【正文】 污染嚴(yán)重，南方城市總?cè)彼康?60%70%是由于水污染造成的；對我國 118 個(gè)大中城市的地下水調(diào)查顯示，有 115 個(gè)城市地下水受到污染，其中重度污染約占 40%。水污染降低了水體的使用功能，加劇了水資源短缺，對我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施帶來了負(fù)面影響。 我國水體污染主要來自兩方面，一是工業(yè)發(fā)展超標(biāo)排放工業(yè)廢水，二是城市化中由于城市污水排放和集中處理設(shè)施嚴(yán)重缺乏，大量生活污水未經(jīng)處 理直接進(jìn)入水體造成環(huán)境污染。工業(yè)廢水近年來經(jīng)過治理雖有所減少，但城市生活污水有增無減，占水質(zhì)污染的 51%以上。據(jù)環(huán)境部門監(jiān)測， 1999 年全國近 80%的生活污水未經(jīng)處理直接進(jìn)入江河湖海，年排污量達(dá) 400 億立方米，造成全國三分之一以上水域受到污染 . 本設(shè)計(jì)為為 xx 市某新建污水處理廠進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)， 設(shè)計(jì)水質(zhì)為 85%生活污水及 15%工業(yè)廢水，設(shè)計(jì)規(guī)模為 70000 dm3 ，出水要求達(dá)到國家二級排放標(biāo)準(zhǔn) 。設(shè)計(jì)采用倒置 AAO 工藝，該工藝流程簡單，運(yùn)行控制方便，占地面積較小，出水水質(zhì)優(yōu)于 二級排放標(biāo)準(zhǔn)，是目前 應(yīng)用較多的工藝。 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)， 我們 將 經(jīng)受一次較為全面、嚴(yán)格的工程設(shè)計(jì)訓(xùn)練， 熟悉污水處理廠工藝 設(shè)計(jì)過程， 了解 現(xiàn)代工程設(shè)計(jì) 計(jì)算 方法，培養(yǎng)分析解決問題的能力，樹立高度的工作責(zé)任感。 2 第一部分 設(shè)計(jì)說明書 第一章 設(shè)計(jì)概論 設(shè)計(jì)任務(wù) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是完成 xx市某污水處理廠倒置 AAO工藝處理城市污水設(shè)計(jì)。工程內(nèi)容包括： ：通過調(diào)研收集資料，確定污水處理工藝方案；進(jìn)行總體布局進(jìn)行、豎向設(shè)計(jì)、廠區(qū)管道布置、廠區(qū)道路及綠化設(shè)計(jì)；完成污水處理廠總平面及高程設(shè) 計(jì)圖。 ：包括 初步設(shè)計(jì) 、設(shè)備選型，圖中應(yīng)有設(shè)備、材料一覽表。 (包括鼓風(fēng)機(jī)房、泵房、加藥間、脫水機(jī)房等 )的設(shè)計(jì)：包括尺寸、面積、層數(shù)的確定；完成設(shè)備選型。 設(shè)計(jì)目的 隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，對環(huán)境保護(hù)的意識越來越強(qiáng)，污水處理率 日益成為城鎮(zhèn)及區(qū)域環(huán)境保護(hù)的重要指標(biāo)。 本設(shè)計(jì)旨在使學(xué)生根據(jù)污水性質(zhì)、排放規(guī)模、現(xiàn)實(shí)的城市條件和排放水域的要求，選擇較適宜的城市污水處理工藝，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)或回用的水質(zhì)要求。 