【正文】 質(zhì)，本工程處理程度分析如下：表23 污水處理程度表項(xiàng) 目進(jìn)水水質(zhì)出水水質(zhì)去除率（%）BOD5200≤20≥CODcr450≤60≥SS280≤20≥NH3N30≤8（15）≥（）TP≤≥TN40≤20≥3 污水及污泥處理工藝方案選擇 污水處理工藝原則余家湖污水處理廠的污水處理工藝確定應(yīng)做到：216。 工藝合理，技術(shù)先進(jìn)，對水質(zhì)變化適應(yīng)能力強(qiáng)，出水達(dá)標(biāo)且穩(wěn)定，污泥易于處理與處置；216。 經(jīng)濟(jì)合理，電耗省，造價(jià)低，占地?。?16。 易于管理，自動化控制程度高，操作方便，設(shè)備可靠。 預(yù)處理工藝選擇 預(yù)處理主要是去除水中較大的懸浮物，保證后續(xù)工藝的正常運(yùn)行。沉砂池作為城市污水處理廠必不可少的預(yù)處理設(shè)施，通常設(shè)置在細(xì)格柵后以去除進(jìn)水中的砂粒。在大中型城市污水處理廠設(shè)計(jì)中，為提高沉砂效果，節(jié)約工程投資和占地面積，沉砂池一般采用曝氣沉砂池和旋流沉砂池兩種類型，其它型式的沉砂池因?qū)λ坎▌拥倪m應(yīng)能力和處理能力有限等原因，目前在國內(nèi)已經(jīng)很少采用。表31 沉砂池性能比較表名稱工藝優(yōu)點(diǎn)工藝缺點(diǎn)平流沉砂池結(jié)構(gòu)簡單，動力消耗小，沉砂效果好沉砂有機(jī)物含量大（約15%），沉砂后繼處理難度大曝氣沉砂池結(jié)構(gòu)簡單，沉砂效果好。沉砂有機(jī)物含量較少（小于10%），能起到預(yù)曝氣作用動力消耗大豎式沉砂池沉砂有機(jī)物含量較少（小于10%）處理效果一般較差旋流沉砂池動力消耗小，沉砂效果好結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易脫水曝氣沉砂池是在池的一側(cè)通入空氣，使污水沿池旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，從而產(chǎn)生與主流垂直的橫向恒速環(huán)流。曝氣沉砂池的優(yōu)點(diǎn)是，通過調(diào)節(jié)曝氣量，可以控制污水旋流的速度，使除砂效率較穩(wěn)定，受流量變化的影響較小，還對污水起預(yù)曝氣作用。 而且工業(yè)廢水比一般的生活污水BOD要高一些。本設(shè)計(jì)采用曝氣沉砂池。 生化處理工藝選擇 原污水的生化處理可行性目前國內(nèi)外城市污水處理廠絕大多數(shù)采用活性污泥法生化處理工藝，這種工藝方法能有效去除城市污水中的各種污染物質(zhì)。該工藝相對化學(xué)處理法來說不僅投資省、處理費(fèi)用低、操作管理方便，更主要是處理效果較穩(wěn)定。原污水能否采用生化處理，特別是是否適用于生物除磷脫氮工藝，取決于原污水中各種營養(yǎng)成分的含量及其比例能否滿足生物生長的需要，因此首先應(yīng)判斷相關(guān)的指標(biāo)能否滿足要求。余家湖污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)參數(shù)見表21。余家湖污水處理廠原污水中營養(yǎng)物比值見表32。表32 余家湖污水處理廠原污水中營養(yǎng)物比值項(xiàng)　　目比　　值BOD5/CODCrBOD5/TN5BOD5/TP（1）污水BOD5/CODCr值是判定污水可生化性的最簡便易行和最常用的方法。一般認(rèn)為BOD5/CODCr，BOD5/CODCr，BOD5/CODCr。