【文章內(nèi)容簡介】 容積約占總容積的50%，從外到內(nèi)的三條溝的溶解氧濃度由低到高遞增，稱之為“0、2”(外溝溶解氧為零，中溝溶解氧為1mg/L，內(nèi)溝溶解氧為2mg/L)工藝，由外到內(nèi)形成厭氧、缺氧及好氧區(qū)域，以滿足生物除磷脫氮的要求,稱為生物反應池的大環(huán)境。污水及回流污泥由外溝進入,處理后出水從內(nèi)溝流入二沉池。該工藝由于從內(nèi)溝（好氧區(qū)）到中溝（缺氧區(qū)）之間沒有回流設施，所以總的脫氮效率較差。在厭氧區(qū)采用表面攪拌設備，不可避免地會帶入相當數(shù)量的溶解氧，使得除磷效率較差。D型氧化溝為雙溝交替工作式氧化溝，由池容完全相同的兩個氧化溝組成，兩溝串聯(lián)運行，交替地作為曝氣池和沉淀池，不單獨設二沉池。為了達到脫氮目的，在D型氧化溝的基礎上又發(fā)展了半交替工作式的DE型氧化溝。該溝設有獨立的二沉池和回流污泥系統(tǒng)，兩溝交替進行硝化和反硝化。D型氧化溝的缺點主要是曝氣設備利用率低、池容積利用率低。T型三溝式氧化溝集缺氧、好氧和沉淀于一體，兩條邊溝交替進行反應和沉淀，無需單獨的二沉池和污泥回流，流程簡潔，具有生物脫氮功能。由于無專門的厭氧區(qū)，因此，生物除磷效果差。而且，由于交替運行，總的容積利用率低，約為55%，設備總數(shù)量多，利用率低。一體化氧化溝將氧化溝與二次沉淀池合建，采用側溝式固液分離器，將好氧處理與泥水分離合二為一，同時，也可將缺氧區(qū)與一體化氧化溝合建，將三個反應器合為一體，占地較省。一體化氧化溝從系統(tǒng)布置上無嚴格的厭氧區(qū)，因而除磷效果較差；同時以側溝式固液分離器取代單獨設置的二沉池，設計表面負荷較大，一般大于2 .0m3/m2h，沉淀時間較短，對水量變化的適應能力較差，較難保證出水水質(zhì)；另外，受固液分離器影響，排泥濃度較低，加大了污泥處理難度和處理成本。4．AB法處理工藝分高低負荷兩段，A段為高負荷低供氧，可去除BOD550—60%，污泥負荷在3kgBOD5/，容積負荷6kgBOD5/；B段為常規(guī)好氧池。這種處理方法，污水水質(zhì)BOD5在250—300mg/L以上才合理。而南方城市污水處理廠進水BOD5大多在200mg/L以下，用較低的曝氣量（氣水比為3:1）就可滿足處理要求。AB法盡管具有節(jié)能的先進性，但并不適用于低濃度污水。國內(nèi)某城市從國外引進此工藝，設計中假定的進水水質(zhì)濃度頗高，但由于實際進水濃度低，以致造價和運行均不經(jīng)濟。本工程設計進水BOD5為150mg/L，采用AB法顯然不太合適。二．按時間分割的間歇式活性污泥法———序批式活性污泥法序批式活性污泥法又稱間歇式活性污泥法，近幾年來，已發(fā)展成多種改良型，主要有：傳統(tǒng)SBR法、ICEAS法、CAST法、Unitank法和MSBR法。1．傳統(tǒng)SBR法序批式（Sequencing Batch Reactor）法是相對常用的連續(xù)流而言的。連續(xù)流是一種空間順序的處理方式，污水在流經(jīng)不同功能的構筑物過程中逐漸凈化，最終達到排放標準。SBR法則是一種時間順序的處理方式，進水、曝氣、沉淀、出水等處理過程同一周期不同時段在同一座池子中完成，但進水是連續(xù)的。設計上常需若干座池子組合成一組，輪換運轉，譬如：第一池進水，第二池曝氣，第三池沉淀排水，第四池備用。雖然一座池子集進水、曝氣、沉淀、排水多種功能于一體，但并不能省去工序，相反每座池子的設備要適應多種功能。國內(nèi)已有多處采用SBR工藝，但大多用于小規(guī)模廠站。SBR法適用于水量、水質(zhì)排放不均勻的工業(yè)廢水處理，可節(jié)省投資，亦可適用于水量負荷、有機負荷變化懸殊的小型城鎮(zhèn)污水處理廠?