污水處理工藝是生物脫氮除磷工藝。該工藝可在滿足生物脫氮除磷要求的前提下，同時去除污水中的bod5、codcr和ss，使污水處理廠出水完全可以滿足排放標準要求。經(jīng)過初步篩選，選擇a2/o工藝、改進型氧化溝工藝、循環(huán)式sbr工藝進行經(jīng)濟技術(shù)等多方面比較，并最終比選確定技術(shù)可行、經(jīng)濟合理、適合本地情

34、況的工藝技術(shù)方案作為推薦方案。5.4.2 方案i a2/o 處理工藝a2/o（anaerobic厭氧、anoxic缺氧、oxic好氧）工藝是城市污水處理廠除磷脫氮常用的工藝，有成熟的運轉(zhuǎn)經(jīng)驗。該工藝是在傳統(tǒng)a/o除磷工藝基礎(chǔ)上增設(shè)了一個厭氧區(qū)，具有同步脫氮除磷的功能。工藝流程示意圖如圖5-1所示。本工藝生物處理部分由厭氧池、缺氧池、好氧池組成。污水和外回流污泥首先進入?yún)捬醭?，兼性厭氧發(fā)酵細菌將污水中可生物降解的有機物轉(zhuǎn)化為vfa（揮發(fā)性脂肪酸類）這類低分子發(fā)酵中間產(chǎn)物，而聚磷菌可將其體內(nèi)存儲的聚磷酸鹽分解，所釋放的能量可供好氧的聚磷菌在厭氧環(huán)境下維持生存，另一部分能量還可供聚磷菌主動吸收環(huán)境中

35、的vfa類低分子有機物，并以phb（聚羥丁酸）的形式在其體內(nèi)存儲起來，為防止污水產(chǎn)生沉淀，在此段設(shè)水下攪拌器；隨后污水進入缺氧池，反硝化菌利用在好氧階池產(chǎn)生的、由混合液回流帶入的硝酸鹽作為最終電子受體，氧化進水中的有機物，同時自身被還原為氮氣從水中逸出，達到同時降低bod5與脫氮的目的，此段可設(shè)水下攪拌器或一定數(shù)量的曝氣器；接著污水進入曝氣的好氧池，聚磷菌在吸收、利用污水中殘余可生物降解有機物的同時，主要通過分解體內(nèi)存儲的phb釋放能量來維持其生長繁殖，同時過量的攝取周圍環(huán)境中的溶解磷，并以聚磷的形式在體內(nèi)存積起來，使出水中溶解磷濃度達到最低；而bod5經(jīng)厭氧池、缺氧池分別被聚磷菌和反硝化菌利

36、用后，到達設(shè)有曝氣裝置的好氧池時濃度已有所降低，并在好氧池內(nèi)被好氧微生物大幅度降解，bod5濃度的降低利于自養(yǎng)型硝化菌的生長繁殖，并通過硝化作用將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。排放的剩余污泥中，由于含有大量能超量存積聚磷的聚磷菌，污泥含磷量可達6（干重）以上。a2/o工藝的優(yōu)點是厭氧、缺氧、好氧交替運行，可達到同時去除bod5、脫氮、除磷的目的；而且這種運行狀況絲狀菌不易生長繁殖，基本上不存在污泥膨脹問題；總水力停留時間少于其它同類工藝，并且不需外加碳源，厭氧、缺氧段只需進行中低速攪拌，運行費用低。a2/o工藝的缺點是除磷效果受到污泥齡、回流污泥中挾帶的溶解氧和no3n的限制，不可能十分穩(wěn)定；同時，由于脫

