【文章內(nèi)容簡介】 生化反應(yīng)器，混合液在其中連續(xù)循環(huán)流動。隨著氧化溝技術(shù)的不斷發(fā)展，氧化溝技術(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出最初的實踐范圍，具有多種多樣的工藝參數(shù)、功能選擇、構(gòu)筑物形式和操作方式。如卡魯塞爾（ Carrousel 2021）氧化溝、三溝式（ T 型）氧化溝、奧貝爾（ Orbal）氧化溝等 [8]。 卡魯塞爾氧化溝是一個多溝串聯(lián)的系統(tǒng)，進(jìn)水與活性污泥混合后在溝內(nèi)做不停的循環(huán)運動。污水和會流污泥在第一個曝氣區(qū)中混合。由于曝氣器的泵送作用，溝中流速保持在。水流在連續(xù)經(jīng)過幾個 曝氣區(qū)后，便流入外邊最后一個環(huán)路，出水從這里通過出水堰排出，出水位于第一曝氣區(qū)的前面。 卡魯塞爾氧化溝采用垂直安裝的低速表面曝氣器，每組溝渠安裝一個，均安裝在同一武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 4 端，因此形成靠近曝氣器下游的富氧區(qū)和曝氣器上游以及外環(huán)的缺氧區(qū)。這不僅有利于生物凝聚，還使活性污泥易于沉淀。 BOD 去除率可達(dá) 95%~99%，脫氮效率約為 90%，除磷率為 50%。 在正常的設(shè)計流速下，卡魯塞爾氧化溝渠道中混合液的流量是進(jìn)水流量的 50~100 倍，曝氣池中的混合液平均每天 5~20min 完成一個循環(huán)。具體循環(huán)時間取決于渠道長度、渠道流速及設(shè) 計負(fù)荷。這種狀態(tài)可以防止短流，還通過完全混合作用產(chǎn)生很強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷力。 以下是氧化溝的優(yōu)缺點： 優(yōu)點： ① 用轉(zhuǎn)刷曝氣時，設(shè)計污水流量多為每日數(shù)百立方米。用葉輪曝氣時，設(shè)計污水流量可達(dá)每日數(shù)萬立方米。 ② 氧化溝由環(huán)形溝渠構(gòu)成，轉(zhuǎn)刷橫跨其上旋轉(zhuǎn)而曝氣，并使混合液在池內(nèi)循環(huán)流動，渠道中的循環(huán)流速為 ~，循環(huán)流量一般為設(shè)計流量的 30~60 倍。 ③ 氧化溝的流型為循環(huán)混合式，污水從環(huán)的一端進(jìn)入，從另一端流出，具有完全混合曝氣池的特點。 ④ 間歇運行適用于處理少量污水?？衫貌僮鏖g歇時間使溝內(nèi)混合液沉淀而省去二沉 池，剩余污泥通過氧化溝內(nèi)污泥收集器排除。連續(xù)運行適用于處理流量較大的污水，需另沒二沉池和污泥回流系統(tǒng)。 ⑤ 工藝簡單，管理方便，處理效果穩(wěn)定，使用日益普通。 ⑥ 氧化溝的設(shè)計可用延時曝氣油的設(shè)計方法進(jìn)行。即從污泥產(chǎn)量 為零 出發(fā)，導(dǎo)出曝氣池的體積，而后按氧化溝的工藝條件布置成環(huán)狀循環(huán)混合式。 缺點： ① 處理構(gòu)筑物較多； ② 回流污泥溶解氧較高，對除磷有一定的影響； ③ 容積及設(shè)備利用率不高。 普通 曝 氣法 本工藝出現(xiàn)最早，至今仍有較強(qiáng)的生命力。普曝法處理效果好，經(jīng)驗多，可適應(yīng)大的污水量，對于大廠可 集中 建污泥 消化池，所產(chǎn)生沼氣可作能源利用。傳統(tǒng)普曝法的不足之處是只能作為常規(guī)二級處理，不具備脫氮除磷功能。近幾年在工程實踐中，通過降低普通曝氣池容積負(fù)荷，可以達(dá)到脫氮的目的；在普曝池前設(shè)置厭氧區(qū)，可以除磷，亦可用化學(xué)法除磷。采用普通曝氣法去除 BOD5，在池型上有多種形式 ， 如 上 文所述的氧化溝 [13]。 污水生化處理 污水生化處理屬于二級處理，以去除不可沉懸浮物和溶解性可生物降解有機(jī)物為主要目的，其工藝構(gòu)成多種多樣，可分成活性污泥法、生物膜法、生物穩(wěn)定塘法和土地處理法武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 5 等四大類。