【文章內容簡介】 17 第 三 章 污水處理廠設計 ，應符合適用的要求，首先必須確保污水廠處理后污水達到排放要求?？紤]現(xiàn)實的經(jīng)濟和技術條件，以及當?shù)氐木唧w情況（如施工條件）。在可能的基礎上，選擇的處理工藝流程、構（建）筑物形式、主要設備設計標準和數(shù)據(jù)等。 理廠采用的各項設計參數(shù)必須可靠。設計時必須充分掌握和認真研究各項自然條件，如水質水量資料、同類工程資料。按照工程的處理要求，全面地分析各種因素，選擇好各項設計數(shù)據(jù)，在設計中一定要遵守現(xiàn)行的設計規(guī)范，保證必要的安全系數(shù)。對新工藝、新技術、新結構和新材料的采用積極慎重的態(tài)度。 （站）設計必須符合經(jīng)濟的要求。污水處理工程方案設計完成后，總體布置、單體設計及藥劑選用等盡可能采用合理措施降低工程造價和運行管理費用， 。在經(jīng)濟合理的原則下，必須根據(jù)需要，盡可能采用先進的工藝、 機械和自控技術，但要確保安全可靠。 ，不宜分期建設的部分，如配水井、泵房及加藥間等，其土建部分應一次建成；在無遠期規(guī)劃的情況下，設計時應為今后發(fā)展留有挖潛和擴建的條件。 ，如適當設置分流設施、超越管線、甲烷氣的安全儲存等。 ，場內布局、構（建）筑物外觀、環(huán)境及衛(wèi)生等可以適當注意美觀和綠化。 未經(jīng)處理的城市污水任意排放，不僅會對水體產(chǎn)生嚴重污染，而且直接影響城市發(fā)展和生態(tài)環(huán)境， 危及國計民生。所以，在污水排入水體前，必須對城市污水進行處理。而且工業(yè)廢水排入城市批水管網(wǎng)時，必須符合一定的排放標準。最后流入管網(wǎng)的內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 18 城市污水統(tǒng)一送至污水處理廠處理后排入水體。 在設計污水處理廠時，選擇廠址是一個重要環(huán)節(jié)。廠址對周圍環(huán)境、基建投資及運行管理都有很大影響。 選擇廠址應遵循如下原則： 1)為保證環(huán)境衛(wèi)生的要求，廠址應與規(guī)劃居住區(qū)或公共建筑群保持一定的衛(wèi)生防護距離，一般不小于 300 米。 2)廠址應設在城市集中供水水源的下游不小于 500米的地方。 3)廠址應盡可能設在城市和工廠夏季主導風向的下方。 4)要充分利用地形，把廠址設在地形有適當坡度的城市下游地區(qū)，以滿足污水處理構筑物之間水頭損失的要求，使污水和污泥有自流的可能，以節(jié)約動力。 5)廠址如果靠近水體，應考慮汛期不受洪水的威脅。 6)廠址應設在地質條件較好、地下水位較低的地區(qū)。 7)廠址的選擇要考慮遠期發(fā)展的可能性，有擴建的余地。 廠址確定 根據(jù)以上原則，將污水處理廠建在該城的西南角，水廠位于流經(jīng)該城的河流上游。土質腐植性耕土，冰凍深度 米，地下水位－ ～－ 米。水廠地質條件較好，地下水位也較低，有利 于施工。該城常年主導風向西風。水廠設在城市主導風向的上方，城區(qū)在污水廠的東北方向，不會影響城區(qū)的環(huán)境衛(wèi)生。廠內的生活區(qū)位于主導風向的上方。 在完成污水和污泥處理構筑物的設計計算后 ,根據(jù)平面布置的原則 ,綜合考慮各方面因素進行了污水廠的平面布置。據(jù)污水的流量對連接各構筑物的管渠進行了選徑、確定流速以及水力坡降 ,然后進行了水力損失計算。據(jù)水力損失計算對污水和污泥高程進行了計算和布置。 在最后階段完成了對平面圖、高程圖及各種主要的構筑物的繪制。 工藝 的選擇 則 城市污水處理的目的是使之達標排放或污水回用用于使環(huán)境不受污染，處理后出水回用于農田灌溉，城市景觀或工業(yè)生產(chǎn)等，以節(jié)約水資源。 