珠海某海島是珠海市度假旅游生態島，主要的污水屬于典型的酒店生活污水，主要來源于海島居民及游客的日常生活用水，污染物主要為CODCr、BOD5、TN、TP、SS、油脂、表面活性劑等。污水水量與水質隨旅游淡旺季而較有規律的變化，在特定的假日期間，污水量可能迅速上升。酒店污水與市區或大城鎮生活污水的水質比較的主要特點是油脂類和表面活性劑類污染物含量較高，總氮、總磷、COD等污染物濃度也更高。由于本項目位于海島，污水中氯離子濃度也較高，對生物處理系統產生負面作用，對設備腐蝕性強。
1 設計進水、出水水質
見表1。
表1 進出水水質
Tab.1 Water quality of inlet and outlet mg·L-1
2 設計水量
設計規模：500 m3/d。
設計處理污水量：Qd=500 m3/d=20.8 m3/h。
3 處理工藝
針對海島污水獨有的特性，選用的處理工藝為：進水—格柵渠—調節池—厭氧池—缺氧池—好氧池1—好氧池2—好氧池3—沉淀池—消毒—集水池—排放。
(1)適合水質變化及季節特點，保障出水水質質量及淡旺兩季運行穩定：
當水量變化時，可通過調整進水流態，以保證出水優質排放，同時能大大降低運行成本。
方案一工藝:(500 m3/d>污水水量>350 m3/d)進水—格柵渠—調節池—厭氧池—缺氧池—好氧池—沉淀池—消毒—集水池—排放。
方案二工藝:(350 m3/d>污水水量>200 m3/d)：進水—格柵渠—調節池—-缺氧池(充當厭氧池)—好氧池1(充當缺氧池)—好氧池—沉淀池—消毒—集水池—排放。
方案三工藝:(200 m3/d>污水水量>50m3/d)：進水—格柵渠—調節池—-好氧池1(充當厭氧池)——好氧池2(充當缺氧池)——好氧池3—沉淀池—消毒—集水池—排放。
(2)脫氮效果有很好的保障；
(3)后除磷系統對出水總磷有很好的去除。
(4)出水各指標相對較好、穩定達標。
(5)于各單元安裝填料，有利于為各單元高效微生物提供生長載體，同時可以大大減少污泥產生量。
4 處理工藝說明
4.1 預處理(包括除渣、水質水量調節)
市政及廠區內的生活污水經管網匯入污水 處理廠集水井。自該井引出Dn300重力流管道，以4 ‰坡度通向格柵渠。進水管段上設置閥門，以防強降雨初期大量雨水夾雜泥沙涌入污水站。該閥門設在地下室內明顯并易于操作處。
格柵渠與調節池相結合。根據埋地式要求，擬將調節池組合構筑物建成半地下結構，同時需加蓋，便于收集廢氣。
常用的除渣設備有人工格柵、機械格柵、轉鼓式微濾機、水力篩等。人工格柵經濟有效，但清渣勞動強度大，不宜做為主要除渣手段。轉鼓式微濾機水頭損失大，不宜用于重力進水的地下調節池前。水力篩水頭損失也較大，通常用于壓力式進水。機械化設備比較好，可以實現自動化運行。
本方案擬采用“機械格柵”的雙柵串聯除渣方式，自動化運行的中機械格柵(30 mm間隙)除掉大部分雜物，如污水中的塑料袋、果皮等，將雜物翻入專門設置的柵渣箱內，之后設一個約(30 mm間隙)的細機械格柵，截留中機械格柵漏過的少量雜物，如污水中的纖維、毛發等。
調節池用以調節水質、均衡水量，容積可按照HRT=5 h設計。在調節池內設兩臺攪拌器，用于攪拌池內廢水，同時在池內安裝在線水質監測儀器(COD、NH3-N、SS)，于水泵出口安裝一電磁流量計(0~60 m3/h)，用于計量進水流量。
4.2 生化處理過程(改良型A2/O處理工藝)
