【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 沉砂池在污水處理廠的投資、占地等方面所占的比例不大，但其作用卻不容忽視。若沉砂池除砂 效果不好，大量砂粒將進(jìn)入后續(xù)處理單元，將給污水廠的正常運(yùn)行帶來(lái)諸多隱患： （ 1）大量砂粒進(jìn)入后續(xù)工序，將導(dǎo)致排泥管道的堵塞，并對(duì)水泵、刮泥機(jī)和脫水機(jī)等設(shè)備造成嚴(yán)重的磨損，使其使用壽命大為縮短。 （ 2）在不設(shè)初沉池的處理系統(tǒng)中，大量砂粒將直接進(jìn)入并沉積在生物池，導(dǎo)致生物池有效容積的減少，同時(shí)還會(huì)對(duì)曝氣器產(chǎn)生不利影響。 （ 3）在有污泥消化的系統(tǒng)中，將會(huì)有大量砂粒進(jìn)入污泥消化池，沉積在其底部，減少其有效容積，很難消除。 工程設(shè)計(jì)中，通常以對(duì) d≥。現(xiàn)行《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范 》明確規(guī)定 “按去除相對(duì)密度 、粒徑 粒設(shè)計(jì) ”。 目前最常用的沉砂池型式有曝氣沉砂池和旋流沉砂池。 旋流沉砂池 旋流沉砂池主要有鐘氏及比氏兩種。其優(yōu)點(diǎn)是： 布置緊湊、占地小。 有機(jī)物的分離效果也很好。 相對(duì)于曝氣沉砂池而言，沉砂過(guò)程沒有污水 “預(yù)曝氣 ”，不必?fù)?dān)心會(huì)提高污水的溶解氧濃度和消耗水中的快速降解有機(jī)物，對(duì)后續(xù)的厭氧和缺氧反應(yīng)池產(chǎn)生不利的影響。近十多年來(lái)，國(guó)內(nèi)污水處理廠大多采用除磷脫氮的強(qiáng)化二級(jí)處理工藝，多采用旋流沉砂池。 汪清縣縣城污水處理工程可行性研究報(bào)告 工程方案論證 16 旋流沉砂池的缺點(diǎn)是： 因尺寸小、水力停留時(shí)間 較短，對(duì)于水量變化或者砂量沖擊負(fù)荷過(guò)大的進(jìn)水難以適應(yīng)，應(yīng)用于分流制系統(tǒng)污水處理效果尚可，不宜在合流制污水系統(tǒng)中應(yīng)用。 對(duì)細(xì)小砂粒的去除效果不甚理想。這種沉砂池的設(shè)計(jì)條件原是 50目（ ）以上砂粒的去除率均＞ 95％，對(duì) 70－ 50目（ ～ ）時(shí)，去除率 ≥85％。達(dá)不到我對(duì)沉砂池的基本要求。 近年來(lái)國(guó)內(nèi)雖多有應(yīng)用，但少有運(yùn)行效果令人滿意的，各地普遍反映出砂量明顯偏少，不同程度地存在砂粒進(jìn)入后續(xù)處理構(gòu)筑物的情況，其中采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備者問(wèn)題更顯嚴(yán)重，有此多年從未能正常除砂。 沒有撇油 、除渣措施，對(duì)污水中油脂和浮渣沒有去除效果，對(duì)于 SBR、UNITANK和三溝氧化溝等不設(shè)專門二沉池的污水處理工藝，浮渣在系統(tǒng)內(nèi)始終無(wú)法除去，問(wèn)題更顯突出。 曝氣沉砂池 國(guó)內(nèi)應(yīng)用的比較早的是曝氣沉砂池，但 90年代以后，隨著國(guó)外設(shè)備的引進(jìn)，逐步被旋流式沉砂池所取代。 這種沉砂池的主要優(yōu)點(diǎn)是： 對(duì)細(xì)小砂粒的去除率比較高，并可根據(jù)進(jìn)水條件和出水要求改變?cè)O(shè)計(jì)，達(dá)到不同的要求。 