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半岛体育半岛体育中机国际工程设计研究院有限责任公司 2022.09工程设计证书等级：甲级编号：A143000768
江阴是我国经济发展最快的地区之一，也是工业化、城市化程度较高的地区之一。随着经济发展、城市扩大、人口增长，水资源供需矛盾日益突出，河网水污染日趋严重，水质的恶化严重影响了城镇居民的正常生产生活，给居民带来极大的不便。
为进一步改善城市水环境质量，深化落实国家三部委印发的《城镇污水处理提质增效三年行动方案（2019-2021年）》，江苏省打好污染防治攻坚战指挥部印发《江苏省城镇污水处理提质增效精准攻坚“333”行动方案》，在全省县以上城市部署开展以“三消除”、“三整治”、“三提升”为主要内容的城镇污水处理提质增效精准攻坚行动，整治工业企业排水，推进工业废水处理能力建设。
其次，随着南闸街道污水管网的完善，污水接管率的提高，现状污水处理厂已经接近满负荷运行，污水厂的扩容迫在眉睫；如不抓紧及早建设，将无法满足服务范围内的污水处理要求，势必影响到城市发展和投资环境。
随着国家对水环境的不断重视，排水标准也在不断提高。太湖流域水网密集、水环境敏感性强，《江苏省太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》（DB32∕1072-2018）对出水排入太湖的污水处理厂提出了更高的要求。
受江阴市恒通排水设施管理有限公司委托，我院于 2022年 8月开始编制南闸污水处理厂二期扩建工程项目申请报告。
经过对项目建设的必要性、建设内容、处理工艺、工程投资、运行成本等进行初步分析，结果如下：
建设本项目对促进社会经济可持续发展，有效缓解太湖蓝藻暴发，保障供水安全，改善太湖水质起到十分重要的作用，因此本项目的建设是十分必要的。
二期工程新建规模为 1.5万m3/d，推荐采用细格栅/曝气沉砂池/膜格栅+调节池+生化池+MBR膜池+磁混凝沉淀池+次氯酸钠消毒，出水执行《江苏省太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》（DB32∕1072-2018）其他区域（表 2）污染物排放标准。其中，COD、TP和NH3-N三个指标执行《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）的IV类水标准排放，尾水同一期工程出水一起排入锡澄运河。
二期工程拟在一期工程东侧的预留用地上建设，无需新增建设用地。一期改造部分主要为一期调节池、一期水解酸化池改造。
分投资为 9086.45万元。本工程处理水单位成本为 2.05元/m3污水，处理水经营成本1.10元/m3污水。
在设计过程中，得到了南闸污水处理厂、江阴市恒通排水设施管理有限公司、江南水务股份有限公司等单位的大力支持和热情帮助，在此深表谢意！
7、经营范围：环境保护专用设备制造；市政设施管理；污水处理及其再生利用；水质污染物监测及检测仪器仪表制造（除依法须经批准的项目外，凭营业执照依法自主开展经营活动）。
建设地点：本项目位于江阴南闸污水厂现有用地范围内，现状厂区东侧空地，可建设用地面积约9600m2。
江阴南闸污水处理厂二期扩建工程规模：二期工程新建规模为1.5万m3/d，工程建成后与现状南闸污水处理厂区形成 2.5×104m3/d的处理能力。
本项目申请报告包含内容有：新建建构筑物：组合池（细格栅及曝气沉砂池、膜格栅池、调节池、生化池、膜池、磁混凝沉淀池、接触消毒池、污泥浓缩池、除臭系统）、巴氏计量槽、综合楼、门卫；改造建构筑物：消防水池改造、一期工程改造（调节池改造、水解酸化池改造）等。
——江阴市城乡规划设计院、中国市政工程西南设计研究院（4）《江阴市城镇污水专项规划修编（2018-2030）》
（6）《江苏省“两减六治三提升”专项行动实施方案》苏政办发〔2017〕30号
1．贯彻执行国家关于环境保护政策，按照国家颁布的有关法规、规范及标准进行编制。
2．根据污水处理厂处理规模和尾水排放的要求，合理确定二期工程的规模及处理程度，使工程建设与城市的发展相协调，保护城市水体和环境，最大程度地发挥工程效益。
3．江阴南闸污水处理厂二期工程拟建在一期工程东侧预留用地上，统筹规划，合理布局，总平面布置力求紧凑。
4．在满足出水水质要求的前提下，选用投资省、高效节能、效果稳定、占地少、操作管理方便、技术成熟的处理工艺，以保证水质的稳定性。
6．合理布置处理构筑物及水力流程，减少工程投资，节约能源，降低日常处理费用。
7．采用现代化技术手段，实现自动化管理，做到技术先进、经济合理、运行可靠、操作方便。
2.分析进出水水质，对污水、污泥及深度处理工艺进行论证，推荐最佳工艺方案；
（23）《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》（CECS138：2002）
（24）《给水排水工程混凝土构筑物变形缝设计规程》（CECS117：2000）
（30）《供配电系统设计规范》（GB50052－2009）（2010年）
（38）《仪表配管、配线）《仪表系统接地设计规定》（HGT20513-2014）
（41）《城镇排水系统电气与自动化工程技术标准》（ CJJ 120-2018）
（42）《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2015）
（45）《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》（GB50236-2011）
（46）《现场设备、工业管道焊接工程施工质量验收规范》GB50683-2011）
（48）《工业金属管道工程施工质量验收规范》（GB50184-2011）
江阴市市区位于长江三角洲太湖平原北缘，长江喇叭形入海口咽喉部，北枕长江，素有“锁航要塞，南北咽喉”之称。江阴市地理位置处在北纬 3151～3157，东经 12011～12016之间，隔江距靖江9km，南距无锡市36km，西距常州36km，东离张家港14km。锡澄运河南北贯穿市区，是联系长江和太湖的主要水道。市内公路四通八达，江阴长江大桥、锡澄高速公路、沿江高速公路、新长铁路穿境而过，江阴日渐成为长江三角洲乃至全国重要的交通枢纽和物流中心，在苏锡常地区经济发展中有很重要的地位。
全市有 16个镇，市政府所在地澄江街道，江阴城区规划范围东起江阴市界，西至新沟河，南起南快速路，北至长江，面积 198km2。
江阴地处中纬度的长江三角洲冲积平原，属北亚热带季风气候区，又邻近长江下游入海口处，属海洋性气候。具有四季分明、气候潮湿、日光充分、雨量充沛、无霜期长的特点。
常年平均气温为 15.1℃，其中年平均最高气温为 16.2℃（1961年），年平均最低气温 14.1℃（1954年），年极端最高气温 40℃（1934年 6月 28日），年极端最低气温-14.2℃（1997年 1月 31日）。
多年平均日照时数 2092.6小时，其中最多为 2426.7小时（1967年），最少为1834.7小时（1957年）。一年中日照数以 8月份最多，为 242.2小时，二月份最少，为133小时。
米（1991年），最大日降雨量为 231.2毫米（1994年 10月 9日），年最少降雨量为 583.9毫米（1978年）。汛期（6～9）月雨量占55%，降雨量年度变化较大。梅雨期一般在 6～7月，雨期二十天左右。年最大梅雨量 902毫米（1991年）。
年均相对湿度80%，最热月平均相对湿度85％，最低月平均相对湿度 76％。年均无霜期 226天。
年主导风向SSE，频率 14.77%，冬季主导风向NNW，频率12.0%，夏季主导风向SSE，频率16.0%。年平均风速 3.6m/s，最大风速 20m/s。
江阴市地表水系十分发达，河流纵横，水网密布，主要河流有东横港、锡澄运河、白屈河、应天河等，相互交织成网，北通长江。锡澄运河是市域主干河道，平均水位 3.44米，最高水位
低水位 2.62米。河网水系受边界条件影响较大，尤其是长江潮位影响。长江流经江阴市内岸线亿立方米，年平均高潮位 4.04米，低潮位2.40米。
