吨生活污水CASS设计方案.doc

新天地城市综合体中水处理及再生水利用工程方案书 工程名称：300.0(m3/d)污水处理工程设计阶段：方案设计工程编号：设 计 单 位:目 录第一章 概 述11.1工程简介11.2编制依据、原则和范围1第二章 拟建项目背景42.1建设污水处理站必要性42.2污水处理站处理程度42.3污水处理站站址选择5第三章 处理工艺方案选择73.1工艺方案选择原则73.2工艺方案的选择26第四章 污水处理站推荐方案工程设计284.1工程内容284.2污水处理站工艺设计284.3电气设计354.4仪表检测系统设计374.5自动控制设计374.6建筑结构设计384.7站区平面及高程设计404.8人员编制41第五章 环境保护、安全卫生425.1环境保护425.2安全防火435.3卫生435.4节能43第六章 项目管理及实施计划456.1实施原则及步骤456.2项目建设的管理机构及项目实施456.3工程建设期466.4污水处理站的运行管理46第七章 投资估算487.1工程估算表48第八章 运行成本分析518.2运行成本概算51第九章 工程效益529.1环境效益529.2社会效益529.3经济效益53第十章 售后服务54第十一章 结论和建议5511.1结论5511.2建议55第一章 概 述1.1工程简介1.1.1工程名称由云南新天地实业发展有限公司投资兴建的新天地商业广场其污水主要来源于小区生产废水，还有部分生活污水，属于一般有机综合废水；该废水直接排放会对周边环境造成污染，需要处理后达标排放，而且该小区绿化用水又需大量的自来水；由于小区废水量较小，故选择采用我公司研发的一体化水处理设备处理该小区的废水，这样一方面该小区的废水可以达到国家排放标准进行排放，不会对周边环境造成污染；另一方面作为绿化用水，又可节省大笔的自来水费的开支，同时也符合国家节水的政策。1.1.2工程规模污水总量：300m3/d，即12.5m3/h 1.1.3项目准备和编制过程该污水处理站设计方案主要在技术、经济、管理和运行等几个方面进行了综合考虑，推荐了以CASS工艺为核心的方案，进行了工程设计和经济分析。1.2编制依据、原则和范围1.2.1编制依据1、建设单位提供水量、水质资料及相应要求；2、中华人民共和国环境保护法（1989年12月）；3、中华人民共和国水法（2002年8月）；4、排污费征收标准及计算方法（国家发展计划委员会、财政部、国家环保总局、国家经济贸易委员会第31号令）；5、城镇污水处理厂污染物排放标准（GB189182002）；6、城市污水再生利用 环境景观用水水质(GB18921-2002)； 6、地表水环境质量标准（GB38382002）；7、城市污水处理厂附属建筑和设备设计标准（CJJ31-89）8、带式压滤机污水污泥脱水设计规范（CECS75：95）；9、泵站设计规范（GB/T50265-97）10、鼓风曝气系统设计规范（CECS97：97）；11、栅条、网格絮凝池设计标准（CECS06：88）12、室外排水设计规范（GB50101-2005）；13、给水排水构筑物施工及验收规范（GBJ-90）；14、给水排水工程管道结构设计规范（GB50332-2002）；15、给水排水管道工程施工及验收规范（GB50268-97）；16、地下工程防水技术规范（GBJ108-87）17、工程结构可靠度设计统一标准（GB50153-92）18、压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范（GB50275-98）19、混凝土结构设计规范（50010-2002）；20、砌体结构设计规范（50003-2001）；21、建筑抗震设计规范（GB50011-2001）；22、建筑地基基础设计规范（GBJ7-89）23、建筑结构荷载设计规范（GBJ9-87）24、建筑防雷设计规范（GB50057-94）25、10KV及以下变电所设计规范（GB50053-94）26、通用用电设备配电设计规范（GB50055-93）27、工业与民用电力装置的接地设计规范（GBJ65-83）28、低压配电装置及线路设计规范（GB50054-95）29、城市污水处理及污染防治技术政策（建成2001124号）30、工程建设标准强制性条文（建标2002202号）1.2.2编制原则.