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 19 《城市污水處理及污染防治技術政策》對污水處理工藝的選擇給出以下幾項關于城鎮(zhèn)污水處理工藝選擇的準則： ① 城市污水處理工藝應根據(jù)處理規(guī)模、水質特征、受納水體的環(huán)境功能及當?shù)氐膶嶋H情況和要求，經(jīng)全面技術經(jīng)濟比較后優(yōu)先確定； ② 工藝選擇的主要技術經(jīng)濟指標包括：處理單位水量投資，削減單位污染物投資，處理單位水量電耗和成本，削減單位污染物電耗和成本，占地面積，運行性能，可靠性，管理維護難易程度 ，總體環(huán)境效益； ③ 應切合實際地確定污水進水水質，優(yōu)先工藝設計參數(shù)必須對污水的現(xiàn)狀、水質特征、污染物構成進行詳細調查或測定，做出合理的分析預測； ④ 在水質組成復雜或特殊時，進行污水處理工藝的動態(tài)試驗，必要時應開展中試研究； ⑤ 積極地采用高效經(jīng)濟的新工藝，在國內首次應用的新工藝必須經(jīng)過中試和生產(chǎn)性試驗，提供可靠性設計參數(shù)，然后進行運用。 污水處理廠的工藝流程是指達到所要求的處理程度的要求下，污水處理各單元的有機組合，以滿足污水處理的要求，而構筑物的選型是根據(jù)處理構筑物形式的 選擇，以達到各構筑物處理的最佳效果。 我國城市污水處理相對于國外發(fā)達國家、起步較晚。近 200 年來，城市污水處理已從原始的自然處理、簡單的一級處理發(fā)展到利用各種先進技術、深度處理污水 ， 并回用 。 處理工藝也從傳統(tǒng)活性污泥法、氧化溝工藝發(fā)展到 A/O、 A2/O、 AB、 SBR（包括CCAS 工藝）等多種工藝，以達到不同的出水要求。 雖然如此，我國的污水處理還是落后于許多國家。 在我們大力引進國外先進技術、設備和經(jīng)驗的同時，必須結合我國發(fā)展，尤其是當?shù)貙嶋H情況，探索適合我國實際的城市污水處理系 統(tǒng)。 對城市生活和生產(chǎn)污水采用何種 處理工藝，還需要根據(jù)污水的水量、水質、回收其中有用物質的可能性和經(jīng)濟性、排放標準和水體的具體的規(guī)定，并通過調查和經(jīng)濟比較后決定。 1． AO 工藝法 AO工藝法也叫厭氧好氧工藝法， A(Anacrobic)是厭氧段，用于脫氮除磷； O(Oxic)是好氧段，用于除水中的有機物 ，工藝特點； 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 20 1）流程簡單，勿需外加碳源與后曝氣池，以原污水為碳源，建設和運行費用較低； 2）反硝化在前，硝化在后，設內循環(huán)，以原污水中的有機底物作為碳源，效果好，反硝化反應充分； 3）曝氣池 在后，使反硝化殘留物得以進一步去除，提高了處理水水質； 4） A 段攪拌，只起使污泥懸浮，而避免 DO 的增加。 O 段的前段采用強曝氣，后段減少氣量，使內循環(huán)液的 DO含量降低，以保證 A 段的缺氧狀態(tài)。 ： 1）由于沒有獨立的污泥回流系統(tǒng)，從而不能培養(yǎng)出具有獨特功能的污泥，難降解物質的降解率較低； 2）若要提高脫氮效率，必須加大內循環(huán)比，因而加大運行費用。從外，內循環(huán)液來自曝氣池，含有一定的 DO，使 A 段難以保持理想的缺氧狀態(tài)，影響反硝化效果，脫氮率很難達到 90％ 3）影響因素：水力停留時間 （硝化＞ 6h ，反硝化＜ 2h ）循環(huán)比 MLSS（＞ 3000mg/L）污泥齡（ ＞ 30d ） N/MLSS 負荷率（ ＜ ）進水總氮濃度（ ＜ 30mg/L） 氧化溝又名氧化渠，因其構筑物呈封閉的環(huán)形溝渠而得名。