污水处理厂深度处理改造(一级-)可行性研究报告.doc

XX市XX污水处理厂
深度处理改造（一级A）工程

可行性研究报告

XXXXXX设计研究院
XXXX环保设备有限公司

25

目录
前言 1
第一章 评估依据 2
1.1 评估范围和内容 2
1.1.1 评估范围 2
1.1.2 评估内容 2
1.2 评估依据 3
1.2.1 法律法规和产业政策 3
1.2.2 节能标准及设计规范 4
1.2.3 终端用能产品能效标准 6
1.2.4 其他资料 7
1.3 评估方法 8
第二章 项目概况介绍 9
2.1 项目建设单位概况 9
2.1.1 建设单位名称 9
2.1.2 建设单位概况 9
2.2 项目基本情况 9
2.2.1 项目名称 9
2.2.2 项目位置 9
2.2.3 项目背景 9
2.2.4 项目性质 10
2.2.5 项目建设内容和规模 11
2.2.6 工艺流程 11
2.2.7 主要经济技术指标 11
2.2.8 项目投资及资金筹措 12
2.2.9 项目建设周期 13
2.3 项目用能情况 13
2.3.1 主要供、用能设备的选择 13
2.3.2 能源消耗的种类和数量 22
2.4 项目所在地能源供应及消费情况 27
第三章 项目建设方案节能评估 29
3.1 项目选址、总平面布置节能评估 29
3.1.1 项目选址评估 29
3.1.2 总平面布置评估 29
3.2 建筑设计节能评估 30
3.2.1 建设内容 30
3.2.2 建筑构造 32
3.2.3 节能设计 34
3.3 工艺流程、技术方案节能评估 37
3.4 主要用能工艺和工序节能评估 49
3.5 主要耗能设备节能评估 51
3.5.1 选择设备依据 51
3.5.2 主要生产设备 51
3.6 辅助生产和附属生产设施节能评估 52
3.6.1 给排水 52
3.6.2 暖通空调 53
3.6.3 电力 54
3.7 本章评估小结 56
第四章 节能措施评估 57
4.1 节能技术措施概述 57
4.1.1 工艺部分 57
4.1.2 建筑部分 59
4.1.3 给排水部分 61
4.1.4 暖通空调 62
4.1.5 电气部分 63
4.2 节能管理措施评估 63
4.2.1 能源管理网和能源计量机构设置 63
4.2.2 能源计量器具的配备 64
4.3 单项节能工程 64
4.3.1 污水源热泵系统的特点 64
4.3.2 设备选型 67
4.3.3 单项节能量计算 68
4.3.4 投资估算 69
4.3.5 单项节能工程的可行性 70
4.4 能评阶段节能措施评估 70
4.5 节能措施效果评估 71
4.5.1 工艺部分节能效果评估 71
4.5.2 建筑部分节能效果评估 72
4.5.3 给排水部分节能效果评估 73
4.5.4 暖通空调节能效果评估 73
4.5.5 电气工程节能效果评估 73
4.6 本章评估小结 73
第五章 项目能源利用状况核算 75
5.1 节能评估前项目能源利用情况 75
5.2 能评后项目能源利用情况 75
5.2.1 电力消费核算 75
5.2.2 水消费核算 75
5.2.3 汇总 75
5.3 本章评估小结 76
第六章 项目能源消费及能效水平评估 77
6.1 项目对所在地能源消费增量的影响评估 77
6.2 项目对所在地完成节能目标的影响评估 78
6.3 项目能源供应条件及落实情况 79
6.4 项目能效水平评估 79
6.5 本章评估小结 80
第七章 结论 81
附录 83
附件1：主要设备用能一览表 83
附件2：项目能量平衡表 88
附件3：项目能源网络图 89
附件4：总平面布置图 90
附件5：水利高程图 91