廢水的生化處理是利用微生物的生命活動過程，以水中溶解性的或膠體性的有機物為基質，在酶的作用下，經過吸附、水解、滲透、氧化、還原等一系列生物化學反應過程，將大分子分解成小分子，將有機物向無機物轉化，最終形成穩定的無害物質，或者以氣態物質從水中逸出，水得以凈化，同時合成新的微生物細胞，并釋放能量。同時伴隨水的酸堿性變化、各種無機鹽濃度變化等。代謝產物有水、二氧化碳、N2、NOx鹽、CH3、NH3、H2S及破碎的細胞絮體。在有機物氧化分解過程中，呈溶解性的有機物首先透過細菌的細胞壁被細菌吸收利用，而固體和膠體有機物先被細菌粘膜吸附，在胞外酶作用下逐步溶解成溶解性物質，然后再滲入細菌細胞內。無論是在好氧還是厭氧狀態，廢水處理裝置內的微生物都是一個具有相當多種類的集群，構成復雜的生態系統。在不同條件下，生態系統是適應這種條件的平衡體，呈現不同的特點和水處理功能，代謝產物也不同。一般而言，生活污水處理先厭氧、然后缺氧、最后好氧，既節省能量、又得到好的水質。
一般認為，當廢水的BOD5/CODCr≧0.3，則該廢水屬于可生化的。生活污水BOD5/CODCr=0.45~0.6，屬于可生化性非常好的。
在當今常規的污水處理方法中，生物化學方法降解有機物是能耗最低的。對于生活污水，通過預處理后，一般需要采用厭氧+缺氧+交替+好氧組合工藝。A2O是Anaeroxic-Anoxic-Oxic的英文縮寫，A2O生物脫氮除磷工藝是傳統活性污泥工藝、生物硝化及反硝化工藝和生物除磷工藝的綜合，本工藝A2O改良型工藝，也是目前技術比較成熟、應用較多的工藝。
工作原理：
生物池通過曝氣裝置、推進器(厭氧段和缺氧段)及回流渠道的布置分成厭氧段、缺氧段、交替段、好氧段。在該工藝流程內，BOD5、SS和以各種形式存在的氮和磷將一一被去除。A2O生物脫氮除磷系統的活性污泥中，菌群主要由硝化菌和反硝化菌、聚磷菌組成。在好氧段，硝化細菌將入流中的氨氮及有機氮氨化成的氨氮，通過生物硝化作用，轉化成硝酸鹽；在缺氧段，反硝化細菌將內回流帶入的硝酸鹽通過生物反硝化作用，轉化成氮氣逸入到大氣中，從而達到脫氮的目的；在厭氧段，聚磷菌釋放磷，并吸收低級脂肪酸等易降解的有機物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通過剩余污泥的排放，將磷除去。工藝特點：
(1)厭氧、缺氧、好氧三種不同的環境條件和種類微生物菌群的有機配合，能同時具有去除有機物、脫氮除磷的功能。
(2)在同時脫氧除磷去除有機物的工藝中，該工藝流程最為簡單，總的水力停留時間也少于同類其他工藝。
(3)在厭氧—缺氧—好氧運行下，絲狀菌不會大量繁殖，SVI一般小于100，不會發生污泥膨脹。
(4)污泥中磷含量高，一般為2.5 %以上。在好氧曝氣技術上，始終追求高效、低能耗的先進方法。目前，鼓風曝氣+橡膠膜片微孔曝氣器構成的曝氣系統是效率最高的。因具有PLC控制手段，使曝氣設備按照工藝要求可靈活變換運行模式，極大地發揮生化系統的生物除C、N、P功能。此外，利用電機變頻變速技術，可以實現鼓風機智能化運行，使系統節能。
眾所周知，污水處理鼓風機運行噪音是嚴重的二次污染源。對于本項目，廠方領導將廠界噪聲標準定在II級，是為周圍的人居環境負責的精神體現。雖然設施以埋地式建造，可以減少地面上的噪聲，但卻不利于操作工、管理者的工作環境。當然，也有諸如水下或水上式渦輪曝氣機、射流曝氣方式，它們所產生的噪音小，但是效率較低。
本項目采用無噪聲鼓風+微孔擴散曝氣系統技術，實現了技術目的，而且更加節能，完全可以滿足本項目噪聲控制要求。由于利用了潛水技術，則無需鼓風機房，非常適合于本工程。該系統采用PLC、變頻器，按照不同條件下所需要的特定運行模式，程序化自動控制曝氣系統運行時間、運行強度，使工程應用與科學原理真正吻合在一起，發揮出最大的科學技術生產力。