，F(xiàn)代SBR工藝是最原始的工藝與先進的自動化控制系統(tǒng)組合而成的，對控制系統(tǒng)的維護管理有較高要求，其對城市污水處理廠并沒有明顯的優(yōu)越性，主要有以下問題：①.城市污水處理廠采用SBR工藝，需設很多個處理單元，每單元設3—4座池，運行、管理難度大。②.雖然可以省去二沉池、污泥回流設備等，在流程上各構筑物容積之和并沒有減少，但總容積利用率低，一般小于50%，故實際土建工程投資并不省。③.常規(guī)的連續(xù)流處理方法只需一組池子有曝氣和攪拌設備，而SBR工藝則要求每組池子都有這些曝氣和攪拌設備，還要有符合沉淀池排水要求的升降堰（在SBR中稱潷水器）。SBR法雖可省去污泥回流抽升，但因它是降堰排水，水頭損失大，對于規(guī)模較大的污水處理廠僅此一項電耗就十分可觀（1萬m3/d規(guī)模其電耗約多出120kWh/d）。潷水器等設備工藝要求高，價格昂貴，要求能隨池內(nèi)出水水位的下降而同步下降，否則不是出水帶走大量活性污泥碎片，就是不能充分利用生化反應池的容積。④.SBR法要求有程度較高的自動化操作，高素質(zhì)的操作、維護人員，易損件的配備及大量檢修、保養(yǎng)工作都勢必給業(yè)主增加了維護、管理上的難度。⑤.SBR法應用曝氣頭充氧，其能量消耗指標與連續(xù)流的普通曝氣法、A/O法和A2/O法相當，并不具備明顯節(jié)能優(yōu)勢。序批式工藝雖有其一定的先進性,也能滿足本工程對出水水質(zhì)的要求,但其操作管理要求高,設備投資大,在國內(nèi)城市污水處理廠中采用此工藝的并不多,不適合市的實際情況。因此，本工程設計不采用SBR工藝。2．ICEAS法及CAST法ICEAS、CAST工藝即連續(xù)進水、間歇操作運轉的活性污泥法。與傳統(tǒng)SBR法不同之處在于通過設置多座池子，盡管單座池子為間歇操作運行，但使整個過程達到連續(xù)進水、連續(xù)出水。其進水、反應、沉淀、出水和待機在一座池子中完成，常用四座池子組成一組，輪流運轉，間歇處理。ICEAS法雖有它的優(yōu)點，可在一組池中完成脫氮、去除BOD5全過程，但每座池子都需安裝曝氣設備、沉淀的潷水器及控制系統(tǒng)，間歇排水，水頭損失大，設備的閑置率較高、利用率低，設備投資大，要求自動化程度相當高。目前，國內(nèi)昆明第三污水處理廠采用了ICEAS工藝，設計規(guī)模為15萬m3/d，已建成投入運行。3．Unitank法Unitank工藝，又稱單池系統(tǒng)，是SBR法的另一種形式，為八十年代后期比利時的史格斯公司所開發(fā)，其專利權歸比利時Wespelear Sehgers工程公司所有。由三個矩形池組成，三個池水力相通，每個池內(nèi)均設有供氧設備，在外邊兩側矩形池設有固定出水堰和剩余污泥排放口。中間池連續(xù)曝氣，兩側池內(nèi)間斷曝氣，交替作為沉淀池和曝氣池。三個池交替地在缺氧、好氧和沉淀的狀態(tài)下工作，通過自控程序，控制曝氣器運轉和改變進水點可使池中發(fā)生硝化和反硝化作用，在去除BODSS的同時，達到生物脫氮的目的。其優(yōu)點是不需回流、無二沉池、布置緊湊、占地面積小。但由于無專門的厭氧區(qū)，因此生物除磷效果差。其總的容積利用率為67%。目前，澳門凼仔污水廠采用了該工藝，設計規(guī)模為7萬m3/d，處理效果良好，但該廠不要求脫氮除磷。4．MSBR法MSBR法是一種改良型序批式活性污泥法，是八十年代后期發(fā)展起來的技術，目前其中的專利技術歸美國芝加哥附近的Aqua Aerobic System，Inc所有。其實質(zhì)是A2/O系統(tǒng)后接SBR，是二級厭氧、缺氧和好氧過程，連續(xù)進水、連續(xù)出水。