本工程進(jìn)水BOD5=200mg/L，CODCr =450mg/L，BOD5/CODCr=200/450=，屬于生化性好的污水范疇。（2）BOD5/TN（即C/N）比值C/N比值是判別能否有效脫氮的重要指標(biāo)。從理論上講，C/N≥，但一般認(rèn)為，C/N≥。經(jīng)分析，污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)，C/N＝5，可較好地滿足生物脫氮要求。（3）BOD5/TP比值該指標(biāo)是鑒別能否生物除磷的主要指標(biāo)。生物除磷是活性污泥中除磷菌在厭氧條件下分解細(xì)胞內(nèi)的聚磷酸鹽同時(shí)產(chǎn)生ATP，并利用ATP將廢水中的脂肪酸等有機(jī)物攝入細(xì)胞，以PHB（聚β羥基丁酸）及糖原等有機(jī)顆粒的形式貯存于細(xì)胞內(nèi)，同時(shí)隨著聚磷酸鹽的分解，釋放磷；一旦進(jìn)入好氧環(huán)境，除磷菌又可利用聚β羥基丁酸氧化分解所釋放的能量來超量攝取廢水中的磷，并把所攝取的磷合成聚磷酸鹽而貯存于細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)沉淀分離，把富含磷的剩余污泥排出系統(tǒng)，達(dá)到生物除磷的目的。進(jìn)水中的BOD5是作為營養(yǎng)物供除磷菌活動的基質(zhì)，故BOD5／TP是衡量能否達(dá)到除磷的重要指標(biāo)，一般認(rèn)為該值要大于20，比值越大，生物除磷效果越明顯。經(jīng)分析，本工程進(jìn)水水質(zhì)BOD5/TP=，適用于生物除磷工藝。綜上所述，余家湖污水處理廠工程進(jìn)水水質(zhì)可以采用生物二級處理工藝，而且適宜于生物脫氮除磷工藝。 污染物去除及處理工藝要求污水處理的目的是去除水中的污染物，使污水得到凈化，污水中的主要污染物有BODCODCr、SS、N和P等。根據(jù)進(jìn)出水水質(zhì)，要求的污染物去除率見表23所示。（1）SS的去除污水中SS的去除主要靠沉淀作用。污水中的無機(jī)顆粒和大直徑的有機(jī)顆?？孔匀怀恋碜饔镁涂扇コ≈睆降挠袡C(jī)顆?？课⑸锏慕到庾饔萌コ≈睆降臒o機(jī)顆粒（包括大小在膠體和亞膠體范圍內(nèi)的無機(jī)顆粒）則要靠活性污泥絮體的吸附、網(wǎng)絡(luò)作用，與活性污泥絮體同時(shí)沉淀被去除。污水廠出水中懸浮物濃度不僅涉及到出水SS指標(biāo)，出水中的BODCODCr、TP等指標(biāo)也與之有關(guān)。因?yàn)榻M成出水懸浮物的主要成分是活性污泥絮體，其有機(jī)成份高，而有機(jī)物本身含磷，因此較高的出水懸浮物含量會使得出水的BODCODCr和TP增加。所以，控制污水廠出水的SS指標(biāo)是最基本的，也是很重要的。目前采用的大多數(shù)污水處理工藝都含有生物除磷脫氮技術(shù)，生物除磷技術(shù)是靠聚磷菌對污水中磷的吸收作用，形成高含磷量的活性污泥，使磷從污水中去除。因此，采用生物除磷技術(shù)時(shí)對出水的SS指標(biāo)就有較高的要求，否則因出水中高含磷量的懸浮物濃度就會引起出水總磷超標(biāo)。為了降低出水中的懸浮物濃度，應(yīng)在工程中采取適當(dāng)?shù)拇胧?，例如，選用適當(dāng)?shù)奈勰嘭?fù)荷以保持活性污泥的凝聚及沉降性能，選用高效的二沉池池型，充分利用活性污泥懸浮層的吸附網(wǎng)絡(luò)作用等。在處理方案選用恰當(dāng)、工藝參數(shù)取值合理和優(yōu)化單體構(gòu)筑物設(shè)計(jì)的條件下，完全能夠使出水SS指標(biāo)滿足排放要求。