為了防止生化除磷效果的不穩定，本項目也考慮了后置除磷方法---微絮凝沉淀法，除磷劑加藥點設在好氧池末端，使藥劑與原水邊流動邊混合，在進入沉淀之前加入少量PAC混凝劑，使Al3+結合PO43-，生成難溶的鹽，在沉淀過程除去，確保出水磷達標。
沉淀池常按水流方向來區分為平流式、豎流式及輻流式等三種。由于本項目規模較小，因此在污泥沉淀方式上，我們選用了豎流式沉淀池。
4.3 深度處理
本設計考慮全部廢水采用紫外線消毒，采用管式紫外線消毒器。經消毒后，出水進入集水井進行臨時儲存，多余出水則溢流至排水計量槽，經過明渠流量計計量后排放。
由于回用水的用水水質對余氯等有要求，因此出水經紫外消毒后仍需過濾后投加次氯酸鈉進行消毒。消毒后的水體儲存至回用水池。
過濾系統選用帶多通閥的壓力式砂濾器，裝填0.4~0.6 mm均質濾料，濾速高、操作靈活、體積小，適合本項目地下室層高。該過濾器反沖洗十分方便：在過濾狀態下，扳動多通閥至相應的檔位，利用過濾泵壓力和出水實施反沖洗，不用另設置反沖泵和水源；3~5 min反沖后，先將閥柄扳到漂洗檔位，漂洗半分鐘，閥柄扳回到過濾位即可。反沖后的水排到調節池。
回用水池水體具有自動補充功能，用回用水池液位計自動控制，當回用水池內液位低于設定的液位時，則集水井送往回用水池的提升泵自動開啟，則濾后水流向消毒池先進行消毒，隨后進回用水池，當至回用水池高液位時，集水井送往回用水池的提升泵自動關閉。回用部分在余氯儀、PLC、變頻泵自動控制下加入消毒劑，經混合、接觸反應后，進入回用水池儲存備用，消毒過程除滅活水中活性細菌等微生物外，還需保證余氯濃度，以使回用水具有一定的持續消毒能力。本設計消毒劑使用常見的次氯酸鈉溶液，經濟實用、安全，投加設備簡捷。
4.4 回用水供水
以常規的變頻供水方式恒壓供水，出口處設置流量計計量瞬間和總的供水量。供水管網由廠方另行規劃建設。
回用水管道的敷設要求、涂刷顏色等，國家規范有明確的要求，須嚴格執行。
上述全部水過濾，可以擴大回用水率至100 %。我們看到不僅廠內綠樹成蔭，更看到周圍社區郁郁蔥蔥。我們處理的的這個淡水，是海島擁有的寶貴資源，達標排放是好事，但將其既用于廠內的綠化、清潔，又將富余的水供給“生態島”周邊社區、用于人居環境的美化，為海島節約自來水，那該是一幅多么和諧美妙的畫卷！
4.5 污泥處理
污泥的處理方法：污泥經過沉淀和消化，含水量減少，由于出水對總TP有較高的要求，因此磷的去除最終的手段還是通過排泥，因此建議增加污泥處理系統。
[污泥來源]該系統的污泥有主要來源是少量好氧生化系統剩余污泥及除磷劑與磷結合成的磷酸鹽。
[污泥性質] 因此，需脫水污泥主要來自于沉淀區的無機物。其中有活性碳粒、硅藻土、黃泥土、除磷劑與磷結合成的磷酸鹽及其它沉渣等。這種泥具有較好的脫水性，如使用廂式壓濾機，干污泥含水率在75%以下而且脫水后的泥不易變質。
[脫水方法與設備] 污泥脫水方法有機械法、自然干化、人工快滲、烘干等，由于機械法效率高、容易操作而采用的比較多。其設備有多種選擇，如廂式壓濾機、帶式壓濾機、螺旋離心機等。考慮到本項目污泥量較少，故我們建議采用廂式壓濾機。
[系統設置] 污泥處理系統由污泥濃縮池集中，靜止濃縮，濃縮時間為8-12小時，脫水后的干泥直接落入污泥周轉箱。周轉箱總容量能儲存五天干泥量(每天約1.3t)，以易于管理。污泥箱5天轉運一次，使用廠內電瓶叉車操作。污泥脫水產生的濾后液就近回流至調節池。
5 工藝過程污染物去除效果預測
見圖1。
圖1 污染物去除效果預測
Fig.1 Forecast of pollutes removal effect