江阴市地下水主要有松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类裂隙溶洞水及碎屑岩类裂隙水，地下水天然补给量 2.48亿m3/年，平均补给模数为30万m3/km2·年，地下水蕴藏量不丰富，为贫水区。
江阴市地质构造属于扬子古陆组成部分，为华南台地的南京凹陷区与太湖断裂带，由石灰岩、砂岩和石英岩组成，除低山丘陵有小面积基岩直接露出外，地表大部分为新生代第四纪松散沉积岩组成，沉积岩以粘土、壤土、粉砖土、细砂为主。
江阴段的长江河谷，是长江下游最窄的地段，由于北岸靖江岸滩大涨，迫使河槽主流线逐渐南移，而南岸受黄山等丘陵的保护，抗冲能力大，江岸比较稳定。
在大地构造上，江阴属于南京边缘凹陷，区域地质比较简单，丘陵呈背斜构造，平原地处向斜轴向以北东——南西为主，断层较多，较大的断层发生在丘陵与冲积平原交接处，以北东走向为主，形成较早，已无明显活动，对地面建筑无影响。
江阴市位于长江三角洲太湖平原的北部，北濒长江，城东南为连续起伏的低丘陵围绕，城北沿江一带有君山、黄山等孤丘突起，大片平原地势低平，海拔高程在 3～5米，坡度在3%以下，地形呈现西北向东南缓倾之势。
依据地貌成因和形态特征，江阴市可划分为低山丘陵、冲积湖平原、长江冲积平原三个区域。因地处长江与太湖之间的滨江地区，全市地势平垣，河网稠密，水资源丰富，土地肥沃。沿江为冲积平原，土质疏松，为冲积淤泥。南部大片为太湖水网平原，属砂性壤土。平原中又有圩区，高程在 3～5m（黄海高程，下同），为洼地、河湖淤积而成，土质为乌山土，分布在市西南澄锡运河两侧和西部以及澄西西横河南部及澄江镇、南闸等地。高亢平原地区地面高程 5～8m，土质粘重，为黄泥土。山丘区分布在澄江、云亭、华土等地，为低山丘，东北西南走向，高程在100m左右。
根据中国地震动峰值加速度区划图和中国地震动反应谱特征周期区划图，江阴市地震裂度为 6度区。
南闸污水处理厂作为江阴市南闸工业园区的工业污水厂，始建于2004年，厂址位于南闸街道泾南路与锡澄路交叉口西南角，厂区一期工程占地约 16.5亩，目前已建成 1.0万m3/d。
污水处理厂一期主体采用厌氧＋好氧＋混凝沉淀+反硝化滤池处理工艺，厂内已建构（建）筑物见表 1-1。
南闸污水厂现状一期工程为南闸工业园的工业污水厂，设计进出水水质采用如下：
南闸污水处理厂一期工程处理对象为工业污水和生活污水，根据南闸污水厂处理水量统计，实际处理量约为 0.8万m3/d。从 2019年1月~2021年 7月的日均进水量统计数据可知，目前平均日处理量6605m3/d，高峰日处理量8692m3/d，自 2021年 4月以来进水量持续高于 8000吨/天。
近年来，纳管工业企业的污水排放执行《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ343-2010），实际进水指标相比设计进水水质标准有所降低。
1、污水处理厂运行稳定，基本能稳定达到一级A标准及《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》（DB32/1072-2018）表2相关标准。
2、厂区现状构筑物布置较为紧凑，多数构筑物之间缺乏车行检修通道，局部构筑物破损比较严重，设备设施老化严重，受到工业水的冲击稳定达标的潜在风险增大。
3、随着南闸街道污水管网的完善，污水接管率的提高，现状污水处理厂已经接近满负荷运行。
南闸街道规划为城区，主要用地性质为生活用地，不再发展工业用地，仅保留锦南工业园区、东盟工业园区，现状其余工业用地根据产业规划的调整将逐步变更为城市生活与行政、商业用地。已收集的工业废水由南闸污水厂现状一期工程进行处理，本次二期扩建工程主要处理对象为服务范围内的生活污水。
南闸污水厂收水范围主要为锡澄运河以东片区和锡澄运河以西，工农河以南片区。锡澄运河以西片区远期规划主要为居住用地，南部东盟工业园区污水近期通过污水泵站提升至污水处理厂进行处理。
南闸污水处理厂现状服务范围为南闸街道，设计规模为1.0万m/d，实际运行规模为0.8万m/d，主要纳管企业与污水来源详见表1-4。工业废水比例约为43％。
目前江阴市已经基本完成区域供水，人均生活用水统计数据较为全面；江阴城区工业较少，基本为居住区；乡镇工业较为发达，大部分乡镇都有集中工业区，工业废水所占比例较大，工业废水基本全部纳入污水处理厂收集处理，工业用水统计数据也较为全面。因此，本次污水量预测以单位人口综合用水量指标法进行预测。
城镇生活污水总量＝城镇人口数量×人均综合生活用水量指标×综合生活污水排放系数×地下水渗入量。
《江阴市城市总体规划（2011～2030年）》和《江阴市城镇污水专项规划修编（2018年～2030年）》，根据人口综合年均增长率预测人口规模，南闸街道近远期人口规模预测如下表。
南闸街道等以居住、商业、行政用地，工业较少，综合用水量指标的实际水平在 250～400L/人·d。虽然江阴市节水政策的不断深入推进，但目前江阴市存在镇区人口向城市迁移的现场，一增一减相互抵消，综合用水量指标近期近似现状水平，远期与近期持平。
序号 镇名 近期人均综合用水量取值 （L/人·d） 远期人均综合用水量取 值（L/人·d）
序号 镇名 人口(万人) 人均综合用水量指标（L/人·d） 综合污水排放系数 地下水渗入量（％） 生活污水总量（万m/d）
序号 镇名 人口(万人) 人均综合用水量指标（L/人·d） 综合污水排放系数 地下水渗入量（％） 污水总量（万m/d）
根据《江阴市城镇污水专项规划修编（2018年～2030年）》，规划远期将南闸街道污水收集系统纳入澄西污水处理厂，本工程按照近期控制规模进行建设。
南闸污水厂中期规划生活污水量为 1.9万m/d，企业废水量维持现状不变，约 0.35万m/d，则总污水量为 2.25万m/d。现状南闸污水厂规模为 1.0万m/d，缺口 1.25万m/d，为了应对污水排放的不均匀性而带来的水量冲击以及适当留有余量，本次扩建南闸污水厂二期工程规模取 1.5万m/d。
规划近期生活污水量 企业废水量 规划近期污水总量 现状南闸污水厂规模 二期扩建工程规模
根据对南闸街道现状企业的调查结合街道的产业发展规划，南闸街道规划为城区，主要用地性质为生活用地，不再发展工业用地。现状工业废水已纳入南闸污水厂一期工程进行处理，因此本次二期扩建工程主要处理对象为生活污水。
根据规范及近年来国内城市实测资料，人均生活污水污染物排放指标：BOD5为 25~50g/（人·d），SS为 40~65g/（人·d），TN（总氮）为 5~11g/（人·d），TP（总磷）为 0.7~1.4g/（人·d）。考虑到南闸居民生活水平的现状，并且随着各街道建设的发展，居民生活水平逐步提高，以及公共服务设施的渐趋完善，将使生活污水污染物浓度随之提高。综合以上分析，结合无锡地区典型的生活污水水质，预测南闸污水处理厂生活污水进水水质见下表：
前述已经对污水厂进水水质进行了预测，设计选取的进水水质需以污水水质预测值为基准，并参考周边地区类似污水厂设计（实际）进水水质，再最终确定。
根据调查，江阴地区南闸街道周边的以生活污水为主的污水处理厂进水水质可知，光大水务(江阴)有限公司澄西污水处理厂和光大水务(江阴)有限公司滨江污水处理厂，进水COD值在150~190mg/L；江阴市源通综合污水处理有限公司（青阳源通厂）进水COD值在370~420mg/L。
为保证污水处理厂的处理效果和设计出水水质指标，本工程污水处理厂进水水质确定以水质预测值为基础，并考虑一定的富余量，同时参考参考江阴市周边地区污水厂进水水质指标，确定二期工程进水水质为：
根据国家当前的环保要求，新建污水厂工程出水水质标准应执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A标准。江阴南闸街道位于太湖流域范围内，本工程需同时满足《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》（DB32/1072-2018）中规定的太湖地区其他区域（表 2）内其他城镇污水处理厂主要水污染排放限值。
本工程建设后厂区无预留用地，若后续再提标改造将无建设用地可用。鉴于越来越严格的污水排放要求，本工程设计污水厂出水水质标准中的COD、TP和NH3-N三个水质指标须达到国标《地面水环境质量标准》（GB3838-2002）的IV类标准，具体指标见下表。
