城市污水日處理量設(shè)計(jì)方案案例前言城市污水處理系統(tǒng)是保障城市水環(huán)境質(zhì)量、維護(hù)生態(tài)平衡、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。隨著城市化進(jìn)程的加快和人口的持續(xù)增長，以及國家對環(huán)境保護(hù)要求的日益嚴(yán)格，既有污水處理廠的處理能力和處理標(biāo)準(zhǔn)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。本文以我國某中等城市污水處理廠擴(kuò)建工程為例，詳細(xì)闡述其日處理量設(shè)計(jì)方案的制定過程、關(guān)鍵技術(shù)考量與實(shí)施要點(diǎn)，旨在為類似工程提供具有參考價值的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。一、項(xiàng)目背景與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)1.1城市概況與既有設(shè)施該城市位于我國東部沿海地區(qū)，是一個以制造業(yè)和服務(wù)業(yè)為主的中等發(fā)展城市?，F(xiàn)有污水處理廠始建于十年前，設(shè)計(jì)日處理能力為某一固定值，采用傳統(tǒng)活性污泥法工藝，主要接納城市生活污水及部分工業(yè)廢水。近年來，由于城市建成區(qū)面積擴(kuò)大、人口導(dǎo)入以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，現(xiàn)有處理能力已逐漸飽和，且出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)面臨提標(biāo)改造的要求。1.2污水量預(yù)測準(zhǔn)確預(yù)測污水量是確定污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模的首要前提。本次擴(kuò)建工程的污水量預(yù)測主要基于以下幾個方面：*現(xiàn)狀污水量調(diào)研：對現(xiàn)有污水處理廠近五年的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，包括日均處理量、高峰流量系數(shù)等。*人口增長預(yù)測：根據(jù)城市總體規(guī)劃，預(yù)測未來十年內(nèi)服務(wù)區(qū)域的人口數(shù)量及分布。*經(jīng)濟(jì)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整：考慮新入駐企業(yè)的類型、用水量及排水特點(diǎn)，特別是工業(yè)廢水的占比和特性變化。*節(jié)水政策與污水再生利用：分析城市節(jié)水措施對污水量的影響，以及再生水回用需求對污水處理廠尾水的調(diào)配。綜合以上因素，本次擴(kuò)建工程確定設(shè)計(jì)日處理規(guī)模為某一新增量，使該廠總設(shè)計(jì)日處理能力達(dá)到一個新的水平，以滿足未來十五年的城市發(fā)展需求，并預(yù)留一定的發(fā)展空間。1.3設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)與出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)*設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)：通過對現(xiàn)有管網(wǎng)水質(zhì)的長期監(jiān)測，并結(jié)合服務(wù)區(qū)域內(nèi)生活污水與工業(yè)廢水的比例及特性分析，確定設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)，主要包括COD、BOD5、SS、氨氮、總磷等。特別關(guān)注了工業(yè)廢水可能帶來的沖擊負(fù)荷及特征污染物。*設(shè)計(jì)出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：鑒于該城市污水處理廠尾水將排入一條具有重要生態(tài)功能的河流，且該區(qū)域正在創(chuàng)建國家生態(tài)文明建設(shè)示范區(qū)，因此本次擴(kuò)建工程的出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級A標(biāo)準(zhǔn)，并參考了部分更嚴(yán)格的地方標(biāo)準(zhǔn)要求。二、污水處理工藝方案比選與確定在充分調(diào)研國內(nèi)外先進(jìn)污水處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合本工程的進(jìn)水水質(zhì)特點(diǎn)、出水水質(zhì)要求、用地條件、運(yùn)行成本以及當(dāng)?shù)氐募夹g(shù)管理水平，對多種主流污水處理工藝進(jìn)行了比選，主要包括：1.傳統(tǒng)活性污泥法及其改良工藝（如A/O、A2/O法）：技術(shù)成熟，運(yùn)行穩(wěn)定，對有機(jī)物和氮磷有一定的去除效果，但占地面積相對較大，脫氮除磷效率特別是在低C/N比條件下有待提升。2.