珠海某海岛是珠海市度假旅游生态岛，主要的污水属于典型的酒店生活污水，主要来源于海岛居民及游客的日常生活用水，污染物主要为CODCr、BOD5、TN、TP、SS、油脂、表面活性剂等。污水水量与水质随旅游淡旺季而较有规律的变化，在特定的假日期间，污水量可能迅速上升。酒店污水与市区或大城镇生活污水的水质比较的主要特点是油脂类和表面活性剂类污染物含量较高，总氮、总磷、COD等污染物浓度也更高。由于本项目位于海岛，污水中氯离子浓度也较高，对生物处理系统产生负面作用，对设备腐蚀性强。
1 设计进水、出水水质
见表1。
表1 进出水水质
Tab.1 Water quality of inlet and outlet mg·L-1
2 设计水量
设计规模：500 m3/d。
设计处理污水量：Qd=500 m3/d=20.8 m3/h。
3 处理工艺
针对海岛污水独有的特性，选用的处理工艺为：进水—格栅渠—调节池—厌氧池—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)适合水质变化及季节特点，保障出水水质质量及淡旺两季运行稳定：
当水量变化时，可通过调整进水流态，以保证出水优质排放，同时能大大降低运行成本。
方案一工艺:(500 m3/d>污水水量>350 m3/d)进水—格栅渠—调节池—厌氧池—缺氧池—好氧池—沉淀池—消毒—集水池—排放。
方案二工艺:(350 m3/d>污水水量>200 m3/d)：进水—格栅渠—调节池—-缺氧池(充当厌氧池)—好氧池1(充当缺氧池)—好氧池—沉淀池—消毒—集水池—排放。
方案三工艺:(200 m3/d>污水水量>50m3/d)：进水—格栅渠—调节池—-好氧池1(充当厌氧池)——好氧池2(充当缺氧池)——好氧池3—沉淀池—消毒—集水池—排放。
(2)脱氮效果有很好的保障；
(3)后除磷系统对出水总磷有很好的去除。
(4)出水各指标相对较好、稳定达标。
(5)于各单元安装填料，有利于为各单元高效微生物提供生长载体，同时可以大大减少污泥产生量。
4 处理工艺说明
4.1 预处理(包括除渣、水质水量调节)
市政及厂区内的生活污水经管网汇入污水 处理厂集水井。自该井引出Dn300重力流管道，以4 ‰坡度通向格栅渠。进水管段上设置阀门，以防强降雨初期大量雨水夹杂泥沙涌入污水站。该阀门设在地下室内明显并易于操作处。
格栅渠与调节池相结合。根据埋地式要求，拟将调节池组合构筑物建成半地下结构，同时需加盖，便于收集废气。
常用的除渣设备有人工格栅、机械格栅、转鼓式微滤机、水力筛等。人工格栅经济有效，但清渣劳动强度大，不宜做为主要除渣手段。转鼓式微滤机水头损失大，不宜用于重力进水的地下调节池前。水力筛水头损失也较大，通常用于压力式进水。机械化设备比较好，可以实现自动化运行。
本方案拟采用“机械格栅”的双栅串联除渣方式，自动化运行的中机械格栅(30 mm间隙)除掉大部分杂物，如污水中的塑料袋、果皮等，将杂物翻入专门设置的栅渣箱内，之后设一个约(30 mm间隙)的细机械格栅，截留中机械格栅漏过的少量杂物，如污水中的纤维、毛发等。
调节池用以调节水质、均衡水量，容积可按照HRT=5 h设计。在调节池内设两台搅拌器，用于搅拌池内废水，同时在池内安装在线水质监测仪器(COD、NH3-N、SS)，于水泵出口安装一电磁流量计(0～60 m3/h)，用于计量进水流量。
4.2 生化处理过程(改良型A2/O处理工艺)