日前大多數(shù)城市污水處理廠都采用活 性污泥法。生物處理的原理是通過生物作用，尤其是微生物的作用，完成有機(jī)物的分解和生物體的合成，將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變成無害的氣體產(chǎn)物（ CO2）、液體產(chǎn)物（水）以及富含有機(jī)物的固體產(chǎn)物（微生物群體或稱生物污泥）；多余的生物污泥在沉淀池中經(jīng)沉淀池固液分離，從凈化后的污水中除去 [7]。 由此可見，污水處理工藝的作用僅僅是通過生物降解轉(zhuǎn)化作用和固液分離，在使污水得到凈化的同時將污染物富集到污泥中，包括一級處理工段產(chǎn)生的初沉污泥、二級處理工段產(chǎn)生的剩余活性污泥以及三級處理產(chǎn)生的化學(xué)污泥。由于這些污泥含有大量的有機(jī)物和病原體， 而且極易腐敗發(fā)臭，很容易造成二次污染，消除污染的任務(wù)尚未完成。污泥必須經(jīng)過一定的減容、減量和穩(wěn)定化無害化處理井妥善處置。污泥處理處置的成功與否對污水廠有重要的影響，必須重視。如果污泥不進(jìn)行處理，污泥將不得不隨處理后的出水排放，污水廠的凈化效果也就會被抵消掉。 SBR 工藝 SBR 工藝早在 20 世紀(jì)初已有應(yīng)用，由于人工管理的困難和繁瑣未于推廣應(yīng)用。此法集進(jìn)水、曝氣、沉淀在一個池子中完成。一般由多個池子構(gòu)成一組，各池工作狀態(tài)輪流變換運行，單池由撇水器間歇出水，故又稱為序批式活性污泥法。 該工藝 將傳統(tǒng)的曝氣池、沉淀池由空間上的分布改為時間上的分布，形成一體化的集約構(gòu)筑物，并利于實現(xiàn)緊湊的模塊布置，最大的優(yōu)點是節(jié)省占地。另外，可以減少污泥回流量，有節(jié)能效果。典型的 SBR 工藝沉淀時停止進(jìn)水，靜止沉淀可以獲得較高的沉淀效率和較好的水質(zhì) [8]。 表 11 SBR 工藝 的優(yōu)點 但是， SBR 工藝也有一些缺點。它對自動化控制要求很高，并需要大量的電控閥門和機(jī)械撇水器，稍有故障將不能運行，一般必須引進(jìn)全套進(jìn)口設(shè)備。 由于一池有多種功能，相關(guān)設(shè)備不得已而閑置，曝氣頭的數(shù)量和鼓風(fēng)機(jī)的能力必須稍大。池子總體容積也不減小。另外，由于撇水深度通常有 ~2 米，出水的水位必須按最低撇水水位設(shè)計，故總的水力高程較一般工藝要高 1 米左右，能耗將有所提高 [8]。 優(yōu) 點 機(jī) 理 沉淀性能好 有機(jī)物去除效率高 提高難降解廢水的處理效率 抑制絲狀菌膨脹 可以除磷脫氮，不需要新增反應(yīng)器 不需二沉池和污泥回流，工藝簡單 理想沉淀理論 理想推流狀態(tài) 生態(tài)環(huán)境多樣性 選擇性準(zhǔn)則 生態(tài)環(huán)境多樣性 結(jié)構(gòu)本身特點 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 6 SBR（序批式活性污泥法）工藝早在 1914 年即已開發(fā)，但由于當(dāng)時監(jiān)測手段落后，并沒有得到推廣應(yīng)用。 1979 年美國的 對 SBR 工藝進(jìn)行了深入的研究，并于 1980年在印第安那州的 Culver 改進(jìn)并投產(chǎn)了一個 SBR 污水處理廠。此后隨著計算機(jī)監(jiān)控技術(shù)、各種新型不堵塞曝氣器和軟件技術(shù)的出現(xiàn)，同時也由于開發(fā)了在線溶解氧測定儀、水位計 等精度高并且對過程控制比較經(jīng)濟(jì)的水質(zhì)檢測儀表，污水處理廠的運行管理逐漸實現(xiàn)了自動化，加之 SBR 具有均化水質(zhì)、工藝簡單，處理效果穩(wěn)定，耐沖擊負(fù)荷力強(qiáng)，出水質(zhì)好，操作靈活、占地面積少等優(yōu)點而成為包括美、德、日、澳、加等在內(nèi)的許多工業(yè)發(fā)達(dá)國家競相研究和開發(fā)的熱門工藝。以澳大利亞為例，近 10 多年來建成采用 SBR 工藝的污水處理廠就達(dá)近 600 座之多 [4]。 SBR 工藝一般適用于中小規(guī)模、土地緊張、具有引進(jìn)設(shè)備條件的場合。