【文章內(nèi)容簡介】 程初步設(shè)計說明 (優(yōu)化方案 ) 23 本設(shè)計污水廠選址位于 XX 鎮(zhèn)西北角銀山工業(yè)區(qū)。地勢平坦，地面標高 17m 左右。石馬河從西側(cè)經(jīng)過。該鎮(zhèn)內(nèi)北部區(qū)域的污水可自流進入污水廠，南部區(qū)域的污水通過泵站提升進入污水處理廠，處理后的尾水可直接排入石馬河。廠區(qū)東邊靠近城區(qū)客運站，交通方便，供水供電方便。 東莞市清溪長山頭城市污水處理廠 工程初步設(shè)計說明 (優(yōu)化方案 ) 24 第 3 章 污水處理工藝方案的確定 污水處理廠設(shè)計原則 根據(jù)國家有關(guān)政策和法規(guī)以及招標文件，東莞市 XXXX 城市污水處理廠工程的設(shè)計遵循以下原則： ，污水處理廠設(shè)計規(guī)模為 104m3/d，由于污水管道為合流制系統(tǒng)，截流倍數(shù)為 ，故進水泵房和一級處理構(gòu)筑物按 104m3/d（計算水量用其平均流量）設(shè)計；生化處理系統(tǒng)、污泥處理系統(tǒng)及附屬的土建及設(shè)備按 104m3/d 設(shè)計，鼓風(fēng)機房和污泥脫水間內(nèi)分別預(yù)留 2 臺和 1 臺設(shè)備機組的位置，可以達到 104m3/d（共用）的處理能力。 ，在達到相應(yīng)污水處理標準的前提下，力求最大限度地減少投資和日常運行費用。 ，采用的工藝必需能滿足對污水的處理可靠達標并且運行穩(wěn)定。 、可靠、合理。 、污泥及尾水排放問題，最大限度地減少對環(huán)境的二次污染。 XX 污水處理廠廠區(qū)東邊靠近城區(qū)客運站，故本次設(shè)計考慮對污水 處理廠主要產(chǎn)生臭氣的構(gòu)筑物（粗格柵及進水泵房，細格東莞市清溪長山頭城市污水處理廠 工程初步設(shè)計說明 (優(yōu)化方案 ) 25 柵及沉砂池、污泥脫水間）進行除臭處理。 污水處理工藝方案的選擇 污水處理工藝，應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)，排放標準要求以及污水處理廠的規(guī)模，結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀缓蜕鐣?jīng)濟等條件綜合分析確定。選擇合適的污水處理工藝，不僅可以降低工程投資，還有利于污水處理廠的運行管理以及減少污水處理廠的常年運行費用，保證出水水質(zhì)。 污水處理通常采用物理、化學(xué)和生物化學(xué)處理法，將污水中所含各種形態(tài)的污染物質(zhì)加以分離去除，或轉(zhuǎn)化為無害和穩(wěn)定的物質(zhì)，從而使廢水得到凈化的處理過程也稱為廢水無害化處 理系統(tǒng)。 一般情況下，采用粗格柵、細格柵、沉砂池和沉淀池等處理設(shè)備組成的物理處理系統(tǒng)，可去除廢水中的可沉雜質(zhì)，稱為一級處理。一級處理一般可除去懸浮物 40%55%，一級處理出水中，還含有較多溶解性有機污染物質(zhì)，還不能直接排放。以活性污泥法或生物膜法等生物化學(xué)處理技術(shù)為主體的二級處理，可大幅度地去除廢水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機污染物質(zhì)， BOD5去除率達 85～ 95%。 由于一級處理部分和污泥處理部分選擇的設(shè)備及構(gòu)筑物都適用于所有待選定的二級生化處理部分，因此，這兩部分在工藝分析過程中較為獨立，本優(yōu)化方案只針對二 級生物處理部分進行工藝選擇，以確定設(shè)備和構(gòu)筑物的設(shè)計參數(shù)。 