運(yùn)行穩(wěn)定，對(duì)流量和砂量的沖擊負(fù)荷適應(yīng)性較強(qiáng)。 有機(jī)物分離效果高、攜帶的有機(jī)物較少。 有較好的去除油脂和浮渣的作用，可大大減少后 續(xù)處理單元管道的堵塞和管理的麻煩。 這種沉砂池的缺點(diǎn)主要有兩點(diǎn)： 占地較大 有專家認(rèn)為曝氣過(guò)程有可能提高污水的溶解氧值，并可能消耗掉污水中部分快速降解的有機(jī)物，對(duì)后續(xù)的厭氧生物池的工作產(chǎn)生不利影響。雖然這種影響和程度并未見有人作過(guò)定量研究的報(bào)道。相反，國(guó)內(nèi)外多處采用曝氣沉砂池的污水處理廠多年運(yùn)行結(jié)果并未發(fā)有什么明顯不利的影響。 汪清縣縣城污水處理工程可行性研究報(bào)告 工程方案論證 17 北京、西南、上海等多家兄弟市政設(shè)計(jì)院的專家，在這方面看法都基本相同，主張更多的采用用曝氣沉砂池。最近正在緊張施工的 170萬(wàn) m3/d規(guī)模的上海竹園污水處理廠就采用了曝氣沉砂池， 而且曾獲建設(shè)部?jī)?yōu)秀設(shè)計(jì)二等獎(jiǎng)的青島團(tuán)島污水處理廠也是采用曝氣沉砂池。 因此，本工程推薦采用曝氣沉砂池。 供氣方式采用不銹鋼穿孔管，空氣由專用鼓風(fēng)機(jī)供給。刮砂橋工作由 PLC自動(dòng)控制，可定時(shí)刮砂也可連續(xù)運(yùn)行。缺點(diǎn)是由于溶解氧的作用會(huì)去除少部分的有機(jī)物。但通過(guò)對(duì)一此處理廠運(yùn)行情況的了解，曝氣沉砂池的曝氣作用對(duì)后續(xù)處理構(gòu)筑物的影響不是很明顯。 二級(jí)處理工藝 污水處理工藝是污水處理廠的關(guān)鍵，處理工藝的選擇是否得當(dāng)，直接關(guān)系到處理廠出水水質(zhì)、運(yùn)轉(zhuǎn)是否穩(wěn)定、運(yùn)轉(zhuǎn)成本的高低和管理的難易。因此，必須結(jié)合實(shí)際情況慎重地選擇適當(dāng) 的工藝，以達(dá)到最佳效果。 污水處理廠的工藝選擇應(yīng)根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)、出水要求、污水廠規(guī)模、污泥處置方法及當(dāng)?shù)氐臏囟?、工程地質(zhì)等因素綜合考慮后確定。 污水二級(jí)處理方案選擇 汪清 污水處理廠 二級(jí)處理進(jìn)水水質(zhì)、出水水質(zhì)和各項(xiàng)污染物的去除率見下表： 指標(biāo) BOD5 CODcr SS TN NH4N TP 進(jìn)水水質(zhì) 180 320 300 35 25 3 出水水質(zhì) 20 60 20 20 8 1 處理效率 (%) % % % % 68% % 從上表可以看出，本工程單純采用 物理方法顯然已不能滿足處理要求，必須采用帶脫氮除磷的生化二級(jí)處理來(lái)達(dá)到預(yù)期的處理效果。 污水的脫氮除磷可供選擇的處理方法通常有生物處理法及物理化學(xué)法二大類。物理化學(xué)法由于需投加相當(dāng)數(shù)量的化學(xué)藥劑，有運(yùn)行費(fèi)用高、殘?jiān)看箅y處汪清縣縣城污水處理工程可行性研究報(bào)告 工程方案論證 18 置等缺陷，因此，城市污水處理一般不推薦采用。 汪清 污水處理廠二級(jí)處理進(jìn)水水質(zhì) BOD5/CODcr 的比值為 ，屬于 易 生化范圍，另外從 BOD5/TN= 及 BOD5/TP=60 比值來(lái)看，采用生物降解法去除 N、 P 是可行的，但要輔以化學(xué)除磷。