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 7 2 設(shè)計任務(wù) 說明 設(shè)計任務(wù) 本設(shè)計 的任務(wù)是完成日處理量為 萬 m3/d 的污水處理工藝設(shè)計，具體 內(nèi)容包括處理工藝的確定、各構(gòu)筑物的設(shè)計計算、平面布置、高程計算、經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析。完成總平面布置圖、 污水處理工藝流程圖，污水處理廠高程設(shè)計圖，污水處理設(shè)備構(gòu)筑物圖。 設(shè)計依據(jù) 1) 《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》 2) 《中華人民共和國水污染防治法實施細(xì)則 》（ 1985 年 9 月） 3) 《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB897896） 4) 《室外排水設(shè)計規(guī)范》（ GBJ1487） 5) 《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB1455493） 6) 《污水泵站設(shè)計規(guī)程》（ DBJ082391） 7) 《地面環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（ GB383888） 8) 《地表水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)》（ GBHZB11999） 9) 《污水排放城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（ CJ1886） 10) 《室外排水設(shè)計規(guī)范》（ GB 500142021） 11) 《建筑給排水設(shè)計規(guī)范》（ GBJ15—88） 12) 《給水排水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（ GBJ69－ 84） 水質(zhì) 設(shè)計 參數(shù) 水處理廠建設(shè)規(guī)模為日處理污水量 萬 m3,總變化系數(shù) Kz=，假設(shè)污水量日變化系數(shù) Kd=，則時變化系數(shù) Kh=,各流量指標(biāo)如下：平均流量 Qave=2083 m3/h；高日流量 Qmax.＝ 60000 m3/d；高峰流量 Qpeak.＝ 2791 m3/h。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 8 表 21 水質(zhì) 設(shè)計要求 項目 進(jìn)水水質(zhì) (mg/l) 出水水質(zhì) (mg/l) BOD COD SS NH3N 磷酸鹽 150 350 250 25 3 ≤20 ≤40 ≤20 ≤10 ≤ 工藝流程設(shè)計 通過前面對生活污水處理工藝的比選， 本設(shè)計采用 SBR 法對污水進(jìn)行處理， SBR 法集進(jìn)水、曝氣、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四個或三個池子構(gòu)成一組，輪流運轉(zhuǎn)，一池一池地間歇運行，故稱序批式活性污泥法?，F(xiàn)在又開發(fā)出一些連續(xù)進(jìn)水連續(xù)出水的改良性 SBR 工藝，如 ICEAS 法、 CASS 法、 IDEA 法等。這種一體化工藝的特點是工藝簡單，由于只有一個反應(yīng)池，不需二沉池、回流污泥及設(shè)備，一般情況下不設(shè)調(diào)節(jié)池，多數(shù)情況下可省去初沉池，故節(jié)省占地和投資，耐沖擊負(fù)荷且運行方式靈活，可以從時間上安排曝氣、缺氧和厭氧的不 同狀態(tài)，實現(xiàn)除磷脫氮的目的。 SBR 法中曝氣池兼具沉淀的作用，厭氧、好氧也在同一池進(jìn)行。其運行操作由流入、反應(yīng)、沉淀、排放、待機(jī)五個工序組成。通過調(diào)節(jié)每個工序的時間，可達(dá)到除磷脫氮的效果 [19]。 