6 運行成本分析
6.1 噸水電費
(1)日運行總電量：351 kW，電費按0.85元計算。(詳見噸水電費分析表)。
(2)日處理水量：500 m3。
(3)噸水電費：351×0.85/500=0.5967元/t。
6.2 噸水人工費
(1)運營人員數量：由于本系統自動化水平較高，因此設為兩班倒，共三名熟練的技術員運行即可；
(2)運營人員待遇：3000元/月；
(3)噸水人工費：3×3000/(500×30)=0.6元/t。
6.3 噸水自來水費
(1)自來水量：由于本項目用水量較少，除磷劑配制使用回水，因此自來水用量主要來自技術員生活用水及少量的沖洗用水，暫按1.5 t/d；
(2)自來水單價：2.5元/t；
(3)噸水自來水費：1.5×2.5/500=0.0075元/t。
6.4 化驗檢測費
(1)化驗藥劑費用：1000元/月(不含設備折舊)；
(2)噸水化驗檢測費：1000/(500×30)=0.0667元/t。
6.5 檢修維護費
(1)檢修維護范圍：主要為定期校正在線監測儀器，定期更換設備的易損易耗件等；
(2)維護保養費：按總投資的0.7 %提取為日常年維護費用，總投資按350萬估算，則年檢修維護費用：E=350×0.7%=2.5萬元。
(3)噸水檢修維護費：25000/(500×365)=0.1370元/t。
6.6 除磷藥劑費
(1)藥劑投加濃度：經我司多年的運行經驗可得，使用聚合氯化鋁作為除磷劑處理效果較好，好氧出水TP濃度以2 mg/L，總出水TP濃度以0.4 mg/L，投加濃度為50 mg/L；
(2)藥劑單價：聚合氯化鋁按2.3元/kg算；
(3)噸水藥劑費用：0.050×2.3=0.115元/m3。
6.7 噸水直接運行成本
E總=0.5967+0.6+0.0075+0.0667+0.1370+0.115=2.123元/噸
7 效益分析
7.1 循環經濟效益
按該島近期回用量每天100 t測算，則年節約自來水為36000m3，其中處理費用與自來水費差價約10.0-1.097-0.05(消毒劑費用)=8.853元/m3，則年節約費用為：31.87萬元。
7.2 減排效益
(1)COD消減量為：
W=Q×(C0–Cj)×365/1000=500×(0.25-0.04)×365/103=38.3 t/a。
(2)NH3-N消減量為：
W=Q×(N0–Nj)×365/1000=500×(0.03-0.008)×365/103=4.015 t/a。
(3)TP消減量為：
W=Q×(P0–Pj)×365/1000=500×(0.0035-0.0004)×365/103=0.566 t/a。
7.3 社會效益
(1)循環經濟、節約用水，響應國家號召，符合國策，降低單位GPD能耗。
(2)減少排污，減少區域污水排放總量和污染物排放總量，符合國家節能減排的目標要求。為地方政府減排目標做出貢獻。具體參見http://www.dongaorq.cn更多相關技術文檔。
(3)樹立企業的良好的環保形象，構建資源環保型企業。
(4)加強回用、減少排污，即減少了超標事故率，有利于企業免受行政處罰，也避免了行政處罰帶來的其它負面影響。
8 結論
(1)采用改良型A2O工藝能適應海島廢水處理，保證出水各項指標達到《廣東省水污染物排放限值》(DB44/26—2001)第二時段一級排放標準限值要求。
(2)根據海島旅游業淡旺季的廢水特性，通過調整進水流態，以保證出水優質排放，同時能大大降低運行成本。
(3)采用無噪聲鼓風+微孔擴散曝氣系統技術，實現了技術目的，而且更加節能，完全可以滿足本項目噪聲控制要求。