氧化溝工藝（如Carrousel、Orbal、UCT等）：具有工藝流程簡單、管理方便、耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，脫氮效果較好，但除磷效率一般，能耗相對較高。3.序批式活性污泥法（SBR及其改良工藝如CASS、CAST）：占地面積小，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，脫氮除磷效果靈活可控，但對自動控制水平要求較高，設(shè)備維護(hù)量相對較大。4.膜生物反應(yīng)器（MBR工藝）：出水水質(zhì)優(yōu)良，占地面積小，剩余污泥產(chǎn)量少，但膜組件成本較高，運(yùn)行能耗和膜清洗維護(hù)費(fèi)用較高。工藝確定：經(jīng)過多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和專家論證，考慮到本工程對脫氮除磷的嚴(yán)格要求，以及進(jìn)水水質(zhì)中碳源可能不足的情況，最終選定“預(yù)處理+A2/O生物池+二沉池+高效沉淀池+反硝化深床濾池+紫外線消毒”的組合工藝。該工藝具有以下優(yōu)勢：*A2/O工藝能在一個池子內(nèi)完成厭氧、缺氧、好氧過程，對氮磷有較好的同步去除效果，技術(shù)成熟可靠。*后續(xù)增設(shè)高效沉淀池和反硝化深床濾池作為深度處理單元，可進(jìn)一步強(qiáng)化除磷脫氮效果，確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)，尤其是在應(yīng)對進(jìn)水水質(zhì)波動時具有更強(qiáng)的保障能力。*該組合工藝對碳源的利用效率較高，可在一定程度上緩解低碳氮比水質(zhì)下的脫氮壓力。*運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)豐富，便于操作和維護(hù)。三、主要處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)與參數(shù)3.1預(yù)處理單元*粗格柵及提升泵房：設(shè)置2臺回轉(zhuǎn)式粗格柵，柵條間隙某毫米，用于去除污水中較大的漂浮物和懸浮物。格柵后設(shè)潛水泵房，采用潛污泵提升污水，設(shè)計(jì)揚(yáng)程根據(jù)后續(xù)處理單元高程確定。*細(xì)格柵及沉砂池：細(xì)格柵采用轉(zhuǎn)鼓式，柵條間隙某毫米，進(jìn)一步去除較小懸浮物。沉砂池選用旋流沉砂池，共某座，水力停留時間約某分鐘，有效去除污水中的無機(jī)砂粒，減輕后續(xù)處理單元的磨損和負(fù)荷。3.2生物處理單元*A2/O生物反應(yīng)池：這是本工程的核心處理構(gòu)筑物。設(shè)計(jì)總有效容積若干，水力停留時間厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)分別為某小時、某小時、某小時。采用推流式與完全混合式相結(jié)合的流態(tài)。好氧區(qū)采用微孔曝氣器進(jìn)行曝氣，溶解氧濃度控制在某范圍。污泥回流比和混合液回流比根據(jù)脫氮除磷效率要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)。*二沉池：采用輻流式沉淀池，共某座，表面負(fù)荷控制在某數(shù)值以下。設(shè)置中心進(jìn)水、周邊出水，配備刮吸泥機(jī)，確保污泥及時回流和剩余污泥排放。3.3深度處理單元*高效沉淀池：主要用于強(qiáng)化除磷和進(jìn)一步去除SS。采用“混凝+絮凝+沉淀”工藝，投加聚合氯化鋁（PAC）作為混凝劑，聚丙烯酰胺（PAM）作為助凝劑。設(shè)計(jì)表面負(fù)荷某，斜管沉淀，出水SS可穩(wěn)定控制在某毫克/升以下。*反硝化深床濾池：作為深度處理的關(guān)鍵單元，主要功能是進(jìn)一步去除TN和SS，確保出水TN達(dá)標(biāo)。濾池內(nèi)裝填特制石英砂濾料，采用上向流方式。在缺氧條件下，利用反硝化細(xì)菌將硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)?。設(shè)計(jì)濾速某，反沖洗方式為氣水聯(lián)合反沖。*紫外線消毒池：采用紫外線消毒工藝，選用高強(qiáng)度、長壽命的紫外線燈管，確保出水糞大腸菌群數(shù)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求。四、輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1污泥處理處置系統(tǒng)本工程產(chǎn)生的剩余污泥經(jīng)濃縮、脫水后進(jìn)行外運(yùn)處置。濃縮采用重力濃縮池，脫水采用帶式壓濾機(jī)或離心脫水機(jī)，脫水后污泥含水率控制在某百分比以下。污泥處理過程中產(chǎn)生的濾液和沖洗水回流至污水處理系統(tǒng)前端進(jìn)行處理。4.2除臭系統(tǒng)為改善廠內(nèi)及周邊環(huán)境，對預(yù)處理單元（格柵、泵房、沉砂池）、污泥處理單元（濃縮池、脫水機(jī)房）等惡臭污染源采取加蓋封閉，并設(shè)置生物濾池除臭系統(tǒng)。通過引風(fēng)將惡臭氣體送入生物濾池，利用濾料上附著的微生物將惡臭物質(zhì)降解為無害的二氧化碳和水。