【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ≤10≥95TN40≤15≥63NH4+N30≤8≥74TP≤≥表52 污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物比值 項(xiàng)目BOD5/CODcrBOD5/TPBOD5/TN數(shù)據(jù)指標(biāo)203 BOD5/CODcr比值污水BOD5/CODcr值是判定污水可生化性的最簡(jiǎn)便易行和最常用的方法。一般認(rèn)為BOD5/CODcr.，BOD5/CODcr，BOD5/CODcr。分析西高新草堂科技產(chǎn)業(yè)基地污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)，BOD5=300mg/L，CODcr=500mg/L，BOD5/CODcr=，其可生化性屬于較好類型的城市污水，因此本工程適宜于采用生物處理工藝進(jìn)行處理。 BOD5/TN（即C/N）比值C/N比值是判別能否有效脫氮的重要指標(biāo)。從理論上講，C/N≥，但一般認(rèn)為，C/N≥。分析確定的進(jìn)水水質(zhì)，C/N=300/40=。 BOD5/TP比值該指標(biāo)是鑒別能否生物脫磷的主要指標(biāo)。生物脫磷是活性污泥中除磷菌在厭氧條件下分解細(xì)胞內(nèi)的聚磷酸鹽同時(shí)產(chǎn)生ATP，并利用ATP將污水中的脂肪酸等有機(jī)物攝入細(xì)胞，以PHB（聚β羥基丁酸）及糖原等有機(jī)顆粒的形式貯存與細(xì)胞內(nèi)，同時(shí)隨著聚磷酸鹽的分解，釋放磷；一旦進(jìn)入好氧環(huán)境，除磷菌又可利用聚β羥基丁酸氧化分解所釋放的能量來超量攝取廢水中的磷，并把所攝取的磷合成聚磷酸鹽而貯存于細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)沉淀分離，把富含磷的剩余污泥排出系統(tǒng)，達(dá)到生物除磷的目的。進(jìn)水中的BOD5是作為營(yíng)養(yǎng)物供除磷菌活動(dòng)的基質(zhì)，故BOD5/TP是衡量能否達(dá)到除磷的重要指標(biāo)，一般認(rèn)為該值要大于20，比值越大，生物除磷效果越明顯。分析進(jìn)水水質(zhì)，本工程BOD5/TP=300/=，可以采用生物除磷工藝。綜上所述，西高新草堂科技產(chǎn)業(yè)基地污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)不僅適宜于采用二級(jí)生化處理工藝，而且還適宜于采用生物脫氮除磷工藝。污水處理廠的各個(gè)出水水質(zhì)指標(biāo)之間并不是彼此無關(guān)而是互相聯(lián)系的，我們需要采用系統(tǒng)分析的方式，分析各指標(biāo)之間的內(nèi)在聯(lián)系和相互影響，確定草堂科技產(chǎn)業(yè)基地污水處理廠需要重點(diǎn)處理的項(xiàng)目。所謂重點(diǎn)處理項(xiàng)目就是該項(xiàng)目出水指標(biāo)達(dá)標(biāo)了，其它一些出水水質(zhì)也同時(shí)能滿足要求。抓住主要矛盾，解決主要矛盾，其他問題就可以迎刃而解。因此，污水處理廠的工藝選擇與設(shè)計(jì)主要是圍繞著重點(diǎn)處理項(xiàng)目來進(jìn)行的。 BOD5本工程的出水BOD5指標(biāo)為10mg/L，%，應(yīng)滿足一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)排放。從目前常采用的一些污水處理工藝來看，該項(xiàng)指標(biāo)容易滿足。