选用运行安全可靠、经济合理的工艺流程；.采用先进的技术和设备，合理利用资金，提高污水处理站的自动化程度和管理水平；.根据基础设施统一规划、分步实施的方针，在方案设计中充分考虑远、近期结合，为发展留有余地；.污水处理站的位置，应符合城市规划要求，位于城市下游，与周边有一定的卫生防护带，靠近受纳水体，少占农田；.严格执行国家和地方现行有关标准、规范和规定。1.2.3编制范围本方案编制范围为：通过对类似生活污水水质情况的综合分析，提出可行性方案，最终推荐最优方案；内容主要包括污水处理工艺流程、设备选型、污水构筑物及附属工程、污水处理站内管道工程（不含站外输送管道及设备）、电气自控工程、设备安装调试和运行管理等进行综合规划设计。第二章 拟建项目背景2.1建设污水处理站必要性生活污水未经达标处理就直接排入河流，严重污染了水源，影响了城镇卫生，因此解决城镇废水排放问题已迫在眉睫，拟建一座污水处理站，为达到城镇污水处理站污染物排放标准（GB189182002）一级A标准及城市污水再生利用 环境景观用水水质(GB18921-2002)中观赏性景观用水水质（河道类）标准，处理量为300吨/天。污水处理站的建设，正是保护自身环境，提高城市文明水平和市民健康水平，促进城市发展的必要措施。因此，该污水处理站的建设是必要的。2.2污水处理站处理程度2.2.1污水水质现状由于无污水进水水质参数，现暂拟定该镇的污水浓度为：COD为350mg/L，SS为300mg/L，BOD为175mg/L，NH4-N为30mg/L，PO43-(以P计)为3.0mg/L，pH为6-8，与其它城市污水处理系统的水质相似；污水中可能存在少量工业废水，由于工业废水要求经过处理后排入城市管网，因此污染物浓度不高；混合后的废水B/C一般在0.4-0.6，污水是可以进行生化处理的。2.2.2污水处理程度的确定污水处理站对污水中主要污染物质的处理程度是确定处理工艺流程的基本依据。污水处理程度的确定对受纳水体的环境影响，对工程建设费用及长期的运转费用都是至关重要的，必须慎重对待。污水处理站出水根据受纳水体类别和排放标准，污水处理后应达到城镇污水处理站污染物排放标准（GB189182002）的一级A标准及城市污水再生利用 环境景观用水水质(GB18921-2002)中观赏性景观用水水质（河道类）标准。即：BOD：10mg/lCOD：30mg/lSS：10mg/lNH4-N：5mg/lPO43-(以P计)：0.5mg/lpH：6.0-9.02.2.3设计出水水质通过本工艺处理后，污水处理站的设计出水水质表下表：项目进水出水BOD175 mg/l10mg/lCOD350 mg/l30mg/lSS300 mg/l10mg/lNH4-N30 mg/l5mg/lPO43-(以P计)3 mg/l0.5mg/l2.2.4污泥出路处理后污泥建议运往垃圾处理场集中处理，经有关部分检验确定安全无害后，也可用于农肥或供园林部门用于非娱乐场所的绿化和沙漠化的的土壤改良。2.3污水处理站站址选择根据城镇总体规划，贯彻污水处理站布置应相对集中，成规模运行的原则；该污水处理站选址应综合考虑管网布置和现有人口分布特点。2.4工程重点和难点分析、在满足排放标准的前提下降低工程投资，简化操作管理。、污水中氨氮的有效降解问题，本工艺方案的比选中必须考虑能够有效脱氮的工艺。、污水中磷的有效去除问题，本工艺方案的比选中必须考虑能够有效脱磷的生化和化学法。、采取稳妥可靠的消毒方式和消毒设备。第三章 处理工艺方案选择3.1工艺方案选择原则作为城市基础设施的重要组成部分和水污染控制的关键环节，城市污水处理站工程的建设和运行意义重大。由于城市污水处理站的建设和运行不但耗资较大，而且受多种因素的制约和影响，其中处理工艺方案的优化选择对确保处理站的运行性能和降低费用最为关键，因此有必要根据确定的标准和一般原则，从整体优化的观念出发，结合设计规模、污水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择切实可行且经济合理的处理工艺方案，经全面技术经济比较后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。