第一章申报单位及项目概况
1.1项目申报单位概况
1.1.1项目名称
本项目名称为：XX市城市污水处理厂西厂一级A改造工程
1.1.2业主单位
XXXXXX水务有限公司
公司的介绍：
公司致力于XX城市污水治理，始终贯穿“高起点、高标准、高质量、创一流”的经营理念，凝聚人才、技术领先、科学管理，打造了XX区污水处理精品工程。
XXXXXX水务有限公司于×年承建XX污水处理厂工程，自×年×月开工以来，克服了缺口资金大、工作紧、任务重等各项实际困难，按期完成施工任务，×年×月试运行一次通过，于同年×月经XX省环境保厅组织专家进行“三同时”验收，各项指标达到《城镇污水厂污染物排放标准》要求的一级B排放标准。
1.1.3项目投资
本项目为污水处理厂（一级A）改造工程，本工程总投资为××万元。
其中：
改造深度处理工艺设施投资： ××万元
二类费用： ××万元
预备费用： ××万元
流动资金： ××万元
1.2项目概况
1.2.1建设背景
1.2.2建设地点
污水处理厂（一级A）改造工程项目地点为原下XX污水处理西厂内
1.2.3主要建设内容和规模
XX污水处理厂一期工程设计出水标准为一级B（TN除外），根据政策要求，提标改造工程出水水质按照《城镇污水处理厂污染物排放标准》中最高要求一级A排放标准实施。
XX污水处理厂于×年×月建成投产，一期设计规模为4.0万吨/天，由于运行时间较短，处理水量尚未达到设计要求，随着地区排水管网的不断完善，污水水量逐渐增加，预计进水量将达到设计进水负荷，一级A改造工程设计规模处理量为4.0万吨/天。
表1-1改造出水水质 单位mg/L
编号
项目
单位
原一级B出水水质
改造出水水质
改造去除率
1
BOD5
mg/L
20
≤10
50％
2
COD
mg/L
60
≤50
16.7％
3
SS
mg/L
20
≤10
50％
4
NH4+-N
mg/L
18
≤5
72％
5
TN
mg/L
20
≤15
25％
6
总磷TP
mg/L
1.5
≤0.5
66.7％
一期工程出水水质参考《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级B标准，而总氮并未列入出水标准，在一级A标准中对总氮有了明确的规定，为了在工艺选择设计过程中，明确设计参数，对一期工程二级出水总氮进行分析。
一期工程生化部分采用CASS工艺，根据一期工程工艺设计参数，CASS工艺有脱氮功能设计，总氮的去除率应在50%左右，二级出水总氮应在20mg/l左右，参考相同工艺城镇污水处理厂实际运行状况，二级出水总氮以25mg/l计。
1.3污水处理现状
XX区现在有污水处理厂二座，西厂于×年×月建成投产，主体工艺采用CASS工艺，设计处理能力为4.0万吨/天。原设计的进出水水质如下：
表1-2 污水处理厂原设计进出水水质一览表
序号
指标
进水水质mg/L
出水水质mg/L
1
BOD5