（2）BOD5的去除污水中BOD5的去除是靠微生物的吸附作用和代謝作用，對BOD5降解，利用BOD5合成新細(xì)胞，然后對污泥與水進(jìn)行分離，從而完成BOD5的去除。在活性污泥與污水接觸的初期，就會出現(xiàn)很高的BOD5去除率，這是由于污水中的有機(jī)顆粒及膠體被絮凝和吸附在微生物表面，從而被去除所至。但是，這種吸附作用僅對污水中的懸浮物和膠體起作用，對溶解性有機(jī)物則不起作用。因此主要靠活性污泥的這種吸附作用去除BOD5的污水處理工藝，其出水中殘余的BOD5仍然很高，屬于部分凈化。對于溶解性的有機(jī)物，微生物必須先將其吸附在表面，然后才能靠生物酶的作用對其水解和吸收，從這種意義來講保證活性污泥具有較高的吸附性能是很有必要的。活性污泥中的微生物在有氧的條件下，將污水中的一部分有機(jī)物用于合成新的細(xì)胞，將另一部分有機(jī)物進(jìn)行分解代謝以便獲得細(xì)胞合成所需的能量，其最終產(chǎn)物是CO2和H2O等穩(wěn)定物質(zhì)。在合成代謝與分解代謝過程中，溶解性有機(jī)物（如低分子有機(jī)酸等）直接進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部被利用，而非溶解有機(jī)物則首先被吸附在微生物表面，然后被胞外酶水解后進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部被利用。由此可見，微生物的好氧代謝作用對污水中的溶解性有機(jī)物和非溶解性有機(jī)物都起作用，并且代謝產(chǎn)物是無害的穩(wěn)定物質(zhì)，因此，可以使處理后污水中的殘余BOD5濃度很低。根據(jù)國內(nèi)外污水處理廠運(yùn)行數(shù)據(jù)， kg BOD5 / kg MLSSd以下時(shí)，就很容易使得出水BOD5保持在20 mg/L以下。另外，當(dāng)要滿足硝化要求時(shí)，污水處理系統(tǒng)必須有足夠的泥齡，因而污泥負(fù)荷不能太高，使得出水BOD5濃度較低。（3）CODCr的去除污水中CODCr去除的原理與BOD5基本相同。污水處理廠CODCr的去除率，取決于進(jìn)水的可生化性，它與城市污水的組成有關(guān)。對于主要以工業(yè)廢水為主的城市污水，或BOD5／CODCr比值較小的城市污水，其污水的可生化性較差，處理后污水中剩余的CODcr較高，要滿足出水水質(zhì)要求，需要改善污水的可生化性，針對城西污水處理廠，其污水通過水解酸化水解后，BOD5／CODCr值可以進(jìn)一步提高，可生化性好，容易達(dá)到60 mg/L（4）氨氮的去除污水處理去除氨氮方法主要有物理化學(xué)法和生物法兩大類，在市政污水處理行業(yè)中生物法去除氨氮是主流，也是城市污水處理中經(jīng)濟(jì)和常用的方法。物理化學(xué)去除氮主要有折點(diǎn)氯化法、選擇性離子交換法、空氣吹脫法等；生物去除氨氮工藝較多，但原理是一樣的。氮是蛋白質(zhì)不可缺少的組成部分，因此廣泛存在于城市污水之中。在原污水中，氮以NH4+N及有機(jī)氮的形式存在，這兩種形式的氮和污水中的NOXN（包括亞硝酸鹽和硝酸鹽在內(nèi)）一起統(tǒng)稱為總氮（TN）。氮是構(gòu)成微生物的元素之一，一部分進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)的氮將隨剩余污泥一起從水中去除。這部分氮量約占所去除的BOD5的5%，為微生物重量的12%，約占污水處理廠剩余活性污泥量的4%。