37、氮效果取決于混合液回流比，而a2/o工藝的的混合液回流比不宜太高（200），脫氮效果不能滿足較高的要求。圖5-1a2/o工藝流程示意圖5.4.3 方案改進型氧化溝工藝氧化溝工藝具有流程簡潔、管理方便、耐沖擊負荷能力強、處理效果好、出水水質(zhì)穩(wěn)定等特點。改進型氧化溝法工藝是傳統(tǒng)氧化溝工藝的一種變型，它由前置厭氧區(qū)和氧化溝組成。由于進水端為厭氧區(qū)，形成a/o格局，不需專設(shè)混合液的外回流裝置，有利于聚磷菌及硝化桿菌在厭氧及缺氧條件下獲得充足的碳源，從而完成磷的釋放。由于出水進入氧化溝（好氧區(qū)），聚磷菌可過量吸收磷，從而實現(xiàn)生物除磷。以上復(fù)雜的過程在構(gòu)造十分簡單的氧化溝內(nèi)即可實現(xiàn)。這種工藝的另一優(yōu)點是利

38、用氧化溝原有的渠道流態(tài)，沿環(huán)形池水流方向曝氣強度改變，形成缺氧段和大量混合液回流，實現(xiàn)反硝化反應(yīng)，達到較高程度的脫氮效率，無需任何附加回流提升動力。該工藝流程圖見圖5-2。氧化溝污水處理技術(shù)作為一種活性污泥法工藝，與其它生物處理工藝相比，有以下一些技術(shù)、經(jīng)濟方面的優(yōu)點：工藝流程簡單，構(gòu)筑物少，運行管理方便；曝氣設(shè)備和構(gòu)造形式多樣化、運行靈活；處理效果穩(wěn)定、出水水質(zhì)好，前置厭氧池時可實現(xiàn)生物除磷，在好氧溝內(nèi)可實現(xiàn)同步硝化、反硝化；污泥產(chǎn)量少，污泥性質(zhì)穩(wěn)定；能承受水質(zhì)、水量沖擊負荷。但氧化溝工藝由于其曝氣設(shè)備推流攪拌能力的限制，使其生物池內(nèi)水深一般不能超過4.5m；占地面積大，電耗較高。圖5-2改

39、進型氧化溝工藝流程示意圖5.4.4 方案iii循環(huán)式sbr工藝間歇式活性污泥法或序批式活性污泥法簡稱sbr工藝，是近幾十年來活性污泥處理系統(tǒng)中較引人注目的一種廢水處理工藝。該工藝集缺氧、曝氣、沉淀、出水于同一生物池中，通過控制系統(tǒng)在該生物池內(nèi)交替完成不同的反應(yīng)過程。其生物碳氧化硝化原理與推流式活性污泥法相同，具有成熟的運轉(zhuǎn)經(jīng)驗和節(jié)省占地和構(gòu)筑物的顯著特點。近年來通過工程實踐發(fā)展的sbr變型工藝有cass法、untank法、iceas法、循環(huán)式sbr工藝等。本工程采用循環(huán)式sbr工藝作為參選方案，該工藝流程圖見圖5-3。循環(huán)式sbr工藝是sbr的一個種變型工藝，它與iceas法非常近似。其主體構(gòu)

40、筑物由預(yù)反應(yīng)池（選擇池）和sbr池串聯(lián)組成，厭氧池中設(shè)曝氣攪拌裝置，在sbr池中充氧曝氣設(shè)備、潷水器和污泥泵，污泥泵用于回流污泥至厭氧池和排放剩余污泥。與傳統(tǒng)的sbr工藝相比，循環(huán)式sbr運行方式為連續(xù)進水（沉淀期和排水期仍保持進水），間歇排水，沒有明顯的反應(yīng)階段和閑置階段。這種系統(tǒng)在處理市政污水和工業(yè)廢水方面比傳統(tǒng)的sbr工藝費用更省、管理更方便、占地更少。該工藝通常水力停留時間較長，工藝設(shè)施簡單，目前在國內(nèi)外已得到廣泛應(yīng)用。圖5-3循環(huán)式sbr工藝流程示意圖5.4.4.1 循環(huán)式sbr工藝的基本組成及運行步驟循環(huán)式sbr反應(yīng)池主要由預(yù)反應(yīng)池（選擇池或輔助曝氣池）、主曝氣池、污泥回流/排除剩