根據(jù)我國現(xiàn)行《室外排水設(shè)計規(guī)范》（ GBJ1487），污水處理東莞市清溪長山頭城市污水處理廠 工程初步設(shè)計說明 (優(yōu)化方案 ) 26 廠的處理效率見 表 。 表 污水處理廠的處理效率表 處理級別 處理方法 主要工藝 處理效率（ %） SS BOD5 一級 沉淀法 沉淀 40~55 20~30 二級 生物膜法 初次沉淀、生物膜法、二次沉淀 60~90 65~90 活性污泥法 初次沉淀、曝氣、二次沉淀 70~90 65~95 從上表可見，二級活性污泥法的處理效率最高，但常規(guī)二級處理 工藝僅能有效地去除 BOD COD 和 SS，而對氮和磷的去除若依附剩余污泥排出，氮的去除率約為 1020%，磷的去除率約為 1219%，達不到本工程對氮和磷去除率的要求。因此，必需采用污水脫氮除磷工藝。 1. SS 的去除 污水中的 SS 的去除主要靠沉淀作用。 污水廠出水中懸浮物濃度不單涉及到出水 SS 指標，而且與出水中的 BOD CODcr等指標相關(guān)。這是因為組成出水懸浮物的主要是活性污泥絮體，本身有機成分就很高，因此，控制污水處理廠出水的SS 指標是最基本的，也是很重要的。 為了降低出水中的懸浮物濃度，應(yīng)在工程中 選擇適當(dāng)?shù)奈勰嘭摵梢员３只钚晕勰嗟哪奂俺两敌阅?、采用較小的二次沉淀池表面東莞市清溪長山頭城市污水處理廠 工程初步設(shè)計說明 (優(yōu)化方案 ) 27 負荷和較低的出水堰負荷、充分利用活性污泥懸浮層的吸附網(wǎng)絡(luò)作用等。在污水處理整體方案合理和單體設(shè)計優(yōu)化的條件下，完全能夠使出水 SS 指標達到 20mg/l 以下。 2. BOD5的去除 污水中的 BOD5的去除是靠微生物的吸附作用和代謝作用，然后對污泥與水進行分離來完成的。 微生物的好氧代謝作用對污水中的溶解性有機物和非溶解性有機物都起作用，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)國外有關(guān)設(shè)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。為獲得好氧代謝作用的充分發(fā)揮，增長泥齡是獲得有機物降解和污泥穩(wěn)定的最佳選擇。 3. CODcr的去除 污水中 CODcr去除的原理與 BOD5基本相同，取決于原污水中的可生化性，它與城市污水的組成有關(guān)。 城市污水的 BOD5/CODcr比值大于 ，可生化性較好，出水 CODcr值可以控制在較低的水平。 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 會較高，要滿足出水CODcr≤ 40mg/l 有一定的難度。 根據(jù)東莞市 XXXX城市污水處理廠工程的設(shè)計進水水質(zhì)和出水水東莞市清溪長山頭城市污水處理廠 工程初步設(shè)計說明 (優(yōu)化方案 ) 28 質(zhì)標準，本工程設(shè)計須采用生物脫氮除磷工藝，在滿足生物脫氮除磷要求的前提下， BOD CODcr和 SS 的去除都可以滿足排放標準要求。 根據(jù)對進水水質(zhì)的分析，工藝選擇主要考慮去除 B0D CODcr及氮磷為目的，污水中 B0D5/CODcr= 生化性好。 4. 生物脫氮除磷基本原理 污水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)法兩大類。國外從六十年代開始曾系統(tǒng)地進行了脫氮除磷的物化處理方法研究，結(jié)果認 為物化法的缺點是耗藥量大、污泥多、運行費用高等，因此，城市污水處理廠一般不推薦優(yōu)先采用。從七十年代以來，國外開始研究并逐步采用活性污泥法生物脫氮除磷。我國從八十年代初開始研究生物脫氮除磷，在八十年代后期逐步實現(xiàn)工業(yè)化流程，目前，常用的生物脫氮除磷工藝有 A2/O 法、 A/O 法等。 