根据前述设计进水水质和出水标准，确定南闸污水处理厂污染物排放将按下表进行控制。
污水处理工艺的选择应根据进厂污水水质、出水要求、处理厂规模、污泥处置方案以及当地气温、工程地质、环境等条件来慎重选择，并考虑运行管理的方便性、可靠性，和前期工程已建工艺的协调性。各种处理工艺都有一定的适用条件，工程设计时应因时因地制宜，结合实际情况和处理要求，可适度引进一些新技术和新设备，把南闸污水处理厂建设成为一个现代化的工厂。
目前，国内外城市污水厂处理工艺大都采用一级处理和二级处理。一级处理是采用物理方法，主要通过格栅拦截、沉淀等手段去除废水中大块悬浮物和砂粒等物质。这一处理工艺国内外都已成熟，差别不大。二级处理则是采用生化方法，主要通过微生物的生命运动等手段来去除废水中的悬浮性、溶解性有机物以及氮、磷等营养盐。目前，这一处理工艺有多种方法，归结起来，有代表性的工艺主要有传统活性污泥法、氧化沟、A/O或A2/O工艺、SBR及其变形CAST工艺等。这些技术各有长短，很难说其中一种工艺具有绝对的优势。而随着各地区水污染的加剧，全球范围内水质型缺水状况也日益严重，城市污水处理厂在二级出水后需继续续进行三级处理以进一步提高出水标准，最大限度地消减排入水体的污染物量，减轻水体的营养负荷，因此各类深度处理工艺已逐渐在污水处理厂得到大规模应用。深度处理通常包括混凝沉淀、过滤、活性炭吸附、臭氧氧化以及膜技术等，视处理目的和要求的不同，可以为某一工艺或是以上工艺的组合。
1．进一步去除污水中呈胶体和微小悬浮状态的有机和无机污染物，也即去除污水的色度和浊度。
2．除TP，因污水中的磷酸盐大部为可溶性，一级处理去除量很少，一般的二级处理也只能去除20~40%左右，强化二级处理则可大幅度提高除磷率至60%~75%。混凝沉淀能除磷90~95%，是最有效的除磷方法。
2．增加以下指标的去除效率：SS、浊度、TP、BOD5、CODCr、重金属、细菌、病毒和其它物质；
3．由于去除了悬浮物和其它干扰物质，因而可增进消毒效率，并降低消毒剂用量。
活性炭在城市污水深度处理中的作用，主要是去除生物法所不能去除的某些溶解性有机物。活性炭还能去除痕量重金属。
臭氧氧化是利用臭氧的强氧化性，把二级处理难于降解的污水中的有机物进行氧化吸收。
膜技术是最近几年发展起来的高效污水深度处理工艺，它是在某种外加推动力的作用下，利用生物膜或合成膜的分离透过性，截流吸附水中的悬浮物、溶解性有机物等污染物质，可以利用不同特性或结构的膜，使不同大小的微粒或分子从污水中“渗透”出来，从而达到净化污水的目的。膜分离可以完成其它过滤所不能完成的任务，可以去除更细小的杂质，可去除溶解态的有机物和无机物，甚至是盐。利用电位差的膜法有电渗析（ED）和变极电渗析（EDR）；利用压力差的膜法有微滤（MF）、超滤UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO）。膜分离过程不发生相变化，能量转化率高，分离和浓缩同时进行，可回收有价值的物质，可根据膜的选择透过性和膜孔径的大小及膜的荷电特性，可以将不同粒径、不同性质的物质分开，使物质纯化而不改变其原有的理化性质；同时，膜分离过程不会破坏对热不稳定的物质，高温下即可分离，而且不需投加药剂，可节省原材料和化学药品；另外，膜分离适应性强，操作及维护方便，易于实现自控。
1．依据二期工程的进水水质特点和《国家地面水环境质量标准》（GB3838-2002）的Ⅳ类标准及再生水回用的出水控制要求，结合水处理技术的应用发展趋势，以脱氮除磷为重点，本工程工艺需先进、高效、合理、经济，且能稳定达标；
2．由于污水处理厂建成后将形成一定的处理规模，对运行管理水平要求较高，本工程的处理工艺需最大限度地实现自动控制，降低劳动强度，力求安全可靠、经济实用；
3．积极主动地采用经过鉴定或实践证明是行之有效的新技术、新工艺、新材料和新设备，在稳定达标的前提下力求尾水优质排放，尽可能减少入湖污染物的总量；
4．总平面布置上需考虑近、远期结合，统一风格，力求紧凑，少占地，节约土地资源；
污水处理工艺的选择需在分析进水水质和处理要求的基础上进行，本工程采用脱氮除磷生物处理工艺，对进水污染物中营养物质的配比和平衡有较高的要求，现将本工程设计进水水质中营养物的配比指标列表如下，并作进一步的分析。
污水中有机污染物的去除依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。
污水处理中有机污染物去除率的高低，取决于原污水的可生化性，它与城市污水的组成有关。对于那些主要以生活污水和成分与生活污水相近的工业废水组成的城市污水，其BOD5/CODCr比值往往接近0.5甚至大于 0.5，本工程设计进水水质中，BOD5/CODCr＝0.514，污水可生化性较好，出水CODCr值可以控制在较低的水平。但本工程要求出水CODCr≤30mg/L有较大的难度。为保证出水CODCr
达标，不仅要强化二级生物处理，而且同样要结合深度处理措施。而且，本工程COD等出水指标要求达到国标《地面水环境质量标准》（GB3838-2002）的IV类标准，水质要求较高，因此，污水处理工艺的选择要求具有很强的生物降解功能，并且保证出水稳定，同时需要结合污水脱氮除磷的要求，尽可能提高去除率。
本工程设计进水 NH3-N＝50mg/L，TN＝55mg/L，要求出水NH3-N≤1.5mg/L，TN≤12（15）mg/L。从进水水质情况看，总氮浓度比较高，因此，要求所选择的工艺系统必须具有足够的反硝化能力，而工艺系统能否完成较彻底的反硝化，除了外部条件，还取决于进水的碳源是否充足。
反硝化细菌是在分解有机物的过程中进行反硝化脱氮的，在不投加外碳源的条件下，污水中必须有足够的有机物（碳源），才能保证反硝化的顺利进行。一般情况下，BOD5/TKN≥3～5，才可认为污水中有足够的碳源供反硝化菌利用。本工程设计进水水质中，BOD5/TN＝180/40＝4.5，碳源一般，可以实现反硝化，但不彻底，特别是冬季气温偏低，微生物的活性降低，反硝化脱氮的效果将受到很大影响。从厂内进水水质和运行经验来看，进水TN和BOD5
关性，污水中可利用的碳源较少，考虑进水水质的波动，且本工程要求的出水水质标准较高，因此必须考虑投加外碳源。
该指标是评价生物除磷工艺是否可行的主要指标，一般认为实现生物除磷，BOD5/TP需大于 17(规范建议)。本工程设计进水TP=5.0mg/L，要求出水TP≤0.3mg/L，去除率较高，而进水中BOD5/TP＝36.0>
17，采用生物除磷法理论上可以实现除磷效果，但由于出水TP要求严格，另外考虑到磷的释放问题，因此，本工程需要采用生物除磷与化学除磷两者相结合的方法强化除磷效果，以保证出水TP含量达到国标《地面水环境质量标准》（GB3838-2002）的IV类标准。
根据污水处理要求，南闸污水处理厂出水水质执行国标《地面水环境质量标准》（GB3838-2002）的 IV类标准，对BOD5、CODCr、SS、NH3-N、TN、TP去除率要求分别达到 94.4％、91.4％、96％、97％、78%（72.7％）和 94％以上，处理要求较高，因此，本工程污水处理工艺的选择应十分慎重，务必切实有效。
目前，在污水处理领域，膜生物反应器(MembraneBioreactor，MBR)作为一种新型高效的污水处理技术，日益受到各国研究者的关注。经过几十年的发展，MBR工艺由于其优质的出水、稳定的运行和占地节省等优势已在城市污水和工业废水的处理和回用方面成为一种很有吸引力和竞争力的选择，并被视为“最佳实用技术(BestAvailableTechnology)”。近年来，全球MBR的市场正在加速成长，工程应用数量和处理规模快速增加和扩大，仅无锡地区就有多座市政污水处理厂采用该技术，MBR工艺的运行管理经验也日趋成熟，其投资/运行费用也不断降低，因此未来发展空间将会更加广阔。由于投运初期水量并不大，进水水质波动性大，很难保证污水厂稳定达标，因此，抗冲击负荷强、运行稳定且出水优质的MBR工艺就成为本工程污水处理工艺的首选。
磁混凝是在磁加载沉淀技术基础之上研发的一种新型高效泥水分离沉淀技术。通过优化筛选药剂组合、投加优筛磁种、配套高效的专用搅拌器、高梯度磁分离机等设备实现SS、TP及COD等污染物的强化去除。适用于各类废水的预处理和生物处理后续的深度处理。