SBR 工藝的優(yōu)點是：工藝流程簡單， 不設(shè)二沉池，無污泥回流設(shè)備；耐沖擊負(fù)荷，一般不用設(shè)置調(diào)節(jié)池；反映推動力大，易于得到優(yōu)于連續(xù)流系統(tǒng)的出水水質(zhì)；運行操作靈活，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)各單元的狀態(tài)可達(dá)到脫氮除磷的效果；污泥沉淀性能好， SVI 值較低，能有效的防治絲狀菌膨脹；各項運行指標(biāo)和各操作階段可通過計算機(jī)加以控制，便于自 控運行，易于維護(hù)管理。 運行方式靈活多變，空間上完全混合，時間上理想推流，對進(jìn)水水質(zhì)、流量變化的適應(yīng)性好，生物處理出水可以達(dá)到一級排放標(biāo)準(zhǔn)，采用微孔曝氣，電耗低，池深較大，布置緊湊，占地面積小，基處理費用及土建費用相對較低 [10]。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 9 工藝流程 如下： 圖 21 工藝流程圖 工藝流程簡述： 污水 經(jīng)過 粗 格柵去除大 顆粒 懸浮物后， 經(jīng)提升泵后 ， 在細(xì)格柵去除小顆粒懸浮物 ， 再進(jìn)入曝氣沉砂池去除泥沙 ， 經(jīng)配水井調(diào)整后 進(jìn)入 SBR 池，在 SBR 池中， 利用微生物的代謝降解大部分 CODcr、 BOD5 、 SS、 NH3N 和 TP 等，最后進(jìn)入 接觸消毒池 ， 經(jīng)加氯消毒后 排放。 SBR 池中的剩余污泥進(jìn)入污泥濃縮池和脫水池，最后將處理后的污泥外運 。 粗格柵 提升泵房 細(xì)格柵 曝氣沉砂池 配水井 SBR反應(yīng)池 進(jìn)水 達(dá)標(biāo) 排放 接觸消毒池 污泥濃縮池 均質(zhì)池 污泥脫水 污泥外運 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 10 3 設(shè)計計算 原始設(shè)計參數(shù) 原水水量 Q=142021m3/d=由資料提供的數(shù)據(jù)可知，污水總變化系數(shù)為： Kz=，時變化系數(shù) Kh= 則 設(shè)計流量 3m a x= K 1 . 3 4 1 . 6 4 4 2 . 2 0 3 / szQ Q m? ? ? ? (31) 格柵 設(shè)計說明 格柵（見圖 31）一般斜置在進(jìn)水泵站之前，主要對水泵起保護(hù)作用，截去生活水中較大的懸浮物，它本身的水流阻力并不大，水頭損失只有幾厘米，阻力主要產(chǎn)生于篩余物堵塞柵條，一般當(dāng)格柵的水頭損失達(dá)到 10~15 厘米時就該清洗。格柵按形狀可分為平面格柵和曲面格柵兩種，按格柵柵條間隙可分為粗格柵（ 50~100mm），中格柵（ 10~40mm），細(xì)格柵（ 3~10mm）三種 [15]。 圖 31 格柵結(jié)構(gòu)示意圖 根據(jù)清洗方 法，格柵和篩網(wǎng)都可設(shè)計成人工清渣和機(jī)械清渣兩類，當(dāng)污染物量大時，一般應(yīng)采用機(jī)械清渣，以減少人工勞動量。本設(shè)計柵渣量大于 ,為改善勞動與衛(wèi)生條件，采用一組中格柵，既可達(dá)到保護(hù)泵房的作用，又經(jīng)濟(jì)可行，設(shè)置一套帶有人工清渣武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 11 格柵的旁通事故槽，便于排除故障。 柵渣量與地區(qū)特點，格柵的間隙大小，污水流量以及下水道系統(tǒng)的類型等因素有關(guān)，在無當(dāng)?shù)刭Y料時，可采用： （ 1） 格柵間隙 16~25mm， 處理 ~ 柵渣 /103m3污水 （ 2） 格柵間隙 30~50mm， 處理 ~ 柵渣 /103m3污水 柵渣的含水率一 般為 80%，容重約為 960kg/ m3。 柵條的斷面形狀有圓形、銳邊矩形、迎水面為半圓形的矩形、迎水面背水面均為半圓的矩形幾種。而其中迎水面為半圓形的矩形的柵條具有強(qiáng)度高，阻力損失小的優(yōu)點 [16]。 設(shè)計 計算 本設(shè)計采用