設(shè)計(jì)要求 （ 1） 獨(dú)立思考，獨(dú)立完 成 ； （ 2） 完成主要處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)布置 ； （ 3） 工藝選擇、設(shè)備選型、技術(shù)參數(shù)、性能、詳細(xì)說明 ； 3 （ 4） 提交的成品：設(shè)計(jì)說明書、 高程圖、廠區(qū)平面布置圖、主要構(gòu)筑物（平、剖面 ） 圖 。 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及材料 （ 1） 設(shè)計(jì)規(guī)模： 70000 3m/d . （ 2） 廢水來源：生活污水 85％，生產(chǎn)廢水 15％。 （ 3） 設(shè)計(jì)進(jìn)出水質(zhì)：見下表 水質(zhì)參數(shù) 進(jìn)水水質(zhì) 出水水質(zhì) CODCr(mg/L) 650 100 BOD5(mg/L) 330 20 SS(mg/L) 350 20 氨氮 (mg/L) 30 20 TP(以 P計(jì) ) (mg/L) 6 1 （ 4） 氣象資料 ① 氣溫資料（℃）： 年平均氣溫 11℃ 月平均氣溫 5℃ 年最低氣溫 20℃ 月平均最高氣溫 24℃ 年最高氣溫 35℃ 月平均最低氣溫 5℃ 溫度在 10℃以下的天數(shù) 75d 溫度在 0℃以下的天數(shù) 110d 降雨量 650mm 年蒸發(fā)量 200mm ②常年主導(dǎo)風(fēng)向： WS； （ 5） 地質(zhì)資料 污水處理廠處 ： 土壤性質(zhì) 冰凍深度（ m） 地下水位（在地表下）（ m） 亞粘土 1 7 （ 6） 廠區(qū)規(guī)劃地形圖：廠區(qū)按整平地形考慮。距河 500 米，高差 米。 4 （ 7） 廠區(qū)供電情況及其它問題：就近接入電源， 設(shè) 配電箱即可。 處理程度的計(jì)算 1. BOD5的去除率 0000 20330 ????? 2 .CODcr的去除率 %%100650 100650 ????? 的去除率 %%100350 20350 ????? 出水標(biāo)準(zhǔn)中的氨 氮為 25mg/L，處理水中的總氮設(shè)計(jì)值取 20mg/L，氨 氮的去除率為： %%10030 2030 ????? 的去除率 %%1006 16 ????? 5 第二章 總體設(shè)計(jì) 工藝比較 選擇 1. 處理工藝流程選擇應(yīng)考慮的因素 污水處理廠的工藝流程系指在保證處理水達(dá)到所要求的處理程度的前提下，所采用的污水處理技術(shù)各單元的有機(jī)組合。 在選定處理工藝流程的同時(shí)，還需要考慮各處理單元構(gòu)筑物的形式，兩者互為制約，互為影響。污水處理工藝流程的選定，主要以下列各項(xiàng)因素作為依據(jù)。 ① 污水的處理程度 ； ② 工程造價(jià)與運(yùn)行費(fèi)用 ； ③ 當(dāng)?shù)氐母黜?xiàng)條件 ； ④ 原污水的水量與污水流入工程 。 該污水處理廠日處理能力約 7 萬噸 ,屬于中等 規(guī)模的污水處理廠。按《城市污水處理和污染防治技術(shù)政策》要求推薦， 20萬 t/d 規(guī)模大型污水廠一般采用常規(guī)活性污泥法工藝， 1020 萬 t/d 污水廠可以采用常規(guī)活性污泥法、氧化溝、SBR、 AB 法等工藝，小型污水廠還可以采用生物濾池、水解好氧法工藝等。對脫磷脫氮有要求的城市，應(yīng)采用二級強(qiáng)化處理，如 A2 /O 工藝 、 A/O 工藝 、倒置 AAO工藝、 SBR 及其改良工藝 、 氧化溝工藝 、 以及水解好氧工藝 、 生物濾池工藝等。 由于該設(shè)計(jì)對脫氮除磷有要求故選取二級強(qiáng)化處理?？晒┻x取的工藝： A/O工藝， A2/O 工藝， 倒置 AAO 工藝， SBR 及其改良工藝，氧化溝工藝。 