而生物處理又可分為活性污泥法和生物膜法二種。 ? 活性污泥法：是以活性污泥為主體的污水處理法，它于 1914 年在英國(guó)曼徹斯特市建成試驗(yàn)廠以來(lái)，已有八十多年的歷史。隨著工程實(shí)踐中的應(yīng)用和不斷改進(jìn)，特別是近三十多年來(lái)，在對(duì)其生物反應(yīng)和凈化機(jī)理進(jìn)行廣泛深入研究的基礎(chǔ)上，活性污泥法得到了很大的發(fā)展?；钚晕勰喾ǖ淖罨玖鞒淌窍蛭鬯凶⑷肟諝膺M(jìn)行曝氣，并持續(xù)一段時(shí)間后，污水中即生成一種絮凝體，這種絮凝體主要由大量繁殖的微生物群體所構(gòu)成，它易于沉淀分離，并使污水得到澄清，這就是“活性污泥 ”。它的主要構(gòu)筑物是曝氣池和二沉池。需處理的污水與回流的活性污泥同時(shí)進(jìn)入曝氣池成為 混合液，隨著曝氣池注入空氣進(jìn)行曝氣，使污水與活性污泥充分混合接觸，并供給混合液以足夠的溶解氧，在好氧狀態(tài)下，污水中的有機(jī)物被活性污泥中的微生物群體分解而得到穩(wěn)定，然后混合液進(jìn)入二沉池，在池中，活性污泥與澄清液分離后，一部分回流到曝氣池進(jìn)行接種，澄清液則溢流排放，在整個(gè)處理過(guò)程中，活性污泥不斷增長(zhǎng)，有一部分剩余污泥需要從系統(tǒng)中排除。 ? 生物膜法：是土壤自凈的人工化，是使微生物群體附著于其它物體表面上呈膜狀，并讓它和污水接觸而使之凈化的方法。利用生物膜凈化污水的設(shè)備統(tǒng)稱為生物膜反應(yīng)器。根據(jù)污水與生物膜接觸形式 的不同，生物膜反映器分為生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤及其它生物接觸氧化法設(shè)備，它們的構(gòu)造差異很大，但作用的基本原理是相同的。 活性污泥法脫氮除磷，具有處理效率高、處理效果好、運(yùn)行穩(wěn)定、運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)豐富等優(yōu)點(diǎn)，因此，對(duì)城市污水進(jìn)行脫氮除磷，生物活性污泥法是首選方案之一。雖然生物濾池是一種先進(jìn)的處理工藝，在中國(guó)已開始使用，但是其工程投資較高、運(yùn)行管理要求高，一般用于占地緊、環(huán)境要求嚴(yán)的場(chǎng)合，本工程不推薦采用。 污水二級(jí)處理方案選擇的原則 ? 根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)、水量以及受納水體的環(huán)境容量，綜合考慮 汪清縣 的實(shí)際汪清縣縣城污水處理工程可行性研究報(bào)告 工程方案論證 19 情況，選擇處理效果好， 具有除磷脫氮功能、低能耗、低運(yùn)行費(fèi)、低基建費(fèi)、操作管理方便、工藝成熟的污水處理工藝。 ? 污水處理過(guò)程中的自動(dòng)控制，力求安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，提高管理水平，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，體現(xiàn)出一流的管理水平。 ? 能適應(yīng)東北地區(qū)環(huán)境溫度低的大規(guī)模污水處理工藝，具有很強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力。 ? 工藝成熟、可靠，設(shè)備和設(shè)施使用年限長(zhǎng)，操作和維修簡(jiǎn)單，具有足夠的經(jīng)驗(yàn)以資借鑒。 