【正文】 課程設(shè)計 7 第二章 水質(zhì)設(shè)計水質(zhì)及設(shè)計要求 城市污水處理廠的污水組成中，包括生活污水和工業(yè)廢水。該縣城現(xiàn)日供水總量為 萬 m3/d，其中生活用水量為 萬 m3/d，工業(yè)用水量為 萬 m3/d。 廢水的主要水質(zhì)參數(shù) 根據(jù)該縣城市總體規(guī)劃資料，該縣城現(xiàn)日供水總量為 萬 m3/d。其中生活用水量為 萬 m3/d，工業(yè)用水量為 萬 m3/d。 進入城市污水處理廠的污水組成中，包括生活污水和工業(yè)污水。根據(jù)該縣城市總體規(guī)劃，排水體制將采用雨水、污水分流制排污系統(tǒng)。同時規(guī)劃中還明確提出各工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)污水須經(jīng)內(nèi)部處理并達到國家各行業(yè)污水排放標準后方可排入城市污水系統(tǒng)。確定縣城市污水處理廠的進水水質(zhì)見表： 表 1 進水水質(zhì) CODCr BOD5 SS 氨氮 TP ≤ 550mg/l ≤ 300mg/l ≤ 300mg/l ≤ 50mg/l 2mg/l 廢水處理排放標準 根據(jù)該縣城市總體規(guī)劃，處理后污水用于灌溉農(nóng)田或直接排放至地面水體。根據(jù)中華人民共和國《環(huán)境保護法》、《水污染防治法》、《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》 GB189182021 一級 A 標準，確定該污水處理廠污水處理的最終出水水質(zhì)指標。見表 2。 表 2 出水水質(zhì) CODCr BOD5 SS 氨氮 ≤ 50mg/l ≤ 10mg/l ≤ 10mg/l ≤ 5mg/l 水污染控制工程課程設(shè)計 8 第三章 工藝選擇 工藝比較 城市污水的生物處理技術(shù)是以污水中含有的污染物作為營養(yǎng)源，利用微生物的代謝作用使污染物降解，它是城市污水處理的主要手段，是水資源可持續(xù)發(fā)展的重要保證。城市二級污水處理廠常用的工藝有： SBR法、 A2/O 工藝等等。下面對氧化溝工藝、 SBR 法、 A2/O 工藝三種方案進行比較，以便確定污水的處理工藝。 工藝 氧化溝工藝 SBR工藝 A2/O工藝 優(yōu) 點 ，構(gòu)筑物少，基建費 用??； ，有穩(wěn)定的除 P脫 N功能； 水有很大稀釋作用， 有較強的抗沖擊負； 的有機物； 成量少，污泥不需要消化處理，不需要污泥回流系統(tǒng)。 ； ，占地省，處理成本底； 3. 處理效果好，有穩(wěn)定的除 P脫 N功能； 系統(tǒng)和回流液，不設(shè)專門的二沉池。 ； 程提供堿度； 有機物； 。 缺 點 行，對自動化控制能力要求高； 氧消化穩(wěn)定； 低； 高需要在氧化溝前設(shè)厭氧池。 ，對自動化控制能力要求高； 厭氧消化穩(wěn)定； 率低。 1．回流污泥含有硝酸鹽進入進入?yún)捬鯀^(qū)，對除磷效果有影響； 響； 需要易降解有機物。 水污染控制工程課程設(shè)計 9 氧化溝工藝簡介 氧化溝工藝是我國目前采用較多的污水處理工藝技術(shù)之一，實際上是活性污泥法的一種變型。氧化溝又名氧化渠，因其構(gòu)筑物成封閉狀的溝渠而得名 。氧 化溝工藝屬于懸浮生物處理技術(shù) 。在機理上類似于延時曝氣工藝，常用的氧化溝有卡羅塞（ Carrousel）氧化溝、射流曝氣式氧化溝、交替工作式氧化溝、奧貝爾型（ Orbal）氧化溝、一體氧化溝。 通過曝氣或攪拌作用在廊道中形成 ~的流速，是活性污泥呈懸浮狀態(tài)，在這樣的廊道流速下，混合液在 5~15min 內(nèi)完成一次循環(huán)，而廊道中大量的混合液可以稀釋進水 20~30 倍，廊道中水流雖呈推流式，但過程動力學接近完全混合反應池。當污水離開曝氣區(qū)后，溶解氧濃度降低，有可能發(fā)生反消化反應。在大多數(shù)情況下，氧化溝 系統(tǒng)需要二沉池，但有些場合可以在廊道內(nèi)進行沉淀以完成泥水分離過程。 干燥 水 泥餅 外排 氧化溝工藝流程圖 SBR 法簡介 SBR 法早在 20 世紀初已開發(fā)，由于人工管理繁瑣未予推廣。