≤20
2
COD

≤60
3
SS

≤20
4
NN4-N

≤15
5
TN

20
6
TP

≤1.5
XX区污水处理厂的工艺流程图如下：

粗格栅
细细格栅
旋流沉砂池
CASS池
消消毒池
污泥泵房
污泥浓缩脱水机房
泥饼外运
进水
进水泵房
出水

图1-1 工艺流程图
1.4编制依据
1、关于印发《淮河、海河、辽河、巢湖、滇池、黄河中上游等重点流域水污染防治规划（2006-2010年）》的通知（环发［2008］15号）
环境保护部、发展改革委、水利部、住房和城乡建设部20084月
2、关于加强河流污染防治工作的通知（环发［2007］201号）
国家环境保护部2007年12月
3、关于转发国家环保总局等七部委《关于加强河流污染防治工作的通知》的通知（冀环控［2008］123号）
XX省环保局等七部委2008年2月
4、关于贯彻国务院办公厅转发国家环保总局等部门关于加强重点湖泊水环境保护工作意见的通知（冀环控［2008］132号）
XX省环境保护局等七厅局2008年3月
5、XX省人民政府关于推进节能减排工作的意见（冀政［2008］11号）
XX省人民政府2008年2月
6、《XX市XX区污水处理工程建设项目环境影响报告表》
国家环境保护总局2005年7月
7、《XX市XX区污水处理工程初步设计》
8、《XX省XX市XX区集中供热改（扩）建工程 可行性研究报告》
9、《XX市XX区玉带山产业园区控制性详细规划说明书》
1.5编制原则
1、按照国家和XX省所下发的提标改造要求，彻底提升XX污水处理厂的出水水质，以减少对下游水体的污染。
2、结合城市总体规划，充分结合污水处理厂现有设施，发挥建设项目的社会、环境、经济效益。
3、采用高效节能、先进可靠的工艺，减少基建投资和日常运行费用，降低对周围生态环境的不利影响。
4、选择国内外先进、可靠、高效、运行管理方便、维修简便的生态和水处理专用设备。
5、采用先进的自动控制技术，做到技术可靠，经济合理。
6、通过多方案的技术经济比较，选择满足出水水质要求并且能适应当地条件、节约能耗、降低成本的处理工艺，充分发挥项目的社会、经济和环境效益。
1.6编制范围
本项目申请报告编制范围为XX污水处理厂提标改造(一级A)深度处理，通过对浓度处理工程的技术性、经济性比较分析，提出本项目的申请报告。主要包括：
1、建设污水处理厂提标改造深度处理工艺设施；
1.7设计规范标准
1、《室外排水设计规范》GB50014-2006
2、《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002
3、《室外给水设计规范》GB50013-2006
4、《城市污水再生利用 分类》GB/T18919-2002
5、《城市污水再生利用 景观环境用水水质》GB/T18921-2002
6、《污水再生利用工程设计规范》GB50335-2002
7、《城市污水处理工程项目建设标准》(2001年修订)
8、《工业企业总平面设计规范》GB50187-93
9、《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》CJJ31-89
10、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
11、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
12、《混凝土结构设计规范》GB20010-2002
13、《建筑抗震设计规范》GB20011-2001
14、《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB50069-2002
15、《给水排水工程管道结构设计规范》GB50332-2002
16、《地下工程防水技术规范》GB50108-2001
17、《构筑物抗震设计规范》GB50191-93
18、《中国地震动参数区划图》GB18306-2001
19、《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2004
20、《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》CECS138:2002
21、《地基与基础工程质量验收规范》GB50202-2002
22、《砌体工程施工质量验收规范》GB50203-2002
23、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002
24、《地下防水工程质量验收规范》GB50208-2001
25、《给水排水构筑物工程施工及验收规范》GBJ141-90
26、《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2003
27、《建筑与市政降水工程技术规范》JGJ111-98
28、《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002
29、《钢筋焊接及验收规程》JGJ18-2003
30、《3~110kV高压配电装置设计规范》GB50060-1992
31、《10kV及以下变电所设计规范》GB50053-1994
32、《低压配电设计规范》GB50054-1995
33、《供配电系统设计规范》GB50052-1995
34、《系统接地的型式及安全技术要求》GB14050-1993
35、《建筑物防雷设计规范》（2000年版）GB50057-1994
36、《工业企业照明设计标准》GB50034-2004
37、《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007
38、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004
39、《电设备电磁兼容性要求》GB/T18268-2000
40、《雷电电磁脉冲防护》GB/T19271-2003
41、《电力装置的电测量仪表装置设计规范》GB/T50063-2008
42、《民用建筑电气设计技术规范》JGJ/T16-2008
43、《城市区域环境噪声标准》GB3096-93
44、《工业企业噪声控制设计规范》GBJ87-85
45、《恶臭污染物排放标准》GB14554-93
46、《农用污泥中污染物控制标准》GB4248-84
47、《建筑设计防火规范》GB50016-2006