磁混凝技术是在传统的絮凝沉淀和化学沉淀基础上投加磁性介质，形成磁性絮团，提高整个絮体的比重。因磁性絮团比重较大，能够快速沉淀，从而实现泥水分离，且出水均匀。
第二套工艺方案的选择考虑采用技术成熟、稳定可靠的二级生物处理和三级深度处理相结合的组合常规工艺。目前，市政污水处理的难点是脱氮除磷，从应用的工程经验来看，二级生物处理AAO及其变形强化工艺是众多应用在城市污水处理厂脱氮除磷工艺中处理效果最为突出，运行管理最为方便，也是最稳定可靠的一类。深度处理工艺采用的是絮凝沉淀和反硝化滤池工艺，这也是目前应用较多的深度处理工艺之一。根据已有的运行经验来看，通过改良AAO工艺、絮凝沉淀和反硝化滤池工艺的组合能较好地实现脱氮除磷和污染物去除的处理要求，为此，以AAO+絮凝沉淀+反硝化滤池组合工艺作为第二套工艺方案。
综上所述，本项目申请报告针对南闸污水处理厂提出如下两套污水处理工艺方案进行技术经济比较：
以下将对这两套备选工艺方案分别作详细论述和设计，并进行系统的技术经济分析比较，根据比较结果推荐本工程所采用的污水处理工艺。
方案一主体生化工艺采用的是膜生物反应器（MBR）工艺，是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。
膜生物反应器(MBR)实际上是三类反应器的总称，分别是膜－曝气生物反应器（MABR）、萃取膜生物反应器（EMBR）和膜分离生物反应器（MBR），但由于前两种反应器尚处在实验室阶段，无实际的工程应用，所以通常所说的膜生物反应器即是指膜分离生物反应器（MBR）。按膜组件和生物反应器的相对位置，膜分离生物反应器可分为分置式MBR和一体式MBR两种。
分置式MBR通过料液循环错流运行，生物反应器的混合由泵增压后进入膜组件，在压力作用下膜过滤液成为系统处理出水，活性污泥、大分子物质等则被膜截留。其特点是：运行稳定可靠，操作管理方便，易于膜清洗、更换及增设，但动力消耗高。
一体式MBR是将膜组件浸没于生物反应器内，通过泵抽吸得到过滤液。一体式MBR利用曝气时气液向上的剪切力来实现膜面的错流效果，也有采用在一体式膜组件附近进行叶轮搅拌和膜组件自身的旋转来实现膜面错流效应的。
一体式MBR，也称浸没式膜生物反应器（SubmergeMembraneBio-Reacator,SMBR），是近年兴起的一种新型工艺，尤其在污水处理领域应用俞来俞广泛，也是通常我们所说的MBR工艺，该工艺可以把固形物及其他大分子物质直接留在生物反应器内，通过曝气在池内造成一定的旋转流，以增加膜表面的紊流和减轻膜表面的污染。由于将膜组件置于生物反应器中，可以通过工艺泵的负压抽吸作用得到膜过滤出水。一体式MBR不需要混合液的循环系统，能耗较低，较分置式的占地更为紧凑，而且不需复杂的支撑体。
常用于MBR工艺的膜有微滤膜(MF)和超滤膜(UF)两种，通常以0.1μm作为分界值，膜孔介于 0.01～0.1μm的一般称为超滤膜，膜孔介于 0.1~0.4μm的一般称为微滤膜，两者的孔径虽然不同，但
从已运行的实际工程来看，两者处理水质并无明显区别。目前，大多数的MBR工艺都采用
0.02～0.4μm的膜孔径，这对于以截留微生物絮体为主的活性污泥工艺（MBR中一般 7～40μm）来讲，完全可以达到截留目的。
膜的材质分为有机膜和无机膜，有机膜材料具体有聚砜（PS）、聚醚砜（PES）、聚丙烯腈（PAN）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等，有机膜制造相对便宜，应用广泛，但在运行过程中易污染、寿命短；无机膜主要是指金属及金属氧化物、陶瓷等材料的膜，这类膜抗污染能力强．寿命长，能在恶劣的环境下应用，但目前制造成本较高，所以难以得到广泛的应用。虽然无机膜目前还存在制造成本高、能耗高等问题，但考虑到MBR系统运行的综合效益，无机膜未来将比有机膜具有更大的发展空间。
根据膜的构造不同，应用于MBR中的膜主要包括有中空纤维膜、平板膜和管式膜等形式。
中空纤维膜是目前污水处理浸入式MBR工艺中应用最为广泛的一种膜组件形式。中空纤维膜可以制作成帘式、束状和柱状等不同具体构造形式。中空纤维膜的特点是装填密度高、膜池体积小、制作工艺简单、造价低、耐压性好，缺点是对预处理要求较高、反冲洗次数多、阻力损失较大。在实际应用中大多使用的是外压式MBR，这是因为内压式反应器流道较小，容易被污泥颗粒堵塞。随着中空纤维膜MBR工艺不断发展成熟，目前国内采用这种形式的膜组件MBR工艺远多于其它形式。
平板膜同中空纤维膜一样，也是主要应用于浸入式MBR工艺中的一种膜组件形式，但与中空纤维膜相比，平板膜具有跨膜压差相对较小、污泥浓度更高、无需日常清洗、对预处理要求较低等优点，但平板膜组件中单独密封的数目太多、装填密度低、膜池占地大、投资较高，目前平板膜MBR在国内市政污水项目中大规模应用的很少，运行管理的经验比较缺乏，尚需通过实际工程不断积累和丰富。
管式膜组件多采用在分置式膜生物反应器中。管式膜组件具有流体力学条件好、不易堵塞、容易清洗和对料液预处理要求低等优点，非常适合于污水处理，缺点是造价很高，因此，目前主要在高浓度成分复杂的工业废水或垃圾渗沥液处理中得以应用，而市政污水处理的工程中应用极少。
目前在污水处理行业已有成功运行MBR工程实例的各类膜产品进行分类汇总，见下表：
据统计，在万吨级以上的市政污水MBR项目中，中空纤维的帘式膜组件构造是目前我国采用最为广泛的膜组件，绝大多数项目都采用了中空纤维膜组件，占比超过95%，其中又有80%以上的项目采用了帘式膜组件构造。鉴于以上情况，本报告后文所论述和设计的均为中空纤维膜形式的MBR工艺。
MBR工艺是悬浮培养生物处理法（活性污泥法）和膜分离技术的结合，其中膜分离工艺代替传统的活性污泥法中的二沉池，起着把生物处理工艺所依赖的微生物从生物培养液（混合液）中分离出来的作用，从而微生物得以在生化反应池内保留下来，同时保证出水中基本上不含微生物和其他悬浮物。
本方案推荐采用的是膜生物反应器（MBR）工艺，该工艺是具有良好脱氮除磷功能的活性污泥法工艺和膜分离技术的结合，其工艺原理需要先从生物处理和固液分离两个单元分别论述，然后再综合分析其特点和优势。
考虑脱氮除磷的需要，一般生物段采用较多的是A2/O工艺，即厌氧－缺氧－好氧活性污泥法工艺，根据生物降解的不同过程和所需要的不同环境将反应池分为厌氧区、缺氧区和好氧区，通过厌氧和好氧、缺氧和好氧交替变化的环境完成除磷脱氮过程。
在A2/O工艺中，厌氧池用于生物除磷，缺氧池用于生物脱氮。原污水中的碳源物质先进入厌氧池，聚磷菌优先利用污水中的易生物降解物质成为优势菌种，为生物除磷创造了条件；污水然后进入缺氧池，反硝化菌利用其它可能利用的碳源将回流到缺氧池的硝态氮还原成氮气，达到脱氮的目的。
A2/O工艺的特点是由于各个区空间上独立分隔，界限分明，可根据进水条件和出水要求，人为地创造和控制三段的时空比例和运转条件，在碳源充足的条件下，通过调节工况，可以达到较高的脱氮率。
本工艺分离段采用的是膜分离技术，该技术基于膜具有选择透过性的独特功能所开发，是近 30年来迅速发展的一项高新技术，目前已广泛应用于水质净化、食品、和生物医药等众多领域。在污水深度处理中，通常利用膜的错流过滤作用形成一定的膜通量从而实现连续的固液分离效果。膜过滤过程的动力学以经典的浓差极化模型为基础，其数学描述公式如下：
与常规分离方法相比，膜分离过程具有能耗低、单级分离效率高、过程简单、不污染环境、经济性较好、没有相变、可在常温下连续操作以及可直接放大等特点。在全球水资源紧缺、环境污染日益严重的今天，膜分离技术作为一种新型的再生水回用技术，其发展潜力巨大，因此得到了越来越广泛的应用。
尽管MBR反应器由生物处理工艺单元和膜过滤分离单元构成，但二者的组合不仅仅是简单相加，独立存在，这与生物处理工艺和沉淀之后增加的膜法深度处理工艺完全不同。传统生物处理系统由曝气池和二沉池组成，由于依靠污泥的重力沉降实现固液分离，分离效果不够理想，即使后段增加膜过滤深度处理，也仅是单纯的物理性过滤，并不能强化生物降解的功能。而在MBR反应器中，微生物的结构、种类和生物相等与常规活性污泥法均有很大不同，主要表现在：
（1）MBR反应器的活性污泥中丝状菌和真菌占相当大比重，球菌和杆菌附着在这些丝状体上形成球状菌胶团，菌胶团结合得较松散，之间由于丝状体的桥梁连接作用而相互关联，这种群体具有很强的捕食功能。
