【正文】 m3/d 4 萬 m3/d 萬 m3/d 萬m3/d 長江 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 13 頁 共 86 頁 小計 3萬 m3/d 6 萬 m3/d 萬 m3/d 4 萬 m3/d 由于武穴市目前生活用水所占比例較大 1999 年～ 2020 年，約占總用水量的75%），故其綜合用水量指標較低，現(xiàn)狀 2020 年 綜合生活用水最高日用水量指標為 382升 /人 .日。服務年限內(nèi)武穴市污水各組分比例見表 表 服務年限內(nèi)城市污水量組分 年限 項目 2020 年 2020 年 2020 年 生活污水 量比例 工業(yè)廢水 量比例 公建用水 量比例 城市污水量即城市全社會污水排放量，包括城市給水工程統(tǒng)一供水的用戶和自備水源供水用戶排出的污水量，本設計的預測以城市綜合用水量（平均日）為基數(shù)，再乘以城市污水排放系數(shù)確定，城市污水排放系數(shù)（排水量 /給水量）一般為 ～,本工程取 。 另外，武穴市工業(yè)化發(fā)展程度不高，工業(yè)排水量相對較少，公用建筑排水量也較少。 污水進出水水質(zhì) 根據(jù)武穴市污水處理廠進水水質(zhì)預測和城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準《 GB189182020》，污水處理廠進出水水質(zhì)如下： 進水 出水（一級 B 標準） BOD5 120mg/L ≤ 20 mg/L 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 15 頁 共 86 頁 CODcr 250 mg/L ≤ 60 mg/L SS 200 mg/L ≤ 20 mg/L TN 35 mg/L ≤ 20 mg/L NH3N 25 mg/L ≤ 15 mg/L TP mg/L ≤ mg/L 處理程度 根據(jù)設計的進水和出水水質(zhì)，確定本工程處理程度見下表 表 污水處理程度表 BOD5 CODcr SS TN TP 設計進水水質(zhì)(mg/l) 120 250 200 35 設計出水水質(zhì)(mg/l) 20 60 20 20 處理程度（ %） 83 76 90 43 50 排水系統(tǒng)方案論證 排水體制的選擇 排水工程設計的指導思想就是要減少污染，節(jié)約資源，采用什么樣的排水體制首先要考慮的當然是環(huán)境保護。因此，該城區(qū)采用分流制排水體制。 其次，從該城區(qū)的實際情況考慮，該城區(qū)沒有較大的工業(yè)用水，因此不必要單獨進行處理，根據(jù)實際運行情況看，普遍存在著 BOD5值小于設計值的問題，造成這個問題的主要原因有以下幾點： 或者湖水的流入，排水管材一般用抗震、抗折強度較低的混凝土管或鋼筋混凝土管，大部分管道采用鋼性接口，排水管使用年限較長，地下水、湖泊水極易流入排水管網(wǎng)?；S池能去除近 20％的 BOD5，使得污水廠的進水值小。 ，由于雨水污水未做到真正分流，使部分雨水流入污水管 網(wǎng)，降低了 BOD5。 綜合上述的分析，分流制較合流制由一定的優(yōu)越性，故采用分流制排水系統(tǒng)。 5. 設備選用先進可靠高效，運行管理方便的污水泵及污水 處理設備進行設計。 （ 3）廠址必須位于集中給水水源下游，并應設在城鎮(zhèn)，工廠廠區(qū)，生活區(qū)的下武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 18 頁 共 86 頁 游和夏季主風向的下風向。 （ 5）廠址不宜設在雨季易受淹的低洼處。若有可能，宜采用污水不經(jīng)水泵提升而自流流入處理構筑物的方案，以節(jié)省動力費用。 污水處理廠尾水排放性質(zhì)何水體，一方面須考慮排放水體是否有足夠的環(huán)境容量， 使尾水對水域的影響小，這是決定因素；另一方面須考慮工程經(jīng)濟，使得工程造價較低，經(jīng)過環(huán)境和經(jīng)濟的綜合比較方能確定。結合污水管網(wǎng)布置，本設計采用尾水直接排入三明河的下游（即三明河和長江的交匯處）。下面降對各 種工藝的特點進行論述，以便選擇切實可行的方案。 (1) SS 的去除 污水中 SS 的去除主要靠沉淀作用。因此，控制污水廠的 SS指標是最基本的，也是很重要的。 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物用于合成新的細胞，將另一部分有機物進行分解代謝以便獲得細胞合成所需的能量，其最終產(chǎn)物是 CO2和 H2O 等穩(wěn)地物質(zhì)。