型污水處理廠的除磷脫氮工藝 該污水處理廠要求對原水中的氮、磷有比較好的去除，應(yīng)采用二級強(qiáng)化處理。根據(jù)《城市污水處理和污染防治技術(shù)政策》推薦，以及國內(nèi)外工程實(shí)例和豐富的經(jīng)驗(yàn)，比較成熟的適合中 等 規(guī)模具有除磷、脫氮的工藝有： A2 /O 工藝，A/O 工藝， 倒置 AAO 工藝， SBR 及其改良工藝，氧化溝及其改良工藝。 A/O 工藝、A2 /O 工藝 、倒置 AAO 工藝 、各種氧化溝工藝、 SBR 工藝這些從活性污泥法派生 6 出來的工藝都可以實(shí)現(xiàn)除碳、除氮、除磷 三種流程的組合，都是比較實(shí)用的除磷脫氮工藝。 一 . A2/O處理工藝 (如下圖所示 ) (1) A2/O 處理工藝是 Anaerobic－ Anoxic－ Oxic 的英文縮寫，它是厭氧－缺氧－好氧生物脫氮除磷工藝的簡稱， A2/O 工藝是在厭氧－好氧除磷工藝的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，該工藝同時(shí)具有脫氮除磷的功能。 (2) A2/O工藝的特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)： ① 厭氧、缺氧、好氧三種不同的環(huán)境條件和不同種類的微生物菌群的有機(jī)配合，能同時(shí)具有去除有機(jī)物、脫氮除磷功能； ② 在同時(shí)脫氮除 磷去除有機(jī)物的工藝中，該工藝流程最為簡單，總的水力停留時(shí)間也少于同類其它工藝。 ③ 在厭氧 缺氧 好氧交替運(yùn)行下，絲狀菌不會大量繁殖， SVI一般小于 100，不會發(fā)生污泥膨脹。 ④ 污泥中含磷量高，一般為 %以上。 缺點(diǎn)： ① 除磷效果難于再行提高，污泥增長有一定的限度，不易提高，特別是當(dāng)P/BOD 值高時(shí)更是如此 。 ② 脫氮效果也難于進(jìn)一步提高，內(nèi)循環(huán)量一般以 2Q 為限，不宜太高，否則增加運(yùn)行費(fèi)用。 厭氧 缺氧 好氧 二沉池 內(nèi)回流 污泥回流 圖 1 Ａ 2/Ｏ 工藝流程 7 ③ 對沉淀池要保持一定的濃度的溶解氧，減少停留時(shí)間，防止產(chǎn)生厭氧狀態(tài)和污泥釋放磷的現(xiàn)象出現(xiàn)，但溶解氧濃度也 不宜過高。以防止循環(huán)混合液對缺氧反應(yīng)池的干擾。 二、倒置 AAO 處理工藝 與常規(guī) A2/ O 工藝相比 ,倒置 AAO 工藝省去了混合液內(nèi)回流 ,適當(dāng)加大了污泥回流比 ,其工藝流程如圖 1 所示。 圖 2 倒置 AAO 工藝流程 Fig. 1 Flow chart of inverted AAO process 根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)不同，通過縮短初沉?xí)r間或者取消初沉池來滿足倒置 AAO工藝的需要： 初沉?xí)r間的縮短 ,一方面使得沉砂池出水中的微生物和部分或全部有機(jī)物直接進(jìn)入 生化反應(yīng)系統(tǒng) ,增加了反應(yīng)池進(jìn)水的有機(jī)物總量 ,保證了脫氮除磷新工藝對碳源的需要 ,提高了化反應(yīng)系統(tǒng)對氮、磷的去除效率 。另一方面為微生物提供了良好的棲息場所 ,使系統(tǒng)的生物種類和數(shù)量都大幅度提高。 缺氧池、厭氧池配有攪拌設(shè)備 ,好氧池通過曝 氣維持供氧。 三個(gè)工藝段的作用如下 ： 缺氧段 ,微生物利用進(jìn)水中有機(jī)物為碳源 ,使得回流污泥帶來的硝態(tài)氮反硝化 ,形成 N2 或 NxOy 逸至大氣中 ,達(dá)到脫氮目的 ； 厭氧段 ,水中溶解氧和硝態(tài)氮結(jié)合氧均已消耗完畢處于厭氧狀態(tài) ,聚磷微生物利用胞內(nèi)聚磷分解產(chǎn)生的能量吸收污水中的易降解 COD ,同時(shí)釋放 磷酸鹽 。