（4）MBR中特殊微生物如硝化菌、聚磷菌类的生长，以及膜对微生物的完全截留可以提高硝化菌和聚磷菌的总量，增强了系统的脱氮和除磷能力，从而提高了氮磷化合物和难降解有机物的去除率。
综上所述，正因为膜生物反应器内的降解微生物与常规活性污泥法的巨大差异，使其具有常规工艺无法比拟的独特优势，概括如下：
（1）能够高效地进行无选择固液分离，出水优质稳定，几乎完全去除SS，对细菌和病毒也有很好的截留效果，悬浮物和浊度接近于零，出水可直接回用；
（2）由于膜的高效截留作用，可使微生物完全截留在生物反应器内，实现水力停留时间（HRT）和污泥龄（SRT）的完全分离，使运行控制更加灵活稳定；
（3）膜生物反应器内能维持高浓度的微生物，可高达 10g/L以上，对水质水量的变化适应能力强，抗冲击负荷能力强，处理装置容积负荷高，与传统生物工艺相比占地面积大大减少；
（4）有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌等在反应器中的截留、生长和繁殖，系统硝化效率得以提高。膜分离还使一些难降解有机物在体积有限的生物反应器内有足够的停留时间，有利于专性菌的培养，大大提高了难降解有机物的降解效率；
（5）MBR反应器中高的污泥浓度和完全的固体截留可以使系统在高容积负荷、低污泥负荷和长泥龄的条件下运行，剩余污泥产量低，降低了污泥处理费用；
（6）膜的无选择分离作用为各种微生物包括不易沉降的丝状菌等的停留和繁殖均创造了生长条件，不存在丝状菌的污泥膨胀问题,丰富了反应器中的微生物相，缩短了驯化周期，从而使膜生物反应器可以在短期内启动运行；
（7）膜材质为聚偏氟乙烯（PVDF），亲水性，抗污染性强，易清洗，寿命长，同时，化学性能稳定，抗氧化性强，可采用常用氧化性药剂清洗，特别适合于污水处理；
本方案采用的膜生物反应器（MBR）工艺，具有优越的去除有机物和脱氮除磷的功能，分别论述如下。
有机物降解方面：膜生物反应器对有机物的去除机理是基于反应器中悬浮生长的活性污泥的生物降解作用和膜的物理截留作用。膜生物反应器中膜的高效截留作用使微生物全部截留于生物反应池中，维持了较高的活性污泥浓度和微生物量，使MBR对有机物的去除表现为容积负荷相对较高的延时曝气系统的特征。与传统生物法相比，MBR对有机物去除效率高（一般大于90%），而且可以在较短的水力停留时间内达到更好的去除效果，在提高出水水质和处理能力方面表现出较大的优势。
采用常规生物法处理含难降解有机物的污水时效率低下，原因在于能有效降解这类物质的微生物世代期较长而难以在常规生物反应系统中大量生存，而膜生物反应器可完全截留微生物，实现水力停留时间和污泥龄的完全分离，并有利于某些专性菌（特别是优势菌群）的出现，提高了生化反应速率和系统对有机物的降解作用。另一方面，由于膜的存在将大分子有机物有效地截留在生物反应器内，增加了有机物与微生物的接触反应时间，有利于难生物降解有机物的去除。
脱氮方面：对于MBR工艺脱氮原理而言，目前多数仍然建立在传统的硝化－反硝化机理之上，同时，新的脱氮理念如短程硝化－反硝化、同步硝化－反硝化理念也深入到了MBR工艺中。
从硝化角度来看，由于膜的高效截留作用，使微生物完全截留在反应器内，实现了反应器水力停留时间（HRT）和污泥龄（SRT）的完全分离，有利于增殖缓慢的亚硝酸菌和硝酸菌的截留、生长和繁殖，而且污泥浓度高，所以反应器中硝化菌总量较多，同时，MBR反应器中微生物菌胶团的平均粒径较常规活性污泥法更加细小，硝化菌活性更高，而且供氧量也比常规工艺大，因此，MBR反应器的硝化过程更彻底，有研究证明，MBR的平均硝化反应程度比相应的活性污泥法高两倍以上，由此带来的是反硝化过程的电子受体硝酸根和亚硝酸根离子的基质浓度将更丰富。
从反硝化角度来看，决定脱氮效率高低的主要有两个因素：反硝化速率和反硝化菌数量，而反硝化速率受硝酸根离子浓度和有机碳源的基质浓度等因素影响。在硝酸根离子浓度相对充足的前提下，脱氮效果主要依靠反硝化菌数量和有机碳源。在MBR反应器中，由于
膜的高效截留作用，反应器内可维持很高的污泥浓度，相应的反硝化菌数量就较多，重要的是，反硝化菌可利用的有机碳源的量也相应增多。这是因为随着MLSS的增高，微生物量也就增加，根据细菌死亡－再生（death-regeneration）理论，微生物衰减时会产生二次基质（PHA），这些二次基质可供微生物生长使用。微生物量的增加，必然引起内源代谢物质的增多，因此，反硝化反应所需要的另一底物——有机碳源浓度也随之增大，这也是常规工艺在低污泥浓度条件下运行所无法实现的；不仅如此，MBR系统中反硝化菌利用有机碳源的能力也较强，可以将进水中部分非快速降解的有机物利用作为反硝化碳源，这对于可生化性较差的污水进行生物脱氮具有很大的帮助。总的来说，反硝化菌数量多、电子受体硝酸根、亚硝酸根和电子供体有机碳源的基质浓度丰富等几个因素的协同作用，最终导致了MBR系统反硝化速率加快，脱氮效率提高。
另外，水温对硝化反硝化反应也有重要的影响，而在MBR系统中进行了大空气量的曝气，这部分能量的输入也使得水温较常规工艺稍高，尤其在冬季低温时不至于使水温下降到很低的水平，因此，更有利于硝化反硝化速率的提高。由此可见，MBR工艺在硝化和反硝化过程的双重优势使得该工艺的脱氮能力较常规活性污泥法有显著提高，完全可以满足一级A标准对含氮化合物去除的要求。
除磷方面：由于膜对SS近 100％的截留，膜系统的出水几乎不含SS，这就把颗粒中的磷很好地截留在系统内，然后通过剩余污泥的形式排除。另外由于MBR的完全截留作用和通过厌氧、好氧环境
(Poly-P)中的磷释放出来，提供必需的能量，吸收易降解的有机物并将以聚β羟基丁酸（PHB）贮存在细胞中；在好氧环境中，聚磷菌再利用体内的PHB氧化代谢产生能量，过量地吸收存储在数量上远远超过其生长需要的磷量，将磷以聚磷酸盐的形式贮藏在菌体内而形成高磷污泥，通常MBR系统的剩余污泥含磷量比传统除磷工艺高1.2～1.5倍，这样，即使MBR有更长的污泥龄（SRT），也能取得相当好的除磷效果。如果需要进一步降低出水中磷的含量（
其它方面：主要包括温度（T）、溶解氧（DO）、进水负荷等对MBR工艺运行的影响。
MBR工艺具有供气量大、回流量大的特点，这部分能量的输入也使得MBR系统受温度的影响尤其是低温的抑制作用较小，国内有已建成的MBR工程在温度不低于8℃（水温）的条件下运行，硝化反硝化过程能彻底完成，出水水质基本保持稳定，且均能优质达标。
MBR系统内污泥浓度较高，相应污泥的粘度也较大，在一定程度上抑制了氧的传质效率，因此，MBR系统一般都在较低的溶解氧条件下运行。某污水处理厂MBR系统在曝气池内溶解氧DO低于1.0mg/L时运行，其出水CODCr、BOD5去除基本不受影响。
MBR工艺在高污泥浓度、低污泥负荷条件下运行，同时借助池内大流量的回流作用，使其对进水负荷的变化具有很强耐冲击负荷能力，与常规工艺相比，其运行的稳定性更加突出。
总之，MBR工艺具有很强的耐冲击负荷能力，低温、低溶解氧和进水负荷的变化等不利条件对MBR系统运行的稳定性和出水水质影响较小。因此，可以说MBR工艺是一种运行可靠的污水处理工艺。
自上世纪 80年代以来，MBR工艺愈来愈受到重视，成为水处理技术研究的一个热点。污水处理技术的发展依赖于微生物技术和材料技术的发展，MBR工艺正是结合了这两种技术的先进特点而开发，因而具有很广阔的发展空间。从技术可行性的角度考虑，所有可能使用传统生物处理方法的场合都适用MBR工艺。尤其在下列场合，MBR更加适用：
膜生物反应器已逐渐在美国、德国、荷兰、日本和我国等许多国家得到广泛应用，日处理规模从几千吨到十几万吨不等。近年来，
MBR工艺在国内城市污水处理厂应用的规模也逐渐扩大，尤其在北方缺水城市，MBR工艺在市政污水深度处理和回用方面的应用和推广也越来越快。
磁混凝是在磁加载沉淀技术基础之上研发的一种新型高效泥水分离沉淀技术。通过优化筛选药剂组合、投加优筛磁种、配套高效的专用搅拌器、高梯度磁分离机等设备实现SS、TP及COD等污染物的强化去除。适用于各类废水的预处理和生物处理后续的深度处理。
磁混凝技术是在传统的絮凝沉淀和化学沉淀基础上投加磁性介质，形成磁性絮团，提高整个絮体的比重。因磁性絮团比重较大，能够快速沉淀，从而实现泥水分离，且出水均匀。