它是活性污泥法的一種變型。因為污水和活性污泥在曝氣渠道中不斷循環(huán)流動，因此有人稱其為 “循環(huán)曝氣池 ”、 “無終端曝氣池 ”。氧化溝的水力停留時間長，有機負荷低，其本質上屬于延時曝氣系統(tǒng)。以下為一般氧化溝法的主要設計參數(shù)： 水力停留時間： 10－ 40 小時； 污泥齡：一般大于 20天； 有機負荷： － ()； 容積負荷： － ()； 活性污泥濃度： 2021－ 6000mg/L； 溝內平均流速： － 氧化溝利用連續(xù)環(huán)式反應池（ Cintinuous Loop Reator,簡稱 CLR）作生物反應池，混合液在該反應池中一條閉合曝氣渠道進行連續(xù)循環(huán)，氧化溝通常在延時曝氣條件下使用。氧化溝使用一種帶方向控制的曝氣和攪動裝置，向反應池中的物質傳遞水平速度，從而使被攪動的液體在閉合式渠道中循環(huán)。 氧化溝一般由 溝體、曝氣設備、進出水裝置、導流和混合設備組成，溝體的平面內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 21 形狀一般呈環(huán)形，也可以是長方形、 L 形、圓形或其他形狀，溝端面形狀多為矩形和梯形。 氧化溝法由于具有較長的水力停留時間，較低的有機負荷和較長的污泥齡。因此相比傳統(tǒng)活性污泥法，可以省略調節(jié)池，初沉池，污泥消化池，有的還可以省略二沉池。氧化溝能保證較好的處理效果，這主要是因為巧妙結合了 CLR 形式和曝氣裝置特定的定位布置，是式氧化溝具有獨特水力學特征和工作特性： 1)氧化溝結合推流和完全混合的特點，有力于克服短流和提高緩沖能力，通常在氧化溝曝氣區(qū)上游安 排入流，在入流點的再上游點安排出流。入流通過曝氣區(qū)在循環(huán)中很好的被混合和分散，混合液再次圍繞 CLR繼續(xù)循環(huán)。這樣，氧化溝在短期內（如一個循環(huán)）呈推流狀態(tài)，而在長期內（如多次循環(huán)）又呈混合狀態(tài)。這兩者的結合，即使入流至少經(jīng)歷一個循環(huán)而基本杜絕短流，又可以提供很大的稀釋倍數(shù)而提高了緩沖能力。同時為了防止污泥沉積，必須保證溝內足夠的流速（一般平均流速大于），而污水在溝內的停留時間又較長，這就要求溝內由較大的循環(huán)流量（一般是污水進水流量的數(shù)倍乃至數(shù)十倍），進入溝內污水立即被大量的循環(huán)液所混合稀釋，因此氧 化溝系統(tǒng)具有很強的耐沖擊負荷能力，對不易降解的有機物也有較好的處理能力。 2)氧化溝具有明顯的溶解氧濃度梯度，特別適用于硝化－反硝化生物處理工藝。氧化溝從整體上說又是完全混合的，而液體流動卻保持著推流前進，其曝氣裝置是定位的，因此，混合液在曝氣區(qū)內溶解氧濃度是上游高，然后沿溝長逐步下降，出現(xiàn)明顯的濃度梯度，到下游區(qū)溶解氧濃度就很低，基本上處于缺氧狀態(tài)。氧化溝設計可按要求安排好氧區(qū)和缺氧區(qū)實現(xiàn)硝化－反硝化工藝，不僅可以利用硝酸鹽中的氧滿足一定的需氧量，而且可以通過反硝化補充硝化過程中消耗的堿度。這些有利于節(jié) 省能耗和減少甚至免去硝化過程中需要投加的化學藥品數(shù)量。 3)氧化溝溝內功率密度的不均勻配備，有利于氧的傳質，液體混合和污泥絮凝。傳統(tǒng)曝氣的功率密度一般僅為 20－ 30 瓦 /米 3，平均速度梯度 G 大于 100 秒－ 1。這不僅有利于氧的傳遞和液體混合，而且有利于充分切割絮凝的污泥顆粒。當混合液經(jīng)平穩(wěn)的輸送區(qū)到達好氧區(qū)后期，平均速度梯度 G 小于 30－ 1s，污泥仍有再絮凝的機會，因而也能改善污泥的絮凝性能。 