根據(jù)國外有關設計資料，在污泥負荷為 BOD5/ 以下時，就很容易使得出水 BOD5 保持在 20mg/L以下。而成分主要以工業(yè)廢水為主的城市污水，或 BOD5/COD比值較小的城市污水，其污水的可生化性差，處理后污水中剩余 COD 會較高，要滿足出水 COD≤ 60mg/L 有一定的難度。國外從六十年代開始對污水脫氮的方法進行了大量的研究，結果認為物理化學法脫但從經(jīng)濟、管理等方面均不適宜在大中型污水處理廠中使用，因此，本工程仍以生物脫氮法為主。 化學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，然后通過固液分離將磷從污水中去除。 化學除磷的藥劑主要由鐵鹽、鋁鹽和石 灰。 化學除磷方法的產(chǎn)泥量將增加，僅由沉淀劑與磷酸根和氫氧根結合生成的干泥量為 kgTs/ kgFe 或 kgTs/ kgAl,除此之外，還要考慮附帶的其它沉淀物，武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 22 頁 共 86 頁 因此，在實際應用中按每 kg 用鐵量產(chǎn)生 kg 污泥或每 kg 用鋁量產(chǎn)生 kg 污泥來計算泥量。 根據(jù)以上分析及武穴市目前進水水質(zhì)和經(jīng)濟實力，暫不考慮化學除磷，應該在生物處理污水過程中達到除磷的效果。我國從二十世紀八十年代開始研究生物脫氮除磷技術，隨后逐步實現(xiàn)污水處理設備國產(chǎn)化配套。 在硝化與反硝化過程中，影響其脫氮效率的因素是溫度、溶解氧、 pH 值以及反硝化碳源 。 A/O 系統(tǒng)設計中需要控制的幾個主要參數(shù)就是要有足夠的污泥齡和進水的碳氮比。同時，希望含磷污泥盡快排出系統(tǒng)，以免污泥中的磷又返回到液體中。 從理論上講， BOD5/N 才能有效地進行脫氮，實際運行資料表明， BOD5/N3時才能使反硝化正常 運行。因此，本工程采用生物脫氮除磷工是可行的。德國排水規(guī)范（ ATV A131）中給出了不同停留時間的沉淀池對污染物的去除率，見表 表 沉淀池對污染物的去除率 項 目 停留時間（ h） BOD5 ％ ％ ％ COD ％ ％ ％ SS ％ 50％ ％ N ％ ％ ％ P ％ ％ ％ 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 24 頁 共 86 頁 按照表 42 的去除率，本工程若設初沉池，則經(jīng)過初沉 池沉淀之后的污水（即進入曝氣池的污水）的 BOD5/N 和 BOD5/P 值見表 。 污水生物脫氮除磷工藝 目前，用于城市污水處理具有一定脫氮除磷效果的污水處理工藝可以分為兩大類：第一類為按空間進行分割的連續(xù)流活性污泥法；第二類為按時間進行分割的間歇式活性污泥法。 傳統(tǒng) A2/O法即厭氧 —— 缺氧 —— 好氧活性污泥法。目前，該法在國內(nèi)外使用較為廣泛。 此外，還有取消混合液回流的 A2/O 工藝和倒置型 A2/O 工藝等改良型，但都處于試驗研究階段。由于其出水水質(zhì)好、運行穩(wěn)定、管理方便等技術特點，已經(jīng)在國內(nèi)外廣泛的應用于生活污水和工業(yè)污水的治理 [1]。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 26 頁 共 86 頁 圖 其流程簡圖 Carrousel 氧化溝系多溝竄聯(lián)系統(tǒng)，在溝體 內(nèi)存在缺氧區(qū)和好氧區(qū)，但是缺氧區(qū)要求的充足的碳源和缺氧條件不能很好地滿足，因此，脫氮效果不是很好。同時，厭氧區(qū)中的兼性細菌將可溶性 BOD 轉化 成 VFA，聚磷菌獲得 VFA 將其同化成 PHB，所需能量來源于聚磷的水解并導致磷酸鹽的釋放。這樣，在 Carrousel 2020 系統(tǒng)內(nèi)，較好的同時完成了去除 BOD、 COD 和脫氮除磷。氧化溝曝氣混合設備有表面曝氣機、曝氣轉刷或轉盤、射流曝氣器、導管式曝氣器和提升管式曝氣機等，近年來配合使用的還 有水下推動器 。 Carrousel 3000 系統(tǒng)的較大提高表現(xiàn)在：一是增加了池深，可達 ~8m，同心圓式，池壁共用，減少了占地面積，降低造價同時提高了耐低溫能力（可達 7℃ ）；二是曝氣設備的巧妙設計，表曝機下安裝導流筒，抽吸缺氧的混合液，采用水下推進器解決流速問題；三是使用了先進的曝氣控制器 QUTE（它采用一種多變量控制模式）。 Orbal 氧化溝，即“ 0、 2”工藝，由外到內(nèi)分別形成厭氧、缺氧和好氧 三個區(qū)域，采用轉碟曝氣。為了達到脫氮目的，在 D型氧化溝的基礎上有發(fā)展了半交替工作式的 DE 型氧化溝。由于無專門的厭氧區(qū)，因此，生物除磷效果差。 