在污水处理站工艺方案确定中，将遵循以下原则：1、技术成熟，处理效果稳定，保证出水水质达到国家规定的排放要求。2、基建投资和运行费用低，以尽可能少的投入取得尽可能多的效益。3、运行管理方便，运转灵活，并可根据不同的进水水质和出水水质要求调整运行方式和工艺参数，最大限度的发挥处理装置和处埋构筑物的处理能力。4、选定工艺的技术及设备先进、可靠。5、便于实现工艺过程的自动控制，提高管理水平，降低劳动强度和人工费用。根据上述章节对污水水质的分析，本工程要求的污水处理程度较高，对COD、BOD、SS、NH3-N、P去除率要求分别达82.9%、88.6%、93.3%、50%和66.7%以上，对污水处理工艺选择应十分慎重。本方案设计的污水处理工艺选择针对该城镇城污水量和污水水质以及经济条件考虑适应力强、调节灵活、低能耗、低投入、少占地和操作管理方便的成熟先进工艺。下面将对各种工艺的特点进行论述，以便选择切实可行的方案。3.1.1常规处理工艺在常规二级活性污泥法中，不同的污染物是以不同的方式去除的。·SS的去除污水中的SS的去除主要靠沉淀作用。污水中的无机颗粒和大直径的有机颗粒靠自然沉淀作用就可去除，小直径的有机颗粒靠微生物的降解作用去除，而小直径的无机颗粒(包括尺度大小在胶体和亚胶体范围内的无机颗粒)则要靠活性污泥絮体的吸附、网络作用，与活性污泥絮体同时沉淀被去除。污水站出水中悬浮物浓度不仅涉及到出水SS指标，出水中的BOD5、COD等指标也与之有关。这是因为组成出水悬浮物的主要是活性污泥絮体，其本身的有机成分就很高，因此较高的出水悬浮物含量会使得出水的BOD5、COD均增加。因此，控制污水站出水的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，应在工程中采取适当的措施，例如采用适当的污泥负荷以保持活性污泥的凝聚及沉降性能，充分利用活性污泥悬浮层的吸附网络作用等。在污水处理方案选用正确、工艺参数取值合理和优化单体构筑物设计的条件下，完全能使出水SS指标达到20mgL以下。·BOD5去除污水中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。活性污泥中的微生物在有氧的条件下将污水中的一部分有机物用于合成新的细胞，将另一部分有机物进行分解代谢以便获得细胞合成所需的能量，其最终产物是CO2和H2O等稳定物质。在这种合成代谢与分解代谢的过程中，溶解性有机物(如低分子有机酸等易降解有机物)直接进入细胞内部被利用，而非溶解性有机物则首先被吸附在微生物表面，然后被酶水解后进入细胞内部被利用。由此可见，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，而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0.3kgBOD5/kgMLSS·d以下时，就很容易使得出水BOD5保持在20mg/L以下。·COD的去除污水中的COD去除的原理与BOD5基本相同。污水站出水中的剩余COD，即COD的去除率，取决于原污水的可生化性，它与城市污水的组成有关。从理论上讲，BOD5/N>2.86才能有效脱氮，实际运行资料表明BOD5/N>3时才使反硝化正常运行，本工程BOD5/N4.0，生物脱氮是可行的。同样BOD5/P26同样可以满足生物除磷要求。3.1.2主要生物处理工艺概述3.1.2.1活性污泥法工艺活性污泥法工艺是一种应用最广泛的污水好氧生化处理技术，其主要由曝气池、二沉池、曝气系统以及污泥回流系统等组成。污水经过初次沉淀池后与二次沉淀池底回流的活性污泥同时进入曝气池，通过曝气，活性污泥呈悬浮状态，并与污水充分接触。污水中的悬浮固体和胶状物质被活性污泥吸附，而污水中的可溶性有机物被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的营养物质，代谢转化为生物细胞，并氧化成为二氧化碳，非溶解性有机物需先转化成溶解性有机物，而后才被代谢和利用，污水由此得到净化。净化后污水与活性污泥在二次沉淀池内进行泥水分离，上层清液出水排放；分离浓缩后的污泥一部分返回曝气池，以保证曝气池内保持一定浓度的活性污泥，其剩余污泥由系统排出。