此法集進水、曝氣、沉淀、出水 在一座池子中完成，常由四個或三個池子構(gòu)成一組， 輪流運轉(zhuǎn)，一池一池地間歇運行，故稱 序批式活性污泥法?，F(xiàn)在又開發(fā)出一些連續(xù)進水連續(xù)出水的改良性 SBR工藝、 CASS 法等。工藝簡單，只有一個反應池，不需二沉池、 回流污泥及設(shè)備，不需設(shè)調(diào)節(jié)池，多數(shù)情況下可省去初沉池，故節(jié)省占地和投資 ，耐沖擊負荷且運行方式靈活，可以從時間上安排曝氣、缺氧和厭氧的不同狀態(tài)，實現(xiàn)除磷 脫氮的目的。但因每個池子都需要設(shè)曝氣和輸配水系統(tǒng)，間歇排水 水頭損失大，池容利用率不理想，太適用于大規(guī)模的城市污水處理廠 。 格柵 提升泵 沉砂池 初沉池 氧化溝 消化池 濃縮 消毒池 二沉池 水污染控制工程課程設(shè)計 10 A2/O 工藝簡介 A2/O 工藝的發(fā)展 1932 年開發(fā)的 Wuhrmann 工藝是最早的脫氮工藝，流程遵循 硝化、反硝化的順序而設(shè)置 。由于反硝化過程需要碳源，而這種后置反硝化工藝是以微生物的內(nèi)源代謝物質(zhì)作為碳源，能量釋放速率很低，因而脫氮速率也很低。此外污水進入系統(tǒng)的第一級就進行好氧反應，能耗太高，如原污水的含氮量較高，會導致好氧池容積太大，致使實際上不能滿足硝化作用的條件，尤其是溫度在 15℃以下時更是如此，在缺氧段。由于微生物死亡釋放出有機氮和氨，其中一些隨水流出，從而減少了系統(tǒng)中總氮的去除。因此該工藝在工程上不實用，但它為以后除氮脫磷工藝的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 A2/O工藝流程圖 通過對以上三種工藝的比較，由于反硝化過程需要碳源，而這種后置反硝化工藝是以微生物的內(nèi)源代謝物質(zhì)作為碳源，能量釋放速率很低，因而脫氮速率也很低。因此該工藝在工程上不實用。氧化溝工藝和 SBR工藝一直是中小型污水處理廠的首選，雖都能達到處理要求，但氧化溝工藝的脫氮除磷效果較 SBR工藝要好。所以選擇氧化溝工藝較適合。 經(jīng)過多年的發(fā)展氧化溝工藝類型很多，根據(jù)該地區(qū)的特點及對污水排放水 質(zhì)的各方面要求，選擇使用工藝較為成熟的Carrousel 氧化溝。 水污染控制工程課程設(shè)計 11 工藝處理方法簡介 氧化溝利用循環(huán)式反應池（ Continuous Loop Reator，簡稱 CLR）作為生物反應器，并使用一種帶方向控制的曝氣和攪動裝置向反應池中的液體傳遞水平速度，從而使其在池中循環(huán)。氧化溝工藝是活性污泥法的一種變型，在水力流態(tài)上不同于傳統(tǒng)的活性污泥法，它是一種首尾相連的循環(huán)流曝氣溝渠。最早的氧化溝是土溝渠，間歇進水，從這一點上來說，氧化溝最早是以序批方式處理污水。 氧化溝一般由溝體、曝氣設(shè)備、 進出水裝置、導流和混合設(shè)備組成，溝體的平面形狀一般呈環(huán)形，圓形或其他形狀，溝端面形狀多為矩形和梯形。 氧化溝法由于具有較長的水力停留時間，較低的有機負荷和較長的污泥齡。因此相比傳統(tǒng)活性污泥法，可以省略調(diào)節(jié)池，初沉池，污泥消化池，有的還可以省略二沉池。氧化溝能保證較好的處理效果，這主要是因為巧妙結(jié)合了 CLR 形式和曝氣裝置特定的定位布置，是式氧化溝具有獨特水力學特征和工作特性。 1) 氧化溝結(jié)合推流和完全混合的特點，有利于克服短流，提高緩沖能力。氧化溝內(nèi)的污水在短期內(nèi)呈推流狀態(tài)，能使入流至少經(jīng)歷一個循環(huán)而避免 短路；在長期內(nèi)，污水呈混合狀態(tài)，及時某個時刻有高濃度和有毒的廢水進入，進入溝內(nèi)的污水也會立即被大量的循環(huán)也所混合西施，因此氧化溝系統(tǒng)又有很輕的耐沖負荷能力。 2) 氧化溝具有明顯的溶解氧濃度梯度，特別適用于硝化－反硝化生物處理工藝。氧化溝從整體上說又是完全混合的，而液體流動卻保持著推流前進，其曝氣裝置是定位的，因此，混合液在曝氣區(qū)內(nèi)溶解氧濃度是上游高，然后沿溝長逐步下降，出現(xiàn)明顯的濃度梯度，到下游區(qū)溶解氧濃度就很低，基本上處于缺氧狀態(tài)。氧化溝設(shè)計可按要求安排好氧區(qū)和缺氧區(qū)實現(xiàn)硝化－反硝化工藝。 