好氧段前段主要降解污水中的有機(jī)質(zhì)并過量吸磷 ,到好氧區(qū)后段則 BOD5大幅度降低 ,BOD5/TKN 值較低利于硝化菌的生長 ,主要進(jìn)行硝化反應(yīng)。缺氧段、厭氧段并無嚴(yán)格的界限 ,主要取決于工藝構(gòu)筑物采用的形式和前置反硝化的效果。生化反應(yīng)池較高的污泥濃度不僅從固定的生化反應(yīng)池容積中爭取到好氧池硝化所需要的反應(yīng)容積 ,而且活性污泥絮體內(nèi)部的缺氧微環(huán)境使得硝化和反硝化過程在曝氣時(shí)段內(nèi)就同步進(jìn)行 ,從而為進(jìn)一步提高系統(tǒng)的脫氮效率創(chuàng)造了條件。 倒置 AAO 工藝具有以下特點(diǎn) : 缺氧 厭氧 好氧 剩余污泥 二沉池 進(jìn)水 來自沉砂池 短時(shí)初沉池 超越管 出水 8 ① 缺氧區(qū)位于工藝系統(tǒng)首端 ,優(yōu)先滿足反硝化碳源 需求 ,強(qiáng)化了處理系統(tǒng)的脫氮功能 。 ②所有的回流污泥全部經(jīng)過完整的厭氧釋磷與好氧吸磷過程 ,具有“群體效應(yīng)” ,同時(shí)聚磷菌經(jīng)過厭氧釋磷后直接進(jìn)入生化效率較高的好氧環(huán)境 ,其在厭氧狀態(tài)下形成的吸磷動力可以得到充分利用 ,提高了處理系統(tǒng)的除磷能力 。 ③通過取消初沉池或縮短初沉池停留時(shí)間 ,不僅增加了系統(tǒng)脫氮除磷所需的碳源 ,而且提高了處理系統(tǒng)內(nèi)的污泥濃度 ,強(qiáng)化了好氧區(qū)內(nèi)的同步反硝化作用 ,進(jìn)一步緩解了處理系統(tǒng)內(nèi)的碳源矛盾 ,提高了處理系統(tǒng)的脫氮除磷效率 。 ④將常規(guī) A2/ O 工藝的混合液回流系統(tǒng)與污泥回流系統(tǒng)合二為一組成了 唯一的污泥回流系統(tǒng) ,工藝流程簡捷 ,運(yùn)行管理方便 ,占地面積減少 。 ⑤與常規(guī) A2/ O 工藝相比 ,倒置 AAO 工藝的流程形式和規(guī)模要求與傳統(tǒng)法工藝更為接近 ,在老廠改造方面更具推廣優(yōu)勢。 三、氧化溝工藝 嚴(yán)格地說，氧化溝不屬于專門的生物除磷脫氮工藝。但是隨著氧化溝技術(shù)的發(fā)展，它早已超出原先的實(shí)踐范圍，出現(xiàn)了一系列除磷脫氮技術(shù)與氧化溝技術(shù)相結(jié)合的污水處理工藝流程。按照運(yùn)行方式，氧化溝可以分為連續(xù)工作式、交替工作式和半交替工作式。連續(xù)工作式氧化溝 ， 如帕斯韋爾氧化溝、卡魯塞爾氧化溝。奧貝爾氧化溝在我國應(yīng)用比較多 ，這些氧化溝通過設(shè)置適當(dāng)?shù)娜毖醵?、厭氧段、好氧段都能取得較好的除磷脫氮效果。連續(xù)工作式氧化溝又可分為合建式和分建式。 交替工作式氧化溝一般采用合建式，多采用轉(zhuǎn)刷曝氣，不設(shè)二沉池和污泥回流設(shè)施。交替工作式氧化溝又可分為單溝式、雙溝式和三 9 溝式，交替式氧化溝兼有連續(xù)式氧化溝和 SBR 工藝的一些特點(diǎn)，可以根據(jù)水量水質(zhì)的變化調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)刷的開停，既可以節(jié)約能源，又可以實(shí)現(xiàn)最佳的除磷脫氮效果。 氧化溝具有以下特點(diǎn)： (1)工藝流程簡單，運(yùn)行管理方便。氧化溝工藝不需要初沉池和污泥消化池。有些類型氧化溝還可以和二沉池合建，省去污 泥回流系統(tǒng)。 (2)運(yùn)行穩(wěn)定，處理效果好。氧化溝的 BOD平均處理水平可