废水的生化处理是利用微生物的生命活动过程，以水中溶解性的或胶体性的有机物为基质，在酶的作用下，经过吸附、水解、渗透、氧化、还原等一系列生物化学反应过程，将大分子分解成小分子，将有机物向无机物转化，最终形成稳定的无害物质，或者以气态物质从水中逸出，水得以净化，同时合成新的微生物细胞，并释放能量。同时伴随水的酸碱性变化、各种无机盐浓度变化等。代谢产物有水、二氧化碳、N2、NOx盐、CH3、NH3、H2S及破碎的细胞絮体。在有机物氧化分解过程中，呈溶解性的有机物首先透过细菌的细胞壁被细菌吸收利用，而固体和胶体有机物先被细菌粘膜吸附，在胞外酶作用下逐步溶解成溶解性物质，然后再渗入细菌细胞内。无论是在好氧还是厌氧状态，废水处理装置内的微生物都是一个具有相当多种类的集群，构成复杂的生态系统。在不同条件下，生态系统是适应这种条件的平衡体，呈现不同的特点和水处理功能，代谢产物也不同。一般而言，生活污水处理先厌氧、然后缺氧、最后好氧，既节省能量、又得到好的水质。
一般认为，当废水的BOD5/CODCr≧0.3，则该废水属于可生化的。生活污水BOD5/CODCr=0.45～0.6，属于可生化性非常好的。
在当今常规的污水处理方法中，生物化学方法降解有机物是能耗最低的。对于生活污水，通过预处理后，一般需要采用厌氧+缺氧+交替+好氧组合工艺。A2O是Anaeroxic-Anoxic-Oxic的英文缩写，A2O生物脱氮除磷工艺是传统活性污泥工艺、生物硝化及反硝化工艺和生物除磷工艺的综合，本工艺A2O改良型工艺，也是目前技术比较成熟、应用较多的工艺。
工作原理：
生物池通过曝气装置、推进器(厌氧段和缺氧段)及回流渠道的布置分成厌氧段、缺氧段、交替段、好氧段。在该工艺流程内，BOD5、SS和以各种形式存在的氮和磷将一一被去除。A2O生物脱氮除磷系统的活性污泥中，菌群主要由硝化菌和反硝化菌、聚磷菌组成。在好氧段，硝化细菌将入流中的氨氮及有机氮氨化成的氨氮，通过生物硝化作用，转化成硝酸盐；在缺氧段，反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过生物反硝化作用，转化成氮气逸入到大气中，从而达到脱氮的目的；在厌氧段，聚磷菌释放磷，并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通过剩余污泥的排放，将磷除去。工艺特点：
(1)厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。
(2)在同时脱氧除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。
(3)在厌氧—缺氧—好氧运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。
(4)污泥中磷含量高，一般为2.5 %以上。在好氧曝气技术上，始终追求高效、低能耗的先进方法。目前，鼓风曝气+橡胶膜片微孔曝气器构成的曝气系统是效率最高的。因具有PLC控制手段，使曝气设备按照工艺要求可灵活变换运行模式，极大地发挥生化系统的生物除C、N、P功能。此外，利用电机变频变速技术，可以实现鼓风机智能化运行，使系统节能。
众所周知，污水处理鼓风机运行噪音是严重的二次污染源。对于本项目，厂方领导将厂界噪声标准定在II级，是为周围的人居环境负责的精神体现。虽然设施以埋地式建造，可以减少地面上的噪声，但却不利于操作工、管理者的工作环境。当然，也有诸如水下或水上式涡轮曝气机、射流曝气方式，它们所产生的噪音小，但是效率较低。
本项目采用无噪声鼓风+微孔扩散曝气系统技术，实现了技术目的，而且更加节能，完全可以满足本项目噪声控制要求。由于利用了潜水技术，则无需鼓风机房，非常适合于本工程。该系统采用PLC、变频器，按照不同条件下所需要的特定运行模式，程序化自动控制曝气系统运行时间、运行强度，使工程应用与科学原理真正吻合在一起，发挥出最大的科学技术生产力。