因此，其具有A2/O生物除磷脫氮效果好和SBR的一體化、流程簡潔、不需二沉池、占地面積小和控制靈活等特點。缺點是需要污泥回流和混合液回流，所需潛污泵較多，總容積利用率為73%，而且其技術不是很成熟。MSBR系統(tǒng)的運行原理如下：污水進入?yún)捬醭兀亓骰钚晕勰嘣谶@里進行充分放磷，然后污水進缺氧池進行反硝化。反硝化后的污水進入好氧池，有機物在這里被好氧降解、活性污泥充分吸磷后再進入起沉淀作用的SBR池，澄清后的污水被排放。，上清液直接進入好氧池，而濃縮污泥則進入缺氧池，一方面可以進行反硝化，另一方面可消耗掉回流濃縮污泥中的溶解氧和硝酸鹽，為隨后的厭氧放磷提供更為有利的條件，以便進行充分的反硝化。MSBR系統(tǒng)各單元的運轉是周期性的，每一個運轉周期為6個時段，共240min，由3個時段組成一個半周期，時段1為40min，時段2為50min，時段為3為30min，共120min，在兩個相鄰的半周期內(nèi)，除SBR池的運轉方式不同外，其余各單元的運轉方式完全一樣。由其工作原理可以看出，MSBR法是一種能同時進行生物除磷及生物脫氮的污水處理工藝，能滿足對出水水質(zhì)的要求，代表著當今污水處理工藝的較高水平，但由于它具有與SBR法那樣設備閑置率高，運行管理復雜等局限性，運行管理經(jīng)驗缺乏，故本設計不采用此系列工藝。從上述各種工藝優(yōu)缺點的定性分析來看，污水脫氮除磷工藝有多種，結合本工程的具體情況，考慮到AB法不適用于低濃度污水，因此，擬選用A2/O生物池工藝與雙威工藝二個方案進行比較,從而推薦一個適合本工程的最佳方案。污水處理工藝方案比選 兩個工藝方案各有特點，比較分析如下。1．處理效果兩個方案均具有較好的生物處理效果，均能達到本工程要求的排放標準。2．工藝流程兩個方案流程均較簡單。3．運行管理與維護檢修A2/O生物池方案主要設備均能國內(nèi)生產(chǎn)，運行可靠，且有成熟的運行管理經(jīng)驗，維修費用低；雙威工藝采用進口設備，設備價格及維修費用較高，而且目前國內(nèi)尚無應用，即使在國外也使用較少，沒有實際的運行管理經(jīng)驗。4．運轉靈活性在運行過程中，二方案均可根據(jù)進水水質(zhì)變化改變運行工況，減少運行成本，運轉靈活性較大。5．占地面積A2/O生物池水深6米，較為節(jié)省用地，雙威工藝水深達92米，占地較小。6．施工難易A2/O生物池池深淺，施工簡單，雙威工藝池深較大，施工方案復雜，且對防滲的要求高。兩個方案的主要優(yōu)缺點詳見下表。方案技術比較表項 目A2/O生物池雙威工藝處理效果好好技術先進性和成熟性先進且成熟先進且較成熟施工難易簡單復雜能耗低低操 作、管理及維護簡單復雜運轉可靠性和靈活性高高占地面積較小小防滲要求低高對地質(zhì)條件要求低高 從上表可看出， A2/O方案處理效果好、出水水質(zhì)穩(wěn)定、技術先進且成熟、動力效率高，運轉可靠性和靈活性高，而且操作、管理及維護也較簡單，國內(nèi)管理經(jīng)驗豐富。雙威工藝盡管技術先進，運轉可靠性和靈活性高，但其設備采用進口設備，其設備價格及維修費用較大，施工難度大，防滲要求高，國內(nèi)沒有成熟的運行管理經(jīng)驗。污水處理工藝確定根據(jù)以上分析比較，A2/O工藝更適合在本項目中使用，其運行管理經(jīng)驗豐富、運行穩(wěn)定、管理簡單、設備的國產(chǎn)化率高、設備的配置及維護容易以及經(jīng)濟等方面具有明顯的優(yōu)點，而雙威工藝的設備基本上要依靠進口，維護檢修以及管理經(jīng)驗缺乏。因此，本工程推薦污水處理采用A2/O生物處理工藝。污泥處理工藝方案論證我國城市污水處理廠常規(guī)的污泥處理工藝為剩余污泥–濃縮–消化–脫水–最終處置。