生物脫氮除磷工藝 常規(guī)生物法能滿足 CODcr、 BOD SS 的去除率，但對(duì)氮、磷的去除率是有一定限度的，僅從剩余污泥中排除氮、磷，其去除率氮約 10～ 25%，磷 約 12～20%，達(dá)不到 本工程 進(jìn) 、 出水水質(zhì)和各項(xiàng)污染物的去除率 要求，因此本工程二級(jí)污水處理必須采用脫氮除磷工藝。 （一）生物脫氮除磷工藝的歷史： ? 從 60 年代開始，美國(guó)曾系統(tǒng)地進(jìn)行了氮磷物化處理方法研究，結(jié)果認(rèn)為用物化法的缺點(diǎn)是耗藥量大，污泥多，處理大量城市污水經(jīng)濟(jì)上不合算，因此著手研究生物法脫氮除磷。 ? 從 70 年代開始，采用活性污泥法脫氮已逐步實(shí)現(xiàn)工業(yè)化流程， 1977 年正式命名為 A/O 法。 A/A/O 法是在其基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究開發(fā)而成的生物脫氮除磷工藝流程。 ? 我國(guó)從 70 年代后期開始開展生物脫氮除磷研究， 在 80 年代后期實(shí)現(xiàn)工業(yè)化流程，目前常用的生物脫氮除磷處理工藝有 A/A/O 法、 SBR 法及 CAST 法、氧化溝法等，均取得較好效果。 （二）生物脫氮除磷原理： （ 1）生物脫氮 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 NH3N 及有機(jī)氮的形式存在，這兩種形式的氮合在一起稱之為凱氏氮，用 TKN 表示，在厭氧或好氧條件下，污水中有機(jī)氮易被水解成為氨態(tài)氮。而原汪清縣縣城污水處理工程可行性研究報(bào)告 工程方案論證 20 污水中的 NOXN（包括亞硝酸鹽 NO2和硝酸鹽 NO3在內(nèi)）幾乎為零。 氮也是構(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%。因?yàn)榈谒w中是藻類生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，容易引起水體的富營(yíng)養(yǎng)化，因此氮是污水處理廠出水的主要控制指標(biāo)之一。 在有機(jī)物被氧化的同時(shí)，污水中的氨氮在溶解氧充足、泥齡足夠長(zhǎng)的情況下被進(jìn)一步氧化成硝酸鹽或亞硝酸鹽。反硝化菌在缺氧的情況下可以利用硝酸鹽（ NOxN）中的氧作為電子受體，氧化有機(jī)物，將硝酸鹽中的氮還原成氮?dú)猓?N2）或 N2O，從而完成污水的脫氮過(guò)程。 由此可見，要達(dá)到生物脫氮的目的，完全硝化是先決條件。因?yàn)橄趸鷮儆谧责B(yǎng)菌，其比生長(zhǎng)率 μn明顯小于異 養(yǎng)菌的比生長(zhǎng)率 μh，生物脫氮系統(tǒng)維持硝化的必要條件是 μn≥μh,也就是說(shuō)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)的泥齡大于維持硝化所需的最小泥齡。 反硝化必須在硝化反應(yīng)完成后進(jìn)行，但是按照硝化 → 反硝化的順序進(jìn)行反應(yīng)，即采用后置反硝化的形式，反硝化時(shí)，微生物主要依靠?jī)?nèi)源細(xì)胞成分作為反硝化碳源，使得反硝化速率很低。為了提高反應(yīng)速率必須另向污水中投加碳源，例如甲醇，以增加反硝化速率。采用外加碳源的后置反硝化的優(yōu)點(diǎn)是能夠達(dá)到很高的脫氮率，使得出水中的 TN 含量很低。