3) 氧化 溝溝內(nèi)功率密度的不均勻配備，有利于氧的傳質(zhì)，液體混合和污泥絮凝。 4) 氧化溝的整體功率密度較低，可節(jié)約能源。氧化溝的混合液一旦被加速到溝中的平均流速，對于維持循環(huán)僅需克服沿程和彎道的水頭損失，因而氧化溝可比其他系統(tǒng)以低得多的整體功率密度來維持混合液流動和活性污泥懸浮狀態(tài)。據(jù)國外的一些報道，氧化溝比常規(guī)的活性污泥法能耗降低 20%－ 30%。 5）與其他污水生物處理方法相比，氧化溝具有處理流程簡單，超作管理方便； 水污染控制工程課程設(shè)計 12 出水水質(zhì)好，工藝可靠性強；基建投資省，運行費用低等特點。 工 藝的改良過程大致可以分為四個階段 階段 型式 初期氧化溝 1945 年 Pasveer 教授建造的氧化溝在荷蘭運行，采用溝分進水、曝氣凈化、沉淀和排水四個基本工序。 規(guī)模型和用于處理工業(yè)廢水 增加沉淀池，使曝氣和沉淀分別在兩個區(qū)域進行，可以連續(xù)進水，考慮到了硝化和反硝化。 多樣發(fā)展 隨著氧化溝技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新型的氧化溝，如 DHV公司的 Carrousel2021 型等。 曝氣凈化與污泥的沉淀分離一體化 80 世紀初期，美國最早提出將二沉淀池直接設(shè)置在氧 化溝中的一體氧化溝概念。 曝氣設(shè)備的革新： 近 20年來，污水的除磷脫氮技術(shù)一直是污水處理領(lǐng)域研究開發(fā)和應用的熱點，并已取得了長足進展，氧化溝處理工藝作為城市污水和工業(yè)廢水處理中有較強競爭的二級生物處理技術(shù)已被世界各國廣泛采用。曝氣設(shè)備作為氧化溝處理工藝中最重要的機械設(shè)備，是影響氧化溝處理效率、能耗及穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素之一，其不僅兼有充氧、推動、混合等功能，還決定著氧化溝的占地面積和基建投資。隨著氧化溝處理工藝對曝氣設(shè)備的要求越來越高以及能源的日趨緊張，新型高效低能寶氣設(shè)備的研究已經(jīng)成為推動氧化溝處理技術(shù)發(fā)展 和節(jié)能降耗的重要因素，多年的研究結(jié)果使得曝氣設(shè)備已經(jīng)在和技術(shù)上達到了一個很高的水平，完全可以滿足污水生物處理工藝對曝氣設(shè)備的要求，并且在提高能源利用效率方面也取得了較大進步。 氧化溝脫氮除磷工藝 ： 傳統(tǒng)氧化溝的脫氮，主要是利用溝內(nèi)溶解氧分布的不均勻性，通過合理的設(shè)計，使溝中產(chǎn)生交替循環(huán)的好氧區(qū)和缺氧區(qū)，從而達到脫氮的目的。其最大的優(yōu)點是在不外加碳源的情況下在同一溝中實現(xiàn)有機物和總氮的去除，因此是非常經(jīng)濟的。但在同一溝中好氧區(qū)與缺氧區(qū)各自的體積和溶解氧濃度很難準確地加以控制，因此對除氮的效果是有限的，而對除磷幾 乎不起作用。另外，在傳統(tǒng)的單溝式氧化溝中，微生物在好氧－缺氧－好氧短暫的經(jīng)常性的環(huán)境變化中使硝化菌和反硝化菌群并非總是處于最佳的生長代謝環(huán)境中，由此也影響單位體積構(gòu)筑物的處理能力。 水污染控制工程課程設(shè)計 13 第四章 工藝設(shè)計 構(gòu)筑物設(shè)計及工藝說明 格柵由一組或數(shù)組平行的金屬柵條、塑料齒溝或金屬篩網(wǎng)、框架及相關(guān)裝置組成，傾斜安裝在污水渠道、泵房集水井的進口處或污水處理廠的前端，用來截留污水中較粗大漂浮物和懸浮物。防止阻塞和纏繞水 泵機組、曝氣器、管道閥門、處理構(gòu)筑物配水設(shè)施、進出水口，減少后續(xù)處理產(chǎn)生的浮渣，保證污水處理設(shè)施的正常運行。 本設(shè)計中在泵前設(shè)置兩道中格柵。柵前柵后各設(shè)閘板供格柵檢修時用，每個格柵的渠道內(nèi)設(shè)液位計，控制格柵的運行。 格柵間配有一臺螺旋輸送機輸送柵渣。螺旋格柵壓榨輸送出的柵渣經(jīng)螺旋運輸機送入渣斗，打包外運。 中格柵共有三座，兩座使用，一臺備用。 目前污水泵站主要有以下幾種形式： (1)合建式矩形泵站，裝設(shè)立式泵，自灌式工作臺，