當(dāng)要求對(duì)污水進(jìn)行硝化或者硝化及反硝化時(shí)，處理后出水BOD5濃度低于10mg/L，%，這是因?yàn)樽责B(yǎng)型的亞硝酸菌具有很小的比增長(zhǎng)速率μN(yùn)，與去除碳源的異養(yǎng)型微生物相比要小一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，因此需要硝化系統(tǒng)比單純?nèi)コ荚碆OD5的系統(tǒng)既有更長(zhǎng)的泥齡或更低的污泥負(fù)荷。根據(jù)該項(xiàng)目對(duì)出水NH4+N的要求，草堂科技產(chǎn)業(yè)基地污水處理廠必須采用帶硝化（反硝化）的污水處理工藝，因此按一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)確定的BOD5出水值將不是處理工藝的重點(diǎn)控制指標(biāo)。 CODcr采用生物脫氮除磷工藝，因此硝化所需的泥齡較長(zhǎng)，長(zhǎng)泥齡可提高CODcr的去除率。在進(jìn)水CODcr=500mg/L時(shí)，出水CODcr≤50mg/L能夠達(dá)到。 SS本工程要求出水SS濃度小于10mg/L，去除率為95%。排放指標(biāo)較嚴(yán)格。要求達(dá)到的出除率是較高的。根據(jù)國(guó)外現(xiàn)有資料，在采用生物除磷工藝時(shí)。SS是本工程的重點(diǎn)處理項(xiàng)目。 NH4+N該項(xiàng)目要求出水NH4+N小于8mg/L，不考慮進(jìn)水有機(jī)氮、出水有機(jī)氮等影響因素，其去除率要大于74%。在后續(xù)章節(jié)中將會(huì)詳細(xì)論證，草堂科技產(chǎn)業(yè)基地污水處理廠進(jìn)水氨氮的去除主要靠硝化過程在生物處理單元來完成，氨氮的硝化過程將成為控制生化處理好氧單元設(shè)計(jì)的主要因素。在進(jìn)行完全硝化的同時(shí)，碳源也被氧化，將會(huì)得到較高的BOD5去除率，出水的BOD5將低于10mg/L，因此，NH4+N是草堂科技產(chǎn)業(yè)基地污水處理廠的重點(diǎn)處理項(xiàng)目。（即TP），%。，必須采用具有生物除磷功能的污水處理工藝或者進(jìn)行化學(xué)除磷，磷的去除將在很大程度上決定所選污水處理工藝的類型，磷也是本工程的重點(diǎn)處理項(xiàng)目。 TN本工程要求出水達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，即TN值分別控制在15mg/L以下，TN包括氨氮（NH4+N）、硝態(tài)氮（NO2N、NO3N）和有機(jī)氮，反硝化過程中可以利用NO3N氧化有機(jī)物，既可降低生物處理過程的氧消耗，又可回收部分堿度，以補(bǔ)充硝化反應(yīng)對(duì)堿度的需求，在采用生物除磷工藝時(shí)，脫去回流污泥中的硝酸鹽氮還可以提高生物除磷的效率。TN的去除與NH4+N去除方式相同，必須在生物處理部分達(dá)到出水標(biāo)準(zhǔn)，因此在工程設(shè)計(jì)中考慮部分反硝化有利于生產(chǎn)運(yùn)行。TN是草堂科技產(chǎn)業(yè)基地污水處理廠的重點(diǎn)處理項(xiàng)目。綜上所述，西高新草堂科技產(chǎn)業(yè)基地污水處理廠的重點(diǎn)處理項(xiàng)目包括SS、NH4+N、TN、TP，這些項(xiàng)目是需要在工藝設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考慮的控制因素，其余指標(biāo)則要兼顧考慮。污水處理的目的是去除水中的污染物，使污水得到凈化，污水中的主要污染物有BODCODcr、SS、N和P等。污水處理工藝不同，對(duì)污染物的去除率也不同。 