主要目的是降低污水中以BOD和COD等综合指标表示的好氧有机污染物质，随着水体富营养化问题的日益严重，氮、磷等无机污染物的危害引起了人们的足够重视使得脱氮除磷工艺应运而生，如A/O，A/A/O、CASS等工艺。其中CASS工艺由于抗冲击负荷强、不易发生污泥膨胀和自动化管理程度高等优点而得到广泛应用，该工艺具有工艺成熟、脱氮除磷效果好等特点。3.1.2.2氧化沟工艺因其构筑物呈封闭沟渠而得名，属于活性污泥法的一种改型，能够同时实现有机物氧化、氮硝化。目前常用的几种商业性氧化沟有荷兰DHV公司60年代开发的Carrousel氧化沟，美国Envirex公司开发的Orbal氧化沟，丹麦Kruger公司发明的DE氧化沟等。在我国，氧化沟工艺是使用较多的工艺。与其它生物处理工艺相比，有以下技术、经济方面的特点：a工艺流程简单，构筑物省、运行管理方便；b曝气设备和构造形式多样化，运行灵活；c处理效果稳定，出水水质量耗，并可实现脱氮除磷；d基建投资省，运行费用低；e产泥量少、污泥性能好；f能承受水量、水质冲击，对高浓度工业废水有很大的稀释能力。该工艺的缺点是不适合小水量的处理。3.1.2.3 A-B法工艺AB工艺是一种生物吸附降解两段活性污泥工艺，A段负荷高，曝气时间短，0.5h左右，污泥负荷高2-6kgBOD/kgMLSS·d，B段污泥负荷较低，为0.150.30 kgBOD5/kgMLSS·d，该段工艺有机物、氮和磷都有一定的去除率，适用于处理浓度较高，水质水量较大的污水，通常要求进水BOD250mg/L，AB工艺才有明显优势。3.1.2.4曝气生物滤池工艺BAF主要用于生物出水的进一步硝化，以提高出水水质，去除生物处理的剩余氨氮。近几年又开发出多种形式，使此工艺适用于对原污水进行硝化与反硝化处理。它通过内设生物填料使微生物附着其上，污水从填料之间通过，达到去除有机物、氨氮和SS的目的。3.1.2.5 SBR工艺SBR实际上是最早出现的活性污泥法，早期局限于实验研究阶段，但近十年来，由于自动控制、生物选择器、机械制造方面的技术突破才使得这一工艺真正应用于生产实践，目前该工艺的应用正在我国逐步兴起。它是一个完整的操作过程，包括进水、反应、沉淀、排水排泥和闲置5个阶段。SBR工艺有以下特点：A生物反应和沉淀池在一个构筑物内完成，节省占地，土建造价低；B具有完全混合式和推流式曝气池的优势，承受水量水质冲击负荷能力强；C污泥沉降性能好，不易发生污泥膨胀；D对有机物和氮的去除效果好；但传统的SBR工艺除磷的效果不理想，主要表现在：对脱氮除磷处理要求而言，传统SBR工艺的基本运行方式虽充分考虑了进水基质浓度及有毒有害物质对处理效果的影响而采取了灵活的进水方式，但由于这种考虑与脱氮或除磷所需要的环境条件相背，因而在实际运行中往往削弱脱氮除磷效果。就除磷而言，采用非限量或半限量曝气进水方式，将影响磷的释放；对脱氮而言，则将影响硝化态氮的反硝化作用而影响脱氮效果。3.1.2.6生物接触氧化法生物接触氧化法在污水处理领域应用广泛，处理效果较好。生物接触氧化法也称淹没式生物滤池，其在池内设置填料，结实充氧的污水与长满生物膜的填料相接触，在生物膜的作用下，污水得到充分净化。在运行初期，少量的细菌附着于填料表面，由于细菌的繁殖逐渐形成很薄生物膜。曝气装置不断向池内充氧，增加污水中的溶解氧。在溶解氧和食物都充足的条件下，微生物的繁殖十分迅速，生物膜逐渐增厚。溶解氧和污水中的有机物凭借扩散作用，为微生物所利用。但当生物膜达到一定厚度时，氧已经无法向生物膜内层扩散，好氧菌死亡，而兼性细菌、厌氧菌在内层开始繁殖，形成厌氧层，利用死亡的好氧菌为基质，并在此基础上不断发展厌氧菌，数量上不断增加。但厌氧菌经过一段时间后在数量上逐渐开始下降，加上代谢气体产物的逸出，使内层生物膜大块脱落。在生物膜已脱落的填料表面上，新的生物膜又重新发展起来。在接触氧化池内，由于填料表面积较大，所以生物膜发展的每一个阶段是同时存在的，使去除有机物的能力稳定在一定的水平上。生物膜在池内呈立体结构，对保持稳定的处理能力有利。生物接触氧化法的缺点是不能有效去除污水中的氨氮和总磷。3.1.2.7CASS工艺CASS工艺是于1968年由澳大利亚开发的一种间歇运行的循环式活性污泥法，是SBR工艺的一种变型。