41、余污泥系統(tǒng)和撇水裝置四部分組成。預(yù)反應(yīng)池容積較小，一般水力停留時間為12小時，是設(shè)計優(yōu)化合理的生物選擇器。該工藝將主反應(yīng)區(qū)中部分污泥（2030）回流至選擇器中，在運作方式上為連續(xù)進水。循環(huán)式sbr反應(yīng)池（選擇池或輔助曝氣池）的設(shè)置和回流污泥措施，保證了活性污泥不斷地在選擇器中經(jīng)歷一個高絮體負荷（s0/x0）階段，從而有利于系統(tǒng)中絮凝性細菌的生長，并可以提高污泥活性，使其快速的去除污水中溶解性、易降解有機污染物，進一步有效的抑制絲狀細菌的繁殖。在預(yù)反應(yīng)池與主曝氣池之間設(shè)置隔墻，最大限度的減小了沉淀階段進水對污泥沉降的水力干擾，可保證系統(tǒng)有良好的分離效果。循環(huán)式sbr工藝每一操作循環(huán)包括進水/曝氣

42、階段、進水/沉淀階段、進水/撇水階段和進水/閑置階段等幾個過程階段，各個階段組成一個循環(huán)，并不斷重復(fù)。循環(huán)開始時，池子中的水位由某一最低水位開始上升，經(jīng)過一定時間的曝氣和混合后，停止曝氣，此時污水仍連續(xù)進入循環(huán)式sbr反應(yīng)池，由于反應(yīng)池容積較大，池內(nèi)水位緩慢上升，活性污泥進行絮凝并在一個較為靜止的環(huán)境中沉淀，在完成沉淀階段后，由一個移動堰式撇水器排出已經(jīng)過處理的上清液，使整個反應(yīng)池內(nèi)水的位下降到預(yù)先設(shè)定的最低水位，然后再重復(fù)上述過程。為保證反應(yīng)池內(nèi)污泥濃度及污泥量，需排出相應(yīng)的剩余污泥。排除剩余污泥一般在沉淀階段結(jié)束后進行，排出的污泥濃度可達10g/l左右。5.4.4.2 循環(huán)式sbr系統(tǒng)中的

43、硝化和反硝化循環(huán)式sbr工藝的一個重要特性是在工藝流程中不設(shè)缺氧混合階段的條件下，高效地進行硝化和反硝化，從而達到深度去除氮的目的。在循環(huán)式sbr工藝中，硝化和反硝化在曝氣階段同時進行（co-current or simltaneousiy）。運行時通過控制供氧強度以及反應(yīng)池中的溶解氧濃度，使污泥絮體的外周能保證有一個好氧環(huán)境進行硝化，由于溶解氧濃度得到控制，氧在污泥絮體內(nèi)部的滲透傳遞作用受到限制，而較高濃度的硝酸鹽則能較好地滲透到絮體的內(nèi)部。因此在污泥絮體內(nèi)部能有效地進行反硝化過程。通過污泥回流，將部分硝酸鹽氮帶入設(shè)在循環(huán)式sbr反應(yīng)池首端的預(yù)反應(yīng)池中。因此，在預(yù)反應(yīng)池中也有部分反硝化反應(yīng)發(fā)

44、生。這種運行方式不像前置反硝化活性污泥系統(tǒng)中需要較高的內(nèi)回流，因此可以節(jié)省內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，而且不需要單獨設(shè)置一個缺氧運行階段就可以完成反硝化反應(yīng)。5.4.4.3 循環(huán)式sbr系統(tǒng)中磷的去除在循環(huán)式sbr工藝系統(tǒng)中，通過曝氣和非曝氣階段使活性污泥不斷地經(jīng)過好氧和厭氧的循環(huán)，這些反應(yīng)條件將有利于聚磷細菌在系統(tǒng)中的生長和累積，因此循環(huán)式sbr工藝系統(tǒng)具有生物除磷的功能。生物除磷的效果很大程度上取決于進水中所含有的易降解基質(zhì)的含量。在循環(huán)式sbr工藝的預(yù)反應(yīng)池中，活性污泥通過快速酶去除機理，吸附和吸收大量易降解的溶解性基質(zhì)，這些吸附和吸收的易降解基質(zhì)可用于后續(xù)的生物除磷過程，對整個系統(tǒng)的生物除磷功能起著非