第二章改造工程方案论证
2.1提标改造需要解决的问题
2.1.1增加处理措施，着重进行脱氮
根据贵方提出的出水情况改造，在工程中应着重考虑总氮的去除问题，增加脱氮设施，保证出水总氮达标。
此外，在脱氮过程中应考虑碳源问题，由于生物脱氮系统通过加碳源为电子供体，利用原污水中的基质作为反硝化的电子受体。由于在二级处理过程中，可作为碳源利用的有机物已经被最大程度地去除，因此需外加碳源才能保证反硝化进行。常用外加碳源有：甲醇、乙酸盐等。其中乙酸钠适应性强、效果好，价格高；甲醇适应期长、价格低，故此次设计采用甲醇为碳源。
2.1.2去除有机物和总磷
二级处理出水中的有机物主要为溶解性有有机物和悬浮性的有机物。对于溶解性有有机物可以在反硝化脱氮时作为碳源消耗掉；对于悬浮的有机物可以通过截留和吸附作用得以去除。
为保证改造后能达到稳定的出水标准，本工程拟采用同步沉淀工艺和后沉淀工艺结合的工艺，分别在好氧池出水区及曝气生物滤池后投加化学药剂，进行化学除磷。
2.1.3增加设施，保证悬浮物达标
深度处理设计进水的悬浮物为20mg/l，出水要求降到10 mg/l以下。为了进一步去除二级处理出水中的污染物质，应增加处理设施，去除出水中的固体物质、TP和浊度，保障出水水质。
2.1.4减少升级改造的占地面积
由于XX污水处理工工程一期设计规划时未考虑升级改造的要求，因此厂区可利用的空闲场地较少。在增加必要的处理构筑物的同时，应考虑工艺的占地情况，来减少新增用地，避免进行征地。
本次改造主体工艺应采用生物处理技术与物化过虑技术相结合的工艺路线，在生物处理部分对COD、BOD、氨氮、总氮、总磷进行最大程度的去除，采用过虑工艺对悬浮物进行去除，同时应考虑加药除磷。
2.2深度处理技术工艺介绍
目前现在技术通常采用对二级出水深度处理的方法进行深度处理，可供选择的工艺有物化和生化两大类。一般二级出水的总氮多以溶解性硝酸盐氮和氨氮方式存在，混凝、沉淀、过滤对去除率极为有限，因此必须采用生物处理方法才能去除。从本工程的实际情况出发，考虑到原水的特点、污染物的类型及含量、回用的场合和要求，兼顾投资、运行费、工艺的可靠性、场地情况等方面的因素，直接采用物化方法可行性稍差。
深度处理能否采用生物处理方法，主要取决于污水在生物过程中自身营养能否平衡，相关的指标能否达到要求，还需对进水水质进行分析。通过对设计水质进行分析，才可得知深度处理是否可采用生物处理工艺。
2.2.1曝气生物滤池工艺
曝气生物滤池是一种新型高负荷淹没式三相分离器，它兼有活性污泥法和生物膜法两者优点。生物浓度高，有机物负荷高，水力负荷高，水力停留时间短，占地面积小，有机物、悬浮物、氨氮去除效能高。目前市场上有三种形式的曝气生物滤池，分别为法国OTV公司开发的Biocarbone，法国得利满公司开发的Biofor和丹麦克鲁格公司开发的Biostyr。填料作为曝气生物滤池的核心组成部分，影响着该工艺的处理效果和运行控制，选择合适的填料对曝气生物滤池的推广和应用意义非常大。填料选择考虑的因素有：生物膜附着容易，表面必须粗糙及多孔，同时具有较大的比表面积；密度适中，既考虑反冲沅容易，又不至于跑料；形状规则，尺寸均一，使之可以在滤料间形成均一的流速，最好以球形为佳；化学和生物稳定性好，对微生物无害和抑制作用；滤料表面电性以带正电和亲水性为好；水流流态良好，有利于发挥传质效应；空隙率大，阻力小，强度大，经久耐用；货源充足，价格较便宜。曝气生物滤池将作为本研究报告中比选方案之一。
曝气生物滤池技术地推广应用并不是偶然的，是社会发展的必然结果。随着环保技术的发展和人们对环境质量要求的提高，世界各国相继推出了更为严格的城市污水和工业废水的排放标准，标准中不仅对出水中的COD、BOD5提出了更严格的要求，而且对二级出水中氮和磷提出了明确的指标。这样必须在传统工艺的基础上增加深度处理或对原有工艺进行改造。由于受到原在处理场地的限制，要求新的处理工艺必须具有占地小、处理效率高、能满足脱磷除氮要求等特点，由此曝气生物滤池应运而生。
曝气生物滤池的最大特点是使用了一种新型粒状滤料，在其表面生长在生物膜。通过对滤料表面的电镜照片观察，在滤池中存在种群丰富，结构完整，功能稳定的生态系统。污水自下向上流过滤料，池底则提供曝气，使废水中的有机物得到吸附、截留与生物分解，定期地利用处理后出水进行反冲洗，排除增殖的活性污泥。由于曝气生物滤池独特的设计和全新运行方式，在同一个池中既有好氧区、又有缺氧区，可以在COD得到降解的同时对污水的NH3-N实现硝化和反硝化。
对于难生物降解的废水，曝气生物滤池的微生物黏附在颗粒填料表面，可接种和驯化特殊菌种，提高难降解废水的处理效果。另外，由于大量的微生物生长在粒状填料粗糙多孔的表面，微生物不会流失，即使长时间不运转也能保持其菌种。这样，使其运行管理非常简单。另外，曝气生物滤池的粒状填料对微生物有富集作用，即使在处理低浓度废水时仍能具有较高的去除率，而且挂摸埋单短，使系统能够很快进入正常运行状态。
曝气生物滤池特点
曝气生物滤池能够作为活性污泥法与常规的接触氧化法的革新替代技术，与国内现有的技术相比，它具有以下特点：
1）陶粒填料比表面积大，易挂摸，保证了单位容积滤池中有较高的生物量。
2）为提高氨氮的去除率，曝气生物滤池采用的气水比为3：1 。
3）抗冲击负荷能力强，对生活污水水质、水量变化有较强的适应性，运行稳定性好。
4）曝气生物滤池结构设计合理，采用气水联合反冲洗，可在较低的冲洗强度下，获得较好的冲洗效果，可使生物滤池长期保持理想的运行效果。
5）生物膜含水率低，不会发生污泥膨胀，运行管理较方便。
6）曝气生物滤池内填料经久耐用，由于使用了新型粒状填料，有高效切割气泡的能力，所以曝气量为普通生物处理的1/2；并且由于处理流程简化，因而能源消耗与设备维护费用较低，并可实现微机控制。
7）占地面积小：其池容积和占地面积只是常规二级生物处理的1/5左右，不需要二沉池。
8）脱碳、硝化、反硝化均在同一反应器内完成，运行管理简便。
曝气生物滤池出水进入高效过滤池后自上向下流过滤层，使水中残留的悬浮物得以附着，以去除原水在曝气生物滤池后的残留絮体和杂质，从而达到降低浊度的目的。滤池的配水系统位于滤池底部，其作用是，过滤时均匀收集过滤水，反冲洗时均匀分布冲洗水。
该滤池滤料直径小，具有比表面积大等优点，增加了水中杂质颗粒与滤料的接触机会和滤料的吸附能力，从而提高了过滤效率和截污容量。同时该快滤池还具有过滤速度快、出水水质好、占地面积小及操作稳定简单等优点。
当滤层被污染需清洗再生时，应用空气冲洗滤料上的污泥，然后用水反冲洗使污泥排除。用气水联合反冲的形式可达到较好的冲洗效果，从而延长过滤周期，提高过滤水水质；且因降低反冲洗强度而节约冲洗水量。冲洗后可有效地恢复滤池的过滤性能，保证污水的处理效果。
采用此工艺方案，将带来如下效果：
● 处理能力大
● 高度集成化水处理技术
① 高性能生物滤池，除碳去氮
② 各处理工艺均拥有超过一百个工程案例
● 集成化处理系统的作用
① 节省厂区用地
② 除臭味、去噪音及肉眼可见污物
2.2.2 MBR工艺
MBR法是可以用于低浓度污水处理的新型活性污泥法。MBR是指将超、微滤膜分离技术与污水处理中的生物反应器相结合而成的一种新的污水处理装置。除磷脱氮功能是工艺设计的核心部分，膜系统的合理设计是稳定运行的关键。总水力停留时间一般为1.0~12.0小时，污泥负荷一般为0.06~0.12kgBOD5/(kgMLSS.d)，泥龄25~40d这种反应器综合了膜处理技术和生物处理技术带来的优点。超、微滤膜组件作为泥水分离单元，可以完全取代二次沉淀池。超、微滤膜截留活性污泥混合液中微生物絮体和较大分子有机物，使之停留在反应器内，使反应器内获得高生物浓度，并延长有机固体停留时间，极大地提高了微生物对有机物的氧化率。同时，经超、微滤膜处理后，出水质量高，可以直接用于非饮用水回用。系统具有较高的抗冲击能力，实际应用前景广阔。
膜的高效截留作用，将全部细菌及悬浮物截流在曝气池中，特别是可以有交截留增殖速度缓慢的硝化菌，使硝化反应顺利进行，在效去除氨氮；同时也可以截留难于降解的大分子有机物，延长其在反应器中的停留时间，使之得到最大限度的降解。膜组件下部设置有连续式的充气装置，定时吹扫抖动膜片，以缓解膜组件周边的污泥浓度累积。通过膜区回流泵将截留下来的微生物根据需要送至生化区，从而可以根据水质的变化，控制各段的生物负荷与生物活性，以确保生化降解的顺利进行。并可定期排出剩余污泥。经过膜分离后的产水，清澈透明，其中的污染物质含量较低（COD≤50mg/L，NH3-N≤1 mg/L），可以直接回用于冷却循环水的补水系统。