1976年建成了世界上第一座CASS工艺的污水处理站，随后在日本、加拿大、美国和澳大利亚等得到了广泛推广应用。目前，在全世界已建成投产了300座CASS工艺污水处理站。1986年。美国环保局正式将该工艺列为革新技术。1988年，在计算机技术的支持下，使该工艺进一步得到发展和推广，成为目前计算机控制系统非常先进的生物脱氮除磷工艺。每个CASS反应器由三个区域组成，即生物选择区、兼氧区和主反应区。生物选择区是设置在CASS前端的小容积区（容积约为反应器总容积的10%），水力停留时间为0.5-1h，通常在厌氧或兼氧条件下运行。生物选择器是根据活性污泥反应动力学原理而设置的。通过主反应区污泥的回流并与进水混合，不仅充分利用了活性污泥的快速吸附作用而加速对溶解性底物的去除，并对难降解有机物起到良好的水解作用，同时可使污泥中的磷在厌氧条件下得到有效的释放。在完全混合反应区之前设置选择器，还有利于改善污泥的沉降性能，防止污泥膨胀问题的发生。此外，选择器中还可发生比较显著的反硝化作用（回流污泥混合液中通常含2mg/l左右的硝态氮），其所去除的氮可占总去除率的20%左右。选择器可定容运行，亦可变容运行，多池系统中的进水配水池也可用作选择器。由主反应区向选择区回流的污泥量一般以每天将主反应器中的污泥全部循环一次为依据而确定其回流比。兼氧区不仅具有辅助生物选择区对进水水质水量的缓冲作用，同时还具有促进磷的进一步释放和强化氮以硝化的作用。主反应区是最终去除有机底物的主场所。运行中，通常将主反应区的曝气强度加以控制，以使反应区内处于好氧状态，而活性污泥结构内部则基本处于缺氧状态，溶解氧向污泥絮体的传递受到限制，而硝态氮从污泥内向主体溶液的传递不受限制，从而使主反应区中同时发生有机污染物的降解以及同步硝化和反硝化作用。污水连续不断进入选择区，微生物通过酶的快速转移机理，迅速吸附污水中约85%左右的可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速增长过程，对进水水质、水量、PH值和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，污水再通过隔墙底部的连接口进入主反应池，经历一个较低负荷的基质降解过程，并完成泥水分离。CASS工艺的运行模式与传统SBR法类似，由进水、反应、沉淀和出水及必要的闲置等五个阶段组成。从进水到出水结束作为一个周期，每一过程均按所需的设定时间进行切换操作，其每一个周期的循环操作过程如下：充水/曝气在曝气时同时充水，如要用6小时循环周期，则充水/曝气为4小时。沉淀停止进水和曝气，沉淀时间一般采用一小时，形成凝絮层，上层为清液。高水位时MLSS（混合液悬浮固体是指曝气池中废水和活性污泥的混合液体的悬浮固体浓度）约为3.0-4.0g/l，沉淀后可达10g/l。滗水继续停止进水和曝气，用滗水器排出，滗水器为整个系统中的关键设备，滗水器根据事先设定的高低水位由限位开关控制，可用变频马达驱动，有防浮渣装置，使出水通过无渣区经堰板和管道排出。闲置在实际运行中，滗水所需时间小于理论时间，在滗水器返回初始位置三分钟后即开始为闲置阶段，此阶段可充水。在CASS系统中，一般至少设两个池子，以使整个系统能接纳连续的进水，因此在第一个池子进行沉淀和滗水时，第二个池子中进行充水/曝气过程，使两个池子交替运行。为防止进水对沉淀的干扰和出水水质的影响，一般在沉淀和滗水时须停止进水和曝气。与传统的污泥法相比，CASS工艺有下述特点：出水水质好污水流入预反应区，活性污泥在高负荷条件下强化了生物吸附作用，并促使了微生物的增殖，有效地抑制了丝状菌的繁殖。整个反应池内微生物一直可保持较高浓度，低水位时其MLSS常控制在4-5g/l左右，低食料比使处理过程较为稳定彻底。池内污水的流速为0.03-0.05米/分。即使有一个小部分水在滗水阶段后期进入主反应池。也因经过污泥沉降层的阻挡而改变了运行的方向，不会形成短流。反应池在沉淀时起沉淀作用。由于此阶段已停止曝气，只有进水而无出水，沉淀过程处理半静止状态。其水力负荷为0.3-0.5m3/m2.hr，固体表面负荷值为10-15kg/ m2.hr。因此污泥沉淀 时间充分。固液分离效率高。通过控制合适的曝气、停气，为硝化细菌和反硝化细菌创造了适宜的反硝化脱氮条件。