在有機(jī)物被氧化的同時(shí)，污水中的有機(jī)氮也被氧化成氨氮，在溶解氧充足、泥齡較長的情況下，進(jìn)一步被氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽，通常稱之為硝化過程。其反應(yīng)方程式如下：NH4+ + 174。 NO2 + 2H+ + H2ONO2 + 174。 NO3第一步反應(yīng)靠亞硝酸菌完成，第二步反應(yīng)靠硝化菌完成，總的反應(yīng)為：NH4+ + 2O2 174。 NO3 + 2H+ + H2O因?yàn)橄趸鷮儆谧责B(yǎng)菌，其比生長率μN(yùn)明顯小于異養(yǎng)菌的生長率μh，生物脫氮系統(tǒng)維持硝化的必要條件是θ≥θN，即系統(tǒng)的實(shí)際泥齡大于硝化要求的泥齡，也就是說系統(tǒng)必須維持在較低的污泥負(fù)荷條件下運(yùn)行，使得系統(tǒng)泥齡大于維持硝化所需的最小泥齡。根據(jù)大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)例， kg BOD5/kg MLSSd及以下時(shí)，可以達(dá)到硝化的目的。余家湖污水處理廠進(jìn)水氨氮濃度為30 mg/L，要求出水氨氮濃度小于8mg/L，需要采用硝化工藝才能滿足出水要求。（5）磷的去除污水除磷主要有生物除磷和化學(xué)除磷兩大類。城市污水采用生物除磷為主，必要時(shí)輔以化學(xué)除磷作為補(bǔ)充，以確保出水磷濃度滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，并盡可能地減少加藥量，降低處理成本?；瘜W(xué)除磷主要是向污水中投加藥劑，使藥劑與水中溶解性磷酸鹽形成不溶性磷酸鹽沉淀物，然后通過固液分離使磷從污水中除去。化學(xué)除磷的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單，除加藥設(shè)備外不需要增加其它設(shè)施，因此特別適用于舊廠改選。其缺點(diǎn)是藥劑消耗量大，剩余污泥量增加，濃度降低，體積增大，使污泥處理的難度增加，同時(shí)還要消耗水中堿度，影響氨氮硝化。因此，對出水含磷要求較嚴(yán)的，二級生物處理工藝中，才考慮以化學(xué)法輔助除磷。生物除磷是污水中的聚磷菌在厭氧條件下，受到壓抑而釋放出體內(nèi)的磷酸鹽，產(chǎn)生能量用以吸收快速降解有機(jī)物，并轉(zhuǎn)化為PHB（聚β羥丁酸）儲存起來。當(dāng)這些聚磷菌進(jìn)入好氧條件下時(shí)就降解體內(nèi)儲存的PHB產(chǎn)生能量，用于細(xì)胞的合成和吸磷，形成高濃度的含磷污泥，隨剩余污泥一起排出系統(tǒng)，從而達(dá)到除磷的目的。生物除磷的優(yōu)點(diǎn)在于不增加剩余污泥量，處理成本較低。缺點(diǎn)是為了避免剩余污泥中磷的再次釋放，對污泥處理工藝的選擇有一定的限制。根據(jù)余家湖污水處理廠進(jìn)水含磷量和出水含磷要求，%，出水含磷量為1mg/L，采用生物除磷工藝無法達(dá)到穩(wěn)定除磷要求，需要輔以化學(xué)法進(jìn)行加強(qiáng)。（6）硝酸鹽的去除氮是藻類生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)，容易引起水體的富營養(yǎng)化，因此，一般情況下總氮也是污水處理廠出水的控制指標(biāo)之一。經(jīng)過好氧生物處理后的污水，其中大部分的氨氮都被氧化成為硝酸鹽（NO3N），反硝化菌在溶解氧濃度極低或缺氧情況下可以利用硝酸鹽中氮作為電子受體，氧化有機(jī)物，將硝酸鹽中的氮還原成氮?dú)猓∟2），從而完成污水的脫氮過程，通常稱之為反硝化過程。