MBR技术具有许多传统生物处理技术无法比拟的明显优势：
1）高品质的出水
采用膜生物反应器技术处理后的污水，其COD可达50 mg/l以下，BOD可达5 mg/l以下，NH3-N接近于0，可以直接回用于冷却循环水、生活杂用水等方面，这是一般传统工艺很难达到的。高品质的出水，可以直接回用，从而有效减少后续处理工艺，降低投资和运行费用。
由于采用膜分离（膜孔径在0.1~0.4μm之间）可以将活性污泥全部截流在曝气池内实现生物富集，并进而实现生物的共代谢作用，从而大大提高对难降解有机物的去除率，其COD去除率可达98%以上；
由于膜分离作用，可以有效控制泥龄。因此可以使世代周期较长的硝化细菌得到有效地繁殖，从而大大提高污水中NH3-N的去除率，可达95% 以上；
由于采用膜分离，因此可以获得清澈优质的回用水。经膜生物反应器处理后的出水，其浊度可以达到0.1NTU以下，SDI值小于3，可以直接作为鈉滤或反渗透的进水，为污水资源化、经济可持续发展，提供了可能。
2）节省占地
由于膜生物反应器工艺采用一个处理构筑物替代了传统污水处理工艺的多个构筑物，因此大大减少了对土地的占用；
由于膜生物反应器工艺采用膜分离，因此其中的MLSS浓度为传统工艺的3~5倍，可达6000~20000mg/l。因此，在处理相同的污水时，较传统工艺效率更高，构筑物尺寸更小，占地更小。
3）抗冲击负荷能力强
膜生物反应器具有较强的抗冲击负荷能力。
由于膜生物反应器中活性污泥浓度较高，为传统工艺的3~5倍，微生物种群丰富，生物链完备，因此其抗冲击负荷的能力较强。
由于采用膜分离，实现了污泥龄与水力停留时间分离，可根据来水水质水量变化情况，人为控制污泥浓度，进而控制系统的容积负荷，以保证稳定的出水水质。
4）易于扩展处理能力
由于膜分离技术具有很强的模块化特征，因此具有放大容易的特点，扩容十分方便。它可以通过在生物处理构筑物内增加出水膜单元、提高污泥浓度等手段，十分方便地实现处理能力的增长。
5）剩余污泥量少
可以效减少污泥后续处置费用，减少对环境的二次污染。由于泥龄长（30天以上），因此剩余污泥产生量少，且十分稳定。大量的工程实践表明，膜生物反应器工艺排放的剩余污泥量仅为传统污水处理工艺的1/3~1/2 。
6）自动化程度高，控制运行稳定
对于含有工业废水的污水处理系统，其稳定运行十分重要，而提高自动化控制水平，减少人为因素干扰，显得尤为重要。
2.2.3 石英砂过滤工艺
石英砂过滤工艺采用了较粗、较厚的均匀颗粒的石英砂滤层；采用了不使滤层膨胀的气、水同时反冲洗兼有待滤水的表面扫洗；采用了气垫分布空气和专用的长柄滤头进行气、水分配等工艺。它具有出水水质好、滤速高、运行周期长、反冲洗效果好、节能和便于自动化管理等特点。
石英砂过滤器是常用的水质深度净化处理装置，填装天然石英砂，用于去除水中悬浮物，有机物，胶质颗粒，微生物，氯，嗅味及部分重金属离子，改善出水浊度，石英砂过滤池的大小依据水量而定。还要根据原水水质的情况出水水质的要求，可选用单层滤料，双层滤料或多层滤料。
石英砂过滤工艺特点：
滤池是水厂净水工艺中的重要环节，而滤池过滤能力的再生，是滤池稳定高效运行的关键。若采用较好的反冲洗技术，使滤池经常处于最优条件下工作，不仅可以节水、节能，还能提高水质，增大滤层的截污能力，延长工作周期，提高产水量。而滤池过滤能力的再生，就采用了先进的气、水反冲洗兼表面扫洗这一技术。因此滤池的过滤周期比单纯水冲洗的滤池延长了75% 左右，截污水量可提高118% ，而反冲洗水的耗量比单纯水冲洗的滤池可减少40% 以上。滤池在气冲洗时，由于用鼓风机将空气压入滤层，因面从以下几方面改善了滤池的过滤性能：
1）压缩空气的加入增大了滤料表面的剪力，从而使得通常水冲洗时不易剥落的污物在气泡急剧上升的高剪力下得以剥落，从而提高了反冲洗效果。
2）气泡在滤层中运动产生混合后，可使滤料的颗粒不断涡旋扩散，促进了滤层颗粒循环混合，由此得到一个级配较均匀的混合滤层，其孔隙率高于级配滤料的分级滤层，改善了过滤性能，从而提高了滤层的截污能力。
3）压缩空气的加入，气泡在颗粒滤料中爆破，使得滤料颗粒间的碰撞摩擦加剧，在水冲洗时，对滤料颗粒表面的剪切作用也得以充分发挥，加强了水冲清污的效能。
4）气泡在滤层中的运动，减少了水冲洗时滤料颗粒间的相互接触的阻力，使水冲洗强度大大降低，从而节省冲洗的能耗。
5）优质的滤料耐磨损，降低损耗，滤料的补充是微量的，运行费用低。
6）系统自动运行，操作简便。
2.2.4 活性砂滤工艺
活性砂滤器是一种连续过滤的砂滤池，即不需要将砂滤器停止运行就可以清洗砂床。过滤自上而上进行（水向上流经砂床，而砂子慢慢向下移动）。在过滤过程中脏砂在一个清洗容器中清洗，脏物随清洗水一起排出。
1）水路
污水通过进水管（1）进入滤器，通过中心进水管（2）和分配器进入滤床（4）.在上流过程中，水体被砂滤层净化，并经底部溢流堰（5）排出。
2）砂路
当水流上升的同时，过滤砂层连续向下运动，脏砂（6）在底部被吹向顶部，被清洗后再生释放于顶部砂层（7）.
3）气路
砂的循环依靠气提的作用，驱使脏砂和水沿着中心上升管（8）上流。强劲的冲洗使杂质从砂粒中分离出来。在管道顶端空气被释放出来，脏水也排放出来（9），而砂粒沉降在清洗器中。通过气提作用转移的砂子量取决于通过气提作用压缩的空气量的多少。
气省将脏砂从砂滤器底部运送到砂子清洗槽。气流通过在一个长的管道底部充入空气而形成。低密度的砂子/水/空气和周围介质共同导致了该混合物的上升。这是由物理泵原理形成的。
气流在一条垂直的保护管（中心管）中。气流完全浸入到水中，气流的吸入端紧接着滤器底部，而排出端止于清洗器（滤器上端）。压缩空气通过供应管道进入气流室和分配室。气流室中的水将被压缩空气所代替，从而产生了密度小于周围水的空气与水的混合物。周围水的静压力因此强迫气流室中的水向上流动，气流室吸入端产生的吸力足以将气流室的砂和所水混合物提升到上部的砂子清洗器。
当砂子离开气流室排出时，就通过清洗室降落。更小、比重更轻的悬浮固体将被反方向的清洗水清洗掉。
干净的砂子落回到砂床顶端，重新进行过滤过程。脏的清洗水流通过清洗水管道排出，空气扩散到大气中。
4）清洗
清洗装置是砂滤池的关键部件。具有独特的水力我的清洗槽（10）环绕于中心上流气提管路。砂粒进入清洗槽，由少量流经清洗器端口的干净的滤后水进行最后的清洗。清洗后的脏水在清水（11）与脏水（9）的压差作用下被排出反应器（清水液面与清洗水溢流堰相平，而脏水液面与脏水排出管道的顶端相平）。
砂粒清洗器由许多环绕中心保护管的环组成，从而形成“迷宫”的形状。
清洗槽的内外部分集中在支撑支架上，这些支撑支架支持着整个砂粒清洗器。当砂粒通过清洗槽向下运动时，砂粒被反向进入清洗槽的水清洗。清洗水流通过滤池中的滤液与清洗水容器中的液位差形成。液位差近使一个部分滤液在砂粒清洗器中向上运动。
液位差已在砂滤池制造时预先确定。可以通过在清洗水流中放置一根不同长度的管子调节清洗水的流速来调节液位差。清洗水溢流液面与滤液液面差越大，清洗水流就越大。
除了清洗水与滤液水的液位差外，清洗水流也受砂粒循环速率的影响。砂粒循环速率越高，清洗槽中的砂子量越多，对水的阻滞作用更大，清洗水流就越少。但在运行中需要保持一个最小的清洗水流。
活性砂滤器反硝化原理
反硝化反应利用COD将硝酸根还原成N2，反应方程式如下：
5CH3OH+6NO3-→OH-+7H2O+3N2+HCO3-
反硝化细菌是异养性细菌，所以他们依赖于有机物质而生存。它们的营养物是由溶解有机物连同亚硝酸盐、硝酸盐、氢化物组成，并由水中扩散到生物活性层。由此提供的营养物使细菌可以生长、繁殖。新的生物群形成在过滤器细砂上。细菌的代谢产物包括：氮气，二氧化碳、碳酸氢盐和水，这些产物被排除在周围水域中。反硝化细菌的特征如下：
碳源需求：2.5~3.0mgCH3OH/mgNO3-N
污泥产率：0.7~1.3mg/mgN去除
经过特别设计，先配的专用的控制系统，能通过监测流砂的循环，达到恰当投加甲醇，减少浪费，避免出水BOD 招标的目的。
活性砂滤器除磷原理
废水中溶解性PO4-P的去除有两个途径：
吸附进入细胞，成为生物菌的一部分，（达到细胞质重量的3%）；
与Fe3+ ，Al3+ 结合，形成难溶性的FePO4 ，AlPO4 过滤而出，但同时伴生Fe(OH)3污泥产生。
通常运行要求金属离子的摩尔数浓度要大于化学计量系数的比例。在一定的条件下，污泥负荷不超出砂滤的污泥负荷，物化除磷和反硝化过程可以在同一台砂滤中完成。