4.3電氣與自控系統(tǒng)*供配電系統(tǒng)：采用雙回路電源供電，確保污水處理廠的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。設(shè)置變配電室，對各工藝單元設(shè)備提供可靠電力。*自動控制系統(tǒng)：采用PLC（可編程邏輯控制器）控制系統(tǒng)，對污水處理全過程進(jìn)行自動化監(jiān)測和控制，包括水位、流量、溶解氧、pH、ORP、污泥濃度等關(guān)鍵工藝參數(shù)的在線監(jiān)測與調(diào)節(jié)，以及主要設(shè)備的起?？刂坪凸收蠄?bào)警。中控室設(shè)置監(jiān)控終端，實(shí)現(xiàn)對全廠運(yùn)行狀況的實(shí)時監(jiān)控和管理。4.4給排水、消防及通風(fēng)系統(tǒng)根據(jù)廠區(qū)各建筑物和構(gòu)筑物的用水需求，設(shè)置完善的生產(chǎn)、生活給水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)。按照消防規(guī)范要求，配置必要的消防設(shè)施。對泵房、配電室、脫水機(jī)房等建筑物進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計(jì)，改善工作環(huán)境。五、投資估算與運(yùn)行成本分析5.1投資估算本擴(kuò)建工程總投資包括工程費(fèi)用、工程建設(shè)其他費(fèi)用、預(yù)備費(fèi)等。其中，工程費(fèi)用主要由各處理構(gòu)筑物的土建工程費(fèi)、設(shè)備購置費(fèi)、安裝工程費(fèi)構(gòu)成。通過詳細(xì)的工程量清單和市場詢價，進(jìn)行了較為精確的投資估算，總投資控制在數(shù)千萬元級別。5.2運(yùn)行成本分析運(yùn)行成本主要包括電費(fèi)、藥劑費(fèi)（PAC、PAM、堿、碳源等，根據(jù)水質(zhì)情況可能投加）、人工費(fèi)、污泥處置費(fèi)、維修費(fèi)及其他管理費(fèi)等。通過優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)、選用高效節(jié)能設(shè)備（如變頻水泵、高效曝氣器），并結(jié)合同類污水處理廠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對本工程的單位污水處理成本進(jìn)行了測算，預(yù)計(jì)在合理范圍內(nèi)。六、項(xiàng)目實(shí)施與效益分析6.1項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃本擴(kuò)建工程計(jì)劃分階段實(shí)施，包括前期準(zhǔn)備、設(shè)計(jì)、施工、設(shè)備安裝調(diào)試、試運(yùn)行及竣工驗(yàn)收等階段?？偣て陬A(yù)計(jì)若干個月。在施工過程中，將嚴(yán)格遵守相關(guān)法律法規(guī)和技術(shù)規(guī)范，加強(qiáng)施工管理和質(zhì)量控制，確保工程順利完成。同時，將制定詳細(xì)的施工組織方案，盡可能減少對現(xiàn)有污水處理廠正常運(yùn)行的影響。6.2效益分析*環(huán)境效益：工程建成后，將新增每日數(shù)萬噸的污水處理能力，顯著提高城市污水收集處理率，有效削減COD、BOD5、SS、氨氮、總磷等主要污染物的排放量，對改善受納水體水質(zhì)、保護(hù)流域生態(tài)環(huán)境具有重要意義。*社會效益：項(xiàng)目的實(shí)施將提升城市基礎(chǔ)設(shè)施水平，改善城市人居環(huán)境，增強(qiáng)居民的幸福感和獲得感，為城市經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展提供有力保障。同時，也將為其他類似城市的污水處理廠建設(shè)和升級改造提供借鑒。*潛在經(jīng)濟(jì)效益：雖然污水處理廠本身是公益事業(yè)，但其環(huán)境效益和社會效益所帶來的間接經(jīng)濟(jì)效益是巨大的，如提升土地價值、促進(jìn)旅游業(yè)發(fā)展、減少因水污染造成的健康損失等。此外，污泥經(jīng)適當(dāng)處理后可考慮資源化利用。七、結(jié)論與建議本中等城市污水處理廠擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)日處理量為某規(guī)模，采用“預(yù)處理+A2/O+二沉池+高效沉淀池+反硝化深床濾池+紫外線消毒”的組合工藝，能夠確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)。該方案技術(shù)成熟可靠，處理效率高，運(yùn)行成本可控，具有顯著的環(huán)境效益和社會效益。建議：1.在項(xiàng)目實(shí)施過程中，應(yīng)加強(qiáng)與設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等各方的協(xié)調(diào)溝通，嚴(yán)格把控工程質(zhì)量和進(jìn)度。2.重視運(yùn)營人員的專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，確保污水處理廠建成后能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行