綜上所述，根據(jù)余家湖污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)和要求達(dá)到的出水指標(biāo)，最佳的處理工藝是生物除磷脫氮工藝，即強(qiáng)化二級處理工藝。 常用的生物脫氮除磷工藝（1）A/O（厭氧/好氧）法A/O（Anaerobic/Oxic）工藝（有硝化）即厭氧/好氧工藝是厭氧區(qū)和好氧區(qū)組成的最簡單的強(qiáng)化生物除磷工藝。其工藝流程見圖31。圖31 A/O法工藝流程框圖回流活性污泥被回流至厭氧區(qū)中，污泥中的聚磷菌在厭氧條件下，受到壓抑而釋放出體內(nèi)的磷酸鹽，產(chǎn)生能量用以吸收快速降解有機(jī)物，并轉(zhuǎn)化為PHB（聚β羥丁基酸）儲存起來。然后混合液進(jìn)入好氧區(qū)，聚磷菌在好氧條件下降解體內(nèi)儲存的PHB產(chǎn)生能量，用于細(xì)胞的合成和吸磷，形成高濃度的含磷污泥，隨剩余污泥一起排出系統(tǒng)，從而達(dá)到生物除磷的目的。在具有足夠的泥齡的條件下，BOD5在好氧池內(nèi)被降解的同時(shí)，也完成硝化反應(yīng)。因?yàn)榛亓骰钚晕勰啾换亓髦羺捬鯀^(qū)，在好氧區(qū)按硝化設(shè)計(jì)時(shí)，該系統(tǒng)也同時(shí)具有脫氮功能，其脫氮效率取決于活性污泥回流比。一般認(rèn)為A/O工藝有硝化時(shí)存在以下缺點(diǎn)：① 為了避免回流活性污泥中所含硝酸鹽氮破壞厭氧系統(tǒng)影響除磷效果，污泥回流量需要控制，因此其脫氮效率有限。也就是說該工藝的主要功能在于除磷。② 因?yàn)橐M(jìn)行硝化反應(yīng)，系統(tǒng)的泥齡比無硝化A/O工藝的要長，從而使除磷效率有所降低。（2）A2/O法A2/O法即厭氧/缺氧/好氧活性污泥法。其構(gòu)造是在A/O工藝的厭氧區(qū)與好氧區(qū)之間增設(shè)一個(gè)缺氧區(qū)，將好氧區(qū)的混合液回流至缺氧區(qū)進(jìn)行反硝化，使之脫氮。污水在流經(jīng)三個(gè)不同功能分區(qū)的過程中，在不同微生物菌群作用下，污水中的有機(jī)物、氮和磷得到去除，達(dá)到同時(shí)進(jìn)行生物除磷和生物除氮的目的。其流程見圖32。圖32 A2/O工藝流程框圖在系統(tǒng)上，該工藝是最簡單的除磷脫氮工藝，在厭氧、缺氧、好氧交替運(yùn)行的條件下，可抑制絲狀菌的繁殖，克服污泥膨脹，使得SVI值一般小于100，有利于泥水分離。由于厭氧、缺氧和好氧三個(gè)區(qū)嚴(yán)格分開，有利于不同微生物菌群的繁殖生長，脫氮除磷效果好。目前，該方法在國內(nèi)外廣泛使用，廣州市大坦沙污水廠一、二期工程即采用A2/O工藝，運(yùn)行良好。國內(nèi)目前對該工藝具有很好的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)。但是A2/O工藝存在一些缺陷：① 回流活性污泥（外回流）直接回流進(jìn)入?yún)捬醭?，其中夾帶的大量硝酸鹽氮回流至厭氧池，破壞了厭氧池的厭氧狀態(tài)，從而影響系統(tǒng)的除磷效果。② 內(nèi)回流增加了系統(tǒng)的能耗和污水處理運(yùn)行成本。③ 研究結(jié)果表明，MLSS中的含磷量隨污泥負(fù)荷的降低將大幅度下降。生物除磷需要高的污泥負(fù)荷，而生物脫氮則需要低的物泥負(fù)荷，在A2/ O工藝中要使二者同時(shí)達(dá)到最佳狀態(tài)是困難的，一般是以