表2-1 城市二级污水深度处理工艺一览表
序号
工艺
应用情况
占地面积
投资
优缺点
1
曝气生物滤池
在国内外有较多的工程化应用业绩
占地面积适中
适中
优点：有效去除有机物、氨氮、总氮总磷等污染物，有过滤功能；占地面积小，加盖密封容易；耐冲击负荷强，无污泥膨胀，运行稳定可靠；池内填料经久耐用，新型粒状填料有高效切割气泡的能力，曝气量为普通生物处理的1/2；能耗与设备维护费用较低，并可实现微机控制；缺点：处理系统内部自耗水量较大
2
膜生物反应器
在国外有较多工程化应用业绩，而国内相对较少
占地面积适中
大
优点：曝气池池容小；设备布置紧凑，占地面积较常规工艺大大缩小；出水水质高、稳定，对病原体具有很好的去除效果；出水可直接回用于循环补水系统；流程简单；工艺流程自动化程度高。缺点：水处理设备类型较多，完全依靠进口，维护费用高
3
石英砂滤池
应用广泛
占地面积适中
适中
优点：过滤性能好，对悬浮物去除能力强，系统自动运行，操作简便
4
活性砂滤
在国外有较多工程化应用业绩
占地面积小
适中
优点：连续运行，产水量高，过滤性能好，对悬浮物去除能力较强，系统自控程度高
5
混凝-澄清-过滤
有应用，有的工程已通过验收；尤其适宜在大规模给水处理中利用
占地面积大
较少
工艺较成熟，但是除浊度、SS能够达到处理要求外，其余指标如BOD5、COD、氨氮都难以达到处理标准、复杂程度高、厂区卫生条件不好、出水水质较差、自动化程度低，且工艺中涉及到的设备较多，设备调非常费时
6
臭氧-活性炭吸附法
大规模应用较少
占地面积小
较大
处理工艺简单，设备化程度高，但活性炭易饱和，原水水质不好时出水水质保障性差，臭氧发生器耗叫量较大