BOD5和SS的去除日本和我國(guó)現(xiàn)行《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB500142006）中處理工藝或?qū)Ω鞣N常用處理單元有推薦的處理效率，見表53表53 污水處理廠的處理效率 名稱一級(jí)處理處理效率（%）二級(jí)處理處理效率（%）備注SSBOD5SSBOD5日本指南30～4025～3565～8065～85二級(jí)處理：生物過濾法80～9085～95二級(jí)處理：活性污泥法中國(guó)規(guī)范40～5520～3060～9065～90二級(jí)處理：生物膜法70～9065～95二級(jí)處理：活性污泥法從上表可以看出，二級(jí)活性污泥法的處理效率最高，生物膜法次之，生物過濾法最低。二級(jí)處理工藝能有效地去除BOD5（包括BODcr）和SS，排出剩余污泥時(shí)也同時(shí)去除了污水中的氮和磷，氮的去除率約為10～20%，磷的去除率為12～19%。（1）SS的去除污水中SS的去除主要靠沉淀作用。污水中的無機(jī)顆粒和大直徑的有機(jī)物顆?？孔匀怀恋碜饔镁涂扇コ?，小直徑的有機(jī)顆?？课⑸锏慕到庾饔萌コ?，而小直徑的無機(jī)顆粒（包括大小在膠體和亞膠體范圍內(nèi)的無機(jī)顆粒）則要靠活性污泥絮體同時(shí)沉淀被去除。污水廠出水中懸浮物濃度不僅涉及到出水SS指標(biāo)，出水中的BODCODcr、TP等指標(biāo)也與之有關(guān)。因?yàn)榻M成出水懸浮物的主要成分是活性污泥絮體，其本身的有機(jī)成分就高，而有機(jī)物本身就含磷，因此較高的出水懸浮物含量會(huì)使得出水BODCODcr和TP增加。因此，控制污水廠出水的SS指標(biāo)是最基本的，也是很重要的。因?yàn)槟壳安捎玫拇蠖鄶?shù)污水處理工藝都包含有生物除磷脫氮技術(shù)，后面將要提到，生物除磷技術(shù)是靠聚磷菌對(duì)污水中磷的吸收作用，形成高含磷量的活性污泥，使磷從污水中去除，否則因出水中高含磷量的懸浮物濃度就會(huì)引起出水總磷招標(biāo)。為了降低出水中的懸浮物濃度，應(yīng)在工程中采取適當(dāng)?shù)拇胧?，例如，選用適當(dāng)?shù)奈勰嘭?fù)荷以保持活性污泥的凝聚及沉降性能，選用高效的二沉池池型，充分利用活性污泥懸浮層的吸附網(wǎng)絡(luò)，采用進(jìn)一步的強(qiáng)化混凝沉淀工序等。本工程在污水回用時(shí)要求SS小于10mg/L，在處理方案選用恰當(dāng)、工藝參數(shù)取值合理和優(yōu)化單體構(gòu)筑物設(shè)計(jì)的條件下，完全能夠使出水SS指標(biāo)滿足回用要求。（2）BOD5的去除污水中BOD5的去除是靠微生物的吸附作用和代謝作用，對(duì)BOD5降解，利用BOD5 合成新細(xì)胞，然后對(duì)污泥與水進(jìn)行分離，從而完成BOD5的去除?；钚晕勰嘀械奈⑸镌谟醒醯臈l件下，將污水中的一部分有機(jī)物用于合成新的細(xì)胞，將另一部分有機(jī)物進(jìn)行分解代謝以便獲得細(xì)胞合成所需的能量，其最終產(chǎn)物是CO2和H2O等穩(wěn)定物質(zhì)。在合成代謝與分解代謝過程中，溶解性有機(jī)物（如低分子有機(jī)酸等）直接進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部被利用，而非溶解有機(jī)物則首先被吸附在微生物表面，然后被胞外酶水解后進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部被利用。由此可見，微生物的好氧代謝作用對(duì)污水中的溶解性有機(jī)物和非溶解性有機(jī)物都起作用，并且代謝產(chǎn)物都是無害的穩(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(guó)外有關(guān)設(shè)計(jì)資料，d以下時(shí)，就很容易使得出水BOD5保持在20mg/L以下，而要達(dá)到硝化、反硝化，因而污泥負(fù)荷更低，也使得出水BOD5濃度在生物處理段可以穩(wěn)定達(dá)到10mg/L以下。 