此外还利用污泥在厌氧和好氧的不同环境中吸收和贮藏磷的能力达到除磷的目的。对冲击负荷的适应性强CASS反应池可以通过调节池周期来适应进水量和水质的变化。已有的运行资料表明，在流量冲击和有机负荷冲击超过设计值2-3倍时，处理效果仍然令人满意。活性污泥性能好已有的运行资料表明，SBR工艺中活性污泥沉降指数SVI均小于150，已建成的处理站中从未发生污泥膨胀的异常现象。投资和占地面积小CASS工艺不设初沉池、二沉池、污泥消化池等构筑物。污泥不需回流，减少了构筑物及管道。其投资和占地面积大大减少。能耗低CASS技术是一种改进的延时曝气系统，运行时，曝气时间短，氧利用率高，且无污水回流设备，故其能耗较低。CASS池产生的剩余污泥定期排入污泥浓缩池，通过浓缩，同时投加脱磷剂固定其中的磷酸盐，避免污泥中的磷释放到污水中，上清液返回调节池处理，底泥定期吸出填埋或作堆肥。3.1.3污水脱氮工艺按照一级排放标准，所选工艺方案必须具有脱氮除磷功能，而常规二级处理达不到这要求。因此，必须对污水脱氮除磷工艺进行分析。1、氮的去除污水脱氮方法主要有物理化学法和生物法两大类，目前生物脱氮是主体，也是城市污水处理中经济和常用的方法，其脱氮工艺形式较多，原理相同；物理化学脱氮主要有折点氯化法去除氨氮、选择性离子交换法去除氨氮、空气吹脱法去除氨氮。a、物理化学脱氨折点氯化法去除氨氮折点氯化法去除氨氮是将氯气或次氯酸钠投入污水中，将污水中NH4-N氧化成N2的化学脱氮工艺。其最终化学反应可表示为：NH4+1.5HOCL0.5N2+2.5H+1.5Cl-氯投加量与NH4+-N重量比为7.6:1，由于污水水质的不同，投加量将大于理论计算值。此外，折点氯化法还需要消耗水中碱度，理论计算1mg/L NH4+-N消耗14.3mg/L碱度(以CaCO3计)，一般需向污水中投加NaOH和石灰来补充污水碱度的不足；并且尚需对出水余氯进行脱除，以免毒害鱼贝类水生生物，余氯脱除可用还原剂二氧化硫将余氯还原成氯离子或用活性炭床过滤吸附。采用折点氯化法脱氨氮，工艺复杂，投氯量大，再加上补充碱度、余氯脱除等工艺环节，而且投氯尚会产生一些新的有毒和有害物质，故从经济上，运行管理上和环境上分析均不适宜于本工程。选择性离子交换法去除氨氮阳离子交换树脂的离子交换反应可用下式表示：nR-A+Bn+Rn-Bn+nA-阳离子交换树脂对各种离子所表现的不同亲和力或选择性是离子交换的基本条件。目前在污水处理中主要采用沸石天然离子交换物质作为离子交换物质，但该法在国内尚无应用。该法存在的主要问题是进入交换柱的SS值不应大于35mg/L，以免增加水头损失，堵塞沸石床；吸附饱和后必须对沸石进行再生，以恢复其离子交换能力；无运行管理经验。空气吹脱法去除氨氮污水中的氨氮大多以铵离子(NH4+)和游离氨(NH3)形式存在，并在水中保持如下平衡： NH4+NH3+H+当PH值升高时，平衡向右移动，污水中游离氨的比率增加，当PH值升高到11左右时，水中的氨氮几乎全部以NH3形式存在，若加以搅拌、曝气等物理作用可使氨气从水中向大气转移。氨吹脱包括三个工艺过程：一是提高污水PH值，将污水中NH4+转变为NH3；二是在吹脱塔中反复形成水滴；三是通过吹脱塔大量循环空气，增加接触，搅动水滴。该工艺方案主要存在的问题是需对污水调节PH值，投加大量石灰，药剂投加量大，另外还产生大量的污泥，增加处理难度和污泥处理量：由于需要大量循环空气，故动力费用较高；该方法在城市污水处理中尚无使用先例，也缺少运行管理经验，因此不推荐采用。综上所述，物理化学法脱氮从经济、管理等方面均不适宜在污水处理中使用。b、生物脱氮氮是蛋白质不可缺少的组成部分，因此广泛存在于城市污水之中。在原污水中，氮以NH3-N及有机氮的形式存在，这两种形式的氮合在一起称之为凯氏氮，用TKN表示，而原污水中的NOx-N(包括亚硝酸盐NO2和硝酸盐NO3在内)几乎为零，故通常进水总氮即近似等于凯氏氮。氮也是构成微生物的元素之一，一部分进入细胞体内的氮将随剩余污泥一起从水中去除。这部分氮量占所去除的BOD5的5。在有机物被氧化的同时，污水中的有机氮也被氧化成氨氮，并且在溶解氧充足、泥龄足够长的情况下进一步氧化成硝酸盐。因为氮在水体中是藻类生长所需的营养物质，容易引起水体的富营养化，因此氮是污水处理站出水的控制指标之一。