煤 炭 工 业 石 家 庄 设 计 研 究 院
2.3改造方案比选
2.3.1工艺选择原则
1）从实际出发，解决问题
根据XX污水处理厂的实际运行状况，现有工艺特点、进出水水质变化，结合现有改造经验，选择适合本污水厂的深度处理工艺。
2）经济、安全、可靠
本项目为市政基础设施项目，应尽量减少投资，减轻纳税人的负担。无论任何工艺，工艺达标的安全性是第一位的。在可靠性方面，应谙采用成熟工艺。
3）减少对现在工艺设施的改造
目前原有工艺运转良好，升级改造应减少对现在工艺设施的改造，降低升级改造的投资费用。
4）最大限度降低征地面积
由于本项目为提标改造项目，所占用的土地越少，对现有设施的影响越少，特别是对远期的扩建更加有利。工艺选择应尽量在原有构筑物内进行技术改造，其次是利用现在污水处理厂内空闲地，这些措施可最大限度减少征地。
2.3.2方案一：曝气生物滤池+石英砂过滤工艺
2.3.2.1工艺流程说明
采用通过增加反应器内的微生物浓度的途径对二级出水进行深度处理，向反应器内投加微生物生长的载体即填料，增加微生物的固体停留时间，从而增加单位体积内的微生物量，强化脱氮除磷效果。
主体工艺流程：