磁沉淀技术是利用外加改性磁种来增强絮凝以达到高效沉淀和过滤的目的，其原理是向污水种投加适量改性磁种、混凝剂和助凝剂，与污染物絮凝结合成一体，然后通过高效沉淀将水中污染物去除；沉淀区上层清水通过配水装置排出系统之外，包裹着有磁种的污泥依次通过磁回收装置后，99%以上的磁种可回收循环利用。
1）通过投加比重5左右的磁种与混凝絮体结合，增加絮体比重，加快沉淀速度；
2）磁种表面的微磁场具有催化及电荷吸附作用，提高对磷、COD及重金属等污染物的去除效率；
3）磁种主要成分为Fe3O4，具有天然铁磁性、高磁导率及低剩磁的特征，确保通过磁种回收系统回收和循环利用；
方案一采用MBR工艺，主要构筑物是MBR反应池（生物池和膜池），预处理段包括细格栅、曝气沉砂池和膜格栅池，构筑物数量少，主体工艺流程简单。方案一的工艺流程如下：
方案二采用的是常规二级生物处理和三级深度处理的组合工艺，本报告将分二级生物处理改良AAO工艺、絮凝沉淀和反硝化滤池工艺三部分进行论述。
传统AAO工艺是一种典型的脱氮除磷工艺，其生物反应池由ANAEROBIC(厌氧)、ANOXIC（缺氧）和OXIC（好氧）三段组成，其工艺流程如下图 1-14所示。
在传统AAO工艺中，厌氧池用于生物除磷，缺氧池用于生物脱氮，原污水中的碳源物质先进入厌氧池，聚磷菌优先利用污水中的易生物降解物质成为优势菌种，为除磷创造了条件，污水然后进入缺氧池，反硝化菌利用其他可能利用的碳源将回流到缺氧池的硝态氮还原成氮气，达到脱氮的目的。
传统AAO工艺的特点是厌氧、缺氧和好氧三段功能明确，界限分明，可根据进水条件和出水要求，人为地创造和控制三段的时空比例和运行条件，只要碳源充足便可根据需要达到较高的脱氮率；当碳源不充足时，则可对其进行改进，提高碳源利用效率，同时借助外加碳源，进行彻底的反硝化脱氮。
（1）由于厌氧区居前，回流污泥中的硝酸盐对厌氧区产生不利影响，干扰了磷的厌氧释放，使得厌氧段进行磷的释放的有效容积大为减少，从而降低了磷的去除率；
（2）由于缺氧区位于系统中部，反硝化在碳源分配上居于不利地位，因而影响了系统的脱氮效果；
（3）由于存在内循环，常规工艺系统所排放的剩余污泥中实际只有一小部分经历了完整的释磷、吸磷过程，其余则基本上未经厌氧状态而直接由缺氧区进入好氧区，这对于系统除磷不利。
为了避免传统AAO工艺回流污泥硝酸盐对厌氧池释磷的影响，采用一种新的碳源分配方式，将缺氧池置于厌氧池前面，来自二沉池的回流污泥、30~50%的进水和100~300%的混合液回流均进入缺氧池，在缺氧池内进行反硝化去除硝态氮后再与50~70%的进水混合进入厌氧池进行厌氧释磷，最后再流入好氧池进行碳化合硝化反应，此为倒置AAO工艺。
（1）缺氧区位于工艺的首段，允许反硝化优先获得碳源，强化了系统的脱氮能力；尤其是在进水B/C比偏低的情况下，优先供给碳源，保证了TN的去除。
（2）由于污泥回流至缺氧区并且采用两点进水的方式，使得缺氧区污泥浓度可较好氧区高出近50%，单位池容的反硝化速率明显提高，反硝化作用能够得到有效保证；
（3）聚磷菌厌氧释磷后直接进入生化效率较高的好氧环境，其在厌氧条件下形成的吸磷动力可以得到充分的利用，具有“饥饿效应”优势；
（4）允许所有参与回流的污泥全部经历完全的释磷、吸磷过程，故在除磷方面具有“群体效应”优势；回流污泥和混合液在缺氧池内进行反硝化，去除了硝态氮，再进入厌氧区，避免了硝酸盐对释磷菌的影响，强化了除磷效果；
（5）根据不同的进水水质和不同季节条件，以及生物脱氮和生物除磷所需碳源的变化，调节分配至缺氧区和厌氧区的进水比例，反硝化作用能得到有效保证，系统中的除磷效果也有保证，从而提高了运行调控的灵活性。
为了节约占地，将倒置AAO池和硝化液回流、污泥回流、二沉池及加药区整合到一个池体内，形成组合式AAO池。该池具有占地面积小、投资成本低、处理效果好、运行费用省的特点。AAO池内设缺氧段、厌氧段、好氧段、沉淀区以及污泥回流区，用隔墙分开。缺氧段设置潜水推流器，厌氧段设置潜水搅拌器，好氧段设微孔曝气系统，沉淀区采用周进周出辐流式沉淀池，设单管吸泥机，污泥回流区设污泥回流泵。池形如下图所示。
从技术角度上看，组合式AAO池不仅具备了倒置AAO工艺的主要特点，同时还具有如下特点：
（1）将硝化液回流、污泥回流以及沉淀与倒置A2/O工艺合建一体，充分利用了传统工艺池体间的无效空间，通过共用墙体大大节省了占地面积和单建的管道泵阀系统，为厂区合理布局提供了良好的基础并有效降低投资成本
（2）利用空余区域构建传统的内、外回流，将污泥外回流变成内部回流，一方面可减少污泥回流泵的扬程；另一方面，缩短了污泥回流时间和活性污泥在沉淀区的停留时间，在保持出水质量所需DO值恒定的条件下，大大降低了在此流程中MLSS内源呼吸所消耗的DO，使全程氧消耗量降低，提高了系统运行效率，降低了系统运行成本。
（3）采用水力负荷/生物动力学模型联合设计，在期望出水水质指标约束条件下优化设计，降低了系统总停留时间，从而节约土地、土建工程量及系统能耗，全方位提高了各项设计指标。
絮凝沉淀作为过滤之前的预处理，一般通过加药与污水中的悬浮物进行混合、接触反应再絮凝后沉淀，去除悬浮物。
混合的主要作用是让药剂迅速均匀地扩散到水中（10～20s），使其水解产物与原水中的胶体微粒充分作用完成胶体脱稳与凝聚，以便进一步去除。混合是取得良好絮凝效果的关键，也是节省投药量的关键。混合的基本要求是快速和均匀，“快速”是因混凝剂在原水中的水解及发生聚合絮凝的速度很快，需尽量造成急速的扰动，以形成大量氢氧化物胶体，而避免生成较大的绒粒；“均匀”是为了使混凝剂在尽量短的时间里与原水混合均匀，使水中的全部悬浮杂质与药剂充分发生作用。混凝设施的种类很多，但主要是机械和水力两种。
机械混合效果好，能耗较低，基本不须增加水头，但需设混合池并增加机械设备，有较大的设备维护量。管道混合利用水流能量，不须外加动力，设备简单，但管道混合有可能产生沉淀，效果较差，且要求管道有足够的长度，构筑物布置起来不够紧凑，因此本方案从经济和技术上考虑，推荐采用机械混合的方式。
絮凝阶段的主要任务是创造适当的水力条件，使药剂与水混合后产生的微絮凝体，在一定的时间内絮凝成具有良好物理性能的絮凝体，并为杂质颗粒在沉淀澄清阶段迅速沉降分离创造良好的条件。絮凝设备形式较多，和混合设备一样，也可分为两大类：水力絮凝和机械絮凝。前者简单，但不能适应流量的变化；后者能进行调节，适应流量变化，但机械维修工作量较大。絮凝池一般常用的类型和特点可参见表 1-17。
隔 板 式 絮 凝 池 往复式 絮凝效果好，构造简单，施工方便 容积较大，水头损失小转折处矾花易破碎 水量大于3万m3/d的水厂，水量变化小
回转式 絮凝效果好，水头损失小，构造简单，管理方便 出水流量不易分配均匀，出口处易积泥 水量大于3万m3/d的水厂，水量变化小者； 改建和扩建旧池时更适用
旋流式絮凝池 容积小，水头损失较小 池子较深，池下水位高处施工较困难，絮 一般用于中小型水厂
折板式絮凝池 絮凝效果好，水头损失小，絮凝时间短，容积较小 构造较隔板絮凝池复杂，造价较高 流量变化较小的中小型水厂
涡流式絮凝池 絮凝时间短，容积小，造价较低 池子较深，锥底施工较困难，絮凝效果较差 水量小于3万m3/d的水厂
网格、栅条絮凝池 絮凝效果好，水头损失小，絮凝时间短 末端池底易积泥 单池处理能力1.0～2.5万m3/d，水量变化不大的水厂
机械絮凝池 絮凝效果好，水头损失小，可适应水质、水量的变化 需机械设备，经常维修 大小水量均适用并能适应水量变动较大的水厂
悬浮絮凝池加隔板絮凝池 絮凝效果好，水头损失较小，造价较低 斜挡板在结构上处理较困难，重颗粒泥砂易堵塞在斜挡板底部 中小型水厂
水力絮凝方式管理方便，无设备维护量，但适应水量变化的能力较差；机械絮凝具有较好的适应水量变化的能力，但需考虑设备维护及管理，两种形式各有利弊。国内在水力絮凝池方面的研究已经达到较高水平，在给水厂应用较多，但随着国内水下机械的材质性能及维护管理水平的提高，在类似的污水深度处理工程中，更多采用的是机械絮凝与各种沉淀池结合的形式。因此，本方案选择机械絮凝方式与后续沉淀池配合，更适合工程的实际情况。
原水经投药、混合和絮凝后，水中的悬浮杂质已形成粗大的絮凝体，要在沉淀池中分离以完成澄清的过程。根据水在沉淀池中流动的方向，沉淀池分为平流式、竖流式、辐流式及斜管式沉淀池等形式。在污水深度处理中国内使用较多的沉淀池为平流沉淀池和斜管（板）沉淀池，其优缺点及适用条件如表 1-18所示：