反硝化菌在缺氧的情况下可以利用硝酸盐(NO3-N)中的氮作为电子受体，氧化有机物，将硝酸盐中的氮还原成氮气(N2)，从而完成污水的脱氮过程，生物脱氮工艺是目前广泛采用的污水处理工艺。由此可见，要达到生物脱氮的目的，完全硝化是先决条件。因为硝化菌属于自养菌，其比生长率n明显小于异养菌的生长率h，生物脱氮系统维持硝化的必要条件是nh，也就是说系统必须维持在较低的污泥负荷条件下运行，使得系统泥龄大于维持硝化所需的最小泥龄。根据大量的试验数据和运转实例，设计污泥负荷在0.18kgBOD5/MLSS·d及以下时，就可以达到硝化及反硝化的目的。3.1.4污水除磷工艺污水除磷主要有生物除磷和化学除磷两大类。对于城市污水一般采用生物除磷为主，必要时辅以化学除磷作为补充，以确保出水的磷浓度在标准以内。A.化学除磷化学除磷主要是向污水中投加药剂，使药剂与水中溶解性磷酸盐形成不溶性磷酸盐沉淀物，然后通过固液分离将磷从污水中除去。固液分离可单独进行，也可与初沉污泥和二沉污泥的排放相结合。按工艺流程中化学药剂投加点的不同，磷酸盐沉淀工艺可分成前置沉淀、协同沉淀和后置沉淀三种类型。前置沉淀的药剂投加点是原污水进水处，形成的沉淀物与初沉污泥一起排除；协同沉淀的药剂投加点包括初沉出水、曝气池及二沉池之前的其它位置，形成的沉淀物与剩余污泥一起排除；后置沉淀的药剂投加点是二级生物处理之后，形成的沉淀物通过另设的固液分离装置进行分离，所括澄清池或滤池。化学除磷的药剂主要包括石灰、铁盐和铝盐。投加石灰法向污水中投加石灰，污水中磷酸盐与石灰的化学反应可用下式表示：3HPO42-+5Ca2+4OH-Ca5(OH)(PO4)3+3H2O污水碱度所消耗的石灰量通常比形成磷酸钙类沉淀物所需的石灰量大几个数量级，因此石灰法除磷所需的石灰投加量基本上取决于污水的碱度，而不是污水的含磷量，满足除磷要求的石灰投加量大致为总碳酸钙碱度的1.5倍。石灰法除磷的PH值通常控制在10以上，由于过高的PH会抑制和破坏微生物的增殖和活性，所以石灰法不能用于协同沉淀，只能用于前置沉淀和后置沉淀法除磷。投加铁盐和铝盐以硫酸铝和三氯化铁、硫酸亚铁混凝剂为例，金属盐与水中的磷酸盐碱度的反应可以表示如下：硫酸亚铁混凝：3Fe2+2PO43-=Fe3(PO4)2主反应：FeCl3+PO43-FePO4+3Cl-副反应：2FeCl3+3Ca(HCO3)22Fe(OH)3+3CaCl2+6CO2硫酸铝混凝：主反应：Al2(SO4)3·14H2O+2PO43-2AlPO4+3SO42-+14H2O副反应：Al2(SO4)3·14H2O+6HCO3-2Al(OH)3+3SO42-+6CO2+14H2O可见，铁盐和铝盐均能与磷酸根离子(PO43-)作用生成难溶性的沉淀物，通过去除这些难溶性沉淀物去除水中的磷。按照德国规范ATV-A131的规定，一般去除1kg磷需要投加2.7kg铁或1.3kg铝。对特定的污水，金属盐投加量需通过试验确定，进水TP浓度和期望的除磷率不同，相应的投加量也不同。化学除磷方法的产泥量将增加，仅由沉淀剂与磷酸根和氢氧根结合生成的干泥量为2.3kgTS/kgFe或3.6kgTS/kgAl，除此之外，还要考虑附带的其它沉淀物，因此，在实际应用中应按每kg用铁量产生2.5kg污泥或每kg用铝量产生4.0kg污泥来计算产泥量。在初沉池投加化学药剂，初沉池产泥量将增加50-100%，如设后续生物处理，则全站污泥量增加6070；在二沉池投药，活性污泥量增加3545%，全站污泥量将增加1025。化学除磷的优点是工艺简单，除加药设备外不需要增加其它设施，因此特别适用于旧站增加除磷设备，缺点是药剂消耗量大，剩余污泥量增加，浓度降低，体积增大，使污泥处理的难度增加，同时还要消耗水中碱度，影响氨氮硝化。因此，在二级生物处理工艺中，仅当出水含磷要求较高时，才考虑化学法辅助除磷。B生物除磷生物除磷是污水中的聚磷菌在厌氧条件下，受到压抑而释放出体内的磷酸盐，产生能量用以吸收快速降解有机物，并转化为PHB(聚羟丁酸)存储起来。当这些聚磷菌进入好氧条件下时就降解体内储存的PHB产生能量，用于细胞的合成和吸磷，形成高浓度污泥，随剩余污泥一起排出系统，从而达到除磷的目的。生物除磷的优点在于不增加剩余污泥量，处理成本较低。