污水处理厂出水
中水出水
提升泵房
曝气生物滤池
石英砂滤池
清水池

本工艺流程采用后置反硝化生物滤池工艺，工艺流程说明如下：二沉池出水自流入深度处理提升泵房，经提升泵提升进入曝气生物滤池，曝气生物滤池N硝化区主要对污水中的氨氮进行硝化以及实现剩余有机物的降解，并进一步截留污水中的SS。氨氮在有氧的条件下，通过附着生长在球形多孔陶粒滤料上的硝化菌的氧化作用转化成硝酸盐或亚硝酸盐，硝酸盐和亚硝酸盐进入反硝化生物滤池进行脱除。
曝气生物滤池出水进入石英砂滤池，进一步去除水中的污染物，保证出水水质，为防止微生物繁殖，堵塞滤池，应在滤池进水端设置消毒装置，采用二氧化氯消毒，加氯量为3mg/L 。加氯装置放置于加氯间内。砂滤池反冲洗采取气水联合反冲的方式，反冲洗水同样先排入反冲洗排水缓冲池，再用泵连续、均匀地打入厂区现在的重力流污水管道流入二级处理设施的进水泵房。
由于生物脱氮系统碳源为电子供体，利用污水中的硝酸盐作为反硝化的电子受体。该比值越大，反硝化进行的越快，其比值理论上要求大于3，一般工程中应大于5 。由于本次深度处理工程设计进水的BOD5/TN=1<3，不具备完全生物脱氮条件，因此在生物脱氮时应考虑外部投加碳源。
该工艺具有以下特点：
1）具有有较高的耐水质、水量冲击负荷能力。
2）在曝气生物滤池反硝化部分中采用了粒径为4~6mm的球形多孔陶粒滤料，硝化滤池采用了粒径为3mm~5mm 的滤料，滤池内生长的微生物师大，反硝化和硝化速率高，污染物去除率高，对SS的过滤效果好，出水水质好且稳定。
3）选用天然石英砂作为砂滤池填料，机械性能高，化学性能稳定，过滤周期长，使用寿命长等特点。
4）采用两点加氯措施，出水在清水池中加氯，并利用清水池加氯水反冲洗的石英