CODcr的去除污水中CODcr去除的原理與BOD5基本相同。污水處理廠CODcr的去除率，取決于進(jìn)水的可生化性，它與污水的組成有關(guān)。西高新草堂科技產(chǎn)業(yè)基地污水處理廠的處理水主要以基地內(nèi)的工業(yè)、企業(yè)的生活、產(chǎn)生污水，居民區(qū)的生活污水以及基地周圍草堂鎮(zhèn)、龐光鎮(zhèn)的部分生活污水為主，雖然其BOD5/CODcr較高，污水的可生化性較好，但考慮到污水濃度較高，需采用抗沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)，對(duì)pH和有毒物質(zhì)具緩沖作用，適應(yīng)水質(zhì)變化較大的工藝以滿足出水CODcr≤50mg/L。 氨氮的去除在有機(jī)物被氧化的同時(shí)，污水中的有機(jī)氮也被氧化成氨氮，在溶解氧充足、泥齡較長(zhǎng)的情況下，進(jìn)一步被氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽。硝化菌屬于自養(yǎng)菌，其比生長(zhǎng)菌μN(yùn)明顯小于異養(yǎng)菌的生長(zhǎng)率μh，生物脫氮系統(tǒng)維持硝化的必要條件是θ≥θN，即系統(tǒng)的實(shí)際泥齡大于硝化要求的泥齡，也就是說系統(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)泥齡大于維持硝化所需的最小泥齡。根據(jù)大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)例，d及以下時(shí)，就可以達(dá)到硝化的目的。 磷的去除污水除磷主要有生物除磷和化學(xué)除磷兩大類。城市污水采用生物除磷為主，必要時(shí)輔以化學(xué)除磷作為補(bǔ)充，以確保出水磷濃度滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，并盡可能地減少加藥量，降低處理成本。（1）生物除磷生物除磷是污水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)生能量用以吸收快速降解有機(jī)物，并轉(zhuǎn)化為PHB（聚β羥丁酸）儲(chǔ)存起來。當(dāng)這些聚磷菌進(jìn)入好氧條件下時(shí)就降解體內(nèi)儲(chǔ)存的PHB產(chǎn)生能量，用于細(xì)胞的合成和吸磷，形成高濃度的含磷污泥，隨剩余污泥一起排出系統(tǒng)，從而達(dá)到除磷的目的。生物除磷的優(yōu)點(diǎn)在于不增加剩余污泥量，處理成本較低。缺點(diǎn)是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)資料介紹，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～。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，一般來說，這種有機(jī)物與磷的比值較大，降磷效果越好。一般的活性污泥法，～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，在設(shè)計(jì)中往往采用4%。生物除磷工藝的前提條件是聚磷菌必須在厭氧條件下受到抑制，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。同時(shí)對(duì)回流污泥進(jìn)行預(yù)反硝化可以去除回流污泥中的硝酸鹽，提高生物除磷效果。