缺点是为了避免剩余污泥中磷的再次释放，对污泥处理工艺的选择有一定的限制。据资料介绍，在厌氧段释放1mg的磷吸收储存的有机物，经好氧分解后产生的能量用于细胞合成、增殖，能够吸收22.4mg的磷。因此磷的吸收取决于磷的释放，而磷的释放取决于污水中存在的可快速降解的有机物的含量，一般来说，这种有机物与磷的比值越大，降磷效果越好。一般的活性污泥法，其剩余污泥中的含磷量为1.52，采用生物除磷工艺的剩余活性污泥中磷的含量可以达到传统活性污泥法的23倍，在设计中往往采用35。生物除磷工艺的前提条件是聚磷菌必须在厌氧条件下受到抑制，而后进入好氧阶段才能增大磷的吸收量。因此，污水除磷的处理工艺必须在曝气池前设置厌氧段。根据该城镇城污水处理站的进水水质和要求达到的出水指标，我们认为，最佳的处理工艺是生物除磷脱氮工艺，即(深度)二级生物处理工艺。3.1.5二氧化氯消毒工艺二氧化氯（ClO2）是被世界卫生组织（WHO）公认的一种高效、广谱、强力杀菌剂，也是2003年中国在抗击“非典”过程中，国家卫生和环保部门推荐使用的消毒剂之一。化学法二氧化氯发生器由反应系统、吸收系统、供给系统和控制系统组成，结构合理，操作安全方便。维护简便、故障率低，在省内外各地医院的污水处理工程中被应用并得到很好的处理效果。所以，本方案选择二氧化氯为该医疗污水的消毒药剂。二氧化氯（ClO2）杀菌消毒剂是美国八十年代开发的新产品,经过美国食品药物管理局(FDA)和美国环境保护署(ERA)长期科学的试验论证，确认它是杀菌、消毒、除臭的理想药剂，世界卫生组织确认其是一种高效强力广谱杀菌剂。二氧化氯药剂由此被国际卫生组织公认的液氯、漂白粉精、优氯净、次氯酸钠等氯系消毒剂最理想的更新换代产品。二氧化氯消毒剂可以灭杀一切微生物，包括细菌繁殖体、细胞芽孢、真菌、分枝杆菌和肝炎病毒、各种传染病毒菌等。其对微生物的杀菌机理为：二氧化氯对细胞壁有较强的吸附穿透力，可有效地使氧化细胞内含琉基的酶，快速的抑制微生物蛋白质的合成来破坏微生物。二氧化氯的消毒能力和氧化能力远远超过氯气，不会像氯气那样生成对人体有害的有机卤化物和三卤甲烷（致癌物质）。能有效的破坏酚、硫化物、氰化物等有害物质。二氧化氯发生器工作原理：化学方程式：NaClO3+2HCl=NaCl+ClO2+1/2C12+H2O5NaClO2+4HCl=4ClO2+5NaCl+2H2O原料供应系统内的氯酸钠水溶液和盐酸（浓度30-31%）在计量调节系统、电控系统的作用下被定量输送到反应罐内，在一定温度下经过负压曝气反应生成二氧化氯和氯气的气液混合物，经吸收系统吸收制成一定浓度的二氧化氯混合消毒液，投加到待处理的水中或需要消毒的物体，完成二氧化氯和氯气的协同消毒、氧化等作用。3.1.6污泥处理工艺污泥是水处理工程的副产物，包括筛余物、沉泥、浮渣和剩余污泥等。污泥体积约占处理水量的0.3%-0.5%，如污水进行深度处理，污泥量还可能增加0.5-1.0倍。总之，污泥处理和处置的目的是减量、稳定、无害化及综合利用。脱除污泥水分，缩小污泥体积的方法主要有浓缩、调理、脱水和干化；稳定污泥中有机物主要通过消化、焚烧、氧化和消毒等。A.污泥调理影响污泥浓缩和脱水性能的主要因素是颗粒的大小，表面电荷水合的程度以及颗粒间的相互作用。其中污泥颗粒大小是影响污泥脱水性能的重要因素，污泥颗粒越小，颗粒的比表面积越大，这意味着更高的水合程度和对过滤的更大阻力及改变污泥脱水性能更多的化学药剂。污泥调理的目的就是要克服水合作用和静电排斥作用，增大污泥颗粒，使其易于浓缩和过滤。其途径有二：一是加入混凝剂，改变颗粒表面性质，使其脱稳并凝聚起来，二是改善污泥颗粒间的结构，减小过滤阻力，使其不堵塞过滤介质。B.污泥浓缩污泥浓缩的目的是降低污泥含水率，减少污泥体积，以利于后续处理和利用。常用的污泥浓缩方法分：重力浓缩法、气浮浓缩法和离心浓缩法，它们各有优点，可根据实际情况选用。常用污泥浓缩方法及比较浓缩方法优点缺点适用范围重力浓缩法贮泥能力强、动力消耗小、操作方便占地面积大、浓缩效果一般、浓缩后含水率较高主要用于浓缩初沉污泥、初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥气浮浓缩法占地面积小、浓缩效果好、浓缩后含水率低，臭气少占地面积、运行费用小于重力浓