平 流 沉 淀 池 a.造价较低；b.操作管 理方便，施工较简单； c.对原水浊度适应性 强，潜力大，处理效 果稳定 4.带有机械除 泥设备时，排泥效果好 a.占地面积较大 b.不采用机械排泥装置时，排泥较困难c.需维护机械排泥设备 一般用于大、中型净水厂
斜 管 沉 淀 池 a.沉淀效率高 b.池体小、占地少 a.斜管（板）耗用较多材料，老化后尚需更换，费用较；b.对原水浊度适应性较平流池差；c.不设机械排泥装置时，排泥较困难； 设机械排泥时，维护管理较平流池麻烦 a.可适用用各种规模的水厂；b.宜用于老沉淀池的改建、扩建和挖潜；c.适用于需保温的低温地区；d.单池处理水量不宜过大
由于斜管（板）沉淀池具有停留时间短、占地小、沉淀效率高等优点，近几年在污水深度处理工艺中采用较多。从水力条件和土建占地来看，斜管（板）的水力半径较小，水力负荷较高，沉淀效果显著，易与机械絮凝池合建，且节省占地。因此，本方案采用斜管沉淀池工艺。斜板沉淀池可与前段机械絮凝池合建。
反硝化滤池过滤是使含有固体悬浮物的液体通过由石英砂、陶粒等滤料组成的滤床，SS被截留和吸附在滤床中。目前，反硝化滤池过滤用于生物和化学处理单元出水中悬浮固体（包括颗粒BOD）以减少固体物质排放量。反硝化滤池过滤系统能承受更大的水质和水量的冲击负荷，同时为更为严格的出水标准留有空间。
反硝化滤池出水SS可达到小于5mg/L，同时对TN去除的起到把关作用。冬季低温反硝化效果不好时，反硝化滤池投加碳源作为反硝化滤池去除SS和TN，春秋季及夏季温度较高时，反硝化滤池不用外加碳源可灵活转换成砂滤池去除SS。
反硝化滤池滤料允许固体杂质透过滤床的表层，深入到滤料中，达到整个滤池纵深截留固体物。滤池需定期反冲洗，反冲洗模拟人的搓手模式，大量强有力的空气使滤料相互搓擦，使截留的SS全部清洗出池，清洗率达到 100％，冲洗用水仅为总量 2％～4％。滤池运行如下图所示：
反硝化滤池是集生物脱氮及过滤功能合二为一的处理单元。在反硝化过程中，由于硝酸氮不断被还原为氮气，反硝化反硝化滤池中会集聚大量的氮气，这些气体会使污水绕窜介质之间，这样增强了微生物与水流的接触，同时也提高了过滤效率。
反硝化滤池具有很好的水质改善效果，其不仅能有效发挥物理拦截、接触凝聚过滤机理作用，还可以选择性使用其反硝化功能，保证不同季节的达标排放，尤其是冬季低温条件下，反硝化不彻底更为突出，单纯的物理拦截无法保证水质改善效果，更不具有接触絮凝及其次生“裙带”效应，而反硝化滤池通过外加碳源利用其反硝化功能可以确保TN的达标排放，综上从技术角度考虑，反硝化滤池系统是较为稳妥的三级处理工艺。
方案二采用改良AAO+絮凝沉淀+反硝化滤池工艺，主要构筑物是AAO组合池、絮凝沉淀池和反硝化滤池。方案二的工艺流程如下：
为便于对两套备选方案进行全面的技术经济比较，下文将先针对这两套方案的污水处理工艺分别进行详细的工艺设计和设备选型，然后在此基础上再对比技术经济指标，最终确定推荐方案。
序 号 评比项目 内容含义 膜生物反应器（MBR）+磁混凝沉淀 组合式改良型A2O+深度处理
1 技术适应情况 应用广泛性及工艺成熟情况 应用广泛、工艺成熟 应用广泛、工艺成熟
2 技术进步状况 处于何等程度，对各种水质适应程度 技术成熟，有较强的抗冲击负荷能力 技术成熟，有较强的抗冲击负荷能力
2 脱氮除磷效果 稳定性 脱氮除磷效果较好 各功能区独立运行，便于功能性微生物繁殖，出水水质较稳定
1 施工难易 施工难易及进度保证情况 建构筑物少，容易 建构筑物多，较难
2 维修管理 维修量及难易程度 系统附属设备多 工艺流程长，构筑物多，设备维护管理较复杂
1 建设周期 时间长短 流程短、构筑物少，建设周期短 流程长、构筑物多，建设周期长
①技术先进，处理彻底，运行可靠，脱氮除磷和生物降解方面的功能优势明显，出水水质大大优于常规工艺，且耐冲击负荷能力强；
②MBR工艺较长的泥龄和膜的截留作用可以有效去除污水中难降解物质，是保障出水稳定达标的最有效手段；
③工艺流程简单，构筑物少，布置紧凑，较大程度地节省占地，节省投资；同时剩余污泥产量低，污泥处理费用也较常规工艺低；
②自动化水平高，对运行管理人员要求较高，运行管理经验需要在实践中不断积累；
①工艺成熟，运行较稳定，出水可达标，具有一定的耐冲击负荷能力，脱氮除磷效果较好；
②构筑物占地面积大，二期预留用地难以满足建构筑物的布置，土建工程量大，建设周期长；
③出水水质有波动性，且与再生水水质存在一定的差距，若作为再生水回用的稳定水源存在一定的风险。
鉴于污水达标排放的监管越来越严格，排放标准也将趋于进一步提高，南闸污水厂现状预留用地不足，因此需要采用更有保障且占地较小的工艺，结合南闸街道功能定位和MBR工艺在污水处理及再生水回用中的巨大优势以及新技术的发展趋势，本报告推荐方案一：膜生物反应器（MBR）+磁混凝沉淀工艺为污水处理主体工艺。
污水生物处理过程中将产生大量的生物污泥，有机物含量较高且不稳定，易腐化，并含有寄生虫卵，若不妥善处理和处置，将造成二次污染。
总之，污泥处理处置的最终目的是实现污泥的“四化”，即减量化、稳定化、无害化、资源化，从而达到长期稳定并对生态环境无不良影响。污泥处理是污泥处置的前提和准备，污泥处理包括污泥的厌氧或好氧硝化、浓缩、脱水和干化；污泥处置包括污泥卫生填埋、焚烧和农林土地、工业利用等。
现在南闸污水厂正在进行污泥处理系统的改造，根据现场调研和了解，南闸污水处理厂改造完以后的污泥处理设施的处理能力将达到3.0tDS/d（干污泥量）。结合一期工程的实际产泥量，改造后的污泥脱水系统可以消纳掉二期扩建工程产生的浓缩污泥。
因此本次扩建工程主要考虑污泥浓缩，浓缩后的污泥输送至现状一期工程污泥系统进行处理。
污泥浓缩方式主要有重力浓缩、气浮浓缩、机械浓缩等几种。重力浓缩在国内外使用普遍，国内大部分污水处理厂都使用污泥浓缩池作为污泥处理的手段。重力浓缩较气浮浓缩、机械浓缩基础投资低，运行费用少。且根据以往工程建设经验，采用适当的浓缩池停留时间，重力浓缩的运行效果较佳，同时在延时曝气活性污泥法中，生化反应段停留时间较长，致使污泥浓缩池中有效碳源严重不足，释磷菌释磷动力不足，磷的释放有限，不会对系统造成大的冲击。因此，南闸污水处理厂污泥浓缩工艺采用重力浓缩。
城市污水经过生物处理后，水质已经改善，但水中仍含有大量的致病细菌和寄生虫卵。根据国家《城市污水处理及污染防治技术政策》关于“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设置消毒设施”的规定，污水厂尾水排放前应进行消毒处理。
城市污水处理厂污水的最后处理步骤是消毒，目前污水厂常用的消毒方法主要有以下几种：1）液氯；2）次氯酸钠；3）紫外线）臭氧。下表列出各种消毒方法的比较。
优点 便宜、成熟，有后续消毒作用 杀菌效果好， 无气味，有定型产品 快速，无化学药剂 除色、臭味效果好，现场溶解氧增加，无毒
缺点 对某些病毒、芽孢无效，残毒、产生臭味 次氯酸钠溶液不易久存 无后续作用，对浊度要求高 比氯贵，无后续作用
氯的价格便宜，消毒可靠又有成熟的经验，是目前国外应用最广泛的消毒剂，氯气通过自动添加系统注入水中，随后在槽体中保持约15~30min，使氯气与病原菌反应，达到消毒目的。但由于液氯毒性较大，氯瓶属于特种设备，安全检验要求高，对生产员工要求高，越来越多的污水处理厂开始采用次氯酸钠替代液氯作为尾水消毒剂。
次氯酸钠消毒设备简单、操作方便、比投加液氯和二氧化氯安全、成本低、具余氯效应。
此外由于本工程主体工艺采用MBR工艺，需要采用次氯酸钠对膜进行清洗，采用次氯酸钠消毒方便污水处理厂后期的运行管理，综合以上因素本工程采用次氯酸钠消毒方式。
污水除磷主要有生物除磷和化学除磷两种方式。本工程采用MBR工艺在碳源充足的情况下依靠生物除磷功能其出水 TP可稳定在 1.0mg/L以下，但《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）的 IV类标准对 TP的指标提出了更高的要求，即出水 TP低于0.3mg/L。由污水处理厂的运行经验来看，在生物除磷基础上，采用生物除磷为主化学为辅的除磷措施，可满足国标《地面水环境质量标准》（GB3838-2002）的IV类标准。化学除磷即采用向污水中投加化学药剂，使水中磷酸根离子生成难溶性的盐，形成絮凝体与水分离，达到去除污水中所含磷的一种除磷方法。