为了防止生化除磷效果的不稳定，本项目也考虑了后置除磷方法---微絮凝沉淀法，除磷剂加药点设在好氧池末端，使药剂与原水边流动边混合，在进入沉淀之前加入少量PAC混凝剂，使Al3+结合PO43-，生成难溶的盐，在沉淀过程除去，确保出水磷达标。
沉淀池常按水流方向来区分为平流式、竖流式及辐流式等三种。由于本项目规模较小，因此在污泥沉淀方式上，我们选用了竖流式沉淀池。
4.3 深度处理
本设计考虑全部废水采用紫外线消毒，采用管式紫外线消毒器。经消毒后，出水进入集水井进行临时储存，多余出水则溢流至排水计量槽，经过明渠流量计计量后排放。
由于回用水的用水水质对余氯等有要求，因此出水经紫外消毒后仍需过滤后投加次氯酸钠进行消毒。消毒后的水体储存至回用水池。
过滤系统选用带多通阀的压力式砂滤器，装填0.4～0.6 mm均质滤料，滤速高、操作灵活、体积小，适合本项目地下室层高。该过滤器反冲洗十分方便：在过滤状态下，扳动多通阀至相应的档位，利用过滤泵压力和出水实施反冲洗，不用另设置反冲泵和水源；3～5 min反冲后，先将阀柄扳到漂洗档位，漂洗半分钟，阀柄扳回到过滤位即可。反冲后的水排到调节池。
回用水池水体具有自动补充功能，用回用水池液位计自动控制，当回用水池内液位低于设定的液位时，则集水井送往回用水池的提升泵自动开启，则滤后水流向消毒池先进行消毒，随后进回用水池，当至回用水池高液位时，集水井送往回用水池的提升泵自动关闭。回用部分在余氯仪、PLC、变频泵自动控制下加入消毒剂，经混合、接触反应后，进入回用水池储存备用，消毒过程除灭活水中活性细菌等微生物外，还需保证余氯浓度，以使回用水具有一定的持续消毒能力。本设计消毒剂使用常见的次氯酸钠溶液，经济实用、安全，投加设备简捷。
4.4 回用水供水
以常规的变频供水方式恒压供水，出口处设置流量计计量瞬间和总的供水量。供水管网由厂方另行规划建设。
回用水管道的敷设要求、涂刷颜色等，国家规范有明确的要求，须严格执行。
上述全部水过滤，可以扩大回用水率至100 %。我们看到不仅厂内绿树成荫，更看到周围社区郁郁葱葱。我们处理的的这个淡水，是海岛拥有的宝贵资源，达标排放是好事，但将其既用于厂内的绿化、清洁，又将富余的水供给“生态岛”周边社区、用于人居环境的美化，为海岛节约自来水，那该是一幅多么和谐美妙的画卷！
4.5 污泥处理
污泥的处理方法：污泥经过沉淀和消化，含水量减少，由于出水对总TP有较高的要求，因此磷的去除最终的手段还是通过排泥，因此建议增加污泥处理系统。
[污泥来源]该系统的污泥有主要来源是少量好氧生化系统剩余污泥及除磷剂与磷结合成的磷酸盐。
[污泥性质] 因此，需脱水污泥主要来自于沉淀区的无机物。其中有活性碳粒、硅藻土、黄泥土、除磷剂与磷结合成的磷酸盐及其它沉渣等。这种泥具有较好的脱水性，如使用厢式压滤机，干污泥含水率在75%以下而且脱水后的泥不易变质。
[脱水方法与设备] 污泥脱水方法有机械法、自然干化、人工快渗、烘干等，由于机械法效率高、容易操作而采用的比较多。其设备有多种选择，如厢式压滤机、带式压滤机、螺旋离心机等。考虑到本项目污泥量较少，故我们建议采用厢式压滤机。
[系统设置] 污泥处理系统由污泥浓缩池集中，静止浓缩，浓缩时间为8-12小时，脱水后的干泥直接落入污泥周转箱。周转箱总容量能储存五天干泥量(每天约1.3t)，以易于管理。污泥箱5天转运一次，使用厂内电瓶叉车操作。污泥脱水产生的滤后液就近回流至调节池。
5 工艺过程污染物去除效果预测
见图1。
图1 污染物去除效果预测
