【正文】 課程設(shè)計(jì) 7 第二章 水質(zhì)設(shè)計(jì)水質(zhì)及設(shè)計(jì)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(jìn)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(dá)到國家各行業(yè)污水排放標(biāo)準(zhǔn)后方可排入城市污水系統(tǒng)。確定縣城市污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)見表： 表 1 進(jìn)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(biāo)準(zhǔn) 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(hù)法》、《水污染防治法》、《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 GB189182021 一級 A 標(biāo)準(zhǔn)，確定該污水處理廠污水處理的最終出水水質(zhì)指標(biāo)。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(jì) 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(jìn)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(diǎn) ，構(gòu)筑物少，基建費(fèi) 用??； ，有穩(wěn)定的除 P脫 N功能； 水有很大稀釋作用， 有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)； 的有機(jī)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(jī)物； 。 缺 點(diǎn) 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(jìn)入進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，對除磷效果有影響； 響； 需要易降解有機(jī)物。 水污染控制工程課程設(shè)計(jì) 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(shí)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(jī)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(jìn)水 20~30 倍，廊道中水流雖呈推流式，但過程動力學(xué)接近完全混合反應(yīng)池。當(dāng)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(yīng)。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(jìn)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(jì)初已開發(fā)，由于人工管理繁瑣未予推廣。此法集進(jìn)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(yùn)轉(zhuǎn)，一池一池地間歇運(yùn)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(jìn)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(yīng)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(fù)荷且運(yùn)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(shí)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(jì) 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(jìn)入系統(tǒng)的第一級就進(jìn)行好氧反應(yīng)，能耗太高，如原污水的含氮量較高，會導(dǎo)致好氧池容積太大，致使實(shí)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(jī)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(shí)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(shí)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(dá)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(diǎn)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(jì) 11 工藝處理方法簡介 氧化溝利用循環(huán)式反應(yīng)池（ Continuous Loop Reator，簡稱 CLR）作為生物反應(yīng)器，并使用一種帶方向控制的曝氣和攪動裝置向反應(yīng)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(jìn)水，從這一點(diǎn)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(jìn)出水裝置、導(dǎo)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(jī)負(fù)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?yàn)榍擅罱Y(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(dú)特水力學(xué)特征和工作特性。 1) 氧化溝結(jié)合推流和完全混合的特點(diǎn)，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(jìn)入，進(jìn)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(fù)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(jìn)，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(jì)可按要求安排好氧區(qū)和缺氧區(qū)實(shí)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(bào)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(jì) 12 出水水質(zhì)好，工藝可靠性強(qiáng)；基建投資省，運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)。 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(yùn)行，采用溝分進(jìn)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(jìn)行，可以連續(xù)進(jìn)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(jì)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(yīng)用的熱點(diǎn)，并已取得了長足進(jìn)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(qiáng)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(jī)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(dá)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(jìn)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(jì)，使溝中產(chǎn)生交替循環(huán)的好氧區(qū)和缺氧區(qū)，從而達(dá)到脫氮的目的。其最大的優(yōu)點(diǎn)是在不外加碳源的情況下在同一溝中實(shí)現(xiàn)有機(jī)物和總氮的去除，因此是非常經(jīng)濟(jì)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(zhǔn)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(jì) 13 第四章 工藝設(shè)計(jì) 構(gòu)筑物設(shè)計(jì)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(jìn)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(jī)組、曝氣器、管道閥門、處理構(gòu)筑物配水設(shè)施、進(jìn)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(yùn)行。 本設(shè)計(jì)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(jì)，控制格柵的運(yùn)行。 格柵間配有一臺螺旋輸送機(jī)輸送柵渣。螺旋格柵壓榨輸送出的柵渣經(jīng)螺旋運(yùn)輸機(jī)送入渣斗，打包外運(yùn)。 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，