缺點(diǎn)是增加了投加設(shè)備和投加有機(jī)碳的費(fèi)用；要得 到較高的反應(yīng)速率需要投加過(guò)量的有機(jī)碳，使得出水中有機(jī)碳的含量增加，往往需要進(jìn)行脫碳處理；外加有機(jī)碳使得剩余污泥量有所增加。 為了克服后置脫氮的缺點(diǎn)，目前常用前置脫氮工藝，如 A/O 法，其原理是將硝化好的富含硝酸鹽的混合液回流至曝氣池前端的缺氧段，利用進(jìn)水中的有機(jī)物作為碳源進(jìn)行反硝化。因?yàn)檫M(jìn)水中的碳源充足，反應(yīng)速率較高，在脫氮的同時(shí)還可以使污水中大量的有機(jī)物氧化分解，使有機(jī)物的降解和脫氮在工藝流程上得到統(tǒng)一。所以技術(shù)上是合理的，運(yùn)行上是經(jīng)濟(jì)、可靠和高效的。 （ 2）生物除磷 生物除磷是處理系統(tǒng)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)生能量用以吸收低級(jí)脂肪酸等快速降解有機(jī)物，并轉(zhuǎn)化為 PHB（聚 β羥基丁酸）儲(chǔ)存起來(lái)。當(dāng)這些聚磷菌進(jìn)入好氧條件時(shí)就降解體內(nèi)儲(chǔ)存的 PHB 產(chǎn)汪清縣縣城污水處理工程可行性研究報(bào)告 工程方案論證 21 生能量，用于細(xì)胞的合成和磷的吸收，形成富含磷的污泥，以剩余污泥形式排出系統(tǒng)，從而達(dá)到除磷的目的。生物除磷的優(yōu)點(diǎn)在于不投加化學(xué)藥劑，不增加剩余污泥量，處理成本較低。缺點(diǎn)是除磷效果不如化學(xué)法徹底，為了避免剩余污泥中磷的再次釋放，對(duì)污泥處理工藝的選擇有一定的限制。 據(jù)文獻(xiàn)介紹，在厭氧段釋放 1mg 的磷吸收儲(chǔ)存的有機(jī)物，經(jīng)好氧分解后產(chǎn)生的能量用于細(xì)胞合 成、增殖，能夠吸收 2～ mg 的磷。因此磷的吸收取決于磷的釋放，而磷的釋放取決于污水中存在的可快速降解的有機(jī)物的含量，一般來(lái)說(shuō)，這種有機(jī)物與磷的比值越大，除磷效果越好。一般的活性污泥法，其剩余污泥中的含磷量為 ～ 2%，采用生物除磷工藝的剩余活性污泥中磷的含量可以達(dá)到傳統(tǒng)活性污泥法的 2～ 3 倍，通過(guò)排放剩余污泥從而達(dá)到除磷目的。 生物除磷工藝的前提條件是聚磷菌必須在完全的厭氧環(huán)境下進(jìn)行磷的釋放，而后進(jìn)入好氧階段才能增大磷的吸收量。因此，污水除磷的處理工藝必須在曝氣池前設(shè)置厭氧段。厭氧磷釋放和缺氧反硝化與 好氧段進(jìn)行的有機(jī)物降解、硝化、磷的吸收相結(jié)合，即形成了目前國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的 A/A/O 及各種變形工藝。 （ 3）本污水處理廠采用生物除磷脫氮的可行性 BOD5： N： P 的比值是影響生物除磷脫氮的重要因素，氮和磷的去除率隨著BOD5/N 和 BOD5/P 比值的增加而加大。 只有 BOD5/N3 時(shí)反硝化才能正常運(yùn)行。在 BOD5/N=4～ 5 時(shí)氮的去除率 60%，磷的去除率也可達(dá) 60%左右， BOD5/N=7 時(shí)氮的去除率 70%，磷的去除率 70%。 對(duì)于生物除磷工藝，要求 BOD5/P=33～ 100，且 BOD5/N≥4。 汪清 污水處理廠二級(jí)處理設(shè)計(jì)平均進(jìn)水 BOD5=180mg/L、 COD=320mg/L、SS=300mg/L、 TN=35mg/L 、 NH3N=25mg/L， TP=3mg/L，進(jìn)水 B