根據(jù)西高新草堂科技產(chǎn)業(yè)基地污水處理廠進(jìn)水含磷量和出水含磷要求，%，采用生物除磷工藝，提別是根據(jù)生物除磷原理對(duì)處理工藝進(jìn)行優(yōu)化后，在三級(jí)處理單元進(jìn)一步輔助化學(xué)除磷達(dá)到國(guó)標(biāo)一級(jí)A的排放要求。（2）化學(xué)除磷化學(xué)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，然后通過固液分離使磷從污水中除去。固液分離可單獨(dú)進(jìn)行，也可在初沉池或二沉池內(nèi)進(jìn)行。按工藝流程中化學(xué)藥劑投加點(diǎn)的不同，磷酸鹽沉淀工藝可分為前置沉淀、協(xié)同沉淀和后置沉淀三種類型。前置沉淀的藥劑投加點(diǎn)在原污水進(jìn)入處，形成的沉淀物與初沉污泥一起排除；協(xié)同沉淀的藥劑投加點(diǎn)在曝氣池進(jìn)水或出水位置，形成的沉淀物與剩余污泥一起在二沉池排除；后置沉淀的藥劑投加點(diǎn)是二級(jí)生物處理（二沉池）之后，形成的沉淀物通過另設(shè)的固液分離裝置進(jìn)行分離，包括澄清池或?yàn)V池?；瘜W(xué)除磷的主要藥劑有石灰、鐵鹽和鋁鹽。按照德國(guó)有關(guān)資料，化學(xué)除磷所需的金屬鹽消耗量與要求的出水含磷量有關(guān)，當(dāng)要求出水含磷≤。對(duì)特定的污水，金屬鹽投加量通過試驗(yàn)確定，進(jìn)水TP濃度和期望的除磷率不同，相應(yīng)的投加量也不同?；瘜W(xué)除磷方法的產(chǎn)泥量將增加，此外，還要考慮附帶的其它沉淀物。因此。經(jīng)過好氧生物處理后的污水，其中大部分的氨氮都被氧化成為硝酸鹽（NO3N），反硝化菌在溶解氧濃度極低或缺氧情況下可以利用硝酸鹽中氮作為電子受體，氧化有機(jī)物，將硝酸鹽中的氮還原成氮?dú)猓∟2），從而完成污水中脫氮過程，通常稱之為反硝化過程。其能量來源于甲醇、乙酸、甲烷或污水中的碳源。（1）在硝酸鹽還原成氮?dú)獾姆聪趸^程中，反硝化菌利用硝酸鹽（NO3）作為電子受體，而以污水中的有機(jī)物作為碳源提供能量并使之氧化穩(wěn)定。每轉(zhuǎn)化1kg NO3N為N2時(shí)，需要消耗有機(jī)物（以BOD5計(jì)）。（2）硝化過程有H+產(chǎn)生，要消耗水中堿度，當(dāng)堿度不夠時(shí)，污水的pH值將下降至維持硝化反應(yīng)正常進(jìn)行所需的pH值之下，從而使硝化反應(yīng)不能正常進(jìn)行。每氧化1kgNH4+。而反硝化反應(yīng)則伴隨有OH產(chǎn)生，，使硝化過程消耗的部分堿度得到補(bǔ)充。因此，在反硝化脫氮的同時(shí)可以降低能耗（利用NO3N作為電子受體氧化有機(jī)物）、回收堿度，保證硝化進(jìn)行過程以及改善生物除磷效率。綜上所述，根據(jù)草堂科技產(chǎn)業(yè)基地污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)和要求達(dá)到的出水指標(biāo)，我們認(rèn)為，最佳的處理工藝是生物除磷脫氮工藝輔以化學(xué)除磷，確保出水達(dá)標(biāo)。近年來，常用的生物脫氮除磷（二級(jí)強(qiáng)化處理）工藝主要有三類：第一類為按空間進(jìn)行分割的連續(xù)流工藝，第二類為按時(shí)間進(jìn)行分割的間歇式工藝，第三類為前兩類的不同組合。按空間分割的連續(xù)流工藝是指各種功能在不同的空間（不同的池子或分隔）內(nèi)完成。成熟的工藝有：A/O（厭氧/好氧）法、A/A/O法、UCT（包括MUCT）法、AB法和氧化溝、Organica推流技術(shù)等。（1）A/O（厭氧/好氧）法A/O（Anaerobic/Oxic）工藝（有硝化）即厭氧/好氧工藝是厭氧池和缺氧池組成的最簡(jiǎn)單的強(qiáng)化生物除磷工藝?；亓骰钚晕勰啾换亓髦羺捬醭刂?，污泥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