70年代初，美國 Natre Dame 大學的 教授采用實驗室規(guī)模對 SBR 工藝進行了系統(tǒng)深入的研究，并于 1980 年在美國環(huán)保局（ EPA）的資助下，在印第安那州的 Culwer 城改建并投產(chǎn)了世界上第一個 SBR 法污水處理廠。 SBR 工藝的過程是按時序來運行的，一個操作過程分五個階段：進水、反應、沉淀、潷水、閑置。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 29 頁 共 86 頁 (2) ICEAS 法及 CAST 法 ICEAS、 CAST 工藝即連續(xù)進水、間歇操作運轉的活性污泥法。 (3) Unitank 法 Unitank 工藝，又稱單池系統(tǒng)，是 SBR 法的另一種形式，為八十年代后期比利時的史格斯公司所開發(fā)，其專利權歸比利時 Wespelear Sehgers 工程公司所有。其優(yōu)點是不需污泥回流、無二沉池、布置緊湊、占地面積小。 方案一 Carrousel 2020 氧化溝 荷蘭的 DHV公司和其在美國的專利特許公司 EIMCO在原 Carrousel系統(tǒng)的基礎上發(fā)明了 Carrousel 2020 系統(tǒng)，實現(xiàn)了更高要求的生物脫氮和除磷功能。系統(tǒng)的供氧量可以通過控制溝內(nèi)表曝機運行臺數(shù)的多少進行調(diào)節(jié)，另外從節(jié)能的角度考慮，每座溝中還裝有一定數(shù)量的推進器用于保證混合液具有一定的流速，并防止污泥在進水 SOD5含量低的情況下發(fā)生沉淀。缺氧區(qū)容積包括脫硝、除磷兩部分。在剩余污泥中含有大量能超量聚磷的聚磷菌，大大提高了 A2/C 氧化溝系統(tǒng)的除磷效果。所以， A2／ O 工藝它可以同時完成有機物的 去除、硝化脫氮、磷的過量攝取而被去除等功能，脫氮的前提是 NH3— N 應完全硝化，好氧池能完成這一功能，缺氧池則完成脫氮功能。 (3)在厭氧 — 缺氧 — 好氧交替運行下，絲狀菌不會大量繁殖， SVI 一般小于100，不會發(fā)生污泥膨脹 。兩個方案工藝流程都較簡單。 （ 5） 電耗 A2/O 方案回流量大，污水提升設備多，電耗大。 （ 3）污泥中含鱗濃度高，具有很高的肥效。 （ 3）對沉淀池要保持一定濃度的溶解氧，減少停留時間，防止產(chǎn)生厭氧狀態(tài)和污泥釋放磷的現(xiàn)象，但是溶解氧濃度也不宜過高，以防止循環(huán)混合液對缺氧反應器的干擾。 缺點：（ 1）除磷效果難以再提高，污泥增長有一定的限度，不易提高，特別當P/BOD 高時更是如此。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 33 頁 共 86 頁 表 城市污水處理廠工藝流程方案技術比較表 方案一 方案二 普通 A2/O法 Carrousel 2020 氧化溝 優(yōu)點：（ 1）該工藝為最簡單的脫氮除磷工藝 總的水力停留時間，總的占地面積少于其他同類工藝。 （ 3） 運轉靈活性 在運行的過程中，兩個方案均可根據(jù)進水水質(zhì)變化改變運行工況，減少運行成本，運轉靈活性大。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 32 頁 共 86 頁 (5)脫氮效果受混合液回流比大小的影響，除磷效果則受回流污泥中夾帶 DO和硝酸態(tài)氧的影響，因而脫氮除磷效率不可能很高。 A2／ O 工藝的特點 (1)厭氧、缺氧、好氧三種不同的環(huán)境條件和不同種類微生物菌群的有機配合，能同時具有去除有機物、脫氮除磷的功能。 在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有機物作碳源，將回流混合液中帶入的大量 NO3— N和 NO2— N還原為 N 2 釋放至空氣，因此 BOD 5 濃度下降， No3— N濃度大幅度下降，而磷的變化很小。氧化溝中有好氧、缺氧交替出現(xiàn)的區(qū)域，具有硝化、生物除 磷、反硝化的條件。經(jīng)厭氧狀態(tài)釋放磷酸鹽的聚磷菌在好氧狀態(tài)下具有很強的吸磷能力，吸收、存貯超出生長需求的磷量，并合成新的聚磷菌細胞、產(chǎn)生富磷污泥，通過剩余污泥的排放將磷從系統(tǒng)中除去。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 30 頁 共 86 頁 圖 Carrousel 2020 氧化溝簡圖 Carrousel 2020 型氧化溝由于其特殊的預反硝化區(qū)的設計 (占氧化溝體積的15%)，在缺氧條件下進水與一定量的混合液混合 (該量可通過內(nèi)部