污水中的有機氮、蛋白氮等在好氧條件下首先被氨化菌轉(zhuǎn)化為氨氮，而后在硝化菌的作用下變成硝酸鹽氮，隨后在缺氧條件下，由反硝化菌作用，并有外加碳源提供能量，使硝酸鹽氮還原成氮氣從污水中逸出，此階段稱為缺氧反硝化。 在硝化和反硝 化過程中，硝化菌增長速度較緩慢，要有足夠的污泥齡。反硝化菌的生長主要在缺氧條件下進行，并且要有充足的碳源提供能量，才可促使反硝化作用順利進行。 東莞市清溪長山頭城市污水處理廠 工程初步設(shè)計說明 (優(yōu)化方案 ) 29 按照上述原理，要進行脫氮，必須具有缺氧 /好氧過程，組成缺氧池和好氧池，即所謂缺氧 /好氧（ A/O）系統(tǒng)。 b. 生物除磷 生物除磷是利用污水中的聚磷菌在厭氧條件下，受到壓抑而釋放體內(nèi)的磷酸鹽，產(chǎn)生能量用以吸收易降解有機物，并轉(zhuǎn)化為 PHB（聚β羥丁酸）儲存起來。當(dāng)這些聚磷菌進入好氧條件時就降解體內(nèi)儲存的 PHB 產(chǎn)生能量，用于磷的吸收和聚磷的合成，形成含磷量高的污泥，隨剩余 污泥一起排出系統(tǒng)，從而達到除磷的目的。 影響生物除磷的因素是要有厭氧條件（ DO），同時要有可快速降解的有機物，即 BOD5/P 比值恰當(dāng)。同時，希望含磷污泥盡快排出系統(tǒng)，以免污泥中的磷又回到水體中。 按照上述原理，要進行除磷必須具備厭氧過程，故在生物脫氮系統(tǒng)前再設(shè)置一個厭氧池，這樣就形成了 A2/O 系統(tǒng)，即厭氧 缺氧 好氧系統(tǒng)。 c. 本工程采用生物脫氮除磷工藝的可行性 BOD5： N： P 的比值是影響生物脫氮除磷的重要因素，氮和磷的去除率隨著 BOD5/N 和 BOD5/P 比值的增加而增加。 理論上， 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進行。在 BOD5/N=4～ 5 時，氮的去除率大于 50%，磷的去除率也可達 60%左右。 東莞市清溪長山頭城市污水處理廠 工程初步設(shè)計說明 (優(yōu)化方案 ) 30 對于生物除磷工藝，要求 BOD5/P=33～ 100，且 BOD5/N≥ 4。本工程 BOD5/N 約等于 4， BOD5/P 約等于 33，能滿足生物脫氮除磷工藝對碳源的要求，由此本工藝采用生物脫氮除磷的工藝。 在脫氮方面，由脫氮除磷的機理可知，有機負荷是影響硝化反應(yīng)的重要因素之 一，在碳化與硝化合并處理工藝中，硝化菌所占的比 例 很 小 ， 約 5% 。一般認為處理系統(tǒng)的 BOD5 負荷小于，處理系統(tǒng)的硝化反應(yīng)才能正常進行。 根據(jù)招標文件所給定的污水水量及水質(zhì)， XX 鎮(zhèn)的污水主要為生活污水。參考目前國內(nèi)外城市污水處理廠的設(shè)計及運轉(zhuǎn)經(jīng)驗，對于生活污水占比例較大的城市污水而言，以下幾種方法最具代表性：A2/O 法、 AB 法、生物濾池、循環(huán)式活性污泥法（改良 SBR） CAST 法、填料性活性污泥法。 氧化溝法 氧化溝（ Oxidation Ditch）屬延時曝氣法，由于工藝流程較為簡單， BOD5去除率高，有較好的脫氮除磷功能，運行較為穩(wěn)定可靠，有較成熟的 運行管理經(jīng)驗，已廣泛用于處理城市污水，國內(nèi)外都有成功的實例。如我國河北省邯鄲市東城市污水處理廠、云南省昆明市蘭花溝城市污水處理廠、廣西桂林市東區(qū)污水處理廠、燕山石化?？谟鬯幚韽S等。 氧化溝法是 40 年代末 50 年代初期開發(fā)，幾經(jīng)創(chuàng)新的一種污水生化處理工藝，在我國曾經(jīng)風(fēng)行一時。 東莞市清溪長山頭城市污水處理廠 工程初步設(shè)計說明 (優(yōu)化方案 ) 31 原始氧化溝呈間歇運轉(zhuǎn)，集進水、處理、出水、污泥好氧消化于一溝。 