Fig.1 Forecast of pollutes removal effect
6 运行成本分析
6.1 吨水电费
(1)日运行总电量：351 kW，电费按0.85元计算。(详见吨水电费分析表)。
(2)日处理水量：500 m3。
(3)吨水电费：351×0.85/500=0.5967元/t。
6.2 吨水人工费
(1)运营人员数量：由于本系统自动化水平较高，因此设为两班倒，共三名熟练的技术员运行即可；
(2)运营人员待遇：3000元/月；
(3)吨水人工费：3×3000/(500×30)=0.6元/t。
6.3 吨水自来水费
(1)自来水量：由于本项目用水量较少，除磷剂配制使用回水，因此自来水用量主要来自技术员生活用水及少量的冲洗用水，暂按1.5 t/d；
(2)自来水单价：2.5元/t；
(3)吨水自来水费：1.5×2.5/500=0.0075元/t。
6.4 化验检测费
(1)化验药剂费用：1000元/月(不含设备折旧)；
(2)吨水化验检测费：1000/(500×30)=0.0667元/t。
6.5 检修维护费
(1)检修维护范围：主要为定期校正在线监测仪器，定期更换设备的易损易耗件等；
(2)维护保养费：按总投资的0.7 %提取为日常年维护费用，总投资按350万估算，则年检修维护费用：E=350×0.7%=2.5万元。
(3)吨水检修维护费：25000/(500×365)=0.1370元/t。
6.6 除磷药剂费
(1)药剂投加浓度：经我司多年的运行经验可得，使用聚合氯化铝作为除磷剂处理效果较好，好氧出水TP浓度以2 mg/L，总出水TP浓度以0.4 mg/L，投加浓度为50 mg/L；
(2)药剂单价：聚合氯化铝按2.3元/kg算；
(3)吨水药剂费用：0.050×2.3=0.115元/m3。
6.7 吨水直接运行成本
E总=0.5967+0.6+0.0075+0.0667+0.1370+0.115=2.123元/吨
7 效益分析
7.1 循环经济效益
按该岛近期回用量每天100 t测算，则年节约自来水为36000m3，其中处理费用与自来水费差价约10.0-1.097-0.05(消毒剂费用)=8.853元/m3，则年节约费用为：31.87万元。
7.2 减排效益
(1)COD消减量为：
W=Q×(C0–Cj)×365/1000=500×(0.25-0.04)×365/103=38.3 t/a。
(2)NH3-N消减量为：
W=Q×(N0–Nj)×365/1000=500×(0.03-0.008)×365/103=4.015 t/a。
(3)TP消减量为：
W=Q×(P0–Pj)×365/1000=500×(0.0035-0.0004)×365/103=0.566 t/a。
7.3 社会效益
(1)循环经济、节约用水，响应国家号召，符合国策，降低单位GPD能耗。
(2)减少排污，减少区域污水排放总量和污染物排放总量，符合国家节能减排的目标要求。为地方政府减排目标做出贡献。。
(3)树立企业的良好的环保形象，构建资源环保型企业。
(4)加强回用、减少排污，即减少了超标事故率，有利于企业免受行政处罚，也避免了行政处罚带来的其它负面影响。
8 结论
(1)采用改良型A2O工艺能适应海岛废水处理，保证出水各项指标达到《广东省水污染物排放限值》(DB44/26—2001)第二时段一级排放标准限值要求。
(2)根据海岛旅游业淡旺季的废水特性，通过调整进水流态，以保证出水优质排放，同时能大大降低运行成本。
(3)采用无噪声鼓风+微孔扩散曝气系统技术，实现了技术目的，而且更加节能，完全可以满足本项目噪声控制要求。