利用正磷酸盐与Ca2＋在碱性条件下生成羟基磷酸钙沉淀，从而将磷从污水中去除掉。
石灰法除磷的pH值通常控制在 10以上，当污水的pH值上升到11以上时，出水的磷含量可以小于 0.5mg/L。为了使pH值达到所要求的数值，必须投加石灰消除碱度所带来的污水缓冲能力，因此，投药量一般较大。投加方式上若加药点设置在二沉池前，较高的pH值在消耗较多药剂的同时，也抬高了污泥的pH值，回流污泥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。
金属盐沉淀法采用的混凝剂有铝盐（硫酸铝、聚合氯化铝）、铁盐（氯化亚铁、硫酸亚铁、氯化铁、硫酸铁）等，从沉淀物的溶解度看，各类金属盐最适宜的pH值范围是：铝盐pH值为 6左右，亚铁盐及铁盐分别为 8和 4.5左右。
常用的铝盐有硫酸铝（AlSO4）和聚合碱式氯化铝（PAC）两种。硫酸铝分为精制和粗制产品，适用水温要求较高，通常为 20～40℃，冬天除磷效果较差，而且粗制硫酸铝含有 20～30％不溶物，利用率也较低，一般不采用；碱式聚合氯化铝为无机高分子化合物，净化效率高，对微生物无不良影响，腐蚀性小，劳动条件好。实际应用时可采用
PAC原液（10％含量）稀释后投加，可减少由于采用PAC固体需投药、溶药过程带来的劳动强度。
铁盐用量较小，矾花较大，成本低，不受水温和季节影响，但是腐蚀性较高，在储存、稀释和投加的过程中需要特别小心，避免人身伤害及对钢铁和混凝土的腐蚀。另外，铁盐还会加重水的色度，影响感观。上述三种混凝剂的投加量和运行成本比较，亚铁盐成本最低，但投加量也最大，PAC和三价铁盐投加量较少，效果突出，但成本稍高，两者运行成本基本相当。
综合考虑，碱式聚合氯化铝（PAC）为无机高分子化合物，净化效率高，对微生物无不良影响，腐蚀性小，推荐采用碱式聚合氯化铝（PAC），作为本工程的化学除磷药剂。
按混凝剂的投加点区分，实际中常采用化学除磷工艺有：前沉淀、同步沉淀和后沉淀或在生物处理之后加絮凝过滤。
前 沉 淀 化学药剂投加在沉砂池中，或者初次 沉淀池的进水渠（管）中 能降低生物处理设施的负荷，平均其负荷的波动变化， 因而可以降低能耗 总污泥产量增加；对反硝化反应造成困难(底物分解过多)；对改善污泥指数不利
同 步 沉 淀 化学药剂投加在曝气池出水或者二沉池进水中 通过污泥回流可以充分利用化学药剂；金属盐药剂会使活性污泥重量增加，从而可以避免活性污泥膨胀；同步沉淀设施的工程量较小 采用同步沉淀工艺会增加污泥量；采用酸性金属盐药剂会使pH下降到最佳范围以下，这对硝化反应不利； 磷酸盐污泥和生物污泥是混合在一起的，因而回收磷酸盐是不可能的；此外在厌氧状态下污泥中磷会再溶解；由于回流泵会破坏絮凝体，需 要投加高分子助凝剂
后 沉 淀 将沉淀、絮凝及被絮凝物质的分离在 一个与生物设施相 分离的设施中进 行，一般将药剂投加到二沉池后的一 个混合池中，并在其后设置 絮凝池和沉淀池 磷酸盐的沉淀是和生物净化过程相分离的，互相不产生影响；药剂的投加可按磷负荷的变化进行控制；产生的磷酸盐污泥可单独排放，并可加以利用如用作肥料 后沉淀工艺所需的投资及运行费用要高于前两者
对于本工程采用深度除磷-高速气浮工艺，因此采用“后沉淀法”。在进行二期工程设计时，考虑在生化段强化生物除磷，尽量利用微生物的作用将TP进行去除，当二期工程出水 TP受来水水质冲击大而不能稳定达到设计出水水质标准时，采用高速气浮设备进行化学除磷，从而保障出水水质稳定达到排放标准的要求。
由于生物脱氮是通过微生物的生命活动实现的，所以影响这些微生物活性的参数，如温度、pH值、溶解氧、毒物浓度等，都对其去除率产生重要的影响。一般的说，生物脱氮除磷系统在5~40℃，pH值在 7.0~7.5，溶解氧含量不大于 0.5mg/l，污泥龄设计合理时，C/N值就成了脱氮效果的制约因素。
碳源主要来源有三种途径：外加碳源、内碳源、工业废水中的有机物碳源。反硝化菌在利用不同碳源时，通过不同的呼吸途径，不仅产生的能量不同，而且细胞的产率也大不相同，即有机物并非全部发生氧化，还要部分转化成细胞物质。若有机物质转化成细胞的百分比越大，说明有机物的利用率越低，则对其的需求量就会越大，相应成本费用就会越高，反硝化菌的细胞产率与所采用碳源的性质间的关系非常密切。本次工程应采用低生长量（即细胞产率低）的有机物质作为碳源，甲醇、醋酸、醋酸钠是较为理想低生长量碳源，下表针对三者的反硝化速率及其优缺点进行了综合比较。
甲醇 0.12～0.32 应用范围较为普遍 高成本、高毒性、运输管理困难
通过上表可以看出：醋酸钠反硝化速率较高，便于运行管理，因此推荐采用醋酸钠作为外加补充碳源，根据实际运行经验，建议碳源选择多点投加方式，结合进水碳源分配，可以应对不同工况的需要，以确保进水浓度较低时反硝化过程的顺利进行，使出水TN达标。具体投加点在生化池的缺氧区。
根据新的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002），南闸污水处理厂大气污染物排放执行二级标准，废气的排放标准值如下表所示。
恶臭物质在空气中浓度小于嗅觉阀值时，感觉不到臭味；空气中模拟过渡等于嗅觉阀值时，勉强可感到臭味。根据类似污水厂相关资料及类似工程经验，恶臭污染物的组成主要为硫化氢及氨，另外含有甲硫醇、三甲基胺等，以上恶臭物质的嗅阀值如下表所示。
根据美国纳德提出的从“无气味”到“臭气强度等级”分为五级，具体分级法见下表：
臭味强度等级 无气味 轻微感到有气味 明显感到有气味 感到有强烈气味 无法忍受的强气味
恶臭强度范围(m) 提升泵房 沉砂池 膜格栅池 生物池 污泥池 脱水机房 综合
从恶臭影响范围及程度分析，结合本项目平面布置，细格栅、曝气沉砂池、膜格栅、调节池、生化池缺氧区和厌氧区、污泥浓缩池的恶臭强度较大，因此，这些处理构筑物需考虑除臭。另外，由于厂区西侧有一处居民公寓，考虑卫生防护距离要求，对靠近居民公寓膜池也进行加盖除臭。
常见的除臭方法主要有：化学吸附法、活性炭吸附法、臭氧处理法、生物除臭法、植物液除臭法等。
化学吸收是指在吸收过程中发生化学反应，使有害气态组分变成液态或使无害的气体。现使用最为成熟和广泛的工业设备是填料塔，特别是逆流填料塔。填料塔是一种筒体内装有环形、波纹形、空心球形等形状的填料，吸收剂自塔顶向下喷淋于填料上，气体沿填料间隙上升，通过气液接触使有害物质被吸收的净化设备。如图 1-20所示。
优点：通过选用不同的溶液和溶剂，可吸收不同的有害气体，应用范围广。对于废气流量大、成分比较简单的气体效果明显。
缺点：净化效率不高，吸收液排放会造成二次污染，需要进行处理。设备运行需定期投药剂，运行费用高。
由于固定表面上存在着分子引力或化学键力，能吸附分子并使其浓集在固定表面上的现象叫吸附。其中固定物质为吸附剂，被吸附的物质为吸附质。常用的吸附剂有：活性炭、沸石分子筛、活性氧化铝等。物理吸附法实例照片如下图所示。
优点：可吸收不同的有害气体，应用范围最广。对于废气成分比较复杂的气体效果明显，恶臭分子去除率高。
离子氧是氧的高能态存在形式。离子氧可由氧分子（O2）吸收放电的能量生成。高浓度的离子氧可生成氧群团。离子氧和离子氧群团具有极强的氧化能力和分解能力。其氧化能力是氧气的上千倍，可以将氨、硫化氢、硫醇类、VOCS等和其他产生恶臭异味的污染物在常温常压下迅速氧化。等离子体法实例如下图所示。
利用植物提取液中含有反应活性很高的功能团，如生物碱，萜类化合物，具有香味，经过提取、复配，雾化形成气态分布在废气中，在气态分子表面，形成极大的表面能，该表面能可吸附废气中的臭气分子，并与臭气分子发生分解、聚合、取代、置换、加成和氧化反应等作用，促使臭气分子改变原有分子结构，使之脱臭。反应的最终产物为无害无臭的分子，如氮气、水等。植物提取液喷淋法如下图所示。
利用微生物的代谢活动降解VOCS和恶臭物质，使之氧化为最终产物，从而达到无臭化、无害化的目的。生物法治理技术包括：土壤法、生物滤床等，生物除臭对有机C、S、N的去除的机理如下：去除有机营养物：
化学吸收 对硫化氢、氨等无机气体效果好，对VOCS气体效果差 化学稳定性差的气体 中等 较高
物理吸附 对硫化氢、氨等无机气体效果好， 对VOCS气体效果好 使用广泛 较低 很高
等离子活性氧 对硫化氢、氨等无机气体效果。