60 年代開始發(fā)展動態(tài)過流式氧化溝，繼而派生多種型式，如單溝氧化溝（ Pasveer）、 DE 型（ BioDenipho）氧化溝、 T 型（三溝式）氧化溝等；目前常見的幾種商業(yè)氧化溝有 循環(huán)折流式氧化溝【荷蘭 DHV 集團于 60 年代開發(fā)的卡魯塞爾（ Carrousel）型】、同心圓向心流氧化溝【美國 Envirex 公司開發(fā)的奧貝爾（ Orbal）型】、交替工作式氧化溝【丹麥克魯格（ Gruger）公司開發(fā)】等。 各種商業(yè)氧化溝中，比較有代表性，同時也是發(fā)展較快、較新的一種變形是美國 EIMCO 公司開發(fā)的 Carrousel denitIR A2/C 型氧化溝，亦稱為 Carrousel 2021，該型氧化溝是在傳統(tǒng)的氧化溝前端增設(shè)了厭氧池，在溝體內(nèi)增加了缺氧池，因此具有生物除磷脫氮功能。 流程簡圖見圖 。 圖 Carrousel 2021 型氧化溝流程簡圖。 各型氧化溝共同的特點為： 混合液流態(tài)是無終端循環(huán)流動，稀釋能力強，污泥負荷低，曝出水 氧化溝 缺氧池 進水 厭 氧 池 二沉池 活性污泥回流 東莞市清溪長山頭城市污水處理廠 工程初步設(shè)計說明 (優(yōu)化方案 ) 32 氣時間長，故耐沖擊負荷，出水水質(zhì)較好，污泥量較少且穩(wěn)定，一般可不設(shè)初沉池，維護管理簡單。氧化溝的缺點是需要設(shè)置單獨的二次沉淀池，使得占地面積較大，處理水量較大時，能耗較高。另外氧化溝對進水水質(zhì)低于設(shè)計水質(zhì)時的應(yīng)變能力較弱。 1996 年 12月～ 1997 年 3 月全國市政工程情報網(wǎng)和污水處理情報網(wǎng)通過前后三次 派出大量工程技術(shù)人員對國內(nèi)大部分污水處理廠進行調(diào)查研究，經(jīng)分析得出結(jié)論：“號稱工藝簡單而投資省的氧化溝工藝，除個別情況外，大部分使用氧化溝的廠家，其投資指標高居不下，明顯高于鼓風(fēng)曝氣工藝的廠家?！? SBR 法 SBR 法是 Sequencing Batch Reactor 的英文縮寫，為間歇式活性污泥法。在序批式反應(yīng)器系統(tǒng)（ SBR 法）中，曝氣池、二沉池合二為一，在單一反應(yīng)池內(nèi)利用活 性污泥完成城市污水的生物處理和固液分離，傳統(tǒng)活性污泥法曝氣池，是一種空間順序的處理方式，有機物降解也是空間的推流，有機物是沿著空 間而降解的。而間歇式活性污泥法是一種時間順序的處理方式，同一構(gòu)筑物在不同時間完成不同功能。 SBR 法處理工藝在流態(tài)上屬完全混合型，在有機物降解方面是時間上的推流，有機基質(zhì)含量是隨著時間的進展而降解的。間歇式活性污泥法主要的運行操作是 :入流、反應(yīng)、沉淀、排放和待機等五個工序所組成。這五個工序是在同一構(gòu)筑物（ SBR 池）內(nèi)進行、實施。 SBR 法處理工藝中生物反應(yīng)過程是在非穩(wěn)定條件下進行的， SBR東莞市清溪長山頭城市污水處理廠 工程初步設(shè)計說明 (優(yōu)化方案 ) 33 池內(nèi)生物相復(fù)雜，微生物種類多。特別是在反應(yīng)初期，反應(yīng)池內(nèi)溶解氧濃度低，一些兼氧性細菌通過厭氧和不完全氧化過程，把部分難降解 物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可降解物質(zhì)，有機質(zhì)經(jīng)歷缺氧、好氧階段，微生物通過多渠道進行代謝，使有機物降解更完全。 SBR 法處理工藝根據(jù)處理需要可滿足好氧、缺氧和厭氧條件，進