4)氧化溝的整體功率密度較低，可節(jié)約能源。氧化溝的混合液一旦被加速到溝中的平均流速，對于維持循環(huán)僅需克服沿程和彎道的 水頭損失，因而氧化溝可比其他系統(tǒng)以低得多的整體功率密度來維持混合液流動和活性污泥懸浮狀態(tài)。據(jù)國外的一些報內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 22 道，氧化溝比常規(guī)的活性污泥法能耗降低 20％－ 30％。 另外，據(jù)國內外統(tǒng)計資料顯示，與其他污水生物處理方法相比，氧化溝具有處理流程簡單，超作管理方便；出水水質好，工藝可靠性強；基建投資省，運行費用低等特點。 傳統(tǒng)氧化溝的脫氮，主要是利用溝內溶解氧分布的不均勻性，通過合理的設計，使溝中產(chǎn)生交替循環(huán)的好氧區(qū)和缺氧區(qū)，從而達到脫氮的目的。其最大的優(yōu)點是在不外加碳源的情況下在同一溝中實現(xiàn)有機物和 總氮的去除，因此是非常經(jīng)濟的。但在同一溝中好氧區(qū)與缺氧區(qū)各自的體積和溶解氧濃度很難準確地加以控制，因 此對除氮的效果是有限的，而對除磷幾乎不起作用。另外，在傳統(tǒng)的單溝式氧化溝中，微生物在好氧－缺氧－好氧短暫的經(jīng)常性的環(huán)境變化中使硝化菌和反硝化菌群并非總是處于最佳的生長代謝環(huán)境中，由此也影響單位體積構筑物的處理能力。 盡管氧化溝具有出水水質好、抗沖擊負荷能力強、除磷脫氮效率高、污泥易穩(wěn)定、能耗省、便于自動化控制等優(yōu)點。但是，在實際的運行過程中，仍存在一系列的問題。 1）污泥膨脹問題 當廢水中的碳水化合物較多， N、 P 含量不平衡， pH 值偏低，氧化溝中污泥負荷過高，溶解氧濃度不足，排泥不暢等易引發(fā)絲狀菌性污泥膨脹；非絲狀菌性污泥膨脹主要發(fā)生在廢水水溫較低而污泥負荷較高時。微生物的負荷高，細菌吸取了大量營養(yǎng)物質，由于溫度低，代謝速度較慢，積貯起大量高粘性的多糖類物質，使活性污泥的表面附著水大大增加， SVI 值很高，形成污泥膨脹。 針對污泥膨脹的起因，可采取不同對策：由缺氧、水溫高造成的，可加大曝氣量或降低進水量以減輕負荷，或適當降低 MLSS（控制污泥回流量），使需氧量減少；如污泥負荷過高，可提高 MLSS，以調整負荷，必要時可停止進水，悶曝一段時間；可通過投加氮肥、磷肥，調整混合液中的營養(yǎng)物質平衡（ BOD5： N： P=100： 5： 1）；pH 值過低，可投加石灰調節(jié)；漂白粉和液氯（按干污泥的 %~%投加），能抑制絲狀菌繁殖，控制結合水性污泥膨脹。 2）泡沫問題 由于進水中帶有大量油脂，處理系統(tǒng)不能完全有效地將其除去，部分油脂富集于污泥中，經(jīng)轉刷充氧攪拌，產(chǎn)生大量泡沫；泥齡偏長，污泥老化，也易產(chǎn)生泡沫。用表面噴淋水或除沫劑去除泡沫，常用除沫劑有機油、煤油、硅油，投 量為 ~。通過增加曝氣池污泥濃度或適當減小曝氣量，也能有效控制泡沫產(chǎn)生。當廢水中含表內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 23 面活性物質較多時，易預先用泡沫分離法或其他方法去除。另外也可考慮增設一套除油裝置。但最重要的是要加強水源管理，減少含油過高廢水及其它有毒廢水的進入 3）污泥上浮問題 當廢水中含油量過大，整個系統(tǒng)泥質變輕，在操作過程中不能很好控制其在二沉池的停留時間，易造成缺氧，產(chǎn)生腐化污泥上浮；當曝氣時間過長，在池中發(fā)生高度硝化作用，使硝酸鹽濃度高，在二沉池易發(fā)生反硝化作用，產(chǎn)生氮氣，使污泥上??；另外，廢水中含油 量過大，污泥可能挾油上浮。 發(fā)生污泥上浮后應暫停進水，打碎或清