污泥經(jīng)濃縮、機械脫水后，含水率達75%～80%左右，泥餅外運衛(wèi)生填埋，或用作農(nóng)用肥料。污泥性質(zhì)根據(jù)污水處理工藝的不同,污泥的來源不同,本項目采用的是A2/O工藝，因此，污泥主要由以下幾項組成：*初次沉淀污泥：來自初次沉淀池，含水率95%～%,污泥呈流動狀態(tài)；*剩余活性污泥：來自活性污泥法后的二次沉淀池，%～%，污泥呈流動狀態(tài)，生物性質(zhì)不穩(wěn)定；*消化污泥：經(jīng)厭氧消化處理后產(chǎn)生的污泥，其數(shù)量較消化前有所減少，生物性質(zhì)相對穩(wěn)定。若污泥不經(jīng)過厭氧消化，則不產(chǎn)生此項污泥。污泥處理要求污水生物處理過程中將產(chǎn)生大量的生物污泥，有機物含量較高，且不穩(wěn)定，易腐化，并含有寄生蟲卵，若不妥善處理和處置，將造成二次污染。污泥處理要求如下：減少有機物，使容易腐化發(fā)臭的有機物穩(wěn)定化；減少污泥體積，降低污泥后續(xù)處置費用；殺滅污泥中的病原體等污染物；盡量使污泥得到綜合利用，減少污泥中有機物，化害為利；因選用生物脫氮除磷工藝 ，應盡量避免磷的二次污染。污泥處理工藝方案選擇污水處理廠的污泥處理工藝一般包括減容、穩(wěn)定、無害化和綜合利用四個方面。通常，城市污水處理廠的污泥處理工藝為：剩余污泥→污泥濃縮→污泥消化→污泥脫水→泥餅污泥穩(wěn)定工藝污泥穩(wěn)定的常用工藝包括：厭氧消化、好氧消化和加堿穩(wěn)定。由于加堿穩(wěn)定在國內(nèi)污水處理廠作為污泥的直接穩(wěn)定處理手段既不科學也不現(xiàn)實，國內(nèi)污水處理廠鮮為采用，在這里不予詳述。1． 厭氧消化厭氧消化是最為普遍的污泥穩(wěn)定處理工藝，一般分為常溫消化（不加熱）、中溫消化（消化溫度約35176。C）和高溫消化（消化溫度約55176。C）。污泥厭氧消化的處理費用相對適中，可以產(chǎn)生沼氣。在大型污水處理廠中產(chǎn)生的沼氣可以用于加熱消化池，驅動鼓風機和發(fā)電。厭氧消化的主要特點：1） 可以產(chǎn)生甲烷；2） 可以使污泥中有機物濃度降低40～60％，減少污泥體積30～50％；3） 完全消化使污泥無明顯臭味；4） 用加熱高溫消化使病原體的去除率高；5） 基建費用高，機械設備多(部分是沼氣利用設備)；6） 需要再次處理的量大(例如對消化液需要進行除磷處理)，需要加熱維持消化所需要的溫度等；7） 管理比較麻煩，運行費用高；8） 占地面積大；9） 適用于規(guī)模大產(chǎn)生污泥量多的污水處理廠；2．好氧消化好氧消化主要用于中小型及污泥量相對較少的污水處理廠中，與厭氧消化相比，該工藝的特點是初期投資較低，動力消耗較大，因為好氧消化需要靠充氧來維持。實際上在有的污水處理廠中，好氧消化不一定是一種單獨的污泥處理工藝，例如采用了泥齡很長的延時曝氣法時，微生物利用內(nèi)源呼吸進行好氧消化，此時污泥已經(jīng)部分達到了相對穩(wěn)定的程度。污泥處理工藝確定目前國內(nèi)許多已建成的污水處理廠，采用生物脫氮除磷工藝，產(chǎn)生的污泥未經(jīng)消化直接脫水，效果亦好，這樣就省去消化池等的基建投資和占地，使污泥處理系統(tǒng)簡化，并且沒有沼氣產(chǎn)生，也使運行安全度增加。此外，本項目的用地條件限制，不具備建設污泥厭氧消化的條件。鑒于上述原因，本工程不考慮污泥消化、污泥處理采用直接濃縮脫水處理，脫水后的泥餅外運，進行衛(wèi)生填埋。污泥濃縮脫水工藝選擇污泥濃縮、脫水有兩種方案可供選擇，處理后的污泥含水率均能達到80%以下： 方案一：污泥機械濃縮、機械脫水 方案二：污泥重力濃縮、機械脫水將兩種方案的優(yōu)缺點進行比較，見下表。污泥濃縮、脫水方案比較表項 目方案一機械濃縮、機