45、常重要的作用，因此，在預(yù)反應(yīng)池中也可完成部分磷的釋放過程，在厭氧微生物體內(nèi)存儲聚磷。根據(jù)coronszy等的人的研究，當微生物體內(nèi)吸附和吸收大量易降解物質(zhì)而且處在氧化還原電位為+100mv150mv的交替變化的環(huán)境中時，系統(tǒng)可具有良好的生物除磷功能。5.4.4.4 循環(huán)式sbr系統(tǒng)的污泥沉降特性一般地，在以4小時為一個操作循環(huán)周期的循環(huán)式sbr工藝系統(tǒng)中，最大水深可在6.0m左右，在最大水深時池子中的混合液污泥濃度一般為3.54.0gmlss/l，最大撇水速率為30mm/min，固液分離時間一般為1小時，設(shè)計污泥沉降指數(shù)為140ml/g左右，實際污泥沉降指數(shù)一般低于80ml/g（測定時間為1小

46、時，采用容積2升的量筒）。循環(huán)式sbr反應(yīng)池中的混合液污泥濃度在最大水位時與傳統(tǒng)的固定容積活性污泥法系統(tǒng)基本相等。由于循環(huán)式sbr系統(tǒng)在曝氣結(jié)束后的沉降階段中整個池子面積均可用于泥水分離；故其固體通量大大地小于傳統(tǒng)活性污泥法二沉池中的固體通量，因此循環(huán)式sbr工藝的泥水分離效果要優(yōu)于傳統(tǒng)活性污泥法。此外，循環(huán)式sbr工藝系統(tǒng)雖然在沉降及撇水階段仍連續(xù)進水，但由于sbr反應(yīng)池容積較大，池內(nèi)水位上升速度非常緩慢（10mm/min左右），且在預(yù)反應(yīng)區(qū)及主反應(yīng)區(qū)之間均設(shè)置有隔墻，污水呈縱向折線狀態(tài)進入主曝氣區(qū)，能夠最大限度的減小進水對污泥沉淀的水力干擾，使沉降過程在較為靜止環(huán)境中進行，可進一步保證系統(tǒng)

47、有良好的分離效果。曝氣階段結(jié)束后混合液中殘余的混合能量可用于沉淀初期的絮凝作用，從而進一步強化絮凝沉降的效果。5.4.5 方案比較5.4.5.1 技術(shù)性能比較方案1a2/o 處理工藝；方案2改進型氧化溝工藝；方案3循環(huán)式sbr生物處理工藝。三種方案的技術(shù)性能比較情況見表51。表51 工藝方案技術(shù)性能比較表方案優(yōu) 點缺 點a2/o 處理工藝工藝成熟、完善，管理經(jīng)營豐富；功能嚴格分區(qū)，便于處理工藝的管理、調(diào)整和優(yōu)化 ；對有機污染物處理效果好，特別是生物除磷脫氮效果明顯，出水水質(zhì)穩(wěn)定；可自動運行，但對自控要求不高：適當選用自控設(shè)備，可實現(xiàn)對工藝過程的優(yōu)化管理；運行穩(wěn)定，有較強的抗沖擊負荷（水力和污染物）能力；能耗較低，運行成本較低。構(gòu)筑物多,不緊湊, 占地面積略大；曝氣采用水下曝氣頭，與氧化溝比檢修量大，維修時需停止一個系列運轉(zhuǎn)，影響處理廠的出水水質(zhì)；設(shè)備、曝氣頭等維修量比氧化溝高，維護費高；投資略